CN1030814A - 一种涡旋式压缩机的改进结构 - Google Patents

Abstract

一种涡旋式压缩机的改进结构，有一对可作相对 啮合平动的静涡旋盘和动涡旋盘构成，静涡旋盘、动 涡旋盘的涡旋线是一种双函数方程曲线，动涡旋盘相 对于其上的涡旋线的位置有一个偏置量，使动涡旋盘 结构整体的质心与其旋转中心基本重合，在涡旋盘和 涡旋线的工作表面喷涂一层附着物，从而本发明具有 压缩比大、比功率小、转速高、噪声低、重量轻、成本低 的特点。

Description

本发明属于流体机械-压缩机技术领域。

目前大量使用的压缩机基本上是往复式的，此型压缩机使用历史长，其主要不足之处有：效率低，比功率大;结构复杂，整机可靠性差;外形尺寸大，比重量大;平衡性能差，惯性力大、振动、噪声大;输气脉动性大。为克服上述诸缺陷，国外近年来出现了一种新型的涡旋式压缩机，美国专利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，揭示了这类新型压缩机的有关技术，综合上述专利文献，这类新型涡旋压缩机的技术要点如下：

如图3，涡旋压缩机的工作运动副为一对分别固定在动涡旋盘（4）和静涡旋盘（5）上的突起涡旋线，当这对涡旋线作相对啮合平同时，由这对涡旋线各自的内、外侧面和两圆盘朝向涡旋线一侧的平面，构成一密封的气腔（1），并由涡旋线外端部向中心部分移动，气腔（1）的容积逐渐变小。如果在其中一个圆盘的外围适当部分开一吸气口（2），中心部分开一排气口（6），当气腔在最外围、并复盖吸气口（2）时，可吸入工作气体，即吸气过程（7）。当涡旋线啮合平动、气腔（1）逐步沿涡旋线向中心移动、容积减小时，对包容在内的工作气体进行压缩，即压缩过程（9），最后当气腔（1）容积达最小值，并移到中心，复盖了排气口（6）时，经压缩了的工作气体在高压下从排气口（6）排出，即排气过程（8），实际装置中，开有进、排气口的涡旋盘为静态，固定在装置上。另一个作相对啮合平动的为动涡旋盘，通常是由安装在其背面的曲柄装置与电机轴相离，传递驱动力矩，为了将转动力矩转化为一圆周平动，动涡旋盘背面一般还有十字槽、销装置，起防转、制导作用。为了动平衡的目的，在曲柄转轴上一般还必须加上适当质量的平衡质量。这类压缩机比往复式压缩机有极大的优点，但是仍然存在着不少需要改进的地方。首先是涡旋线的型线曲线方程问题，理论上无论采用何种渐开线方程的曲线作型线（较常见的是圆渐开线方程），涡旋线副作啮合平同时，包容容积都可以逐步趋向无穷小。然而在实际加工制造过程中，由于发生铣刀干涉，接近中心部分的渐开线方程的型线部分无法加工，因此目前介绍的涡旋式压缩机的涡旋线在接近中心部分，过早地被切断终止，如图2中

，所表示的形状。因此造成最终压缩容积不能进一步减小，压缩比的提高受到限制。第二个问题是已有技术中对动涡旋盘的平衡采用在曲柄转轴上加平衡质量的做法，解决了静平衡问题，然而由于存在着平衡力矩，对动平衡没有完全解决，这就限制了压缩机的转速，对进一步减噪防振带来困难。第三个问题是为保证有效的啮合及密封，对涡旋线型线的加工工艺要求极高，这就使加工困难，生产制造成本提高。第四个问题是大部分已有技术中介绍的动涡旋盘止推装置采用平面推力轴承，加工要求高，相对摩擦大，降低工作效率，虽然美国专利U.S.4，259，043中采用了圆珠球作为止推轴承，但是由于该圆球同时还承担着防转、制导作用，必须在适当的槽内运动，所以对零件的制造精度仍然要求很高。

针对已有专利技术中的不足之处，本发明的任务是要提出一种新型的涡旋型线结构，使压缩机能够得到更大的压缩比，减小比功率，同时更好地解决了动涡旋盘的动平衡问题，以提高压缩机转速、减低噪声、防止振动。另外还采用了适当的结构，降低了对零件的加工精度要求，从而达到降低生产成本的目的。

本发明是一种涡旋式压缩机的改进结构，有一对可作相对啮合平动的静涡旋盘和动涡旋盘组成，所说的静涡旋盘外围有一吸气口，涡旋中心有一排气口。所说的动涡旋盘背面有曲柄装置与驱动电机相连结，并有销、槽类型的防转制导结构。发明的要点在于所说的静涡旋盘、动涡旋盘的涡旋线是一种双函数方程曲线，即静、动涡旋线的主体是由某种类型的渐开线，例如圆渐开线形成，接近涡旋线中心部分的型线是圆弧或其他类型的曲线。这样结构的双函数型线，可以使涡旋中心部分的型线得以顺利铣削加工，从而使涡旋线的中心起始点尽可能向中心逼近，直到排气孔的边缘，如图2中

