CN1072774C - 涡旋型流体随变式机械的防自转机构 - Google Patents

Abstract

本发明采用两种新型防自转机构，一种是曲拐式联轴节与销孔式补偿机构组成的，另一种是曲拐联轴节与零齿差补偿机构组成的，使公转涡旋盘所作的公转运动的轨道半径在一定的范围内变化，使偏心距变成可调节的。

Description

涡旋型流体随变式机械的防自转机构。

本发明的背景技术是专利号为CN85101350的“涡旋式液压装置”和欧洲专利EP94119002.7，旋转涡形元件可相对与定涡形元件作太阳回转移动，可根据两个涡形元件中发生的最初磨损程度靠旋转移动旋转涡形元件适当地补偿旋转涡形元件和定涡形元件之间的角度相位关系，防自转机构的不足之处是：不允许公转涡旋件所作的公转运动的轨道半径发生变化，偏心距是不可调节的，其中的径向随变机构难以起到应有的作用。

本发明的目的是提供一种新型防自转机构，其中一个形式是曲拐式联轴节与销孔式补偿机构的组合机构(以下简称“曲拐-销孔式防自转机构”)，另一个形式是曲拐联轴节与零齿差补偿机构的组合机构(以下简称”曲拐-零齿差式防自转机构“)，使公转涡旋件所作的公转运动的轨道半径在一定的范围内变化，使偏心距变成可调节的。

本发明是一种涡旋型流体随变式机械的防自转机构，该涡旋流体机械包括一个非公转涡旋件，具有从一个端板向外延伸出的第一涡旋卷；一个公转涡旋件，具有从一个端板向外伸出的第二涡旋卷，第二涡旋卷与第一涡旋卷相交插，从而限定多个连续运动的流体腔；一根由大盖转动支承的主轴，它通过径向随变机构的偏心块可转动地连接到上述公转涡旋件的毂内，驱动公转涡旋件相对于非公转涡旋件作公转运动；

上述防自转机构的特征是由曲拐式联轴器和补偿机构组成的，其中曲拐联轴器与销孔式补偿机构组成曲拐-销孔式防自转机构，由浮动环、支承环、及3个或3个以上的曲拐组成，浮动环为一个外缘面呈圆柱面的环形零件，并具有以分布圆半径分别为r_o及r_b设置的排列孔及排列圆柱销，排列孔中分别插入可转动的曲拐的大柱销，曲拐上的小柱销分别插在公转涡旋件端板-1上的排列孔之内，浮动环上的排列圆柱销分别插在大盖7上的排列孔之内，支承环为一个具有内圆柱面的环形零件，有间隙地与浮动环嵌套在一并销接在大盖上或与大盖做成一体，其轴向长度略大于浮动环相应结构的轴向长度，以其端面为工作面与公转涡旋件端板上的环形承载面相接触；

根据上述的曲拐-销孔式防自转机构其特征是浮动环上的排列孔上的个数m及其分布圆半径r_c与公转涡旋件端板上的排列孔的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的或非均布的；该环上的排列圆柱销的个数n及其分布半径r_b与大盖上排列孔的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的；分布圆半径r_b与上述的分布圆半径r_c是相等的或不相等的。

根据上述的曲拐一销孔式防自转机构其特征是支承环具有内圆柱面，它与具有外圆柱面的浮动环嵌套在一起轴向地安装在公转涡旋件端板与大盖之间；浮动环的内缘表面及支承环的外缘表面是可以对应嵌套的规则面。

根据上述的曲拐-销孔式防自转机构其特征是圆柱销70的一端固定在浮动环上，另一端与设置在大盖上的排列孔相配合，并且孔半径r₇₁₂大于圆柱销半径r₇₀；或者圆柱销的一端固定在大盖上，另一端与设置在浮动环上的排列孔相配合，并且半径r₄₁₂大于圆柱销半径r₇₀。

