CN107255076B - 一种涡旋压缩机的径向随变机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡旋压缩机的径向随变机构，包括静涡旋盘、动涡旋盘、曲轴、轴套、轴套轴承、小曲轴、偏心套、小主轴径轴承、偏心套轴承，曲柄销依次与轴套、轴套轴承、动涡旋盘上的轴套安装孔相配合，小曲柄销依次与偏心套、偏心套轴承、动涡旋盘上的偏心套安装孔相配合，小主轴径依次与小主轴径轴承、静涡旋盘上的小曲轴安装孔相配合，在小曲轴防自转机构的基础上实现了径向随变。曲柄销重心与主轴径旋转中心相重合，改善了动平衡性能，曲柄销与轴套组成的滑块机构接触面面积大，减小了磨损，曲柄销斜面与动涡旋盘运动方向成65°～75°角，使驱动力产生一个径向分力能克服因压缩流体所产生的径向分离力，减少了工作腔的泄漏。

Description

一种涡旋压缩机的径向随变机构
技术领域
本发明属于涡旋压缩机技术领域，尤其涉及一种涡旋压缩机径向随变防自转机构。
背景技术
作为容积式压缩机，涡旋压缩机具有能效高、体积小的优点，已被广泛应用于空气压缩、空调和冷冻领域。涡旋压缩机在工作时，动、静涡旋齿之间必然存在间隙，导致气体的泄漏，当压缩腔内混入固体颗粒或液滴时，导致涡旋齿磨损或液击。采用径向随变机构能够很好的解决这些问题。
专利CN1152674A公开的径向随变机构是基于十字环防自转机构的，曲柄销的楔形驱动面与压缩装置中的动涡旋元件的运动方向成一小于90度的夹角，使驱动力产生一个径向分力，克服作用在动涡旋元件上的径向分离力并正比于被压缩流体的压力，达到径向随变的目的。如图1所示，该滑块式径向随变机构曲柄销重心远离主轴旋转中心，产生较大的旋转惯性力，动平衡性能较差。
小曲轴防自转机构相比于十字环在润滑方面性能好。常见的径向随变防自转机构多为十字环，运行时需要润滑油进行润滑，这就难免不保证会有油流入压缩腔，使被压缩介质含油。这对于无油润滑压缩机来说，是不可取的。
发明内容
为了在小曲轴防自转机构的基础上实现径向随变，同时改善曲轴的动平衡性能，减少滑块机构接触面磨损，本发明提出一种涡旋压缩机的径向随变机构。轴套(7)与曲柄销(601)、小曲轴(3)与偏心套(4)的组合使用达到径向随变的目的；曲柄销(601)重心与主轴径(602)旋转中心O1相重合，减小了曲轴回转的不平衡量，改善了动平衡性能；滑动接触面(第一直线段BC和第五直线段GH所在轴向平面)面积更大，受力更均匀，减小了磨损；曲柄销(601)的驱动力F产生一个径向分力Fr，使动涡旋盘(2)能克服因压缩流体所产生的径向分离力，减少动静涡旋之间形成密封腔的泄漏，提高密封效果。
本发明采用如下技术方案：
本发明提出的一种涡旋压缩机的径向随变机构，曲轴(6)上的主轴径(602)的回转中心为O1，曲柄销(601)横截面由：第一圆弧AB、第一直线段BC、第二直线段CD、第三直线段DA组成，第一直线段BC与第二直线段CD垂直，第二直线段CD与第三直线段DA垂直，第一直线段BC长度大于第三直线段DA；第一圆弧AB的圆心为O2，主轴径(602)的回转中心到第一圆弧AB的圆心的距离O1O2的长度为曲轴回转半径Ror，第二直线段CD与O1O2连线的夹角α＝65°～75°；曲柄销(601)的重心与主轴径(602)回转中心O1相重合。
