專利名稱：渦旋式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦旋式機(jī)器，特別是具有改進(jìn)的曲柄銷軸驅(qū)動(dòng)軸承的渦旋式壓縮機(jī)。
普通類型的渦旋式壓縮機(jī)由不轉(zhuǎn)渦旋件和轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件所組成。渦旋件具有相互配合的螺旋葉片，一渦旋件的葉片的側(cè)面與另一渦旋件葉片的側(cè)面密封接觸。葉片間形成了容納運(yùn)動(dòng)流體的腔室，在一個(gè)渦旋件相對(duì)于另一渦旋件旋轉(zhuǎn)時(shí)，腔室容積發(fā)生變化。
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一般是由軸向延伸的曲軸所提供，曲軸的靠近兩端的軸頸是用樞軸支承的，以便在各自的壓縮機(jī)軸承中回轉(zhuǎn)。一般曲軸一端上有一偏心曲柄銷軸，它配置在安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的輪轂上的驅(qū)動(dòng)軸承中，曲柄的回轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相對(duì)于不轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在徑向柔性驅(qū)動(dòng)時(shí)，曲柄銷軸和輪轂軸承之間可設(shè)置軸襯。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，由于慣性和被壓縮氣體作用力，曲軸相對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)有偏斜或彎曲的傾向，導(dǎo)致偏心曲柄銷軸與其軸承對(duì)不準(zhǔn)，因此使其軸承內(nèi)成點(diǎn)接觸而不是線接觸或面接觸。這種負(fù)載是不希望有的，因?yàn)樗璧K了適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑，而且使破壞性磨損的可能性明顯增加。
本發(fā)明的目的是為了克服以上缺點(diǎn)而提供一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔，以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件，一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲柄，它的一端具有一個(gè)偏心曲柄銷軸，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔并可回轉(zhuǎn)地裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中其特征在于所述的軸向孔和曲柄銷軸具有相對(duì)的嚙合驅(qū)動(dòng)面，該驅(qū)動(dòng)面中的一個(gè)相對(duì)于該曲軸靜止時(shí)的軸線在軸向長(zhǎng)度上傾斜成一固定不變的角度，該角度的選取要使該曲柄銷軸上的正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載所產(chǎn)生的曲軸彎曲將使該傾斜表面在其負(fù)載一側(cè)比曲軸靜止時(shí)更大程度上與另一驅(qū)動(dòng)面相嚙合。
另一方面，本發(fā)明提供一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔，以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲軸，它的一端具有一個(gè)偏心曲柄銷軸，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔，和一個(gè)可回轉(zhuǎn)地裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中的外圓柱面，其特征在于該外圓柱面的中心線相對(duì)于曲軸靜止時(shí)的曲軸軸線在其長(zhǎng)度方向上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸上的正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載所產(chǎn)生的曲軸彎曲使該圓柱面在其負(fù)載一側(cè)比曲軸靜止時(shí)更大程度上與該樞軸孔相配合。
本發(fā)明還提供一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔，以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件，一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲軸，它的一端具有一個(gè)有外驅(qū)動(dòng)面的曲柄銷軸以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔，該孔形成一個(gè)軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面，此外該軸襯還具有裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中的軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面，部分該外驅(qū)動(dòng)面，該軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面，該軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面和該樞軸孔相互配合，由此使該曲軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相對(duì)于不轉(zhuǎn)渦旋件