CN114450487B - 共同旋转的涡旋压缩机的稳定性 - Google Patents
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Abstract
在一些例子中,共同旋转的涡旋压缩机包括:具有与主轴线对准的轴线并具有螺旋渐开线部件的驱动涡旋盘;具有偏离主轴线的轴线并且具有与驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件相互啮合的螺旋渐开线部件的从动涡旋盘;设置在驱动涡旋盘和从动涡旋盘之间的十字联轴器;固定在下盖上并具有与从动涡旋盘轴线对准的轴线并具有驱动平面的从动涡旋盘轴毂,从动涡旋盘的毂设置在固定在下盖上的从动涡旋盘轴毂上。
Description
技术领域
本发明涉及共同旋转的涡旋压缩机(co-rotating scroll compressor)的技术领域。
背景技术
涡旋压缩机广泛用于包括可变制冷剂流量(VRF)系统的制冷剂压缩应用中。共同旋转的涡旋压缩机包括驱动涡旋盘和从动涡旋盘,并且驱动涡旋盘和从动涡旋盘在一侧具有渐开线区段,而在它们的相应的相反侧具有轴区段。每个渐开线部件的中心都在其各自的轴区段的中心上。驱动涡旋盘可以具有较长的轴,而从动涡旋盘可以具有较短的轴或用于轴的轴承毂。在一些实施方式中,驱动涡旋盘在压缩机的中心,即,其与压缩机的中心轴线或中心线对准,并且其旋转由包括转子和定子的马达部件提供动力。从动涡旋盘可以成一直线定位,但是轨道半径偏离驱动涡旋盘。在驱动涡旋盘和从动涡旋盘之间直接设置有十字联轴器。通常,驱动涡旋盘使十字联轴器旋转,然后联轴器使从动涡旋盘旋转。当两个涡旋盘都旋转时,它们之间的相对运动可以是轨道运行运动。因此,一个渐开线部件将相对于另一个渐开线部件进行轨道运行。
发明内容
一些实施方式包括用于压缩机的布置和技术,其可包括:筒形壳体;与筒形壳体接合的下盖壳体;沿着主轴线设置的主轴;驱动涡旋盘,其具有与主轴线对准的轴线并且具有螺旋渐开线部件;从动涡旋盘,其具有偏离主轴线的轴线并且具有设置在从动涡旋盘板上的螺旋渐开线部件,该螺旋渐开线部件与驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件相互啮合;设置在驱动涡旋盘和从动涡旋盘之间的十字联轴器;固定在下盖上的从动涡旋盘轴毂,该从动涡旋盘轴毂具有与从动涡旋盘轴线对准的轴线,从动涡旋盘的毂设置在固定在下盖上的从动涡旋盘轴毂上;以及在从动涡旋盘板上彼此相对地设置的两个弧形结构。
此外,一些实施方式包括在从动涡旋盘板上彼此相对地设置且各自具有内部油通路的两个弧形结构的布置和技术。
附图说明
参照附图阐述详细描述。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的事项或特征。
图1示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的剖视图的例子。
图2示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。
图3示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的横截面的等轴视图的例子。
图4示出了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。
图5示出了根据一些实施方式的从动涡旋盘的俯视图的例子。
图6示出了根据一些实施方式的从动涡旋盘的立体图的例子。
图7示出了自由体的示意图的例子,其示出了根据一些实施方式的压缩机的比较例的部件的某些力和力矩。
图8示出了自由体的示意图的例子,其示出了根据一些实施方式的压缩机的部件的力和力矩。
图9示出了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。
