CN1020497C - 涡型流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡型流体机械，其中：静止涡形体和旋转涡形体通过在其端板上分别布置的螺旋体相互啮合，一驱动套管可转动地安装在从旋转涡形体端板外表面中心部分伸出的套筒中，一个从旋转轴上伸出的驱动销可滑动地安装在开在驱动套管中的滑动孔中，其特征在于：驱动套管上有一能消除作行星运动的旋转涡形体的动力不平衡现象的平衡重量块。此外即使在旋转轴高速运转时，静止涡形体的螺旋体和旋转涡形体的螺旋体之间的接触压力也不会过大。

Description

本发明涉及一种用作压缩机，膨胀机和类似机械的涡型流体机械。

日本专利临时公开文本No.59-120794（No.120794/1984）公开了一种用以根据气体压力的变化和施加在涡型压缩机的旋转涡形体上的离心力自动改变旋转涡形体作行星运动时旋转半径的旋转半径可变机构。

如图5和图6所示，在这个机构中，摆动轴承03安装在开在旋转轴01上端面上的滑动孔02中，从而只能沿孔的纵向滑动而不能绕自身的轴旋转，从旋转涡形体04的端板04a的底面中央部分向下伸出的销子05插在摆动轴承03中，从而可相对于此轴承转动。

在图5和图6中，螺旋体06b布置在静止涡形体06端板06a的内表面上，和布置在旋转涡形体04端板04a的内表面上的螺旋体04b相互啮合以形成压缩腔07，08为一个框架，09为一承受作用在旋转涡形体04上的推力的止推轴承，010为一支持旋转轴01的上端的轴承，O₁为旋转轴01的轴心，O₂为销子05的中心，α为滑动孔02的倾斜方向和偏心方向之间的夹角。

当旋转轴01被图中未示的马达和其它类似的装置驱动而旋转 时，转动通过滑动孔02，摆动轴承03和销子05传到旋转涡形体04上。旋转涡形体04沿以偏心距r为半径的圆周作行星运动，旋转涡形体沿自身轴的旋转则通过图中未示的某种机构的作用而受阻。因此，当压缩腔07的体积减小时，气体被吸入压缩腔07，并且向螺旋的中央移动，气体被逐渐压缩而到达中央腔室012，并通过放气口011放出。

当旋转涡形体04作行星运动时，在旋转涡形体04上沿偏心方向作用有一个离心力Fc，压缩腔07中的气体沿与离心力Fc垂直的方向作用有一个气体作用力Fg，离心力Fc和气体作用力Fg的合力F作用在销子05的中心O₂上。

这里，离心力Fc的表达式（1）如下：

Fc＝ (w)/(g) rω²（1）

其中，W为旋转涡形体的重量，

γ为旋转涡形体行星运动的旋转半径，

ω为旋转涡形体的旋转角速度，

g为重力加速度。

合力的表达式（2）如下：

$\mathrm{F=}\sqrt{\mathrm{Fg}{}^2\mathrm{+Fc}{}^2}$ （2）

合力F的方向和偏心方向之间的夹角θ的表达式（3）如下：

θ＝tan^-1{Fg/Fc} （3）

当合力F通过销子05作用在摆动轴承03上时，摆动轴承03在合力下沿滑动孔02的纵向的分力F′的作用下沿滑动孔02的纵向移动，以致行星运动的半径r增大，并且旋转涡形体04的螺旋体04b由于接触压力F″的作用与静止涡形体06的螺旋体06b相接触。

此外，合力下F的分力F′的表达式（4）如下：

F′＝FCos（α+θ）    （4）

接触压力F″的表达式（5）如下：

F″＝F′Cosα＝FCos（α+θ）·Cosα    （5）

在上述的现有涡型压缩机中，当旋转涡形体04的旋转角速度ω增加时，作用在旋转涡形体04上的离心力Fc也增大，这一点从表达式（1）中可明显地看出。然后，随着离心力Fc的增大，θ角将变小，这一点可从表达式（3）中明显地看出。因而，分力F′和接触压力F″增大，这可从表达式（4）和（5）中明显地看出。