本发明的防自转机构的另一个形式是曲拐-零齿差式防自转机构，该涡旋流体机械包括一个非公转涡旋件，具有从一个端板向外延伸出的第一涡旋卷；一个公转涡旋件，具有从一个端板向外伸出的第二涡旋卷，第二涡旋卷与第一涡旋卷相交插，从而限定多个连续运动的流体腔；一根由大盖转动支承的主轴，它通过径向随变机构的偏心块可转动地连接到上述公转涡旋件的毂内，驱动公转涡旋件相对于非公转涡旋件作公转运动；

上述的防自转机构其特征是由曲拐式联轴器和补偿机构组成的，其中曲拐式联轴节与零齿差补偿机构组成曲拐-零齿差式防自转机构；曲拐-零齿差式防自转机构由浮动环、齿轮、齿圈及3或3个以上的曲拐组成，齿轮、齿圈为零齿差传动，齿圈与浮动环、齿轮与大盖分别固定连结在一起，或者齿轮与浮动环、齿圈与大盖分别固定连结在一起，浮动环为一个具有外圆柱面的环形零件，并设置有个数为m、分布圆半径为r_c的排列孔，各排列孔内分别插入曲拐的大圆柱销，曲拐上的小柱销分别插在公转涡旋件上的排列孔内。

根据上述的曲拐-零齿差式防自转机构其特征是浮动环上的排列孔的个数m及其分布圆半径r与公转涡旋件上排列孔的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的或非均布的。

根据上述的曲拐-零齿差式防自转机构其特征是齿轮、齿圈的中心距a’小于相对偏心距，即a’≥Δe的零齿差传动条件，齿圈或齿轮与浮动环是构成一体的或是装配式的，齿轮或齿圈与上述的大盖固结在一起，或固定在杯形件的内缘面上。

根据上述的曲拐-零齿差式防自转机构其特征是齿轮或齿圈兼有上述支承环的支承作用，其轴向长度略大于浮动环的相应结构的轴向长度，并且固结在大盖上，以其端面为工作面与公转涡旋件端板上的环形支承面相接触。

根据上述的曲拐-销孔式防自转机构和曲拐-零齿差式防自转机构，它们的共同特征是曲拐上的大柱销与小柱销间的设定中心距e_o与两涡旋件所在的公转运动的轨道半径R_OR相等或不相等；曲拐是整体式的或是装配式的；曲拐的个数为m；上述的曲拐的大柱销可与浮动环上的排列圆柱销合为一体的，即曲拐上的大柱销与浮动环上的排列排列孔转动配合，并且以沿轴向延伸设置的柱销插入大盖上的排列孔内，曲拐的大柱销的直径与沿轴向设置的柱销内的直径是相等的或不相等的，并且公转涡旋件上的排列孔的个数及其分布圆半径与大盖上排列孔的个数及其分布圆半径分别对应相等，即m=n，r_c=r_b。

以下结合附图展开本发明的内容。

图1为采用本发明的曲拐-销孔式防自转机构的空调压缩机的垂直剖面图。图2为图1中防自转机构的正视图。图3为图2中防自转机构的侧视图。图4为图1所示的防自转机构的运动示意图。图5、6分别为该实施例中浮动环的正视图及其侧视图。图7、8分别为该实施例中支承环的正视图及其侧视图。图9为本发明的曲拐--零齿差式防自转机构的正视图，图10为图9中防自转机关的侧视图，图11为图9所示的防自转机构的运动示意图。图12为曲拐的几种结构的正视图及其侧视图。

