CN107120283B - 一种防自转环及涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防自转环，用于设置在涡旋压缩机的动涡盘与支架之间，与所述动涡盘和所述支架相配合以防止所述动涡盘自转，所述防自转环包括：本体；至少一第一键，设置于所述本体上，所述第一键与所述动涡盘上的键槽相配合；至少一第二键，设置于所述本体上，且与所述第一键错开，所述第二键与所述支架上的键槽相配合；所述防自转环的材质全部或部分为聚芳醚酮树脂。采用聚芳醚酮树脂作为防自转环的材料能够降低涡旋压缩机的重量，并提高涡旋压缩机的耐磨性和可靠性。

Description

一种防自转环及涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体地说，涉及一种防自转环及使用该防自转环的涡旋压缩机。
背景技术
新能源涡旋压缩机是一种借助于容积的变化来实现气体压缩的流体机械，既不同于往复式的又不同于旋转式的，是属于新一代的容积式压缩机。
涡旋压缩机的主要工作部件包括：设置有螺旋状涡旋齿的静涡盘，与静涡盘相配合的设置有螺旋状涡旋齿的动涡盘。静涡盘与动涡盘相互配合形成多个压缩腔，主要运动件是动涡盘，依靠动涡盘的运动并与静涡盘配合，实现气体的吸入、压缩和排出的目的。但动涡盘在气体力作用下，有绕其中心自转的趋势，这种趋势会破坏压缩机的正常工作，通常在动涡盘与支撑静涡盘、动涡盘的支架之间设置防自转机构，以防止动涡盘的自转。
现有市场上的防自转机构有多种结构样式，其中最常用的是防自转环的型式，其材料一般是金属材料，但随着新能源行业的迅速发展和轻量化需求，对于压缩机重量越加重视。为实现轻量化，如现有的涡旋压缩机壳体已经采用重量较轻的铝，相应地，内部的零件也都需更新换代。而其中的防自转环目前均采用金属材料(如钢铁、粉末冶金等)制造，过于笨重，在可靠性及耐磨性上均有不足，因此急需一种新型材料替换防自转环的金属材料。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种防自转环，用于设置在涡旋压缩机的动涡盘与支架之间，与所述动涡盘和所述支架相配合以防止所述动涡盘自转，所述防自转环包括：
本体；
至少一第一键，设置于所述本体上，所述第一键与所述动涡盘上的键槽相配合；以及
至少一第二键，设置于所述本体上，且与所述第一键错开，所述第二键与所述支架上的键槽相配合；其中
所述防自转环的材质全部或部分为聚芳醚酮树脂。
进一步地，所述第一键的数量为两个，且纵向对称地设置于所述本体上。
进一步地，所述第二键的数量为两个，且横向对称地设置于所述本体上。
进一步地，相邻的第一键与第二键的夹角为90度。
进一步地，所述聚芳醚酮树脂为未改性聚芳醚酮树脂、改性聚芳醚酮树脂或加入填料的聚芳醚酮树脂。
进一步地，所述未改性聚芳醚酮树脂选自聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚醚酮醚醚酮、聚醚醚酮醚酮、聚醚酮醚酮酮或前述物质的组合。
进一步地，所述未改性聚芳醚酮树脂为聚醚醚酮。
本发明还提供一种涡旋压缩机，包括：
压缩单元，所述压缩单元至少包括：
静涡盘及动涡盘，所述静涡盘与所述动涡盘相配合形成多个压缩腔；
支架，用于支撑所述静涡盘及所述动涡盘；以及
防自转环，设置于所述动涡盘与所述支架之间，并且与所述动涡盘与所述支架相配合，在所述涡旋压缩机工作过程中防止所述动涡盘自转，所述防自转环为上述防自转环。
与现有技术相比，本发明的防自转环及使用该防自转环的涡旋压缩机至少具有以下有益效果：采用聚芳醚酮树脂作为防自转环的材料能够降低涡旋压缩机的重量，并提高涡旋压缩机的耐磨性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的涡旋压缩机的剖视图；
图2为本发明实施例的防自转环的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1：涡旋压缩机
10：压缩单元
11：静涡盘
12：动涡盘
13：支架
14：防自转环
141：本体
142：第一键
143：第二键
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
本发明中上/下、纵向/横向等对方向或位置的描述是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。
图1示出了本发明实施例的涡旋压缩机1的结构示意图，涡旋压缩机1包括压缩单元10。
压缩单元10至少包括：静涡盘11、动涡盘12、支架13和防自转环14。静涡盘11和动涡盘12相配合形成多个压缩腔，借助动涡盘12的运动实现气体的吸入、压缩和排出。支架13用于支撑静涡盘11和动涡盘12，在涡旋压缩机工作过程中为防止动涡盘11自转，在动涡盘12和支架13之间设置防自转环14。压缩单元10的其他零部件和设置方式均为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。
图2示出了本发明实施例的防自转环14的结构示意图，下面对防自转环14进行详细描述。
防自转环14包括：本体141、设置于本体141上的至少一第一键142、设置于本体141上的至少一第二键143，其中，第一键142可滑动地容置于动涡盘12上配合设置的键槽(未示出)中，第二键143可滑动地容置于支架13上配合设置的键槽(未示出)中。
在一较佳实施例中，第一键142的数量为两个，且纵向对称地设置于本体141上。在一较佳实施例中，第二键143的数量为两个，且横向对称地设置于本体141上。相邻的第一键142与第二键143的夹角优选为90度。