由于接触压力F″以旋转角速度ω的平方的速度增加，这就存在一个当旋转轴01高速转动时接触压力F″过大的问题，因而增加了螺旋体04b和06b的磨损和噪音。

美国专利申请No.4，435，137公开了另一种涡形流体机械，其中，静止涡形体和旋转涡形体通过在其端板上分别布置的螺旋体相互啮合，一驱动套管可转动地安装在从旋转涡形体端板的外表面中心位置伸出的套筒中，一个从旋转轴上伸出的驱动销可滑动地安装 在开在驱动套管中的滑动孔中，在驱动套管上有一能产生和作用在作行星运动的旋转涡形体上的离心力方向相反的离心力的平衡重量块。

本发明的目的是提供一种对上述流体机械作进一步改进的涡型流体机械。

为了达到上述目的，本发明提供了一种涡型流体机械，其中静止涡形体和旋转涡形体通过分别布置在其端板上的螺旋体相互啮合，一驱动套管可转动地安装在从旋转涡形体端板的外表面上中心部分伸出的一个套筒中，从旋转轴上伸出的一个驱动销可滑动在地装在开在驱动套管内的滑动孔中，其中在驱动套管上有一个为了平衡旋转涡形体作行星运动引起的动力不平衡而设置的平衡重量块，平衡重量块的重心的轴向位置大致上与驱动套管的轴向中心位置一致。

在由本发明提供的上述结构中，通过平衡重量块的作用，可防止旋转涡形和静止涡形体上的螺旋体之间的接触压力过大，并且由于作用在平衡块上的离心力而产生的使驱动套管倾志的力矩消失 了，因而抑制了驱动套管的倾转。

图1和图2为本发明的第一个实施例，其中图1为主要部分的纵剖面图，图2为图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的横剖面图;

图3和图4为本发明的第二个实施例，其中图3为主要部分的纵剖面图，图4为旋转涡形体被取下来后的前视图;

图5和图6为现有技术中涡型压缩机的一个例子，其中图5是部分纵剖面图，图6为图5中沿Ⅵ-Ⅵ线的横剖面图。

下面将根据附图对本发明的择优实施例进行仔细说明。

图1和图2显示了本发明的第一个实施例。

在图1和图2中，静止涡形体1包括一个端板1a和布置在其内表面上的螺旋体1b。旋转涡形体2包括一个端板2a和布置在其内表面上的螺旋体2b。这两静止涡形体1和旋转涡形体2相互处于偏心位置，偏心距为行星运动的半径r，这两涡形体如图所示在转移180°的情况下相互啮合，从而形成一系列以螺旋中心为中心的点对称压缩腔3。一圆柱形套筒4从旋转涡形体2的端板2a的外表面中央部分伸出，一驱动套管5通过轴承6可转动地安装在套筒4内。在驱动套管5中开有一滑动孔7，从旋转轴8的端面伸出并与旋转轴心O₁偏离r的驱动销9安装在滑动孔7中。滑动孔7的切面为一通过如图2所示向某一特定方向的直线切割而成的带缺口的圆形。另外，偏心驱动销9的切面亦形成一个直径比上述缺口圆小并有着同样的轮廓的缺口圆。因而，驱动销9的直线部分9a和滑动孔7的直线部分7a沿直线接触。因此，驱动销9可沿直线移动并可在滑动孔7的内圆表面和销子9的外圆表面之间的 间隙范围内沿各个方向移动。