一种涡旋压缩机的径向随变机构，轴套(7)的通孔横截面由：第四直线段EF、第二圆弧FG、第五直线段GH、第三圆弧HE组成，第四直线段EF与第五直线段GH平行，第五直线段GH长度大于第四直线段EF，第二圆弧FG与第三圆弧HE关于第四直线段EF的中垂线对称；安装时轴套(7)的第五直线段GH所在轴向平面紧贴曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面，轴套(7)沿曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面滑动；曲柄销(601)的第三直线段DA所在轴向平面与轴套(7)的第四直线段EF所在轴向平面平行且留有间隙δ1＝0.3～0.5mm，曲柄销(601)的第一圆弧AB所在轴向平面与轴套(7)的第二圆弧FG所在轴向平面留有间隙δ2＝0.6～1mm，且第一圆弧AB半径R2小于第二圆弧FG半径R1，曲柄销(601)在轴套(7)内做转动，旋转角度在2°以内。
一种涡旋压缩机小曲轴径向随变机构，小主轴径(302)圆心为O5，小曲柄销(301)圆心为O3，O3O5的长度为曲轴回转半径Ror；偏心套(4)圆心为O4，偏心孔圆心为O3＇，O3＇O4的长度为曲轴回转半径Ror；小主轴径(302)、小主轴径轴承(501)安装在静涡旋盘小曲轴安装孔(其圆心为O5＇，直径为)内，小曲柄销(301)安装在偏心套(4)偏心孔(其圆心为O3＇，直径为)内，偏心套(4)、偏心套轴承(502)安装在动涡旋盘偏心套安装孔(其圆心为O4＇，直径为)内。
一种涡旋压缩机，使用上述的一种涡旋压缩机的径向随变机构。
本发明的有益效果为：
①曲柄销(601)重心与主轴径(602)旋转中心O1相重合，减小了曲轴回转的不平衡量，改善了动平衡性能；
②滑块机构接触面(第一直线段BC和第五直线段GH所在轴向平面)面积更大，受力更均匀，减小了磨损；
③第二直线段CD与O1O2连线的夹角α＝65°～75°，即动涡旋盘运动方向与曲柄销(601)第一直线段BC成65°～75°角，曲柄销(601)的驱动力F产生一个径向分力Fr，该径向分力通过轴套(7)、轴套轴承(8)传递给动涡旋盘(2)。使动涡旋盘(2)能克服因压缩气体所产生的径向分离力，减小动涡旋齿和静涡旋齿在半径方向上的泄漏间隙，提高气体沿着涡旋齿切向的密封效果，尤其压缩机在低速时离心力不能克服气体压缩产生的径向分离力，该斜面产生的径向分力作用更为显著；
④轴套(7)与曲柄销(601)组成的滑块机构，小曲轴(6)与偏心套(4)的组合使用在小曲轴防自转机构的基础上实现了径向随变。自动调节曲轴回转半径，补偿动、静涡旋径向间隙，减少泄漏，并能对液击和固体颗粒实现自动退让。
附图说明
图1为现有的滑块式径向随变机构图。
图2为径向随变机构的装配图。
图3为轴套与曲柄销组成的滑块机构装配图。
图4为小曲轴与偏心套装配图。
图5为曲轴结构图。
图6为轴套结构图。
图7为小曲轴结构图。
图8为偏心套结构图。
图9为静涡旋盘结构图。
图10为动涡旋盘结构图。
图11为滑块机构受力图。
图中：1—静涡旋盘；2—动涡旋盘；3—小曲轴；301—小曲柄销；302—小主轴径；4—偏心套；501—小主轴径轴承；502—偏心套轴承；6—曲轴；601—曲柄销；602—主轴径；7—轴套；8—轴套轴承；O1—主轴径圆心；O2—第一圆弧AB圆心；O3—小曲柄销圆心；O4—偏心套圆心；O5—小曲轴圆心；O1＇—静涡旋盘中心；O3＇—偏心孔圆心；O4＇—偏心套安装孔圆心；O5＇—小曲轴安装孔圆心；O6＇—轴套安装孔圆心；Ror—曲轴回转半径；R1—第二圆弧FG与第三圆弧HE半径；R2—第一圆弧AB半径；α—第二直线段CD与O1O2连线的夹角；δ1—第一间隙；δ2—第二间隙；—小曲柄销直径；—小主轴径直径；—小主轴径轴承和偏心套轴承外圆直径；—轴套直径；—轴套轴承外圆直径。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，现有的滑块式径向随变机构，其曲柄销的楔形驱动面与压缩装置中的动涡旋元件的运动方向成一小于90度的夹角，使驱动力产生一个径向分力，克服作用在动涡旋元件上的径向分离力并正比于被压缩流体的压力，达到径向随变的目的。但该机构的曲柄销重心远离主轴旋转中心O1，产生较大的旋转惯性力，动平衡性能较差。
