專利名稱：在渦殼端部具有反向偏置的渦旋壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦殼內(nèi)端部的改進外形，它能有利于排放口與諸壓縮腔的連通。
渦旋壓縮機已被廣泛應(yīng)用于許多制冷劑壓縮裝置中。一渦旋壓縮機系由一固定渦卷(scroll)和一回轉(zhuǎn)渦卷所組成，每個渦卷都具有互相配合的渦殼(wrap)?；剞D(zhuǎn)渦殼相對于固定渦殼運動以將諸壓縮腔移向一排放口。
人們對渦殼的設(shè)計已作出不少努力。最初將渦殼外形設(shè)計成諸個具單一厚度的薄管殼。近來，研制出較厚的渦殼，它具有一種通常由諸交替的圓弧所限定的形狀。如

圖1A所示，這種渦旋壓縮機10包括一旋轉(zhuǎn)渦殼11和一固定渦殼12。所示的回轉(zhuǎn)渦殼11處于緊隨排放結(jié)束后的一點上。回轉(zhuǎn)渦殼11關(guān)閉了排放口13的大部分。如圖所示，渦殼11和12有一基本上以一第一半徑R1定中心的一外表面14和一緊隨表面14之后的、以一第二半徑R2定中心的第二表面15。盡管僅僅是用限定的兩半徑來表示固定渦殼12，同樣可用相同的外形來表示回轉(zhuǎn)渦卷的渦殼11。
在這已有技術(shù)壓縮機中，在渦殼11和12的內(nèi)端部之間的連接處的各側(cè)表示出即將開始連通于排放口13的壓縮腔16和17。渦殼11將基本上沿一X方向運動作為下一個移動增量。這樣，上壓縮腔16將立即開始連通于排放口13。但是，下壓縮腔17有一節(jié)流口18，該節(jié)流口將使能立即到達排放口13的流體的量減少到最小值。希望腔16和17與排放口13連通的量和時間大致相等。這樣，就不希望有節(jié)流口18。另外，在圖1A中所示的位置上，有少量流體在排放周期結(jié)束時被截留在渦殼11與12之間。那些流體成為超壓縮的，并能導(dǎo)致噪音和產(chǎn)生要將旋轉(zhuǎn)渦殼11移離固定渦殼12的力。
圖1B表示出一種欲將被截留在諸如圖1A所示之類的渦旋壓縮機中的流體減至最少的嘗試。如圖所示，渦卷19包括分別以半徑R1與R2定中心的外部部分14和后部部分15。但是，在外部部分14的一端部點21處有一切入表面15的凹部22。這就形成了一個在其內(nèi)可收容先前被截留的流體的腔，這樣，就不會發(fā)生上面討論的問題。在這種已有技術(shù)的渦卷外形中，一條從表面15延伸的半徑為R2的弧線23將交于點21。形成了這樣的外形，盡管減小了截留流體的問題，仍然還有圖1A所示的節(jié)流口18。本發(fā)明的目的在于去除這種節(jié)流口，使兩壓縮腔與排放口快速連通。
在本發(fā)明揭示的一實施例中，渦殼端部幾何構(gòu)形的改進在于，在旋轉(zhuǎn)渦殼的端部的任一側(cè)的壓縮腔以較為相等的量和時間與排放口連通。該端部幾何構(gòu)形為該端部的外部部分定中心于一第一半徑上，而該端部的后部部分定心中于一第二半徑上，另有一互連槽連接該外部部分和該后部部分的端部。但是，與圖1B所示的幾何構(gòu)形相反，在該外部部分端部的槽的開端組成一比在該后部部分的該槽的端部還薄的渦殼部分。
換一種說法，如該渦殼的具有半徑R2的后部部分延伸超過該槽時，它不會匯合于該渦殼的外部部分的端部或者如圖1B所示的點21。相反，如下面要詳細描述的，該延長線與相對的渦殼的間距比外部部分更小。
每個渦殼有一面對一其外部部分有一匯合于一曲線的前凸緣的相對端部(tip)的端部，該端部曲線向外延伸到一匯合于后部部分中的凸緣。該相對的前凸緣和后凸緣限定了壓縮循環(huán)的結(jié)尾點。也就是說，在壓縮循環(huán)結(jié)束時一渦殼的前凸緣接觸于另一相對的渦殼的后凸緣，槽的形狀確保在內(nèi)部部分之上方和下方的腔以大致相等的量并在相同時間連通于排放口。如此，就消除了在已有技術(shù)中會有的節(jié)流作用。