图10示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。
图11示出了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。
图12示出了自由体的示意图的例子,其示出了根据一些实施方式的压缩机的例子的部件的某些力和力矩。
图13示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。
图14示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的横截面的等轴视图的例子。
具体实施方式
驱动涡旋盘和从动涡旋盘各自的渐开线部件装配在一起作为相互啮合的一对螺旋渐开线部件,它们在运行期间形成制冷剂气体的月牙形槽。通常,在运行期间,吸入气体进入压缩机,然后进入涡旋盘对的外部区域。由于发生轨道运行运动,槽的体积减小,这将气体压缩至较高的压力。在一些实施方式中,在中心区段附近,压缩槽到达驱动涡旋盘的排出端口,并且高压气体通过该端口离开。在一些实施方式中,压缩机是“高压侧”设计,其中吸入气体直接进入压缩腔室并且压缩机壳体内的大部分容积体处于排出压力。
涡旋压缩机应对的一个具有挑战性的推力是从动涡旋盘与驱动涡旋盘之间的接触。驱动涡旋盘和从动涡旋盘的涡旋盘渐开线部件的端头部可以与彼此的渐开线部件底板接触。例如,将驱动涡旋盘和从动涡旋盘推到一起所施加的力是排出压力(Pd)乘以给定面积和压缩的吸入压力或中间压力(Pi)乘以不同的给定面积的组合。这可被称为轴向顺应性(axial compliance),其对于涡旋压缩机的基本上整个工作包线(operating envelope)产生最佳推力。
在一些实施方式中,涡旋盘渐开线部件具有(比板的外径)更小的封闭直径,并且由于产生的气体力可能是切向的(Ftg)或水平分量,因此涡旋盘组的稳定性可能是一个重大挑战。在运行期间,水平力Ftg在从动涡旋盘和驱动涡旋盘中成为倾覆力矩。在一些例子中,为了解决这种切向气体力Ftg,可以将两个弧形结构(可以是从动涡旋盘的一部分)加工成与从动涡旋盘的渐开线部件的高度完全相同的高度;因此这两个弧形结构可以在比渐开线部件更大的半径处与驱动涡旋盘板的底板进行相同的接触。另外,在一些实施方式中,弧形结构可以是驱动涡旋盘的一部分并且可以被精确地加工成与驱动涡旋盘的渐开线部件的高度相同的高度;并因此可以在比渐开线部件更大的半径处与从动涡旋盘板的底板进行相同的接触。因此,如下所述,从动涡旋盘的两个弧形结构在运行期间提供稳定性。
在涡旋压缩机技术的一些实施方式中,切向气体力Ftg不随360°曲柄压缩角而旋转。切向气体力Ftg可以改变大小,就像在具有与轨道运行的涡旋盘相互啮合的固定涡旋盘的压缩机中一样,但是切向气体力Ftg可以基本上相对于壳体处于固定位置。由于Ftg力具有高峰值,稳定用弧形结构支撑区段位于两个涡旋盘中的一个(例如,从动涡旋盘)上,并且弧形区段结构支撑区段的顶表面可以与另一个涡旋盘(例如,驱动涡旋盘)的渐开线部件端头部和/或底板平面在同一平面上。
图1示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的剖视图的例子。压缩机1的主体或壳体可包括上盖2、中心壳体4和下盖或基座6。如部分12和14所示,这些部件可以压配合在一起。上盖2、中心壳体4和下盖6可具有大致圆形的轮廓。下盖6可以基本上是碗状的,具有基本上平行于驱动涡旋盘轴线96的竖直延伸的边缘或边沿,驱动涡旋盘轴线96是驱动涡旋盘50的主轴线或中心线。下盖6可具有开口端部或面部,压缩机的部件被组装或设置在该开口端部或面部中,这些部件可包括例如压缩机构或压缩单元的部件,例如驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80以及相关联的部件。中心壳体4可以基本上是轴线平行于驱动涡旋盘轴线96的筒形,并且可以与主轴或驱动涡旋盘轴20上的一个或多个轴承(例如,主轴承24)的一个或多个孔同心。