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于所述的外驅(qū)動(dòng)面，軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面和軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面之一相對(duì)于曲軸靜止時(shí)的曲軸軸線在配合部分的軸向長(zhǎng)度上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸在正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載下產(chǎn)生的曲軸彎曲使該傾斜的配合，部分在其負(fù)載側(cè)比該曲軸靜止時(shí)更大程度上與相對(duì)的外驅(qū)動(dòng)面、軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面和外軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面的配合部分相嚙合。
因此本發(fā)明具有一種曲柄銷軸軸承裝置，它保證在所有正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在曲柄銷軸和轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件之間設(shè)置的負(fù)載軸承全部表面至少是正常的線接觸或面接觸。本發(fā)明的裝置優(yōu)點(diǎn)在于消除了驅(qū)動(dòng)件和被驅(qū)動(dòng)件之間的點(diǎn)接觸，附帶減少了磨損而且減少了由于曲柄銷軸的偏斜引起驅(qū)動(dòng)軸承相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的傾斜的可能性。本發(fā)明裝置的另一明顯優(yōu)點(diǎn)是減少了正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的動(dòng)力消耗。
其他的優(yōu)點(diǎn)和特征從下列結(jié)合附圖的說(shuō)明中可明顯看出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有改進(jìn)驅(qū)動(dòng)軸承裝置的渦旋式壓縮機(jī)的垂直剖面局部視圖。
圖2是以夸張的形式表示在負(fù)載下渦旋壓縮機(jī)曲軸發(fā)生偏斜的簡(jiǎn)圖，體現(xiàn)了本發(fā)明的原理。
圖3是本發(fā)明裝置的驅(qū)動(dòng)軸承的俯視圖。
圖4是僅僅畫出驅(qū)動(dòng)軸襯的沿圖3中剖面線4-4的剖面圖。
圖5是僅僅畫出驅(qū)動(dòng)軸襯的沿圖3中剖面線5-5的剖面圖。
圖6是以夸張的形式表示曲柄銷軸和軸承在靜止或停止?fàn)顟B(tài)時(shí)圖1中的裝置的一部分的放大左視圖。
圖7是以夸張的形式表示曲柄銷軸在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下圖1中的裝置的一部分的放大左視圖。
圖8說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖9是一個(gè)類似圖5的說(shuō)明本發(fā)明另一實(shí)施例的視圖。
雖然本發(fā)明的原理可以應(yīng)用到由一端具有曲柄銷軸的用樞軸支承的曲軸驅(qū)動(dòng)的多種機(jī)器上，作為典型的應(yīng)用實(shí)例，在此所公開的本發(fā)明，體現(xiàn)在特別適合于空調(diào)制冷壓縮機(jī)和冷凍機(jī)的一種密封渦旋式壓縮機(jī)10上。這種特殊類型的壓縮機(jī)公開在本申請(qǐng)人1986年8月26日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮?99，003，名為《渦旋式機(jī)器》的尚在審理中的專利申請(qǐng)中。其公開的內(nèi)容被參考寫入本說(shuō)明書。
渦旋式壓縮機(jī)10包括一個(gè)在下端具有潤(rùn)滑油池(沒(méi)有畫出)的殼體12，一個(gè)垂直設(shè)置的曲軸14，它的兩端可回轉(zhuǎn)地分別用樞軸支承在上軸承16和輔助下軸承(沒(méi)有特別畫出)中;一個(gè)渦旋裝置，它包括一個(gè)不轉(zhuǎn)渦旋件20和一轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件22;一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的電機(jī)23;和一個(gè)偏心曲柄銷軸24，它從曲軸上端伸出以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件。普通的供油通道26偏心地軸向穿過(guò)曲軸，使來(lái)自油池的油潤(rùn)滑機(jī)器的各部分。要更詳細(xì)了解其結(jié)構(gòu)，可參閱上述所提到的專利申請(qǐng)。
不轉(zhuǎn)渦旋件20具有一盤旋環(huán)繞件28。轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件22包括一個(gè)端盤30，它具有圓柱形的輪轂32和一個(gè)盤旋環(huán)繞件36。圓柱形輪轂32具有一圓柱形的從端盤一側(cè)向下延伸的軸承孔頸34，盤旋環(huán)繞件36直立在端盤另一側(cè)，盤旋環(huán)繞件28和36用普通方式相互配合在一起。壓縮機(jī)體38緊固在殼體上而且在止推面39上支承轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件22，它還包括一個(gè)環(huán)形腔40，可容納輪轂32。
