專利名稱：一種渦旋式壓縮機的改進結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于流體機械-壓縮機技術領域。
目前大量使用的壓縮機基本上是往復式的，此型壓縮機使用歷史長，其主要不足之處有效率低，比功率大;結構復雜，整機可靠性差;外形尺寸大，比重量大;平衡性能差，慣性力大、振動、噪聲大;輸氣脈動性大。為克服上述諸缺陷，國外近年來出現(xiàn)了一種新型的渦旋式壓縮機，美國專利U.S.3，986，799，U.S.3，994，635，U.S.3，994，636，U.S.4，065，279，U.S.4，082，484，JP58-117377，JP58-117376，JP58-67986，JP58-32988，JP58-67983，JP58-117376，U.S.4，259，043和U.S.4，475，874.中，揭示了這類新型壓縮機的有關技術，綜合上述專利文獻，這類新型渦旋壓縮機的技術要點如下如圖3，渦旋壓縮機的工作運動副為一對分別固定在動渦旋盤(4)和靜渦旋盤(5)上的突起渦旋線，當這對渦旋線作相對嚙合平同時，由這對渦旋線各自的內、外側面和兩圓盤朝向渦旋線一側的平面，構成一密封的氣腔(1)，并由渦旋線外端部向中心部分移動，氣腔(1)的容積逐漸變小。如果在其中一個圓盤的外圍適當部分開一吸氣口(2)，中心部分開一排氣口(6)，當氣腔在最外圍、并復蓋吸氣口(2)時，可吸入工作氣體，即吸氣過程(7)。當渦旋線嚙合平動、氣腔(1)逐步沿渦旋線向中心移動、容積減小時，對包容在內的工作氣體進行壓縮，即壓縮過程(9)，最后當氣腔(1)容積達最小值，并移到中心，復蓋了排氣口(6)時，經壓縮了的工作氣體在高壓下從排氣口(6)排出，即排氣過程(8)，實際裝置中，開有進、排氣口的渦旋盤為靜態(tài)，固定在裝置上。另一個作相對嚙合平動的為動渦旋盤，通常是由安裝在其背面的曲柄裝置與電機軸相離，傳遞驅動力矩，為了將轉動力矩轉化為一圓周平動，動渦旋盤背面一般還有十字槽、銷裝置，起防轉、制導作用。為了動平衡的目的，在曲柄轉軸上一般還必須加上適當質量的平衡質量。這類壓縮機比往復式壓縮機有極大的優(yōu)點，但是仍然存在著不少需要改進的地方。首先是渦旋線的型線曲線方程問題，理論上無論采用何種漸開線方程的曲線作型線(較常見的是圓漸開線方程)，渦旋線副作嚙合平同時，包容容積都可以逐步趨向無窮小。然而在實際加工制造過程中，由于發(fā)生銑刀干涉，接近中心部分的漸開線方程的型線部分無法加工，因此目前介紹的渦旋式壓縮機的渦旋線在接近中心部分，過早地被切斷終止，如圖2中
，所表示的形狀。因此造成最終壓縮容積不能進一步減小，壓縮比的提高受到限制。第二個問題是已有技術中對動渦旋盤的平衡采用在曲柄轉軸上加平衡質量的做法，解決了靜平衡問題，然而由于存在著平衡力矩，對動平衡沒有完全解決，這就限制了壓縮機的轉速，對進一步減噪防振帶來困難。第三個問題是為保證有效的嚙合及密封，對渦旋線型線的加工工藝要求極高，這就使加工困難，生產制造成本提高。第四個問題是大部分已有技術中介紹的動渦旋盤止推裝置采用平面推力軸承，加工要求高，相對摩擦大，降低工作效率，雖然美國專利U.S.4，259，043中采用了圓珠球作為止推軸承，但是由于該圓球同時還承擔著防轉、制導作用，必須在適當?shù)牟蹆冗\動，所以對零件的制造精度仍然要求很高。
針對已有專利技術中的不足之處，本發(fā)明的任務是要提出一種新型的渦旋型線結構，使壓縮機能夠得到更大的壓縮比，減小比功率，同時更好地解決了動渦旋盤的動平衡問題，以提高壓縮機轉速、減低噪聲、防止振動。另外還采用了適當?shù)慕Y構，降低了對零件的加工精度要求，從而達到降低生產成本的目的。
本發(fā)明是一種渦旋式壓縮機的改進結構，有一對可作相對嚙合平動的靜渦旋盤和動渦旋盤組成，所說的靜渦旋盤外圍有一吸氣口，渦旋中心有一排氣口。所說的動渦旋盤背面有曲柄裝置與驅動電機相連結，并有銷、槽類型的防轉制導結構。發(fā)明的要點在于所說的靜渦旋盤、動渦旋盤的渦旋線是一種雙函數(shù)方程曲線，即靜、動渦旋線的主體是由某種類型的漸開線，例如圓漸開線形成，接近渦旋線中心部分的型線是圓弧或其他類型的曲線。這樣結構的雙函數(shù)型線，可以使渦旋中心部分的型線得以順利銑削加工，從而使渦旋線的中心起始點盡可能向中心逼近，直到排氣孔的邊緣，如圖2中
表示的形狀，從而達到排氣時的最小壓縮容積，提高了壓縮比。
為了改進動渦旋盤的動平衡性能，可以將動渦旋盤相對于其上的渦旋線的位置設計一個偏置量，使動渦旋盤結構整體的質心與其旋轉中心基本重合。
