CN1059953C - 具有驱动装置的涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

滚动体轴承设置在涡旋式压缩机的偏心驱动销轴和滑动块之间。滚动件所提供滚动摩擦使静摩擦力或边界润滑摩擦力减小一数量级。因而，轨道式运行的涡旋体容易地进入侧面接触或侧面脱离的运动和涡旋体分离发生在停机过程的初始阶段。

Description

具有驱动装置的涡旋式压缩机
本发明涉及一种涡旋式压缩机，具体说，涉及一种具有驱动装置的旋转式压缩机。
在一些涡旋式压缩机中，例如WO93/13316国际申请公布文本以及日本专利公布文本JP昭和58-174190所揭示的涡旋式压缩机中，它们虽然具有作为驱动装置的曲轴驱动销轴和作为从动装置的衬套，以及后者在滑块外还设有轴承，但仍存在着滑动摩擦力较大，驱动装置与从动装置联结不够顺从，从而停机时分开涡卷需要较大的力。曲轴支承在一端上而在另一端附近是这样地支承即使偏心的驱动销轴相对于轴承外伸或悬臂的所述驱动销轴通过使驱动销轴旋转的滑块或衬套与压缩机的轨道式运行涡旋体配合工作的同时使轨道式运行涡旋体通过如一十字联轴节这样的一个抗转机构保持轨道式运动。在驱动销轴与滑动块之间的这种配合工作由于力传递的特性而复杂化。离心力驱使轨道式运行涡旋体克服受压缩气体所施加的径向气体作用力而径向地向外运动。这个运动使滑块相对于驱动销轴而滑动。在径向气体作用力超过离心力而停机时或在液体腾涌的情况时，轨道式运行涡旋体径向地向内运动，还伴随滑块与驱动销轴之间的滑动。由于在涡旋涡卷的侧面上的凹凸不平也可能出现较小的偏移。此外，在滑块与驱动销轴间的相对运动可以由在负荷作用下的销轴的偏转引起。
在停机过程中，随着离心力减小的同时静摩擦力起作用以抵抗使固定旋涡体的涡卷与轨道式运行涡旋体涡卷分离的径向气体作用力。因此需要设法通过减小大于滚动摩擦力一个数量级的静摩擦力或边界润滑摩擦力，从而径向气体作用力就可以克服离心力并在停机过程初期分离涡旋体。涡旋体的分开允许跨过压缩机的致冷或空调系统获得压力平衡。因此，当由于涡卷的分开而使压缩机两侧压差减小时，产生离心力的惯性运动仍将暂时地反抗压缩机的反向运行。当压缩机即将停机时，至少被减小的压力差相当于反转运行动力的减小而导致较小能量的反转运行。反转运行倾向的减小/消除可以省掉在排出管路上的止回阀。另外，提供更顺从的联结减少了在稳态运行过程中与涡旋涡卷的碰撞有关的噪声。
本发明的目的是：在停机时径向地分开涡旋体的侧面；减小停机分开涡卷所必需的力；减小或消除在停机时的反转运行倾向；以及提供一种更顺从的联结。
上述这些目的及在下面可渐渐清楚看到的别的目的是通过本发明的下述方案实现的。本发明的一种涡旋式压缩机，它具有：一第一和第二涡旋体，一曲轴驱动装置；所述曲轴驱动装置包括从动装置，从动装置与所述第一涡旋体配合工作并驱动后者，从动装置在第一旋涡体内具有轴向延伸的通孔，曲轴具有一轴线(B-B)、与所述曲轴成整体并具有相对于曲轴的所述轴线偏心设置的轴线(A-A)的轴向延伸的驱动装置，所述驱动装置设在所述从动装置的所述通孔内以便可转动地驱动从动装置，其特点是，在所述通孔内的轴承装置允许驱动装置和从动装置之间作相对运动，所述轴承装置包括多个轴承元件，它们设置在驱动装置和从动装置之间的所述通孔内并相对于驱动装置和从动装置是可运动的，由此当所述曲轴旋转时，驱动装置通过所述轴承装置与从动装置配合工作并且驱动装置与从动装置作为一组件转动，所述从动装置驱动相对于所述第二涡旋体的第一涡旋体，而所述曲轴的运动产生离心力，所述离心力使从动装置和第一涡旋体相对于曲轴的轴线这样地径向向外运动，即使第一涡旋体与第二涡旋体配合工作以压缩气体因而产生作用于第一和第二涡旋体上的气体作用力，同时轴承装置使驱动装置与从动装置之间的相对运动阻力显著地减小，以便当离心力超过气体作用力加上从动装置与轴承装置之间的摩擦力时，有助于与第二涡旋体进入接触的第一涡旋体的运动，并且当气体作用力超过离心力加上从动装置与轴承装置之间的摩擦力时，第一和第二旋涡体则脱离接触。
基本上，为降低摩擦力滚动件轴承是安装在轴的驱动面与滑块的从动面之间的界面上。减小后的摩擦力允许停机时在反转之前分离涡卷。
图1是用于涡旋式压缩机上并采用本发明的一根曲轴的端视图；
图2是沿相应于图3的2_2线所取的采用本发明的一个涡旋式压缩机的部分直立剖视图；
图3是沿图2的线3_3所取的剖视图；
图4是图2和3的滑块和滚动件轴承的立体视图；
图5是通过一个经改动过的驱动销轴与滑块的直立剖视图；
图6是沿图5的线6_6所取的剖视图；
图7是一第二个经改动过的滑块与滚动件轴承的部分切去的立体视图；
图8是一第三个经改动过的滑块与滚动件轴承的部分切去的立体视图；
图9是一第四个经改动过的滑块与滚动件轴承的直立剖视图；
