CN1005008B - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种用作空调机制冷压缩机或者空气压缩机的涡旋式压缩机，该压结机的公转涡旋件具有一根安装在一个非圆轴承内的孔中的驱动轴，该非圆轴承安装在在曲轴端面上加工出来的长孔中，非圆轴承能在其中滑动。长孔和非圆轴承的尺寸大小应使得公转涡旋卷及固定涡旋卷之间彼此不接触，不管作用在公转涡旋件上的离心力由于工作速度的变化而如何改变，两个涡旋卷之间仍留有恒定的最小间隙，所以减少了振动和噪声，提高了压缩机的效率。

Description

涡旋式压缩机

本发明涉及一种用作空调机压缩机或者空气压缩机的涡旋式压缩机。

图3a和图3b示出了一种已知的恒速驱动的涡旋式压缩机的主要部分。这种涡旋式压缩机具有一个固定涡旋卷1a和公转涡旋卷2a，公转涡旋卷2a以同固定涡旋卷1a滑动接触的方式作公转运动，因此，只有尽量减小两个涡旋卷之间的径向间隙，才能使从压缩腔室中泄漏出来的被压缩介质减至最低限度，以提高压缩效率。

这种工作状态是由下述机构来实现的，即如图3a和3b所示的那样，曲轴8的上面具有一个细长的轴承安装孔10a，其轴线偏离该曲轴的轴线，孔10a内安装了一个不旋转但能沿孔10a的纵向滑动的非圆轴承11。细长孔10a和非圆轴承11的尺寸要使得非圆轴承11靠在细长孔10a的一侧端壁之前，这两个涡旋卷1a和2a互相接触，还要安装成使得细长孔10a的纵轴线和合力F之间的夹角不大于90°，其中合力F是由以恒定的工作速度在容许的压缩负荷下、作用在支承公转涡旋卷2a的公转涡旋件2上的气体压力所产生的力f_s和作用在其上的离心力f_c组成的。因此，在正常工作情况下，作用在公转涡旋件2上的合力F将使其沿孔10a的壁朝长孔10a的外侧移动，公转涡旋卷2a和固定涡旋卷1a将始终以一点互相接触，这一点逐渐移动而不会随便跳行。

但这种已知的涡旋式压缩机存在下列问题：固定涡旋卷和公转涡旋卷必须精加工，另一方面两个涡旋卷之间的接触点的位置是不连续变化的，也就是说接触点的位置是以跳行的方式移动的，因而偏心距的数值S是波动的，以致引起两个涡旋卷之间的碰撞，并产生大的振动和噪声。

这种涡旋式压缩机的另一个问题是所述的这种结构是为恒速工作而设计的，不适用于当前空调系统广泛使用的变速式压缩机，也就是说这样进行设计时，在公转涡旋件2a和固定涡旋件1a之间在特定的回转速度下保持某一适中的接触压力;当回转速度降低到这一特定的速度以下时，作用在公转涡旋件2上的离心力fc将降至低于设计值，这有可能使公转涡旋卷2a在固定涡旋卷1a上振动或者在两个涡旋卷之间形成较大的径向间隙，以致于导致受压缩的气体泄漏至低压侧，从而阻碍了压缩机的正常工作。

另外还有一个问题是两个涡旋卷之间的接触压力有变得过大的趋势，尤其是在压缩机高速运转时，会导致涡旋卷的迅速磨损。

本发明的一个目的是提供一种涡旋式压缩机，该压缩机在施加意外的、例如由于压缩液体或外界物体堵塞而产生的负载情况下，两涡旋卷之间的径向间隙增加，以防压缩机损坏;反之，在额定工况下，两个涡旋卷之间的间隙在较宽的工作速度范围内保持恒定不变，因而保证了高效率、减少了振动和噪声并减小了涡旋卷的磨损。

为此，依照本发明的一个目的，提供了一种上述型式的涡旋式压缩机，该压缩机包括：一个在与公转涡旋件相邻的曲轴端面上加工成的长孔，该孔有两个较长的与曲轴轴线相平行的侧平面、一个有孔的可沿长孔纵向方向滑动的非圆轴承，该轴承孔可旋转地安装公转涡旋件的驱动轴，长孔和非圆轴承的大小要制成当非圆轴承在长孔中处于其滑动行程的最外端时，两个涡旋卷最接近的部分彼此不得互相接触、一个置于长孔中的靠近曲轴轴线的并弹性地将非圆轴承推到与长孔外壁相接触的弹性件。