中心壳体4可以是基本上筒形的形状,其基本上具有带有开口的顶端部和底端部的中空开口并且可被称为“箱体”,并且可由金属薄板(sheet met)或钢管等构成。此外,上盖2可以基本上是碗状的,具有基本上平行于驱动涡旋盘轴线96的竖直的边缘或边沿。下盖6具有在组装期间一旦被压入到位就容纳压缩机的部件的开口的端部或面部。此外,在一些例子中,上盖2、中心壳体4和下盖6可以由低碳钢制成,并且涡旋压缩机1可以与周围环境封闭地隔离,但是本文所述的技术也可以应用于半封闭式涡旋盘设计,而没有性能损失。如图所示,可以在中心壳体4中或者替代地在上盖2中设置密封端子40。
在一些实施方式中,主框架26上方的整个压缩机腔室(例如,高压腔室28)包含高压排出气体、马达部件(例如,马达定子16和马达转子18)以及上部轴承或外侧轴承22组件。该腔室还可以含有油槽或储器42,该油槽或储器42可以基本上位于主框架26和马达部件(例如,马达定子16和马达转子18)之间。主框架26下方的腔室可含有低压吸入气体、压缩机构(例如,驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80)、一个或多个径向顺应性特征(例如,具有相对于从动涡旋盘坐标轴成角度θ的驱动平面的轴销、对应的滑块264以及从动涡旋盘轴承94和从动轴毂260(下面描述)),并且由于通过轴承的自然泄漏,可以含有压缩机中的一些油。在一些实施方式中,围绕驱动涡旋盘轴(主轴)20设置轴密封件44以密封主框架26。
此外,上轴承板32可设置成一部分围绕上部轴承22并且向上并向外朝上盖2成扇形展开。上轴承板32可包括孔眼,例如第一组孔眼38和第二组孔眼36。油分离圆顶34也可以基本上设置在上盖2中并且在上轴承板32上方。在一些实施方式中,油分离器圆顶34可以接触或连接至上轴承板32。例如,离开驱动涡旋盘50的排出气体可以既包含气体又包含夹带的油。油分离器圆顶34可以使排出流反向,并且混合物可以沿向下的方向通过第一组孔眼38离开。由于排出配件10是来自压缩机的压缩气体的出口,因此使流体的向下流动方向反向;并且流过第二组孔眼36以到达排出配件。由于第一组孔眼38和第二组孔眼36之间的反向流动方向,流体中大部分夹带的油可以与气体分离。
可在下盖6中设置吸入入口8以吸入制冷剂气体或液体和气体的混合物,并且可以在上盖2中设置排出配件10。在图1所示的例子中,制冷剂被直接吸入到压缩腔室中,并且两个槽可以由驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80的渐开线部件的相互啮合同时形成,并且下壳体内部的大部分处于吸入压力,其可以是被称为共同旋转的涡旋压缩机的“低压侧”。
驱动涡旋盘轴20与驱动涡旋盘轴线96对准,并且如上所述可以至少由主轴承24和上部轴承22支撑,使得驱动涡旋盘轴线96可以通过在定子16内部运行的转子18而旋转到非常高的速度。下部轴承或从动涡旋盘轴承94可围绕从动轴毂260设置。此外,主框架26可被压配合在中心壳体4内。由于主轴承24与主框架的压制直径部同心,因此驱动涡旋盘轴20将与定子16同心地对准。在运行时,定子16施加磁场,使得转子18自旋并产生用于在压缩单元(例如,在运行时通过驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件的相互啮合形成的气体压缩槽)中压缩气体的高功率。在一些实施方式中,马达(例如,转子18和定子16)可以包含用于定子16的特殊绕组设计以及具有永磁体的转子18。
如图1所示和下面进一步详细所述,在一些实施方式中,可在驱动涡旋盘板52的上面设置密封板60。在一些实施方式中,可在驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80之间设置十字联轴器70,并且可在从动涡旋盘80下方设置止推板66。此外,在一些例子中,密封板60通过螺栓62(例如,4个等距间隔的肩部螺栓)附接到止推板66上。另外,压缩机1可包括供油管92,供油管92从主框架26上方的高压侧供应排出压力油。