此外，在驱动套管5上固定有一个平衡重量块10，当旋转涡形体2作行星运动时，平衡重量块10产生一个和作用在旋转涡形体2上的离心力方向相反的离心力。

当旋转轴8旋转时，驱动力从驱动销9上的直线部分9a通过滑动孔7上的直线部分7a传到驱动套管5上，并进一步通过轴承6和套筒4传到旋转涡形体2上。因而，旋转涡形体2沿以旋转轴8的轴心O₁为圆心，以偏心距r为半径的圆周作行星运动。然后，吸入压缩腔3中的气体被逐渐压缩并在压缩腔3向螺旋中心移动且体积减小时到达中央腔11，再从那通过放气口12放出。

现在，由于旋转涡形体2的转动，包括旋转涡形体2，套筒4，轴承6和驱动套管5在内的不平衡的重量产生一个沿旋转轴8轴心O₁和驱动套管5的中心O₂的偏心方向的离心力，但同时在平衡重量块10上也产生一个和上述离心力方向相反的离心力。

因而，有可能使旋转涡形体2上的螺旋体2b作用在静止涡形体1上的螺旋体1b上的压力即接触压力恒定而和旋转轴8的转速无关。

由于在驱动套管上布置有一个能产生一个和作用在作行星运动的旋转涡形体上的离心力方向相反的离心力的平衡重量块，因而就可使旋转涡形体上的螺旋体和静止涡形体上的螺旋体之间的接触压力在旋转轴高速运转时不致过大。

因此，螺旋体的非正常磨损就可避免。因而能防止涡型流体机械工作性能的降低并可延长其寿命。

在上述图1所示第一个实施例中的涡型流体机械中，平衡重量块10的重心G的位置位于驱动套管5的轴向较低的位置。驱动套管5和平衡重量块10的这种布置只是为了使其能在旋转轴8的上端面上滑动并且偏心驱动销9也刚好能可滑动地安装在滑动孔7中。因此，在图1中由于在旋转涡轮2作行星运动时作用在平衡重量块10重心上的离心力F的作用，由平衡重量块10和驱动套管5组成的整体会按顺时针方向倾转。因而，就产生了旋转轴承6倾斜运转的问题，驱动套管5的下表面在旋转轴8的上表面上也会作倾斜的运转。

因此，本发明还提供了一种能够解决上述问题的涡型流体机械。

图3和图4显示了本发明的第二个实施例。

如图3和图4中所示，平衡重量块10重心G的轴向位置通过增加平衡重量块10的垂直方向的厚度而几乎和驱动套管5的轴向中心位置齐平。

其它的构造和图1和图2中所示几乎完全相同，相应部分的标号也完全相同。

当旋转涡形体2作行星运动时，固定在一起的驱动套管5和平衡重量块10也作以上所述的行星运动，并且在平衡重量块10的重心G上作用有离心力F。由于重心G的轴向位置和驱动套管5的轴向中心位置大体上一致，因而由于离心力F的作用而在驱动套管5上产生的倾转力矩明显减弱或消失。

在本发明中，如上所述，平衡重量块的重心轴向位置几乎和驱 动套管的轴向中心一致。因而，基于作用在平衡重量块上的离心力而产生的驱动套管的倾转力矩消失或减弱了，从而抑制了驱动套管的倾转。

其结果是，有可能防止支持驱动套管的旋转轴承的倾斜运转和驱动套管的端面在旋转轴端面上的倾斜运转，从而防止由于上述倾斜运转而产生的非正常磨损和故障，因而可提高涡型流体机械的可靠性。

Claims (1)

1、一种涡型流体机构，其中：静止涡形体和旋转涡形体通过在其端板上分别布置的螺旋相互啮合，一驱动套管可转动地安装在从旋转涡形体端板的外表面中心部分伸出的套筒中，一个从旋转轴上伸出的驱动销可滑动地安装在开在驱动套管中的滑动孔中，在驱动套管上有一用来平衡由于旋转涡形体的行星运动而产生的动力不平衡的平衡重量块，其特征在于：上述平衡重量块重心的轴向位置和驱动套管的轴向中心位置大体上一致。

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