還可以通過限定從渦殼的原始點開始的擺動半徑(swing radius)來描述該渦殼的端部的構(gòu)形。諸擺動半徑起始于零的第一側(cè)，在固定渦殼的后凸緣與旋轉(zhuǎn)渦殼的前凸緣之間所限定的一點上。諸擺動半徑朝著零移動，并很快等于零。然后，諸擺動半徑移至零的另一側(cè)超出零擺動半徑點(zero swing radius point)的多個位置上。在本發(fā)明中，對于該渦殼的其余部分來說，諸擺動半徑從零的一側(cè)開始移動，通過零并移至零的另一邊的這種移動是獨一無二的。這個擺動半徑性能提供了一種能獲得如上所述的有益結(jié)果的渦殼端部。
從下面的說明和附圖能更好理解本發(fā)明的這些和其它特點。以下是這些附圖的簡要說明。
圖1A表示已有技術(shù)的第一種渦殼幾何構(gòu)形；圖1B表示已有技術(shù)的第二種渦殼幾何構(gòu)形；圖2A表示本發(fā)明的整個渦殼的幾何形狀，并正處于這樣一個位置，即固定渦殼和旋轉(zhuǎn)渦殼定中心于該兩渦殼的共公中心上，也就是說，固定渦卷與旋轉(zhuǎn)渦殼之間分開的間隔等于回轉(zhuǎn)半徑的一半；圖2B表示正處于另一位置中的渦殼，此時兩者定中心在渦殼部件的公共中心上；圖3A表示正處于排放周期結(jié)束時的本發(fā)明的渦殼；圖3B表示緊隨圖3A所示位置之后的一位置；圖3C表示緊隨圖3B所示位置之后的一位置；圖4表示了本發(fā)明的渦殼的內(nèi)部部分的細節(jié)；
圖5A表示了在本發(fā)明的渦旋壓縮機上在一第一位置(點)的諸擺動半徑，此時，固定渦殼和旋轉(zhuǎn)渦殼定中在兩渦卷部件的共公中心上；圖5B表示稍微離開圖5A所示點的另一點的一擺動半徑；圖5C表示稍微離開圖5B所示點的另一點的一擺動半徑；圖6以曲線圖方式表示在圖5A-5C中所示出的三個點的諸擺動半徑。
圖2A表示出渦旋壓縮機24，該壓縮機包括一固定渦殼27和一旋轉(zhuǎn)渦殼25。固定渦殼的一內(nèi)部部分26與旋轉(zhuǎn)渦殼的一內(nèi)部部分28間隔開大致為一中心線C的間距。當(dāng)然，在這渦卷工作期間，回轉(zhuǎn)渦殼很少處在圖2A所示的位置上。但是，為了形成(generating)該渦殼，假設(shè)旋轉(zhuǎn)渦殼正處于該位置上，其端部28相對于固定渦殼27同樣定中心于中心C上。
圖2B表示內(nèi)部部分26和28的細節(jié)。該內(nèi)部部分具有大致相同的構(gòu)形。在此，采用公共的標(biāo)號以描述該內(nèi)部部分的幾何構(gòu)形。
如圖所示，該內(nèi)部分的一前部分30延伸至一前凸緣31，該凸緣31匯合于一引向后凸緣34的曲線32。然后一后段曲線35從后凸緣34延伸到該渦殼的其余部分。
在前、后凸緣31與34之間，曲線32通常朝向相對的渦殼，以使在前凸緣31處測得的一前渦殼厚度通常小于與后凸緣34對準(zhǔn)的位置處的渦殼的厚度。在有些應(yīng)用中，渦殼的前表面的形狀不象該附圖所示的，并可能厚度也不符合上述關(guān)系。但是，如圖2B所示，渦殼的前表面通常在一公共曲線上，在凸緣34處的渦殼厚度比在凸緣31處的厚些。
如圖3A所示，渦殼27和25現(xiàn)在所處的位置正是它們完成排放周期之時。旋轉(zhuǎn)渦殼28大致復(fù)蓋了排放口36。旋轉(zhuǎn)渦殼的前凸緣31通?？吭诠潭u殼的后凸緣34上，類似地，固定渦殼的前凸緣31靠在回轉(zhuǎn)渦卷的后凸緣34上。通常在端部28上方限定了一壓縮腔38，而在端部26與相對的渦殼25之間通常限定了一第二壓縮腔40。
如圖3B所示，旋轉(zhuǎn)渦殼運動的下一個增量基本上是向下的(如圖所示)。這樣，一開孔39開始將腔38與排放口36連通。該孔39是在固定渦殼26的后凸緣34與旋轉(zhuǎn)渦殼的前部分30之間限定的。類似地，旋轉(zhuǎn)渦殼的后凸緣34沿著固定渦殼的前部分30運動，并限定了一孔41以使腔40連通于排放口36。
如圖3C所示，該回轉(zhuǎn)渦卷已運動了一增量?？煽闯?，開孔39與41大致相等，并適當(dāng)?shù)叵拗屏藦那?8和40向排放口36的流體的流動。這是一個對已有技術(shù)渦殼的改進，其中，在腔40上有嚴(yán)密的節(jié)流。