為了改進渦旋線型線的加工性能，可以在渦旋盤和渦旋線的工作表面上噴涂一層附著物，由于該層附著物在動、靜渦旋盤嚙合平動中實際起著密封和潤滑作用，這就降低了對渦旋線型線的加工要求。這種附著物可以是具有特殊添加劑的聚四氟乙烯和磷青銅。為了改進支承件的加工性能及減小摩擦，可以采用特殊結構圓珠止推軸承作為動渦旋盤的支承機構。
本發(fā)明介紹的渦旋式壓縮機改進結構，使該壓縮機具有高壓縮比，低比功率的特點，而且轉速高，噪聲、振動小。該壓縮機的零件加工精度要求低于同類型壓縮機，從而降低了生產制造成本。


圖1是渦旋式壓縮機工作原理圖。
圖2是本發(fā)明的雙函數(shù)方程曲線的渦旋型線與現(xiàn)有技術中的單函數(shù)方程曲線的渦旋型線比較圖。
圖3是本發(fā)明的渦旋式壓縮機的結構圖。
圖3介紹了該發(fā)明的一個實施例。此種渦旋式壓縮機的改進結構，有一對可以作相對嚙合平動的靜渦旋盤(5)、動渦旋盤(4)組成，靜渦旋盤(5)外圍有一吸氣孔(2)，渦旋中心有一排氣口(6)，動渦旋盤(4)背面有曲柄主軸裝置(14)與驅動電機相連結，并有銷、槽類型的防轉制導機構(11)。靜、動渦旋線是一種雙函數(shù)方程曲線，其主體是由圓漸開線形成，接近渦旋中心部分的型線采用半徑等于內壓縮終了嚙合點內側展開線長度的過度圓弧來修正渦旋體的內、外側型線，內、外側型線起始點聯(lián)線由排氣口(6)的形狀確定。為了獲得理想的動平衡效果，動渦旋盤(4)相對其上的渦旋線的位置有一個偏置量，使動渦旋盤結構整體的質心與其旋轉中心基本重合。在渦旋線的工作表面上噴涂一層附著物，該附著物為具有特殊添加劑的聚四氟乙烯和磷青銅。
另外，采用特殊結構的圓珠止推軸承作為動渦旋盤(4)的支承機構(10)、(13)、(16)分別為主軸大端軸承和小端軸承，(15)為曲柄銷軸承。(12)為機體，(17)為端蓋。當該壓縮機的曲柄主軸裝置(14)與驅動電機軸相連接，開始運轉后，工作氣體從吸氣口(2)進入壓縮機，經壓縮后由排氣口(6)排出。
在排氣壓力為4公斤力/平方厘米的情況下，本發(fā)明型號為SC-0.15/4的渦旋式壓縮機與型號為Z-0.185/4的往復活塞式壓縮機相比，主機重量分別為10公斤、43公斤;容積效率分別為0。955、0.643;功率損失分別為0.360千瓦、0.624千瓦;噪聲分別為70分貝、93.25分貝。
權利要求
1.一種渦旋式壓縮機的改進結構，有一對可作相對嚙合平動的靜、動渦旋盤組成，所說的靜渦旋盤的外圍有一吸氣口，渦旋中心有一排氣口，所說的動渦旋盤背面有曲柄裝置與驅動電機軸相連結，并有銷、槽類型的防轉制導結構，其特征在于所說的靜、動渦盤的渦旋線的型線是一種雙函數(shù)方程曲線，即靜、動渦旋線的主體是由某種類型的漸開線形成，接近渦旋線中心部分的型線是園弧或其他類型的曲線。
2.一種如權利要求1所說的渦旋式壓縮機的改進結構，其特征在于所說的雙函數(shù)方程曲線的渦旋線型線，在接近渦旋中心部分的型線采用半徑等于內壓縮終了嚙合點內側展開線長度的過度圓弧來修正渦旋體的內、外側型線，內、外側型線起始點聯(lián)線由排氣口形狀來確定。
3.根據(jù)權利要求1或2所說的渦旋式壓縮機的改進結構，其特征在于動渦旋盤相對于其上的渦旋線的位置有一個偏置量，使動渦旋盤結構整體的質心與其旋轉中心基本重合。
4.一種如權利要求1或2所說的渦旋壓縮機改進結構，其特征是在渦旋盤和渦旋線的工作表面上噴涂一層附著物。
5.一種如權利要求3所說的渦旋壓縮機改進結構，其特點是在渦旋盤和渦旋線的工作表面上噴涂一層附著物。
6.一種如權利要求4所說的渦旋壓縮機改進結構，其特征在于所噴涂的附著物為一種具有特殊添加劑的聚四氟乙烯和磷青銅。
7.一種如權利要求5所說的渦旋壓縮機改進結構，其特征在于所噴涂的附著物為一種具有特殊添加劑的聚四氟乙烯和磷青銅。
8.一種如權利要求3所說的渦旋式壓縮機的改進結構，其特征在于采用標準型圓珠止推軸承作為動渦旋盤的支承機構。
全文摘要
一種渦旋式壓縮機的改進結構，有一對可作相對嚙合平動的靜渦旋盤和動渦旋盤構成，靜渦旋盤、動渦旋盤的渦旋線是一種雙函數(shù)方程曲線，動渦旋盤相對于其上的渦旋線的位置有一個偏置量，使動渦旋盤結構整體的質心與其旋轉中心基本重合，在渦旋盤和渦旋線的工作表面噴涂一層附著物，從而本發(fā)明具有壓縮比大、比功率小、轉速高、噪聲低、重量輕、成本低的特點。
文檔編號F04C18/02GK1030814SQ8710493
公開日1989年2月1日 申請日期1987年7月16日 優(yōu)先權日1987年7月16日
發(fā)明者王迪生, 史釗, 朱杰 申請人:西安交通大學