另外,在一些实施方式中,可在从动涡旋盘板82的相应的弧形区段周围设置两个或更多个弧形结构86。在其他实施方式中,弧形结构86可以设置在驱动涡旋盘板52的相应的弧形区段周围。弧形结构86将在下面更详细地描述。
图2示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。如图2所示,可至少包括驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80的压缩机构设置在主框架26下方。驱动涡旋盘50包括从驱动涡旋盘渐开线部件底板53向下延伸的螺旋渐开线部件54,驱动涡旋盘渐开线部件底板53是驱动涡旋盘板52的底表面或下表面。从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84从从动涡旋盘渐开线部件底板81向上延伸,从动涡旋盘渐开线部件底板81是从动涡旋盘板82的顶表面或上表面。螺旋渐开线部件84与驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54相互啮合。如上所述,驱动涡旋盘50的轴线在压缩机的驱动涡旋盘轴线96上,并且在一些实施方式中至少与上部轴承22、定子16、转子18和主轴承24直线对准。根据一些例子,从动涡旋盘轴线98偏离驱动涡旋盘轴线96(如图1所示)并且可以设置在与从动涡旋盘的螺旋渐开线部件84和驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件54的轨道半径相等的距离处。
另外,在一些实施方式中,两个或更多个弧形结构86可设置在从动涡旋盘80的基本上环形或圆形的从动涡旋盘板82的相应的弧形区段或部分周围,并且可朝驱动涡旋盘板52向上延伸。此外,在一些实施方式中,两个或更多个弧形结构86可以设置在驱动涡旋盘50的基本上环形或圆形的驱动涡旋盘板52的相应弧形区段或部分周围,并且可朝从动涡旋盘板82向下延伸。弧形结构86将在下面更详细地描述。
压缩机1还可包括设置在驱动涡旋盘50中用于排出压缩气体的排出端口202或孔。在一些实施方式中,主轴承24设置在轴密封件44下方并且在止推垫圈212上方,并且驱动涡旋盘50的载荷可以主要由主轴承24承载。止推垫圈212可以设置在驱动涡旋盘板52和主框架26之间。
在一些实施方式中并且如图2所示,十字联轴器70可以直接设置在各个涡旋构件(例如,驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80)之间,并且可以搁置在从动涡旋盘板82上。十字联轴器70的轴键可以接合在驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80之间,通常,随着驱动涡旋盘轴20旋转,驱动涡旋盘50使十字联轴器70旋转,然后十字联轴器70使从动涡旋盘80旋转。十字联轴器70将运动从驱动涡旋盘50传递到从动涡旋盘80。因此,在运行期间,当驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80旋转时,它们之间的相对运动是环形的轨道运行运动。因此,在运行期间,一个渐开线部件将相对于另一个渐开线部件进行轨道运行。
在一些实施方式中,从动涡旋盘80包括从动涡旋盘毂256,其是基本上筒形并具有开口底部,并且从从动涡旋盘板82的底表面(或下表面)83在向下的方向上延伸。从动涡旋盘毂5可围绕从动涡旋盘轴承94设置。此外,从动涡旋盘毂256和从动涡旋盘轴承94可以与偏离的从动涡旋盘轴线98对准。在一些实施方式中,从动涡旋盘80的载荷主要由从动涡旋盘轴承94承载,从动涡旋盘轴承94可被压入从动涡旋盘毂256中并可围绕基本上静止的滑块264旋转。滑块264用作顺应性轴颈并具有相对于从动轴坐标以驱动角θ定位的驱动平面(下面讨论),这有效地增加了来自Ftg(切向气体)矢量的足够的侧面接触力,从而最大限度地减少泄漏。