如图2所示，静涡旋盘(1)固定，动涡旋盘(2)安装后与其处于啮合状态。主轴径(602)圆心O1与静涡旋盘(1)中心O1＇同心，轴套(7)、轴套轴承(8)安装在动涡旋盘(2)轴套安装孔(其圆心为O6＇，直径为)内，曲柄销(601)插入轴套(7)内。小主轴径(302)、小主轴径轴承(501)安装在静涡旋盘小曲轴安装孔(其圆心为O5＇，直径为)内，小曲柄销(301)安装在偏心套(4)偏心孔(其圆心为O3＇，直径为)内，偏心套(4)、偏心套轴承(502)安装在动涡旋盘偏心套安装孔(其圆心为O4＇，直径为)内。
如图3所示，滑块机构部分包括曲柄销(601)、轴套(7)。安装时轴套(7)的第五直线段GH所在轴向平面紧贴曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面，轴套(7)沿曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面滑动；曲柄销(601)的第三直线段DA所在轴向平面与轴套(7)的第四直线段EF所在轴向平面平行且留有第一间隙δ1＝0.3～0.5mm，曲柄销(601)的第一圆弧AB所在轴向平面与轴套(7)的第二圆弧FG所在轴向平面留有第二间隙δ2＝0.6～1mm，且第一圆弧AB半径R2小于第二圆弧FG半径R1，曲柄销(601)在轴套(7)内做转动，旋转角度在2°以内。
如图4所示，小主轴径(302)与小主轴径轴承(501)配合，小曲柄销(301)插入到在偏心套(4)偏心孔(其圆心为O3＇，直径为)内，偏心套(4)与偏心套轴承(502)配合。小主轴径(302)高度小于小主轴径轴承(501)高度，小曲柄销(301)高度不能超过偏心孔，偏心套(4)高度小于偏心套轴承(502)高度。
如图5所示，曲轴(6)上的主轴径(602)的回转中心为O1，曲柄销(601)横截面由：第一圆弧AB、第一直线段BC、第二直线段CD、第三直线段DA组成，第一直线段BC与第二直线段CD垂直，第二直线段CD与第三直线段DA垂直，第一直线段BC长度大于第三直线段DA；第一圆弧AB的半径为R2，圆心为O2，主轴径(602)的回转中心到第一圆弧AB的圆心的距离O1O2的长度为曲轴回转半径Ror，第二直线段CD与O1O2连线的夹角α＝65°～75°；曲柄销(601)的重心与主轴径(602)回转中心O1相重合。
如图6所示，轴套(7)的通孔横截面由：第四直线段EF、第二圆弧FG、第五直线段GH、第三圆弧HE组成，第四直线段EF与第五直线段GH平行，第五直线段GH长度大于第四直线段EF，第二圆弧FG与第三圆弧HE关于第四直线段EF的中垂线对称，第二圆弧FG与第三圆弧HE半径为R1，圆心为O6。
如图7所示，小主轴径(302)圆心为O5，直径为小曲柄销(301)圆心为O3，直径为O3O5的长度为曲轴回转半径Ror。
如图8所示，偏心套(4)圆心为O4，直径为偏心孔圆心为O3＇，直径为O3＇O4的长度为曲轴回转半径Ror。
如图9所示，静涡旋盘(1)上开设三个均匀分布的小曲轴安装孔，圆心为O5＇，直径为
如图10所示，动涡旋盘(2)上开设三个均匀分布的偏心套安装孔，圆心为O4＇，直径为中间位置开设有轴套安装孔，圆心为O6＇，直径为
如图11所示，第二直线段CD与O1O2连线的夹角α＝65°～75°，即动涡旋盘运动方向与曲柄销(601)第一直线段BC成65°～75°角，曲柄销(601)作用在斜面上的驱动力F产生了切向分力Ft和径向分力Fr，该径向分力Fr通过轴套(7)、轴套轴承(8)传递给动涡旋盘(2)，使动涡旋盘(2)能克服因压缩气体所产生的径向分离力，减小动涡旋齿和静涡旋齿在半径方向上的泄漏间隙，提高气体沿着涡旋齿切向的密封效果。尤其压缩机在低速时该斜面产生的径向分力作用更为显著。