圖4表示了渦殼的端部的細節(jié)，如圖所示，從前凸緣31開始形成了以半徑R1定中心的前段部30。曲線32向前延伸至一后凸緣34，一后段曲線35從后凸緣34延伸到該渦殼的一緊接的部分。該曲線35以半徑R2定中心的。如果曲線35在超過后凸緣34以外仍以半徑R2延展出去，就有一曲線35的延長段42。如圖所示，該延長段42將終止在與實際的前凸緣31間隔開的一點43上。這就是說明在前凸緣31處的渦殼厚度為何比在后凸緣34處的薄的另一種方法。
為應(yīng)用本發(fā)明，圖4幾何構(gòu)形描述為似乎曲線30與35是嚴(yán)格地定中心在一單一的半徑上。在有些應(yīng)用方面，實際的渦殼會與實際的圓形部分不同。即使如此，本發(fā)明將渦殼擴展到具有一種構(gòu)形，這種構(gòu)形能使其半徑最適合于渦卷曲線部分，這樣就具有如圖4所示的特點。
圖5A至5C表示了本發(fā)明渦殼的另一特點。中心點C位于在固定渦卷和回轉(zhuǎn)渦卷之間的一中心路徑46上。路線46定為在固定與旋轉(zhuǎn)渦殼之間的中心路線。
正如從渦卷技術(shù)中可知道的，一個渦殼幾何構(gòu)形是由母半徑(generating radius)和在沿著中心路線46的諸點的擺動半徑限定的。如圖5A所示，一第一點48是限定在一渦殼的前凸緣31與另一相對的渦殼的后凸緣34之間的一位置上的。在中心C與該點48之間限定的一向量包括一母半徑部分54和一擺動半徑部分56。母半徑部分54是通過在點48與路線46相切而形成的。擺動半徑部分是這樣一個向量，即需要結(jié)合母半徑以達到在中心C與點48之間延伸的實際的向量。擺動半徑56限定為一負的擺動半徑并在母半徑54的第一側(cè)。當(dāng)然，負與正是相對的。但是，正如將結(jié)合圖5B與5C要說明的，在本發(fā)明幾何構(gòu)形中該擺動半徑通過零并移到中心C的另一側(cè)。
如圖5B所示，一緊接著的點50有一與母半徑相等的向量。也就是說，在點50的與曲線46相切的一切線將是從中心C到點50的向量。在如圖1A所示的已有技術(shù)中，起始點有一與該中心與該點之間的該向量相等的母半徑。當(dāng)該母半徑等于這個向量時，則擺動半徑為零。
如圖5C所示，在緊接著點50的另一點52處，該向量包括一母半徑部分60和一擺動半徑62，此時的擺動半徑62位于母線半徑60的、與圖5A所示的一側(cè)相對的另一側(cè)。這種幾何構(gòu)形是由具有如上所述的本發(fā)明益處的渦殼所決定的。
如圖6所示，在一擺動半徑與渦殼角(wtap angle)的曲線圖上標(biāo)出了點48，50和52。線64表示的是沒有如圖1A所示的圓弧構(gòu)形的標(biāo)準(zhǔn)的渦旋壓縮機。全部的渦殼角有一正擺動半徑。
線66表示如圖1A所示類型的渦殼。起始點有一為零的擺動半徑，并隨渦殼角的增大而增大。
線68表示了本發(fā)明的渦殼。起始點70位于點48在零以下。然后，擺動半徑移向零并在點50通過零。這樣，到了渦殼到達點52之時，它就成了一正擺動半徑，對于該渦殼的其余部分的擺動半徑將繼續(xù)保持為正。
已揭示了本發(fā)明的一最佳實施例，但是，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會認識到在本發(fā)明的范圍內(nèi)可做一些修改。為此，必須研究下列權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真正的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種渦旋壓縮機包括一固定渦卷，它具有一底板和一從所述底板延伸的螺旋狀渦殼，所述渦殼有一鄰近于所述固定渦殼的一中心的一端部；一回轉(zhuǎn)渦卷，它具有一底板和一從所述底板延伸的大致呈螺旋狀的渦殼，所述回轉(zhuǎn)渦卷有一鄰近于所述回轉(zhuǎn)渦卷的一中心的一端部，所述旋轉(zhuǎn)和固定渦殼相互配合以限定諸壓縮腔；以及所述固定與旋轉(zhuǎn)渦殼中至少一個的所述端部有一面朝相對渦殼的內(nèi)表面，并且其外形具有一鄰近于所述端部的前凸緣和一沿著遠離所述端部的一最前端的方向與所述前凸緣間隔開的后凸緣，所述前凸緣限定所述渦殼的一較薄部分，所述后凸緣限定所述渦殼的一較厚部分。