如下面进一步详细讨论的那样,用油润滑从动涡旋盘轴承94以及滑块264的驱动平面上的冠部。在一些实施方式中,滑块264可以是经烧结、硬化和磨削的部件,该部件形成用于从动涡旋盘轴承94的轴颈。图2还示出了,在一些例子中,例如可以通过电阻焊接将从动轴毂260的下部或基部焊接到下盖6上,并且该下部或基部可以具有向下延伸以进行焊接的一个或多个突起258。在一些实施方式中,从动涡旋盘毂256、滑块26和从动涡旋盘轴承94各自基本上与从动轴毂260对准。此外,滑块密封件262可以设置在滑块264的下部,并且可以在从动轴毂260的基部的上表面处形成密封件。滑块密封件262可以控制进入压缩机的低压侧的油量,并且可以限定滑块264对从动轴毂260的稳定载荷。
此外,在一些实施方式中,可以通过供油管92将诸如油的润滑剂供应到压缩机1的下部,供油管92可以用密封件210密封到主框架26中。因此,供油管92可以将通过排出气体加压的油供应到供油管入口270,可以通过密封件271在供油管入口270处密封该供油管92。可以在从动轴毂260中钻出或以其他方式形成油通路272,该油通路272可以包括在从动轴毂260的基部290中彼此相交的径向延伸油通路282和轴向延伸油通路284。如图所示,径向延伸油通路282的一个端部与供油管92相连。轴向延伸油通路284可以向上延伸穿过从动轴毂260的顶表面286,并且可以通向从动轴毂260和滑块264之间的空隙或间隙292。
在一些例子中,可以通过滑块264的顶部钻出或以其他方式形成轴向延伸的油计量通路274。油计量通路274的下端部可通向空隙或间隙292并与空隙或间隙292相交。油计量通路274的顶端部可通向滑块264的顶表面1304与从动涡旋盘毂256内的从动涡旋盘板82的底表面83的一部分1303之间的空隙或间隙1305,并与该空隙或间隙1305相交。油计量通路274可以是供油通过的通路。
此外,在一些实施方式中,凸块或圆形突起1334设置在滑块264的顶表面1304或从滑块264的顶表面1304伸出。此外,在一些例子中,圆形突起1334与从动轴毂260的轴线对准。圆形突起1334可以接触底表面83的部分1303。
因此,在一些实施方式中,油可流过供油管92并进入从动轴毂260的径向延伸油通路282。油可流过从动轴毂260内的轴向延伸油通路284进入从动轴毂260与滑块264之间的空隙或间隙292。然后,一些油可以继续流过油计量通路274并进入滑块264的顶表面1304与从动涡旋盘板82的底表面83的一部分1303之间的空隙或间隙1305。
根据一些实施方式,可以在从动涡旋盘毂256下方供应排出压力油;使得从动涡旋盘毂256变得类似于旋转活塞。这是因为,在一些例子中,从动轴毂260和滑块264基本上是非旋转活塞,并且从动涡旋盘轴承94和从动涡旋盘毂256基本上是用于固定活塞的旋转缸。在一些实施方式中,驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80都具有通过施加到它们的排出压力而被加压的油,不同的是驱动涡旋盘50的力将具有排出压力气体,而从动涡旋盘80的力将具有排出压力油。因此,该实施方式可以施加最佳轴向气体力来抑制(contain)涡旋盘压缩,并且有效地抵消驱动涡旋盘的向下力。供油管92是用于输送加压油的一个例子。