一個(gè)一般為圓柱形的驅(qū)動(dòng)軸襯42(具有如上述提到的專利申請(qǐng)中所規(guī)定的徑向柔度)為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件樞裝在輪轂32中，該軸襯具有外圓周48可回轉(zhuǎn)地與孔頸34相配合，而且包括一平面50，一個(gè)軸向切口52，它與平面50軸向一致，以及一個(gè)中心孔54。中心孔54的橫截面一般是圓柱形的和橢圓形的，而根據(jù)本發(fā)明包括一軸向驅(qū)動(dòng)平面56。該平面位于斜置或相對(duì)于外圓周壁48的中心線傾斜成一小銳角“C”的平面上，而不是象公開在上面提到的專利申請(qǐng)中所設(shè)計(jì)的那樣平行于外圓周壁48的中心線。曲柄銷軸24在橫截面上一般是圓柱形的而且具有一個(gè)適于與驅(qū)動(dòng)平面56嚙合的軸向驅(qū)動(dòng)平面58。在曲柄銷軸24的剩余部分和孔54之間有間隙，允許表面56和58相互滑動(dòng)，以為驅(qū)動(dòng)提供徑向柔度。
應(yīng)當(dāng)懂得，傾斜平面也可設(shè)置在曲柄銷平面58上，如圖8所示?；蚴馆S襯外徑(即表面48)中心線相對(duì)于孔54的中心線和平面58稍微有所傾斜，如圖9所示。
渦旋裝置的潤(rùn)滑是由接受通道26來(lái)油并把油送到上軸承16的徑向通道60和一個(gè)環(huán)形槽62提供的，該環(huán)形槽62通過(guò)壓縮機(jī)體38中的通道(沒(méi)有畫出)接受通道26來(lái)油，潤(rùn)滑轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的止推平面。此外，油還用油泵經(jīng)通道26壓到曲柄銷軸的頂端，由于離心力油從該頂端徑向向外甩出而且被收集到切口52中，油從此向下流進(jìn)曲柄銷軸24和孔54，孔34和平面50之間的間隙之中。
具有一對(duì)成銳角的驅(qū)動(dòng)/被驅(qū)動(dòng)平面的重要性參照?qǐng)D2、6、7最好理解。當(dāng)壓縮機(jī)達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，曲柄銷軸上的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，主要是由壓縮氣體所產(chǎn)生的并被表示為“L”的徑向分離力產(chǎn)生的，它使曲軸產(chǎn)生如圖上夸張表示的彎曲，由此曲軸的端部相對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的被表示為“A”的正常中心線偏斜一銳角。在這種狀態(tài)下，假若適當(dāng)選擇傾斜角，曲柄銷軸平面58與軸襯平面56完全嚙合，而軸襯42能很好對(duì)照。角度“C”可以計(jì)算出來(lái)或通過(guò)從0°開始逐漸增加直至在所要求運(yùn)行點(diǎn)壓縮機(jī)動(dòng)力消耗減至最小的辦法，憑經(jīng)驗(yàn)選擇。通常它是一個(gè)十分小的角度，在對(duì)這一原理進(jìn)行試驗(yàn)的壓縮機(jī)中，它約為0.125°到0.50°。
不需要曲軸的主軸承作類似傾斜，雖然它們也有類似對(duì)不準(zhǔn)的問(wèn)題。因?yàn)樗鼈儍烧呤窃O(shè)置在更冷、更容易潤(rùn)滑的壓縮機(jī)的部位上而且具有更大的支承面積。
很明顯，盡管所公開的本發(fā)明的最佳實(shí)施例是經(jīng)精確計(jì)算的，以達(dá)到上述優(yōu)點(diǎn);本發(fā)明還可做出變型、變化和變換，而不脫離所附權(quán)利要求書的適當(dāng)范圍或清楚的含義，這也是可以理解的。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件，一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲軸，它的一端具有一個(gè)偏心曲柄銷軸，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔并可回轉(zhuǎn)地裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中，其特征在于所述的軸向孔和曲柄銷軸具有相對(duì)的嚙合驅(qū)動(dòng)面，該驅(qū)動(dòng)面中的一個(gè)相對(duì)于該曲軸靜止時(shí)的軸線在軸向長(zhǎng)度上傾斜成一固定不變的角度，該角度的選取要使該曲柄銷軸上的正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載所產(chǎn)生的曲軸彎曲將使該傾斜表面在其負(fù)載一側(cè)比曲軸靜止時(shí)更大程度上與另一驅(qū)動(dòng)面相嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中該傾斜驅(qū)動(dòng)面和包含該曲軸軸線的平面的交線相對(duì)于曲軸軸線是傾斜的。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)器，其中所述的交線傾斜成一銳角。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)器，其中所述的角度范圍是0.125°到0.500°。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中所述的傾斜面是在該驅(qū)動(dòng)軸襯上。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中所述的傾斜面是在該曲柄銷軸上。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中所述的驅(qū)動(dòng)面是平的。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其中所述的傾斜面是在該驅(qū)動(dòng)軸襯上。
9.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其中所述的傾斜面是在該曲柄銷軸上。
10.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中所述的角度選擇為在特定負(fù)載狀態(tài)的相應(yīng)于該壓縮機(jī)的最小功率消耗點(diǎn)。