2．如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于，所述端部的所述最前端呈一大致定中在一第一半徑上且延伸至所述前凸緣的前段曲線；所述至少一個渦殼的超過所述后凸緣的一部分是一大致定中在一第二半徑上的后段曲線，所述中間曲線從所述前凸緣延伸到后凸緣，所述后段曲線作如下構(gòu)形如果所述后曲線在所述第二半徑繼續(xù)超過所述后凸緣，則所述后段曲線的一延長段朝向相對的渦卷的所述渦殼與所述前凸緣間隔開
3．如權(quán)利要求2所述的渦旋壓縮機，其特征在于，諸所述渦殼具有其形狀為一曲線的前表面。
4．如權(quán)利要求2所述的渦旋壓縮機，其特征在于，所述至少一個渦殼的所述端部的一擺動半徑始于零的某一側(cè)、向著一個等于零的位置移動，然后通過零并移到零的另一側(cè)。
5．如權(quán)利要求4所述的渦旋壓縮機，其特征在于，所述固定渦管和旋轉(zhuǎn)渦管的內(nèi)部部分具有所述的構(gòu)形。
6．如權(quán)利要求5所述的渦旋壓縮機，其特征在于，所述渦殼、始于零的某一側(cè)的所述部分被限定在一渦殼的一前凸緣與另一相對渦殼的一后凸緣之間的位置處。
7．如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于，所述端部的所述構(gòu)形可使在所述固定渦管和旋轉(zhuǎn)渦管內(nèi)部部分的兩側(cè)的諸壓縮腔大致相等地打開。
8．一種渦旋壓縮機包括一固定渦卷，它具有一底板和一從所述底板延伸的螺旋狀渦殼，所述渦殼有一鄰近于所述固定渦殼的一中心的一端部；一回轉(zhuǎn)渦卷，它具有一底板和一從所述底板延伸的大致呈螺旋狀的渦殼，所述回轉(zhuǎn)渦卷有一鄰近于所述回轉(zhuǎn)渦卷的一中心的一端部，所述旋轉(zhuǎn)和固定渦殼相互配合以限定諸壓縮腔；所述固定與旋轉(zhuǎn)渦殼中至少一個的所述端部具有一前部分和一條定中心于一第一半徑以延伸至一前凸緣的、與所述的前部分最佳適配的圓弧曲線；一離開所述前端部并從所述前凸緣向一后凸緣延伸的中間曲線；所述至少一個渦殼的超出所述后凸緣的一后段曲線部分和一定中心于一第二半徑上的與所述前部分最佳適配的圓弧曲線，所述后段曲線作如下構(gòu)形如果所述的后段曲線在所述第二半徑繼續(xù)超出所述后凸緣，則所述后段曲線的一延長段朝向所述相對的渦殼與所述前凸緣間隔開。
全文摘要
一種對渦殼內(nèi)部部分作改進的幾何構(gòu)形包括有一槽,該槽有利于在旋轉(zhuǎn)渦卷的循環(huán)中使諸壓縮腔與諸排放口較早地連通。按一種說法是,渦殼端部的一前端部比與前端部間隔開的一部分更薄。一第一曲線限定了所述端部的最前端并延伸至一前凸緣。一第二圓弧曲線與前凸緣間隔開并延伸至一后凸緣。一中間曲線連接著前、后凸緣。后段曲線定中心在一第二半徑上,如第二半徑延伸超過后凸緣,延長部分將朝相對的渦殼移向一與前凸緣相隔開的位置。在始于一渦殼的前凸緣與另一相對的渦殼的后凸緣彼此面對的這樣一位置上開始測得的渦旋壓縮機渦殼的擺動半徑,開始在零的某一側(cè),然后通過零,再移到零的另一側(cè)。本發(fā)明的渦旋壓縮機實現(xiàn)了諸壓縮腔與諸排放口的又快又平滑的連通。
文檔編號F04C18/02GK1211687SQ9811856
公開日1999年3月24日 申請日期1998年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月16日
發(fā)明者詹姆斯·W·布什, 亞歷山大·利夫森 申請人:運載器有限公司