关于轴向顺应性,由于驱动涡旋盘轴20基本上位于压缩机的高压侧,因此产生排出压力(Pd)乘以驱动涡旋盘轴20的横断面面积的向下力。因此,驱动涡旋盘轴20的直径对于轴向顺应力以及强度和偏转考虑是重要的。轴向顺应性的排出压力分量可以通过规定驱动涡旋盘轴20的直径来实现。可以选择驱动涡旋盘轴20的直径以获得最佳承载能力以及相关联的轴颈轴承和适当的流体动力油膜。因此,排出压力的活塞直径效应基本上是对轴的轴承选择的结果。例如,驱动涡旋盘轴20的直径为28mm得到的压缩机能力为10hp。另外,为了保持轴向顺应性,一些实施方式可以包括在低压侧腔室中设置在驱动涡旋盘板52的顶表面(或上表面)51上方的密封板60,该密封板60可保有压缩的中间气体吸入压力。密封板60可具有设置在密封板60的底表面63中的环形的凹槽或通道253、255,对应的内密封件252和外密封件254可在运行期间接合在该环形的凹槽或通道中以形成密封腔室。另外,在一些例子中,内密封件252和/或外密封件254可以与驱动涡旋盘板52的顶表面51接触。例如,环形的凹槽或通道253、255内部的压力可以向外和向下推动内密封件252和外密封件254。然后,向下的力可使每个密封件252、254与驱动涡旋盘板52的顶表面51接触。密封板60可以偏离驱动涡旋盘板,并且可以通过从动涡旋盘80而旋转。因此,密封板60和驱动涡旋盘50之间的相对运动是轨道运行运动。此外,内密封件252和外密封件254可以相对于驱动涡旋盘板52具有这种相同的圆形轨道运行运动。在一些情况下,密封板60可以通过一个或多个肩部螺栓62(以下称为“螺栓”)附接到止推板66上,并且在一些例子中,设置四个等距间隔的螺栓62。螺栓62的主体可以具有精确磨削的直径和长度。此外,螺栓62可以在精确的位置等距间隔开,并且这些螺栓向下穿过驱动涡旋盘板52并刚性地进入止推板66而被承载。在一些例子中,螺栓62具有穿过密封板60以及驱动涡旋盘板52的精确滑动配合。
在一些例子中,在密封板60的底表面63与驱动涡旋盘板52的顶表面51之间,存在特定的空隙或间隙280,这可以算在螺栓62的总长度中并且这可以取决于螺栓62的长度。需要这种空隙,以使密封件252、254能够向下延伸并在驱动涡旋盘板52与密封板60之间进行接触,并且相应的密封件252、254上的压差可导致这种情况的发生。此外,驱动涡旋盘板52的顶表面51与密封板60的底表面63之间可以存在空隙或间隙。根据密封件的类型,空隙可以是120-200微米。在一些例子中,密封应用是静态的,因为在驱动涡旋盘板52与密封板60之间可能没有自旋或轨道运行运动。在一些实施方式中,内密封件252和外密封件254之间的压力小于排出压力并且高于吸入压力。此外,在一些实施方式中,内密封件252和外密封件254可以是弹簧加载的面型。此外,在运行期间,在密封板60的内密封件252和外密封件254之间可能会产生背腔室力,并且背腔室内的气体压力可能高于内密封件252和外密封件254之间的区域的外部的气体压力,该外部的气体压力可以是吸入压力Ps。
在一些实施方式中,止推板66可以与驱动涡旋盘轴线96同心地设置。止推板66可以设置在从动涡旋盘板82的底表面83下方。此外,可以在止推板66中设置用于螺栓62的对应的孔。在一些例子中,止推板66可以围绕在其自身的轴线上的驱动涡旋盘轴线96旋转,并相对于从动涡旋盘80偏移。此外,如下文更详细说明的那样,例如,驱动涡旋盘板52还可包括用于压缩吸入气体的一个或多个径向对准和轴向对准的通路(例如,通路220、222、224)。下面将更详细地说明这些通路。另外,从动涡旋盘80可以被加装抵靠在止推板66的顶部和驱动涡旋盘50的驱动涡旋盘渐开线部件底板53上,并直接在它们之间轨道运行。
此外,可以从驱动涡旋盘50的顶表面51向上伸出驱动涡旋盘凸缘结构230,该驱动涡旋盘凸缘结构230可以基本上是筒形并且可以围绕主轴20的一部分。在一些例子中,驱动涡旋盘凸缘结构230的下部可设置在驱动涡旋盘板52的顶表面51下方的顶表面51的凹部中。此外,由于压力(例如,吸入压力)的差异,可在驱动涡旋盘凸缘结构230的下部与驱动涡旋盘板52之间设置环形密封件231。在一些实施方式中,驱动涡旋盘轴20可以与驱动涡旋盘凸缘结构230连接并且可以作为与驱动涡旋盘板52分开的零件或部件来生产或以其他方式制造。在组装时,驱动涡旋盘轴20与驱动涡旋盘50的渐开线部件轴线同心。驱动涡旋盘凸缘结构230被嵌入驱动涡旋盘50的顶表面51中,这两个直径实际上形成了驱动涡旋盘轴20的近乎完美的对准。
