CN1024834C - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有较小直径涡形道的压缩机。压缩机壳体的轴线中心从固定螺旋部分的渐开线中心在向着旋转涡形道的底端部的方向上位移。具体地说，位移(x)的范围是：1/2R_or＜X≤1/2R_or+1/2(t+c)。式中，t是旋转螺旋部分的底端部的厚度，c是旋转涡形道的底端部的外壁和壳体的内壁之间的最小间隙。

Description

这个申请要求具有日本专利申请的优先权，其申请号为3-40279，申请日为1991年3月6日，该日本专利申请通过引用被结合在本说明书中。

本发明涉及一种涡旋式压缩机，更具体地说，涉及对压缩机的改进，使其更紧凑。

普通涡旋式压缩机（下面简称为压缩机）具有被固定安装在壳体中的固定涡形道和被支承以便在壳体中作旋转运动的旋转涡形道。固定涡形道包括一固定端板和与该固定端板的一侧成为一体的固定螺旋部分。固定螺旋部分的内、外壁形成渐开曲线。旋转涡形道包括一旋转端板和与该旋转端板的一侧成为一体的旋转螺旋部分。旋转螺旋部分的内、外壁同样呈渐开曲线的形状。固定螺旋部分和旋转螺旋部分以相移180°相结合。因此一个压缩室便在这两个涡形道之间形成。

在这种压缩机中，驱动轴的转动引起旋转涡形道的旋转运动。因而，压缩室向中心移动，此时，它的容积减小，从而将压缩流体压入排出室。

此外，如图4所示，固定螺旋部分82从顶部82b到底部82a的内壁是沿着内渐开曲线I_内形成的。固定螺旋部分82的外壁是沿着外渐开曲线I_外形成的。这个外壁从顶部82b延伸到其所处位置的渐开线角度比底部82a小差不多180°的位置。由于固定螺旋部分82的外壁在接到形成壳体81的内壁的弧E上，所以固定螺旋部分82与壳体81成一体相连。同样，旋转螺旋部分83的内、外壁分别沿渐开曲线I_内和I_外形成。

制造这种压缩机，必须根据旋转涡形道的旋转要形成压缩室的要求，使固定螺旋部分82和旋转螺旋部分83在预定的渐开线角度内彼此接触。使壳体81的中心0与固定螺旋部分82的渐开线母圆S的中心S，重合。另外，旋转螺旋部分83的渐开线母圆P的中心P₀在与壳体81的中心O共心的转动圆c上移动，以便使旋转涡形道旋转。

然而，当壳体81的中心O与固定螺旋部分82的渐开线母圆S重合时，在固定螺旋部分82的底部82a的内壁和壳体81的内壁之间会形成一个 无用的空间。这在下面要进行专门讨论。

固定螺旋部分82的底部82a的内壁和壳体81的内壁之间的距离W8用下面的等式表示：

a+W₈＝R_or+a+t+c

W₈＝R_or+t+c

式中t：旋转螺旋部分83的底部83a的厚度，

c：底部83a的外壁和壳体81的内壁之间的间隙。

a：旋转螺旋部分83的渐开线母圆P的中心P_o和旋转螺旋部分83的底部83a的内壁之间距离（＝固定螺旋部分82的渐开线母圆S的中心S_o和固定螺旋部分82的底部82a的内壁之间的距离），和R_or：旋转螺旋部分83的旋转轨道半径。

因此，壳体81的最小直径D₈表示如下：

D₈＝2（a+R_or+t+c）

因此，这种形式的压缩机具有在壳体81内部形成的使壳体81的直径增大的无用空间，这必然要求在机动车辆或类似交通运输工具占有较大空间，以便安装这种压缩机。

克服这个缺点的一种方案是如图5所示的压缩机，它公开在日本未审查专利公告第55-51987中。在这种压缩机中，壳体91的中心O从固定螺旋部分92的渐开线母圆S的中心S₀在与向着固定螺旋部分92的底部的方向相反的方向上偏移R_or/2。在这份日本专利说明书中公开的压缩机中，固定螺旋部分92和旋转螺旋部分93的内、外壁也是分别沿着渐开曲线I_内和I_外形成的。当旋转螺旋部分93的渐开线母圆P的中心P_o在与固定螺旋部分92的渐开线母圆S共心的转动圆c上移动时，旋转涡形道就旋转。