图1中的涡旋压缩机具有一个由杯形件6、大盖7及后盖8组成的外壳，密封件9-1、9-2将壳体内腔与外界隔离，密封件9-3则进一步将壳体内腔分为高低压两个不同的压力腔。主轴10由分别安装在后盖8及大盖7上的轴承11-1及11-2支承，并以其上安装的径向随变机构的偏心块10-1通过轴承10-2驱动公转涡旋件20作公转运动。轴承10-2安装在公转涡旋件端板20-1的第一端面上的毂20-3中，在公转涡旋件端板20-1的第二端面上设置有沿轴向伸出的螺旋涡卷20-2，它与设置在非公转涡旋件30的端板30-1中的第一端面上沿轴向伸出的螺旋涡卷相啮合，从而形成了多个密闭的流体腔。非公转涡旋件端板30-1的第二端面上设置有凸台并与杯形件6栓接在一起。被压装置设置在上述非公转涡旋件30的凸台的外侧或设置在公转涡旋件20的毂20-3外侧面(图中未示出)。当公转涡旋件20作连续公转运动时，这些密闭的流体腔也随之发生周期性的变化，从而实现流体容积的压缩或膨胀。本发明的防自转机构由浮动环40、支承环50及3或3个以上的曲拐60组成。支承环50与大盖7固结在一起，其第二端面与公转涡旋件端板上的环形支承面20-11接触，起支承作用。浮动环40的轴向长度小于支承环50的相应结构的轴向长度，与支承环嵌套在一起并留有一定的径向运动间隙。3或3个以上的曲拐60的小柱销60-2可转动地插入公转涡旋件端板的排列孔20-12内，曲拐60的大柱销60-1分别对应地插入浮动环40的排列孔40-12内。固结在浮动环上的另一组排列圆柱销70(3或3个以上，图中所示为4个)分别对应地插入设置在大盖上的排列孔7-12内，由于孔半径r₇₁₂大于圆柱销半径r₇₀，从而使浮动环中心O_b相对于主轴中心O_m可以偏移，实现公转运动的轨道半径R_cr变化后的补偿作用。

如图4所示，O_m、O_b、O_c分别表示大盖7、浮动环40及公转涡旋件20个排列孔的分布圆中心，e_o、R_cr分别表示公转涡旋件公转运动时设定的轨道半径及实际轨道半径，并以相对偏心距 $\mathrm{\Δe}=|e_o-R_{\mathrm{cr}}|$ 表示轨道半径的变化量。公转涡旋件上任一点的运动都可以看作是随其中心O_c的平动及绕O_c的转动的合成运动，并假设公转涡旋件在受到流体压力及其它外力作用时具有逆钟向转动的趋势。正常工作时公转运动的轨道半径R_cr=e_o，即相对偏心距Δe=0，浮动环中心O_b必与机架中心O_m重合，则在公转涡旋件带动下浮动环40上的个柱销70-1、70-2、70-3和70-4将全部逆钟向转至与大盖上的对应孔的内壁相接触，这时浮动环40相对于机架的偏转角最大。

若在某一短暂的时间内，公转运动的轨道半径不等于设定的中心距，即Δe≠0，浮动环中心O_b不再与机架O_m重合，则在公转涡旋件的带动下，浮动环仍将逆钟向转动，但由于此时浮动环中心O_b应在以机架中心O_m为中心以相对偏心距e为半径的圆周上，浮动环上的各柱销并不同时与对应孔的内壁接触。如图4所示，当浮动环中心O_b指向柱销70-1时，则柱销70-4必先与对应孔的内壁接触，这是浮动环相对于机架的偏转角最小。

本发明的防自转机构也可采用曲拐联轴节与零齿差补偿机构的组合机构。与前述的销孔式补偿机构比较，零齿差补偿机构具有多齿接触、允许有一定的歪斜度及占用轴向尺寸小等优点，并且作为补偿机构的零齿差传动的中心距只是相对偏心距Δe，它比公转涡旋件所作的公转运动的轨道半径R_cr小得多，在设计及加工工艺方面都有成熟的方法及技术。

图9、10分别示出另一实施例中的曲拐--零齿差式防自转机构的正视图及其侧视图。图11所示为曲拐-零齿差式防自转机构的运动示意图。该实施例中的防自转机构主要由浮动环40、齿轮91、齿圈92及3或3个以上的曲拐60组成。齿轮91、齿圈92设计为零齿差传动，齿圈92与浮动环40、齿轮91与大盖7分别固结在一起；浮动环40上设置有一个数为m、分布圆半径为rc的排列孔40-12内转动地插入曲拐60的大柱销60-1，曲拐上的小柱销60-2分别是对应地插入设置在公转涡旋件端板20-1上的排列孔20-12内，齿轮91兼有支承环的支承作用，栓接在大盖7上，其轴向长度略大于浮动环40相应结构的轴向长度，以端面作为工作面与公转涡旋件上的环形承载面20-11相接触。如上所述的零齿差传动中，也可以是齿轮91与浮动环40、齿圈92与大盖7分别固结在一起，则齿圈92兼有支承环作用，其轴向长度略大于浮动环40相应结构的轴向长度(图中未示出)。