可以在驱动涡旋盘凸缘结构230内设置旁通阀腔体232,该旁通阀腔体232可以部分地被驱动涡旋盘凸缘结构230包围并且可以部分地被驱动涡旋盘轴20包围。排出端口202可以与驱动涡旋盘凸缘结构230的旁通阀腔体232连通。另外,在一些实施方式中,可在旁通阀腔体232内设置具有螺栓或紧固件235和阀衬垫物236的一个或多个簧片阀234,其中在关闭时簧片部分覆盖旁通端口238,旁通端口238可以是通路或孔。一个或多个旁通端口238可以在驱动涡旋盘板52中钻出或以其他方式形成,并且可以与旁通阀腔体232和压缩腔室和/或相互啮合的驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84内的压缩槽连通。
在一些实施方式中,簧片阀234部分设置在驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54上方。此外,如图所示,驱动涡旋盘凸缘结构230可以相对于驱动涡旋盘50和驱动涡旋盘轴线96是同心的。此外,可以在驱动涡旋盘凸缘结构230中设置一个或多个安装螺栓(在该视图中未被示出)。另外,可以使用暗销或其他技术来确保驱动涡旋盘凸缘结构230和驱动涡旋盘轴20之间的对准,以及确保足够的旋转扭矩强度。
图3示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的横截面的等轴视图的例子。例如,图3示出了驱动涡旋盘板52和密封板60。如上所述,用于压缩的吸入气体通过的一个或多个通路(例如,通路220、222、224)可设置在驱动涡旋盘板52中,并且这些通路可以是在驱动涡旋盘板52中钻出或以其他方式形成的孔或其他腔体。通路可以通向彼此或以其他方式相交以产生通过驱动涡旋盘板52的压力气体流。第一轴向通路220可以在内密封件252和外密封件254以及密封板60的底表面中的对应的凹槽或通道253、255之间打开。
例如,驱动涡旋盘52中的通路可包括第一径向通路222、第一轴向通路220和第二轴向通路224。第一径向通路222的直径可大于驱动涡旋盘板52中的轴向通路220、224的相应的直径。此外,第一径向通路222的外部径向范围可以用塞子塞住。第一轴向通路220可以在一个开口处与第一径向通路222相交,并且另一个开口可以设置在内密封件252和外密封件254之间并在它们之间打开。
此外,与第一径向通路222相交的第二轴向通路224可在径向方向上设置在第一轴向通路220的内侧。即,第二轴向通路224的一个开口可以与第一径向通路222相通且相交,而第二轴向通路224的另一个开口可以通到位于驱动涡旋盘50的驱动涡旋盘渐开线部件54的壁之间的驱动涡旋盘渐开线部件底板53中。例如,在运行期间,该开口允许供应压缩的吸入气体源,并且该开口的位置精确位于渐开线几何形状内以获得所需的压力。在运行期间,从动涡旋盘50的对应的渐开线部件来回经过该孔或开口,从而与每个槽中的不同压力相通。由于这个原因,该孔的直径与第一轴向通路220的另一个开口相比较小。在一些实施方式中,第一径向通路222可以是3mm,第二轴向通路224可以是0.7mm,并且进入密封腔室内的第一轴向通路220可以是2mm。在内密封件252和外密封件254之间的第一轴向通路220的孔或开口可以小于第二轴向通路224的通向压缩槽的开口,以使瞬态回流最小化。
例如,压缩的吸入气体源进入第二轴向通路224。随着压缩渐开线部件的槽实际上进行轨道运行,这种气体从低压到高压循环。第二轴向通路224在槽中以最低压力开始,然后在驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54的相邻的壁经过第二轴向通路224之前增加到最高压力。然后,新的低压进入第二轴向通路224。第一轴向通路220的直径基本上很小,这极大地限制了压缩的吸入气体腔室内的正弦压力变化。它基本上使高压和低压变化平均化。