11.一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔，以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件，一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲軸，它的一端具有一個(gè)偏心曲柄銷軸，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔，和一個(gè)可回轉(zhuǎn)地裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中的外圓柱面，其特征在于該外圓柱面的中心線相對(duì)于曲軸靜止時(shí)的曲軸軸線在其長(zhǎng)度方向上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸上的正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載所產(chǎn)生的曲軸彎曲使該圓柱面在其負(fù)載一側(cè)比曲軸靜止時(shí)更大程度上與該樞軸孔相配合。
12.一種渦旋式機(jī)器，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件，它具有一個(gè)形成樞軸的孔，以在回轉(zhuǎn)軌道上驅(qū)動(dòng)該渦旋件，一個(gè)與該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相配的不轉(zhuǎn)渦旋件，一個(gè)軸向延伸的可回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)曲軸，它的一端具有一個(gè)有外驅(qū)動(dòng)面的曲柄銷軸以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸襯，它具有一個(gè)可容納該曲柄銷軸的軸向孔，該孔形成一個(gè)軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面，此外該軸襯還具有裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的樞軸孔中的軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面，部分該外驅(qū)動(dòng)面，該軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面，該軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面和該樞軸孔相互配合，由此使該曲軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生該轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件相對(duì)于不轉(zhuǎn)渦旋件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于所述的外驅(qū)動(dòng)面，軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面和軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面之一相對(duì)于曲軸靜止時(shí)的曲軸軸線在配合部分的軸向長(zhǎng)度上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸在正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載下產(chǎn)生的曲軸彎曲使該傾斜的配合部分在其負(fù)載側(cè)比該曲軸靜止時(shí)更大程度上與相對(duì)的外驅(qū)動(dòng)面、軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面和軸襯外圓柱驅(qū)動(dòng)面的配合部分相嚙合。
13.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中所述的傾斜的配合部分是在該軸襯的內(nèi)驅(qū)動(dòng)面上。
14.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中所述的傾斜的配合部分是在該外驅(qū)動(dòng)面上。
15.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中所述的傾斜的配合部分是在該軸襯的外圓柱驅(qū)動(dòng)面上。
16.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中所述的軸襯內(nèi)驅(qū)動(dòng)面和外驅(qū)動(dòng)面是平的。
17.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中所述的角度選擇為在特定負(fù)載條件下相應(yīng)于該壓縮機(jī)最小功率消耗點(diǎn)。
全文摘要
一種渦旋式壓縮機(jī)，它的曲軸上具有一個(gè)偏心曲柄銷軸，它不轉(zhuǎn)地裝在驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋件的驅(qū)動(dòng)軸襯的孔中。曲柄銷軸上的一平面與該孔中的一平面驅(qū)動(dòng)嚙合。一平面與正常曲軸軸線成銳角，便得在正常負(fù)載下的曲軸彎曲，使平面間相互更好接觸，減少了不希望的磨損。
文檔編號(hào)F01C21/02GK1034790SQ8810794
公開日1989年8月16日 申請(qǐng)日期1988年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月20日
發(fā)明者約翰·保羅·埃爾森, 史蒂芬·弗蘭克·克蘭普 申請(qǐng)人:科普蘭公司