令t，c，a和R_or和上述所定义的相同，则固定螺旋部分92的底部92a的内壁和壳体91的内壁之间的距离W₉用下面的等式表示：

R_or/2+a+w₉＝R_or-R_or/2+a+t+c

W₉＝t+c

壳体91的最小值径D₉为：

D₉＝2（a+R_or/2+t+c）

因此，与上述类型的压缩机相比较，这种压缩机可减小无用空间，基数值用下面的等式表示：

W₈-W₉＝R_or+t+c-（t+c）＝R_or

同样，壳体的最小直径也可减小，其数值用下面的等式表示：

D₈-D₉＝2（a+R_or+t+c）-2（a+R_or/2+t+c）＝R_or

如上所示，这种压缩机可做的比较紧凑，这样，该压缩机较前面所说的压缩机更易于安装在机动车辆或类似的交通运输工具中。

然而，在上述说明书中所公开的压缩机仍具有无用的空间，用公式表示如下：

W₉＝t+c

该无用的空间是在固定螺旋部分92的底部的内壁和壳体91的内壁之间。因而壳体91的最小直径限定为：

D₉＝2（a+R_or/2+t+c）

所以，所公开的压缩机对无用的空间问题没有给予充分的解决。

因此，本发明的目的是提供一种在其固定螺旋部分底部的内壁和其壳体内壁之间具有尽可能小的无用空间和具有较小的最小直径，以便在将其安装到机动车辆或类似的交通运输工具中的安装条件得到进一步改善的压缩机。

为了实现这个目的，体现本发明的压缩机具有实际上为渐开形曲线的交错的固定和旋转螺旋部分。旋转螺旋部分相对固定螺旋部分按轨道半径R_or旋转，它的旋转是受约束的。当旋转螺旋部分旋转时，螺旋部分之间的压缩室容积减小，因此，压缩室内的流体被压缩继而被排出泵体。

壳体的轴心O相对于固定螺旋部分的渐开线中心S_o在朝向旋转涡形道的底端部方向上位移距离的取值范围为：

1/2R_or＜X≤1/2R_or+1/2（t+c）

式中，“t”是旋转螺旋部分的底端部的厚度，而“c”是旋转涡形道的底端部的外壁和壳体内壁之间的最小间隙。

在一个优选的实施例中，旋转螺旋部分的最大直径（D_o）实际上同等式（D_o）＝2a+t-（c+R_or）表示;式中，a是旋转螺旋部分的渐开线母圆的中心和旋转螺旋部分的底部的内壁之间的距离。在另一个优选的实施例中，壳体的最大内径（D_s）实际上用等式D_s＝2a+t+c+R_or表示。

结合附图，参见下面的对现有优选实施例的描述，可更好地理解本发明实质及其同目的和优点。

图1是按照本发明第一个实施例的压缩机的纵 剖视图;

图2是按照第一个实施例的压缩机的横剖视图;

图3是按照第二个实施例的压缩机的横剖视图;

图4是表示典型已有技术压缩机结构的横剖视图;

图5是表示第二个常用压缩机构的横剖视图。

下面，参照附图，描述本发明的第一和第二实施例。

第一实施例：

在图1所示的本发明的第一个实施例中，固定涡形2包括盘形固定端板21，与固定端板21形成一体的壳体22和在固定端板21的一侧上形成的固定螺旋部分23。旋转涡形道包括如图1所示的盘形旋转端板41和在旋转端板41面对着固定涡形道的一侧上形成的旋转螺旋部分42。

当固定涡形道2与旋转涡形道4结合时，便形成许多压缩室39。固定涡形道2的壳体22作为压缩机的外壳体。前壳体30通过紧固装置与壳体22相连。

在前壳体30内，供助轴承31和32可转动地支承着驱动轴33。在驱动轴33的大直径部分的内端，与驱动轴33的轴心线偏心的位置上配置有偏心轴34。套36固定套装在偏心轴34上。旋转涡形道供助套36通过轴承38来支承，但是，旋转涡形道4的旋转是由套36和转动阻挡装置37共同提供的。将平衡重35固定到偏心轴34上以减小旋转涡形道4的动不平衡。转动阻挡装置37通过它的可移动环连接到旋转端板41上。在排出步骤与压缩室39连通的排出口11贯穿固定涡形道2的固定端板21的中心部分而形成。排出口11通过排放阀12与排出室13连通，排出室13与外部系统如制冷回路（未画出）连通。贯穿前壳体30而形成的吸入口8朝着平衡重35的圆周部分并与该外部系统连通。

固定涡形道2的固定螺旋部分23沿着如图2所示的由中心为S_o的渐开线母圆S确定的渐开曲线形成的。固定螺旋部分23从顶部23b到底部23a的内壁是沿着内渐开曲线I_内形成。固定螺旋部分23的外壁是沿着外渐开曲线I_外形成的，并从顶部23b延伸到接近渐开线的点A，该点的渐开线角度比底部23a的渐开线角度小180°。壳体22的内壁是沿着以O点为中心的弧E形成的。