图10是一第五经改动过的滑块与滚动件轴承的直立剖视图；以及
图11对应于图3，但示出作用在驱动件与从动件间的作用力。
在图1中，标号20总的表示一曲轴。曲轴20具有一偏心设置的驱动销轴20_1，驱动销轴具有弯曲形部分20_2。点A代表驱动销轴20_1的轴线而点B代表曲轴20的轴线。
在图2中，标号10总的表示一个具有壳体12的气密涡旋式压缩机。固定涡旋体14和轨道式运行涡旋体16设置在壳体12内并以通常方式共同工作压缩气体。轨道式运行涡旋体16具有一个有孔16_2的轴向延伸的毂16_1。如图3最清楚示出那样，滑块24设在孔16_2内并在其内部设有孔24_1，孔24_1具有容置多个圆柱形滚动体＝件轴承30的凹槽24_2。如图4中最清楚地示出那样，轴承30通过弹簧34向凹槽24_2的一端加偏压。曲轴20由一电动机(未图示出)驱动并轴向地延伸，偏心设置的驱动销轴20_1间隙地容置在孔24_1内，使如此安装的滑块24与轴承30可相对于驱动销轴20_1按平行于图3中A和B所代表的轴线确定的平面的方向运动。驱动销轴20_1的弯曲部分20_2确定一与轴承30成一线接触的表面。弯曲部分20_2具有一垂直曲轴的轴线且平行于轴承30的平面的曲率中心。
当压缩机10运行时，电动机(示图示)使曲轴20连同偏心设置的驱动销轴20_1一起绕其轴线(在图1和3中如B点所示)旋转。驱动销轴20_1具有一轴线A-A(在国1和3中如A点所示)。这样，曲轴20绕其轴线的转动便使驱动销轴20_1的轴线A_A绕图1和3中所示的B点旋转而产生一个作用在滑块24上的驱动力F驱动(如图11中所示)。点A与点B之间的距离表示轨道式运行涡旋体16的轨道半径。由于驱动销轴20_1设在孔24_1内并且在工作位置时通常与所述孔24_1同轴线，驱动销轴20_1的转动，通过轴承30作用驱动力F驱动使滑块24以此绕由B点表示的曲轴轴线转动。所述驱动力F驱动与切向气体作用力F切方向相反的。滑块24设在孔16_2内并与孔16_2同轴线，并且由于十字联轴节18与轨道式运行涡旋体16的共同工作而使涡旋体16沿轨道运行而不是随之转动。这样，就出现滑块24相对于轨道涡旋体16的相对旋转运动。随着压缩机10上述的运行，通过固定的和轨道式运行的涡旋体的共同工作而压缩气体，这伴随着压缩气体作用在固定的和轨道式运行的涡旋体上并趋使它们径向和轴向地分离。所述径向分离力F径向通过毂16_1传递给滑块24。所述径向的气体分离力F径向与通过驱动销轴20_1施加在轨道式运行涡旋体16上的离心力F离心方向相反。如忽略摩擦力，则F径向与F离心之差便是密封力F密封。
图3显示，驱动销轴20-1在如时针12点位置上与滑块24的孔24_1相接触并表示涡卷14_1与16_3的侧面将如图2所示那样分开时的一个位置。然而，当离心力F离心大于径向气体作用力F径向时，滑动块24和轨道式运行涡旋体16将相对于它们如图3所示的位置运动，以使驱动销轴正常与孔24_1同轴线。只要离心力F离心足以克服径向气体作用力F径向，它们就保持在相对于A和B的那个位置上。由于销轴20_1的驱动面20_2通过滚动件轴承30联结于从动的滑块24，就存在一很小的静摩擦力或边界润滑摩擦力μFtg(其中μ为滚动摩擦系数)，以此帮助离心力F离心抵抗由径向气体作用力F径向所产生的侧面分离。其结果是，轴承30的存在使在涡卷14_1与16_3之间的侧面分离发生在停机过程中的较高离心力Fc和初期较高速度时，由此在由压缩机10两边的压差获得的足够的作用力存在的情况下允许在曲轴20停止转动并经历反转运行之前便达到较大程度的压力平衡。
图5和6示出一改进的实施例，其中轴承安装在驱动销轴周围。改进的驱动销轴120_1具有一个容置多个圆柱滚动件轴承130的环形凹槽120_2，这些圆柱滚动件轴承通过一系列类似链条的链节132而保持环形关系。轴承130设置在销120_1与孔124_1之间并与滑块124的表面124_2共同工作。除了使轴承130由驱动销轴120_1支承之外，这些零件的共同配合工作是相同的，并且由于摩擦力帮助作用减小而允许涡旋涡卷的侧面在较大的离心力时分离。
图7示出一个经改进的滑块224，它除了圆柱滚动件轴承230是装在盒体234内之外，与图2至4的滑块结构相同。盒体234通过螺钉238由板236固定在适当位置上。板236只是阻止滚柱230和盒体234脱离滑块224而不阻止滚柱230和盒体234的横向运动。除了轴承230是由盒体234固定外，图7实施例的运行与图2至4的实施例的运行情况是相同的。
图8示出另一个经改进的滑块324，它除了盒体334装有多个球形滚动件轴承330，而不是圆柱体滚动件轴承之外，是与图7的滑块相同的。除了轴承不同之外，图8的装置可象图7装置那样运行。