以O_m、O_b、O_c分别表示齿轮91分度圆中心、齿圈92分度圆中心和公转涡旋件20上排列孔20-12的分布圆中心，仍以相对偏心距 $\mathrm{\Δe}=|e_o-R_{\mathrm{cr}}|$ 表示轨道半径的变化量。与前一实施例中所述情况相同，在正常工作时，公转运动的轨道半径R_cr等于e_o，即Δe=0，则齿圈相对于齿轮的偏转角最大。若公转运动的轨道半径R_cr不等于设定的中心距e_o，即Δe≠0，齿圈92(浮动环40)的中心O_b与齿轮91(即大盖7)的中心O不重合，则在公转涡旋件20的带动下，齿圈92将逆钟向转动，其中心O应在以O为中心、以相对偏心距为半径的圆周上，如图所示，当齿圈中心指向y轴正向时，位于x轴正向处齿轮必先接触并且在工作时承载也最大，而齿圈相对于齿轮91(即机架7)的偏转角较小。

图12所示为曲拐60的几种典型结构的正视图及其侧视图。其中a、b、c分别表示出曲拐的整体式结构、装配式结构以及将曲拐的大柱销60-1与圆柱销70合为一体时的结构。

Claims (9)

1．一种涡旋型流体随变式机械的防自转机构，该涡旋流体机械包括：一个非公转涡旋件(30)，具有从一个端板(30-1)向外延伸出的第一涡旋卷(30-2)；

一个公转涡旋件(20)，具有从一个端板（20-1)向外伸出的第二涡旋卷(20-2)，第二涡旋卷(20-2)与第一涡旋卷(30-2)相交插，从而限定多个连续运动的流体腔；

一根由大盖(7)转动支承的主轴(10)，它通过径向随变机构的偏心块(10-1)可转动地连接到上述公转涡旋件的毂(20-3)内，驱动公转涡旋件(20)相对于非公转涡旋件(30)作公转运动；

所述的防自转机构其特征是由曲拐式联轴器和补偿机构组成的，其中曲拐联轴器与销孔式补偿机构组成曲拐-销孔式防自转机构，由浮动环(40)、支承环(50)、及3个或3个以上的曲拐(60)组成，浮动环(40)为一个外缘面呈圆柱面的环形零件，并具有以分布圆半径分别为r_o及r_b设置的排列孔(40-12)及排列圆柱销(70)，排列孔(40-12)中分别插入可转动的曲拐(60)的大柱销(60-1)，曲拐(60)上的小柱销(60-2)分别插在公转涡旋件端板(20-1)上的排列孔(20-12)之内，浮动环上的排列圆柱销(70)分别插在大盖(7)上的排列孔(7-12)之内，支承环(50)为一个具有内圆柱面的环形零件，有间隙地与浮动环(40)嵌套在一并销接在大盖(7)上或与大盖(7)做成一体，其轴向长度略大于浮动环相应结构的轴向长度，以其端面为工作面与公转涡旋件端板上的环形承载面(20-11)相接触；

2、一种涡旋型流体随变式机械的防自转机构，该涡旋流体机械包括：一个非公转涡旋件(30)，具有从一个端板(30-1)向外延伸出的第一涡旋卷(30-2)；

一个公转涡旋件(20)，具有从一个端板(20-1)向外伸出的第二涡旋卷(20-2)，第二涡旋卷(20-2)第一涡旋卷(30-2)相交插，从而限定多个连续运动的流体腔；

一根由大盖(7)转动支承的主轴(10)它通过径向随变机构的偏心块(10-1)可转动地连接到上述公转涡旋件的毂(20-3)内，驱动公转涡旋件(20)相对于非公转涡旋件(30)作公转运动；