表示的形状，从而达到排气时的最小压缩容积，提高了压缩比。

为了改进动涡旋盘的动平衡性能，可以将动涡旋盘相对于其上的涡旋线的位置设计一个偏置量，使动涡旋盘结构整体的质心与其旋转中心基本重合。

为了改进涡旋线型线的加工性能，可以在涡旋盘和涡旋线的工作表面上喷涂一层附着物，由于该层附着物在动、静涡旋盘啮合平动中实际起着密封和润滑作用，这就降低了对涡旋线型线的加工要求。这种附着物可以是具有特殊添加剂的聚四氟乙烯和磷青铜。为了改进支承件的加工性能及减小摩擦，可以采用特殊结构圆珠止推轴承作为动涡旋盘的支承机构。

本发明介绍的涡旋式压缩机改进结构，使该压缩机具有高压缩比，低比功率的特点，而且转速高，噪声、振动小。该压缩机的零件加工精度要求低于同类型压缩机，从而降低了生产制造成本。

图1是涡旋式压缩机工作原理图。

图2是本发明的双函数方程曲线的涡旋型线与现有技术中的单函数方程曲线的涡旋型线比较图。

图3是本发明的涡旋式压缩机的结构图。

图3介绍了该发明的一个实施例。此种涡旋式压缩机的改进结构，有一对可以作相对啮合平动的静涡旋盘（5）、动涡旋盘（4）组成，静涡旋盘（5）外围有一吸气孔（2），涡旋中心有一排气口（6），动涡旋盘（4）背面有曲柄主轴装置（14）与驱动电机相连结，并有销、槽类型的防转制导机构（11）。静、动涡旋线是一种双函数方程曲线，其主体是由圆渐开线形成，接近涡旋中心部分的型线采用半径等于内压缩终了啮合点内侧展开线长度的过度圆弧来修正涡旋体的内、外侧型线，内、外侧型线起始点联线由排气口（6）的形状确定。为了获得理想的动平衡效果，动涡旋盘（4）相对其上的涡旋线的位置有一个偏置量，使动涡旋盘结构整体的质心与其旋转中心基本重合。在涡旋线的工作表面上喷涂一层附着物，该附着物为具有特殊添加剂的聚四氟乙烯和磷青铜。

另外，采用特殊结构的圆珠止推轴承作为动涡旋盘（4）的支承机构（10）、（13）、（16）分别为主轴大端轴承和小端轴承，（15）为曲柄销轴承。（12）为机体，（17）为端盖。当该压缩机的曲柄主轴装置（14）与驱动电机轴相连接，开始运转后，工作气体从吸气口（2）进入压缩机，经压缩后由排气口（6）排出。

在排气压力为4公斤力/平方厘米的情况下，本发明型号为SC-0.15/4的涡旋式压缩机与型号为Z-0.185/4的往复活塞式压缩机相比，主机重量分别为10公斤、43公斤;容积效率分别为0。955、0.643;功率损失分别为0.360千瓦、0.624千瓦;噪声分别为70分贝、93.25分贝。

Claims (8)

1、一种涡旋式压缩机的改进结构，有一对可作相对啮合平动的静、动涡旋盘组成，所说的静涡旋盘的外围有一吸气口，涡旋中心有一排气口，所说的动涡旋盘背面有曲柄装置与驱动电机轴相连结，并有销、槽类型的防转制导结构，其特征在于所说的静、动涡盘的涡旋线的型线是一种双函数方程曲线，即静、动涡旋线的主体是由某种类型的渐开线形成，接近涡旋线中心部分的型线是园弧或其他类型的曲线。

2、一种如权利要求1所说的涡旋式压缩机的改进结构，其特征在于所说的双函数方程曲线的涡旋线型线，在接近涡旋中心部分的型线采用半径等于内压缩终了啮合点内侧展开线长度的过度圆弧来修正涡旋体的内、外侧型线，内、外侧型线起始点联线由排气口形状来确定。

3、根据权利要求1或2所说的涡旋式压缩机的改进结构，其特征在于动涡旋盘相对于其上的涡旋线的位置有一个偏置量，使动涡旋盘结构整体的质心与其旋转中心基本重合。

4、一种如权利要求1或2所说的涡旋压缩机改进结构，其特征是在涡旋盘和涡旋线的工作表面上喷涂一层附着物。

5、一种如权利要求3所说的涡旋压缩机改进结构，其特点是在涡旋盘和涡旋线的工作表面上喷涂一层附着物。

6、一种如权利要求4所说的涡旋压缩机改进结构，其特征在于所喷涂的附着物为一种具有特殊添加剂的聚四氟乙烯和磷青铜。

7、一种如权利要求5所说的涡旋压缩机改进结构，其特征在于所喷涂的附着物为一种具有特殊添加剂的聚四氟乙烯和磷青铜。

8、一种如权利要求3所说的涡旋式压缩机的改进结构，其特征在于采用标准型圆珠止推轴承作为动涡旋盘的支承机构。

Images