按照本发明的另一个目的，当压缩机以预定的更低的最小速度运转时，长孔的纵轴线与作用在公转涡旋件上的气体压缩力和离心力组成的合力之间的夹角超过90°。

按照本发明的再一个目的，该涡旋式压缩机具有一个调整长孔纵轴线和偏心方向之间的夹角的装置，该装置是在非圆轴承上加工一个安装公转涡旋件驱动轴的轴承孔，其位置偏向长孔较长侧面中的一侧。

按照本发明的又一个目的，弹性地将非圆轴承压向长孔外端面使之接触的弹性件包括一个安装在非圆轴承表面上的弹簧座上的螺旋弹簧。

对于与第一个目的相一致的方案，不管工作速度如何变化，弹性件始终将非圆轴承弹性地压向长孔的外壁面，从而保持公转涡旋件的偏心距恒定不变，以限制两个涡旋卷之间径向间隙的变化，这就能够使压缩机在较宽的旋转速度范围内高效率地工作。此外，由于两个涡旋卷彼此不接触，从而减少了振动和噪声。再者，由两个涡旋卷机械加工精度所确定的偏心量通过调节非圆轴承的尺寸容易进行调整。

按照另一个目的，将结构布置成使其在最低转速工作期间，由作用在公转涡旋件上的气体压力和作用在其上的离心力所产生的合力与长孔纵轴线之间的夹角超过90°对于这种结构方案，即使因为将液体致冷剂或油吸进压缩腔室而异常的增加了压缩负荷，但由于非圆轴承在整个工作速度范围内，能够在长孔中沿减少偏心距的方向移动，所以，两个涡旋卷之间的径向间隙增加，以使被压缩的流体从高压压缩腔室漏泄到低压压缩腔室，从而保护压缩机免受由于压缩液相而可能另外引起的异常负载。

按照又一个目的，将非圆轴承的长孔制成朝长孔的一个滑动面偏移，以便能够按照需要毫无困难地调节长孔相对偏心方向的角度。

还应当指出的是;使用作为弹性件的螺旋弹簧和在非圆轴承上加工出来的弹簧座，在压缩机工作期间，能避免螺旋弹簧和非圆轴承在长孔中沿曲轴的轴线方向移动。

本发明的这些和其他一些目的、特点和优点，当结合相应的附图阅读下面的最佳实施例的说明时，将更清楚、明了。

图1是本发明的涡旋式压缩机的垂直剖视图;

图2是本发明的涡旋式压缩机的一个主要部分的横剖视图;

图3a和图3b是普通的涡旋式压缩机的主要部分的横剖视图。

下文将参照相应的附图阐述本发明的涡旋式压缩机的一个最佳实施例。

图1和图2表示本发明的、例如用作空调机的致冷压缩机的一种涡旋式压缩机。

参照这些附图，该压缩机具有一个由端盘1b和在该端盘上形成的涡旋卷1a所组成的固定涡旋件1，和一个由端盘2b和在该端盘上形成的涡旋卷2a所组成的公转涡旋件2。两个涡旋卷1a和2a是沿渐开线或类似的曲线加工制成的，并布置成彼此互相啮合以便其中形成压缩腔室3。公转涡旋件2备有一个驱动轴或者一个从其端盘2b后端面中心伸出的凸台;该压缩机还具有一个支承公转涡旋卷2a的端壁2b的推力轴承5、一个例如用螺栓装置固定到固定涡旋件1上的支承件6、一个用于连接公转涡旋件2和支承件6的元件7，以防止公转涡旋件2绕其自身的轴线旋转、以及一个用于驱动公转涡旋件2并具有一个沿其轴线加工成的油孔9的曲轴8，曲轴8包含轴的第一部分8a和轴的第二部分8c，曲轴8的轴的第一部分8a和第二部分8b分别由第一轴承6a和第二轴承6b可旋转地支承着，而轴承6a和6b则分别置于支承件6的上侧和下侧。

长孔10是在曲轴8的轴的第一部分8a上靠近公转涡旋件2的端面上加工成的，该长孔10具有与曲轴8的轴线相平行的侧壁和通过曲轴8轴线的中性轴。参考数字11表示可旋地安放公转涡旋件2的驱动轴4的非圆轴承11，该非圆轴承又安装在长孔10中，但其不能旋转，只能沿长孔10的纵向方向滑移。要使螺旋弹簧12在长孔10中受预加载荷，以便产生一个指向偏心轴的轴线的作用力，以此将非圆轴承11推向长孔10的外端面。长孔10的长度L和非圆轴承11的尺寸1应这样确定，即在两个涡旋卷彼此最接近的区域内，固定涡旋卷1a和公转涡旋卷2a之间形成极小的间隙。