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种涡旋压缩机的径向随变机构，包括：静涡旋盘(1)、动涡旋盘(2)、曲轴(6)、轴套(7)、轴套轴承(8)、三个小曲轴(3)、三个偏心套(4)、三个小主轴径轴承(501)、三个偏心套轴承(502)；其特征是：静涡旋盘(1)上开设三个均匀分布的圆心为O5＇，直径为的小曲轴安装孔；动涡旋盘(2)上开设三个均匀分布的圆心为O4＇，直径为的偏心套安装孔，中间位置开设圆心为O6＇，直径为的轴套安装孔；曲轴(6)由曲柄销(601)、主轴径(602)组成；小曲轴(3)由小曲柄销(301)、小主轴径(302)组成；偏心套(4)上开设圆心为O3＇，直径为的偏心孔；曲轴(6)上的曲柄销(601)依次与轴套(7)、轴套轴承(8)、动涡旋盘(2)上的圆心为O6＇，直径为的轴套安装孔相配合；小曲轴(3)上的小曲柄销(301)依次与偏心套(4)、偏心套轴承(502)、动涡旋盘(2)上的圆心为O4＇，直径为的偏心套安装孔相配合；小曲轴(3)上的小主轴径(302)依次与小主轴径轴承(501)、静涡旋盘(1)上的圆心为O5＇，直径为的小曲轴安装孔相配合。
2.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机的径向随变机构，其特征是：曲轴(6)上的主轴径(602)的回转中心为O1，曲柄销(601)横截面由第一圆弧AB、第一直线段BC、第二直线段CD、第三直线段DA组成，第一直线段BC与第二直线段CD垂直，第二直线段CD与第三直线段DA垂直，第一直线段BC长度大于第三直线段DA；第一圆弧AB的圆心为O2，主轴径(602)的回转中心到第一圆弧AB的圆心的距离O1O2的长度为曲轴回转半径Ror，第二直线段CD与O1O2连线的夹角α＝65°～75°；曲柄销(601)的重心与主轴径(602)回转中心O1相重合。
3.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机的径向随变机构，其特征是：轴套(7)的通孔横截面由第四直线段EF、第二圆弧FG、第五直线段GH、第三圆弧HE组成，第四直线段EF与第五直线段GH平行，第五直线段GH长度大于第四直线段EF，第二圆弧FG与第三圆弧HE关于第四直线段EF的中垂线对称；安装时轴套(7)的第五直线段GH所在轴向平面紧贴曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面，轴套(7)沿曲柄销(601)的第一直线段BC所在轴向平面滑动；曲柄销(601)的第三直线段DA所在轴向平面与轴套(7)的第四直线段EF所在轴向平面平行且留有间隙δ1＝0.3～0.5mm，曲柄销(601)的第一圆弧AB所在轴向平面与轴套(7)的第二圆弧FG所在轴向平面留有间隙δ2＝0.6～1mm，且第一圆弧AB半径R2小于第二圆弧FG半径R1，曲柄销(601)在轴套(7)内做转动，旋转角度在2°以内。
4.如权利要求1所述的一种涡旋压缩机的径向随变机构，其特征是：小主轴径(302)圆心为O5，小曲柄销(301)圆心为O3，O3O5的长度为曲轴回转半径Ror；偏心套(4)圆心为O4，偏心孔圆心为O3＇，O3＇O4的长度为曲轴回转半径Ror；小主轴径(302)、小主轴径轴承(501)安装在静涡旋盘(1)上的圆心为O5＇，直径为的小曲轴安装孔内，小曲柄销(301)安装在偏心套(4)上的圆心为O3＇，直径为的偏心孔内，偏心套(4)、偏心套轴承(502)安装在动涡旋盘(2)上的圆心为O4＇，直径为的偏心套安装孔内。
5.一种涡旋压缩机，其特征是：使用如权利要求1所述的一种涡旋压缩机的径向随变机构。
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