固定螺旋部分23的外壁在外渐开曲线I_外的渐开线点A处通过一小的弧形壁与壳体22的内壁（弧E）相连。因而，固定螺旋部分23与壳体22形成一体。图2中的虚线表示在固定螺旋部分23和壳体22相互形成一体的区段的那部分弧。

旋转螺旋部分42从顶部42b到底部42a的内、外壁是分别沿着以中心P_o为渐开线母圆P为基的内、外渐开曲线I_内和I_外形成的。

在这样结构的压缩机中，马达（未画出）的转动经电磁离合器（未画出）传递给图1所示的驱动轴。继而转动扭矩通过套36和转动阻止装置37的共同作用施加到旋转涡形道4上。

即图2所示的旋转螺旋部分42的中心在与固定螺旋部分23的渐开线母圆S共心的旋转圆c上顺时针移动。

在图2所示的状态下，制冷气体从旋转螺旋部分42的底部42a被抽吸到中间部分42c（此处渐开线的角度比底部42a小180°）。若旋转涡形道4从图2所示的位置转动180°，中间部分42c的外壁开始接触固定螺旋部分23的底部23a。在连续旋转时，图1的压缩室39的容积随之变化。其结果是，制冷气体的压力在压缩室39内不断升高，使排放阀12打开，这样，制冷气体便从排出口11排入排出室13。

参看图2，各部分的量值表示如下：

t：旋转螺旋部分42的底部42a的厚度，

c：该底部42a的外壁和壳体22的内壁之间的间隙。

a：旋转螺旋部分42的渐开线母圆P的中心P_o和旋转螺旋部分42的底部42a的内壁之间的距离（＝固定螺旋部分23的渐开线母圆S的中心S_o和固定螺旋部分23的底部23a的内壁之间的距离），和

R_or：旋转轨道的半径。

在这种状况下，壳体22的中心O即弧E的中心从渐开母圆S的中心S_o在与向着固定螺旋部分23的底部23a的方向相反的方向上偏移R_or/2+t/2。

因此，固定螺旋部分23的底部23a的内壁和壳体22的内壁之间的距离，即压缩机的无用空间 表示如下：

W₂+R_or/2+t/2+a＝R_or-（R_or/2+t/2）+a+t+c

W₂＝R_or-（R_or/2+t/2）+a+t+c-（R_or/2+t/2+a）

W₂＝c

壳体22的最小直径D₂表示如下：

D₂＝2（R_or-（R_or/2+t/2）+a+t+c）

＝2（a+R_or/2+t/2+c）＝2a+t+2c+R_or

因此，与上述在日本公开说明书中公开的压缩机相比较，这种压缩机可减小无用空间，其值为“t”，表示如下：

W₉-W₂＝t+c-c

＝t

同样，壳体的最小直径可被减小，其值为“t”，表示如下：

D₉-D₂＝2（a+R_or/2+t+c）-2（a+R_or/2+t/2+c）＝t

例如，当t＝4mm时，壳体的最小直径可减小4mm。

因此，可使这种压缩机的直径变小，重量变轻，并使它易于被安装到机动车辆或类似的交通运输工具中。

在按照第一个实施例的压缩机中，每个固定和旋转螺旋部分23和42的内、外壁是分别沿着渐开曲线I_内和I_外卜形成的。这些内、外壁可不沿着内、外渐开曲线I_内和I_外形成，而沿着随渐开线角度的增加与各自中心的距离减小的曲线形成。

此外，固定和旋转螺旋部分23和42的顶部23b和42b可沿着一个弧形成，以改善它们的强度，从而增加壁厚。

第二个实施例：

如图3所示，按照第二个实施例的压缩机与按照第一个实施例的压缩机的区别在于它的固定螺旋部分53，它的壳体52和它的旋转螺旋部分62的形状。两个实施例在其它结构上是相同的，因此，下面对相同的结构部分将不予以描述。

和第一个实施例一样，固定涡形道5的固定螺旋部分53从顶部53b到底部53a的内、外壁是沿着内、外渐开曲线I_内和I_外形成的。要指出的是，确定固定螺旋部分53的内壁的内渐开曲线I_内是直接而平滑地连接到确定壳体52的内壁的弧E上去的，因此，两个内壁作成为一体。图3中的虚线表示固定螺旋部分53和壳体52相互形成一体的区段的那部分弧E。

旋转螺旋部分62从顶部62b到底部62a的内壁是沿着内渐开曲线I_内形成的。固定螺旋部分62从顶部62b到差180°不到底部62a的中部62c的外壁是沿着外渐开曲线I_外形成的。从中部62c到底部62a的部分是沿着弧F形成的，形成弧F的圆的半径等于渐开点B和Q之间的距离，圆心为Q。外渐开曲线I_外从中部62c到渐开点B由虚线表示。