曲轴8宜于用电动机13来带动，电机13由与曲轴8成一体的转子13a和定子13b组成。

因此，这种涡旋式压缩机通常由公转和固定涡旋件1、2所组成的压缩机部分和由马达13组成的马达部分组成。压缩机部分和马达部分一起装在以数字14表示的密封外壳内。参考数字15表示连接在曲轴8一端的油泵，该油泵作为一个元件随曲轴8一起转动。油泵15有一根轴相对转动地固定到止动盘15a上，止动盘15a又通过例如焊接的办法固定到密封外壳14的下部。密封外壳的下端部分形成了一个油池，油池中汇集了致冷机油，以数字16表示。致冷气体通过与密封外壳相连的吸入管17吸入密封壳体内，然后致冷气体在压缩机部分受到压缩，并经排泄系统排出。排泄系统包括在固定涡旋件端盘1b中心区域形成的排泄口18、遮盖排泄口18的排放阀19、夹持阀19的阀夹持器20、排泄腔室21和通往密封外壳外面的排泄管22。

参看图2，公转涡旋卷的驱动轴4的轴线Om离曲轴8的轴线的偏心距或偏心量用符号∑表示。曲轴8的旋转方向用箭头A表示，力F由作用在公转涡旋件2上的离心力fc和由作用在公转涡旋件2上的气体压力所产生的力fg组成。长孔10的纵轴线和公转涡旋件2偏心方向之间的夹角用α表示;而上述的偏心方向和合力F之间的夹角用β表示。

工作时，当电动机13的定子13b通电时就产生一个使转子13a和曲轴8一起旋转的力矩;当曲轴8转动时，力矩就通过曲轴8中的长孔10和非圆轴承11传给公转涡旋件2的驱动轴4，由于设有阻止公转涡旋件2绕自身轴线旋转的元件7，因此，公转涡旋件2在推力轴承5上围绕曲轴8的轴线O作公转运动，两个涡旋卷之间形成的压缩腔室的容积逐渐缩小，从而达到了压缩致冷气体的目的。

如箭头所示，气体通过吸气管17吸入密封壳体14，并经支承件6上的开口导入压缩腔室3中的一个，然后，气体在压缩腔室3中压缩成高压高温气体，而后气体被排泄到排泄腔室21，随之，经排放管22被输送到外壳14的外面。

通常压缩机是按上述方式工作的。依照本发明，长孔10的纵轴线和由气体压力fg及离心力fg组成的合力F之间的夹角α+β不小于90°，因此，合力势必使非圆轴承11沿减小公转涡旋件2偏心量的方向移动;另一方面，螺旋弹簧12的弹力恒定值是如此确定的，即要使螺旋弹簧12至少产生一个足够大的推力，推动非圆轴承11至所需的位置，也就是说要保持非圆轴承克服上述的合力F与细长孔10的外端壁相接触。因此，偏心距∑在较宽的压缩机运转速度范围内会保持恒定不变，结果两个涡旋卷工作时彼此不互相接触，也就是在两个涡旋卷之间始终留有恒定不变的最小间隙。

不难理解，这种压缩机能够以低的振动和噪声水平运转、压缩效率增加，且减小了两个涡旋卷的磨损。

由于这种结构方案，有可能在长孔纵轴线和偏心方向之间形成一个大的夹角α。即使吸入了液态致冷剂或润滑油，当工作速度降低或升高，压缩负荷超过容许值时，按照本发明，长孔10的纵轴线和合力F之间形成的夹角α+β大大超过90°，结果合力F的分力F′〔F′＝FCos（α+β）〕迫使非圆轴承11克服螺旋弹簧12的推力沿长孔的纵向方向移动，以减小偏心值∑。因此，两涡旋卷之间的径向间隙增加，以提高气体从高压压缩腔室3泄漏至另一个低压压缩腔室3的速率，从而减小压缩负荷以使压缩机免受异常力的作用，这种异常力可能是由已知的“液体压缩”现象造成的。