所述的防自转机构其特征是由曲拐式联轴器和补偿机构组成的，其中曲拐式联轴节与零齿差补偿机构组成曲拐-零齿差式防自转机构；曲拐-零齿差式防自转机构由浮动环(40)、齿轮(91)、齿圈(92)及3或3个以上的曲拐(60)组成，齿轮(91)、齿圈(92)为零齿差传动，齿圈(92)与浮动环(40)、齿轮(91)与大盖(7)分别固定连结在一起，或者齿轮(91)与浮动环(40)、齿圈(92)与大盖(7)分别固定连结在一起，浮动环(40)为一个具有外圆柱面的环形零件，并设置有个数为m、分布圆半径为r_c的排列孔(40-12)，各排列孔(40-12)内分别插入曲拐(60)的大圆柱销(60-1)，曲拐上的小柱销(60-2)分别插在公转涡旋件(20-1)上的排列孔(20-12)内。

3、根据权利要求1所述涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是浮动环(40)上的排列孔(40-12)上的个数m及其分布圆半径r_c与公转涡旋件端板上的排列孔(20-12)的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的或非均布的；该环上的排列圆柱销(70)的个数n及其分布半径r_b与大盖(7)上排列孔(7-12)的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的；分布圆半径r_b与上述的分布圆半径r_c是相等的或不相等的。

4、由权利要求1或3所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是支承环(50)具有内圆柱面，它与具有外圆柱面的浮动环(40)嵌套在一起轴向地安装在公转涡旋件端板(20-1)与大盖(7)之间；浮动环(40)的内缘表面及支承环(50)的外缘表面是可以对应嵌套的规则面。

5、根据权利要求1所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是圆柱销(70)的一端固定在浮动环(40)上，另一端与设置在大盖(7)上的排列孔(7-12)相配合，并且孔半径r₇₁₂大于圆柱销半径r₇₀；或者圆柱销(70)的一端固定在大盖(7)上，另一端与设置在浮动环(40)上的排列孔(40-12)相配合，并且半径r₄₁₂大于圆柱销半径r₇₀。

6、根据权利要求2所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是浮动环(40)上的排列孔(40-12)的个数m及其分布圆半径r与公转涡旋件上排列孔(20-12)的个数及其分布圆半径分别对应相等，个数为3或3个以上，并且是均布的或非均布的。

7、根据权利要求2或6所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是齿轮(91)、齿圈(92)的中心距a’小于相对偏心距，即a’≥Δe的零齿差传动条件，齿圈(92)或齿轮(91)与浮动环(40)是构成一体的或是装配式的，齿轮(91)或齿圈(92)与上述的大盖(7)固结在一起，或固定在杯形件(6)的内缘面上。

8、根据权利要求2或6所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是齿轮(91)或齿圈(92)兼有上述支承环(50)的支承作用，其轴向长度略大于浮动环(40)相应结构的轴向长度，并且固结在大盖(7)上，以其端面为工作面与公转涡旋件端板上的环形支承面(20-11)接触。

9、根据权利要求1或2所述的涡旋型流体随变式机械的防自转机构，其特征是曲拐(60)的大柱销(60-1)与小柱销(60-2)间的设定中心距e_o与两涡旋件所在的公转运动的轨道半径R_OR相等或不相等；曲拐是整体式的或是装配式的；曲拐的个数为m；上述的曲拐(60)的大柱销(60-1)可与浮动环(40)上的排列圆柱销(70)合为一体的，即曲拐上的大柱销(60-1)与浮动环上的排列排列孔(40-12)转动配合，并且以沿轴向延伸设置的柱销(70)插入大盖(7)上的排列孔(7-12)内，曲拐的大柱销(60-1)的直径与沿轴向设置的柱销(70)内的直径是相等的或不相等的，并且公转涡旋件(20)上的排列孔的个数及其分布圆半径与大盖(7)上排列孔的个数及其分布圆半径分别对应相等，即m=n,r_c=r_b。

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