从上面可看到，旋转螺旋部分62从中部62c到渐开点B变薄了。这不会带来任何问题，因为流体的压缩作用在此部分不会有影响。

图3中，各部分的量值用在第一实施例中也使用过的t，c，a和R_or表示。

在第二个实施例中，壳体52的中心O从固定螺旋部分53的渐开线母圆S的中心S_o在与向着固定螺旋部分53的底部53a的方向相反的方向上偏移R_or/2+t/2+c/2。

因此，环绕中心O或弧E的中心的壳体52的最小直径D₅表示如下：

D₅＝2/（a+t/2+R_or/2+c/2）＝2a+t+c+R_or

如果中心O真是偏移上述的位移量，则旋转螺旋部分62从中部62c到渐开点B的部分就与壳体52的内壁发生干扰。

为了防止这种干扰，使压缩机的旋转螺旋部分具有与上述最小直径D₅有随动关系的最大直径D₆，将其表示如下：

D₆＝2（a+t/2-R_or/2-c/2）＝2a+t-（R_or+c）

D₆＝D₅-2（R_or+c）

旋转螺旋部分62的最大直径的中心Q从壳体的中心O位移R_or。

因此，固定螺旋部分53的底部53a的内壁和壳体52的内壁之间的距离W₅表示如下：

W₅+a+R_or/2+t/2+c/2

＝R_or-（R_or/2+t/2+c/2）+a+t+c

W₅＝R_or-（R_or/2+t/2+c/2）+a+t+c

-（R_or/2+t/2+c/2+a）

＝0

因此，在固定螺旋部分53的底部53a的内壁和壳体53的内壁之间不存在无用空间。因而，与在日本公开中公开的上述压缩机相比较，这种压缩机可减小无用空间如下：

W₉-W₅＝t+c

同样，可减小壳体的最小直径如下：

D₉-D₅＝2（a+R_or/2+t+c）-2（a+t/2+R_or/2+c/2）＝t+c

例如，当t＝4mm和c＝1mm时，壳体的最小直径可减小5mm，因此，可使第二个实施例的压缩机比第一个实施例的压缩机的直径变小，重量变轻，使它更容易安装在机动车辆或类似的交通运输工具中。

Claims (8)

1、一种涡旋式压缩机包括一个具有内壁和轴线中心(O)的，实际上为圆筒形的壳体(22)的外壳，位于壳体(22)内的固定螺旋部分23固定螺旋部分23按实际上的渐开曲线收缩，有一个固定螺旋部分的渐开线母圆的渐开线中心(So)，和与固定螺旋部分(23)交错结合的旋转螺旋部分(42)，旋转螺旋部分从厚度为(t)的底端部(42a)按实际上的渐开曲线收缩，在底端部(42a)的外壁和壳体(22)的内壁之间有最小间隙(c)，安装旋转螺旋部分(42)使其按轨道半径R_or相对固定螺旋部分(23)作非转动的轨道旋转运动，旋转和固定螺旋部分交错结合，以便在二者之间至少形成一个压缩室(39)，当旋转螺旋部分作旋转运动时，该压缩室便压缩流体，该压缩机的特征在于，

壳体(22)的中心(o)从固定螺旋部分(23)的渐开线中心(So)在向着旋转涡形道(42)的底端部(42a)的方向上位移的距离(x)的范围是：

1/2R_or＜X≤1/2R_or+1/2(t+c)。

2、按权利要求1的压缩机，其特征在于，旋转螺旋部分（42）的最大直径（D_o）实际上是用等式：

D_o＝2a+t-（c+R_or）

表示式中，a是旋转螺旋部分（42）的渐开线母圆的中心和旋转螺旋部分的底部（42a）的内壁之间的距离。

3、按权利要求1的压缩机，其特征在于，壳体（22）的最大内径（D_o）基本上用等式：

D_o＝2a+t+c+R_or

表示。

4、按权利要求2的压缩机，其特征在于，壳体（22）的最大内径（D_o）基本上用等式。

D_o＝2a+t+c+R_or

表示。

5、按权利要求1至4之一的压缩机，其特征在于，位移（x）基本上等于1/2R_or+1/2t

6、按权利要求1至4之一的压缩机，其特征在于，位移（x）基本上等于1/2R_or+1/2（t+c）。

7、按权利要求6的压缩机，其特征在于，旋转螺旋部分的第一圈的截面厚度减小。

8、按权利要求1的压缩机，其特征在于，间隙c基本上等于零。

Images