当杂质进入压缩腔室3时也会产生同样的作用，也就是，在这种情况下会使非圆轴承11、随之使公转涡旋件移动，以减少偏心值∑使两涡旋卷之间的径向间隙增大，让压缩机不停地工作，直至将杂质磨掉或者从排放口18排出。

还应当提起注意的是：非圆轴承的轴承孔朝轴承11的一个侧面偏心，如图2所示，以便在偏心的方向和长孔10的纵轴线之间形成一定的角度，长孔10的位置可以这样确定，使其通过曲轴8的轴线0。这就明显地简化了长孔10的加工。

此外，将非圆轴承11压向长孔10的外端壁的弹性件是由螺旋弹簧12组成的，该弹簧安放在在非圆轴承11的表面上开的弹簧座槽内，任何使螺旋弹簧12和非圆轴承11在长孔10内沿曲轴8的轴线方向移动的趋势都是要受到抑制，以便保证非圆轴承11在长孔10中可靠地工作。

从上文的叙述中将容易理解，依照本发明，装有公转涡旋件驱动轴的非圆轴承被安装在曲轴端面的长孔中，使非圆轴承在长孔中能够沿减少偏心量的方向滑移，非圆轴承通常被螺旋弹簧压向长孔的一个端壁同其接触，以确保在两个涡旋卷的径向方向形成最小的间隙，达到避免两个涡旋卷彼此直接接触的程度。这样结构方案使偏心量易于调整，并且保证在两个涡旋卷之间维持恒定的最小的径向间隙，从而减小了振动和噪声，同时又保证了压缩机的高效率。

此外，当压缩机以最低的工作速度工作时，这种结构方案是要使得长孔纵轴线和压缩力及离心力的合力之间的夹角超过90°。这就保证了压缩机免受任何异常载荷，例如免受在整个工作速度范围内压缩液态致冷剂所引起的异常载荷，从而保证了压缩机有较大的可靠性。

也不难理解：安装公转涡旋件驱动轴的轴承孔加工成朝非圆轴承的一个滑动侧面偏移是为了使安装非圆轴承的长孔易于加工的缘故。

使用螺旋弹簧作为弹性件与在非圆轴承端面上制成的槽式弹簧座相配合，抑制了弹簧和非圆轴承沿曲轴轴线方向运动的任何可能，从而使得非圆轴承在长孔中安全地工作，以此保证了压缩机的工作具有高的可靠性。

尽管本发明已使用了专门的术语进行了阐述，但应当指出所述的实施例仅仅是作为一种例证，在不超出本发明范围的情况下，可以对其进行各种变化和变型，它们将受到附上的权利要求的限制。

Claims (7)

1、一种涡旋式压缩机，具有一个公转涡旋件和一个固定涡旋件，每个涡旋件都具有一个端盘和在所述端盘一侧形成的螺旋形的涡旋卷，所述的公转和固定涡旋件装在一起使所述的涡旋卷互相啮合、一个偏心驱动所述公转涡旋件的曲轴、一个支承所述曲轴的支承件和一个防止公转涡旋件绕自身轴线旋转的元件，所述的涡旋式压缩机包括：一个长孔，在所述曲轴靠近所述公转涡旋件的端面上制成，并具有两个平行于所述曲轴轴线的较长的侧面，

一个非圆轴承，具有一个可旋转地安装所述公转涡旋件驱动轴的孔，并能够沿所述长孔纵向方向滑动;

其特征是：所述长孔和所述非圆轴承的尺寸大小应使得当所述非圆轴承在所述长孔中位于其滑动行程的外端时，所述两个涡旋卷径向最接近的部分彼此不接触，

一个弹性件置于所述长孔内靠近所述曲轴轴线处，用于弹性地将所述非圆轴承推向所述长孔的外壁面与之接触。

2、按照权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于当所述的压缩机以预定的最低转速工作时，所述长孔纵轴线和所述公转涡旋件偏心方向之间形成的第一个夹角与所述偏心方向和作用在公转涡旋件上的气体压缩力及离心力组成的合力方向之间形成的第二个夹角之和超过90°。

3、按照权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于所述的长孔纵轴线和所述偏心方向之间的夹角靠一个装置来调整，该装置是在所述非圆轴承上加工一个安装所述公转涡旋件所述驱动轴的轴承孔，其位置偏向所述非圆轴承滑动长侧面的一侧。

4、按照权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于弹性地将所述非圆轴承推向所述长孔外端面使之接触的弹性件包括一个安装在所述非圆轴承表面上的弹簧座上的一个螺旋弹簧。

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