图9示出另一个经改进的滑块424，除了使用桶形的而不是圆柱形滚动件轴承之外，它与图7的滑块相同。轴420的驱动销轴420_1具有一与轴承430配合工作的平面420_2。桶形轴承430被安装在盒体434内，并具有弯曲的表面与平表面配合工作的优点，这与在图2中表示的相反，并且这适应于轴420和/或销轴420_1的弯度。
图10示出与图9实施例相反的一个实施例，在此实施例中它显示是采用凹面形或计时砂漏形的滚动件轴承530，它们通过盒体534装在滑块524内。曲轴520的驱动销轴520_1有一个弯曲部分520_2，它容置在轴承530的互补的弯曲部分内。这个实施例给出了在遍及曲轴520和销轴520_1弯度范围内轴承530与销轴520_1的弯曲表面520_2之间的较大的接触面积。
在前面的讨论中，已经说明了各零件的配合工作是线接触。赫兹压缩应力趋向于将弯曲表面压平，因此实际上线接触变成“带接触”，而带的宽度取决于压平的程度。
虽然上面已图示说明了本发明的一些较佳实施例，但对于那些熟悉本技术的人来说还可想出别的改进结构。例如，由于弯曲的销轴和/或桶形轴承具有比较局部的接触，轴承的高度可以被调节得适应该接触的角度和位置。因此本发明的范围仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (10)

1.一种具有驱动装置的涡旋式压缩机(10)，它具有：一第一和第二涡旋体(14；16)；一曲轴(20)驱动装置，它包括从动装置(24；124；224；324；424；524)，所述从动装置与所述第一涡旋体(16)配合工作并驱动第一涡旋体，并设有一轴向延伸的通孔(24-1；124-1)；以及曲轴(20)，它具有一轴线(B-B)和与所述曲轴成整体并具有相对于曲轴的轴线偏心设置的轴线(A-A)的轴向延伸的驱动装置(20-1；120-1；420-1；520-1)；所述驱动装置设置在所述从动装置的通孔内以便可转动地驱动从动装置，其特征在于：在所述通孔内的轴承装置(30；130；230；330；430；530)允许驱动装置和从动装置之间作相对运动，所述轴承装置包括多个轴承元件，它们设置在驱动装置和从动装置之间的所述通孔内并可相对于驱动装置和从动装置运动，由此，当曲轴旋转时，驱动装置通过所述轴承装置与从动装置配合工作并且驱动装置与从动装置作为一组件旋转，所述从动装置驱动相对于所述第二涡旋体(14)的第一涡旋体(16)，而所述曲轴的运动产生离心力，所述离心力使从动装置和第一涡旋体(16)相对于曲轴的轴线径向地向外运动，从而第一涡旋体(16)与第二涡旋体(14)配合工作以压缩气体因而产生作用于第一和第二涡旋体上的气体作用力，同时轴承装置使驱动装置与从动装置之间的相对运动阻力显著地减小，以便当离心力超过气体作用力加上从动装置与轴承装置之间的摩擦力时有助于与第二涡旋体进入接触的第一涡旋体的运动，并且当气体作用力超过离心力加上在从动装置与轴承装置之间的摩擦力时第一和第二旋涡体脱离接触。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述轴承装置是滚动件轴承。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述驱动装置(520)和轴承装置(430)之一具有一个轴向弯曲的表面。
4.如权利要求3所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述的轴向弯曲的表面与另一个所述驱动装置和轴承装置上的相应表面啮合。
5.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述曲轴的轴线和所述驱动装置的轴线确定一个平面，所述驱动装置和轴承装置之一具有一轴向弯曲的表面，而所述驱动装置和轴承装置之另一个具有一个与所述平面平行的平表面。
6.如权利要求5所述的涡旋式压缩机，其特征在于，即使当所述驱动装置在负荷作用下变形时，所述轴向弯曲的表面在一基本不变的轴向位置上与所述相应表面啮合。
7.如权利要求6所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述的基本不变的轴向位置是在所述轴向延伸的驱动装置的中点上。
8.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述从动装置包括一滑块和涡旋式压缩机的一个轨道式运行涡旋体。
9.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述的轴承装置由所述驱动装置支承。
10.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述的轴承装置由所述从动装置支承。
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