由于支架13为固定设置，因此，通过两个第二键143限制了防自转环14相对于支架13的转动，进而通过两个第一键142限制了动涡盘12在压缩过程中的自转。
在本实施例中，防自转环14包括一对第一键142和与之垂直的一对第二键143。然而，本领域技术人员应当悉知的是，本发明不限于本实施例所示的具体结构，任何其他变形的实施例皆应落于本发明所涵盖的范围。
为降低压缩机重量，将防自转环14的现有金属材料替换为新的耐磨材料，以达到减重和提高防自转环14的耐磨性和可靠性的目的。发明人在研发设计过程中，意外发现聚芳醚酮(PAEK)树脂作为防自转环14的材料能够达到上述目的，经过多次的诸如相容性、寿命等实验，最终确定选用聚芳醚酮树脂。
聚芳醚酮树脂为结构中含有多个按不同次序排列的醚基、酮基和芳基的热塑性树脂，芳基通常为苯基，聚芳醚酮树脂结构中通过引入较大比例的环状结构，显著提高了树脂的热稳定性和机械性能。聚芳醚酮树脂与一般金属材料相比具有诸多显著优势：耐高温、机械性能优异、自润滑性好、抗老化、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定、耐水解和易加工等。聚芳醚酮树脂作为具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，适于加工制造成各种机械零部件。
本发明中，聚芳醚酮树脂包括未改性聚芳醚酮树脂、改性聚芳醚酮树脂、加入填料的聚芳醚酮树脂。
在一个实施例中，未改性的聚芳醚酮树脂可选自聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚醚酮(PEEEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聚醚酮醚醚酮(PEKEEK)、聚醚醚酮醚酮(PEEKEK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)或前述物质的组合，进一步优选聚醚醚酮(PEEK)。
上述未改性聚芳醚酮树脂除具有聚芳醚酮树脂通常所具有的特性外，各自还具有优势。例如，聚醚醚酮是一种耐高温工程塑料，为半结晶型聚合物，玻璃化转变温度为143℃，熔融温度达到334℃，具有优良的机械性能和耐热性，可在220℃下连续使用，负载使用温度高达310℃，具有均衡的韧性、强度、硬度和耐磨性；聚醚酮是一种结晶型工程塑料，玻璃化转变温度为154℃，熔融温度达到367℃，拉伸强度和热变形温度高；聚醚酮酮和聚醚酮醚酮酮的玻璃化转变温度分别为165℃和161℃，熔融温度分别达到386℃和377℃，耐热性好。
本发明的聚芳醚酮树脂可以在制备过程中通过引入活性基团等现有方法进行改性，从而得到改性聚芳醚酮树脂，例如：在聚芳醚酮树脂主链的芳环上引入氟基、氯基等，活性基团的引入量和制备方法本发明不限制。通过改性可以进一步调节聚芳醚酮树脂的诸如玻璃化转变温度、熔融温度等性能，便于加工成型及获得合适的防自转环14材料。
本发明的聚芳醚酮树脂还可以在制备过程中通过加入玻璃纤维、碳纤维和其它填料等现有填充方法改善其性能，例如：加入玻璃纤维可增强聚芳醚酮树脂的耐磨性能和力学性能，加入碳纤维可增强聚芳醚酮树脂的耐高温性和强度，聚芳醚酮树脂中填料的加入量和制备方法本发明不限制。通过加入填料可以进一步改善强聚芳醚酮树脂的使用性能，作为防自转环14的材料，能够在条件苛刻环境中长期可靠地工作。
在一个实施例中，本发明的防自转环14由聚芳醚酮树脂经注塑或模压等方法加工制成。
在相同的工作环境和防自转环14的外形尺寸相同情况下，对由聚醚醚酮树脂和45#钢、粉末冶金制成的防自转环14分别进行检测试验，结果表明，由聚醚醚酮树脂制成的防自转环14的重量是由粉末冶金制成的防自转环14的重量的1/4；而在抗拉强度方面，聚醚醚酮树脂和粉末冶金相当；摩擦系数方面，聚醚醚酮树脂优于粉末冶金。因此，采用聚芳醚酮树脂作为材料能够提高防自转环14的耐磨性、可靠性，同时兼具韧性和刚性的要求。
本发明防自转环14的材料由金属材料全部或部分替换为聚芳醚酮树脂，不影响压缩机的正常工作，实现了减轻重量的目的，提高了防自转环14的耐磨性、可靠性，同时兼具兼具韧性和刚性的要求。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种防自转环，用于设置在涡旋压缩机的动涡盘与支架之间，与所述动涡盘和所述支架相配合以防止所述动涡盘自转，其特征在于，所述防自转环包括：
本体；
第一键，设置于所述本体上，所述第一键的数量为两个，且纵向对称地设置于所述本体上，所述第一键与所述动涡盘上的键槽相配合；以及
第二键，设置于所述本体上，且与所述第一键错开，所述第二键的数量为两个，且横向对称地设置于所述本体上，所述第二键与所述支架上的键槽相配合，所述第二键与沿所述本体的径向向外延伸，所述第二键远离所述本体的一端的宽度大于所述第二键连接所述本体的一端的宽度，且第二键具有沿所述本体的径向向外延伸的中心线，所述第二键可滑动地容置于支架上配合设置的键槽中；相邻的第一键与第二键的夹角为90度，其中
所述防自转环的材质为加入了玻璃纤维或炭纤维的聚芳醚酮树脂，所述聚芳醚酮树脂主链的芳环上引入氟基或氯基；
所述防自转环由聚芳醚酮树脂经注塑或模压加工制成。
2.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括：
压缩单元，所述压缩单元至少包括：
静涡盘及动涡盘，所述静涡盘与所述动涡盘相配合形成多个压缩腔；
支架，用于支撑所述静涡盘及所述动涡盘；以及
防自转环，设置于所述动涡盘与所述支架之间，并且与所述动涡盘与所述支架相配合，在所述涡旋压缩机工作过程中防止所述动涡盘自转，所述防自转环为权利要求1所述的防自转环。
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