图3还示出了驱动涡旋盘凸缘结构230,其可以基本上是筒形并且可以围绕主轴20的一部分。驱动涡旋盘凸缘结构230的下部可设置在驱动涡旋盘板52的顶表面51下方,例如在凹陷部分或凹进部分351中。此外,由于压力(例如,吸入压力)的差异,可在驱动涡旋盘凸缘结构230的下部和驱动涡旋盘板52之间设置环形密封件231。
如上所述,图3还示出了旁通阀腔体232、驱动涡旋盘凸缘结构230,可在旁通阀腔体232内设置具有螺栓或紧固件235和阀衬垫物236的一个或多个簧片阀234,其中在关闭时簧片部分覆盖旁通端口238。
在一些实施方式中,驱动涡旋盘板52包括两个十字键支撑延伸部302,它们围绕驱动涡旋盘板52等距间隔开,并且从驱动涡旋盘板52的驱动涡旋盘渐开线部件底板53向下延伸。十字键支撑延伸部302使十字联轴器70能够装配在涡旋盘之间,并且直接与每个涡旋盘板52、82接合以通过基本上完美的对准的方式旋转。十字键支撑延伸部302从驱动涡旋盘板52的驱动涡旋盘渐开线部件底板53向下延伸得可以不与螺旋渐开线部件54向下延伸得一样多。此外,十字键支撑延伸部302的外面部可以与驱动涡旋盘板52的外表面齐平。在每个键支撑延伸部302内设置有用于与十字联轴器70的驱动涡旋盘键(下面描述)接合的狭槽310,该驱动涡旋盘键具有与狭槽310对应的形状。另外,在键支撑延伸部302的内面部和螺旋渐开线部件54的外壁之间存在足够的空隙。驱动涡旋盘凸缘结构230的外径可以小于密封板60的内径(使得存在空隙)。
在一些实施方式中,止推板66可以基本上是盘形,具有相对于驱动涡旋盘轴20和主框架26的轴向部分同心的内径部的孔。密封板60的顶表面61和底表面63可以是平面且平行的。此外,如图所示,可以穿过密封板设置一个或多个孔310以容纳螺栓62。孔312(和螺栓62)可以等距间隔开。
在一些实施方式中,每个螺栓62穿过止推板66,使得每个螺栓的端部在底表面下方。此外,螺栓62可具有穿过密封板60的孔312的精确滑动配合。在一些例子中,螺栓62可以被拧入到止推板66中。另外,在一些例子中,螺栓62可以被拧入到密封板60中,并且螺栓62的头部64可以在止推板66的下方突出。另外,在一些实施方式中,密封板60和止推板66彼此平行,并且止推板66保持与从动涡旋盘板82的下表面或底表面83平行,以支撑油膜压力。
当螺栓62被拧紧时,从每个螺栓头部64到止推板66的顶表面67可以存在特定的长度。密封板60和止推板66之间平行的一方面是为了避免由于偏转引起的从动涡旋盘80推动润滑问题。在一些例子中,从动涡旋盘80必须在压缩气体的同时保持与驱动涡旋盘50面对面接触;因此,密封板60的拉力可以从止推板66传递成向上的力,该力平行于涡旋盘组的端头部到底板的接触轴线。例如,当任何类型的轴向顺应性涡旋压缩机处于运行中时,外部气体压力被施加到一个涡旋盘上,而另一个涡旋盘被固定而不能以某种方式移动。在运行期间,例如,从动涡旋盘80被止推板66推入到驱动涡旋盘50中。设计目的是使各个渐开线部件的端头部(即,螺旋渐开线部件54的端头部55和螺旋渐开线部件84的端头部85)和渐开线部件底板(即,驱动涡旋盘渐开线部件底板53和从动涡旋盘渐开线部件底板81)的平面完全接触。端头部55可以是螺旋渐开线部件54的顶表面并且端头部85可以是螺旋渐开线部件84的顶表面。端头部和底板的这种推力很大,并且在所有运行条件下都必须是充分的;但不足以损坏驱动涡旋盘渐开线部件底板53和从动涡旋盘渐开线部件底板81的表面。从动涡旋盘渐开线部件底板81可以是从动涡旋盘板82的顶表面。
在一些例子中,可围绕基本上圆形的从动涡旋盘82的相应的弧形部分在从动涡旋盘80上设置两个或更多个弧形结构86。弧形结构86可以沿着从动涡旋盘板82的直径彼此对准,并且可以各自是对称的。此外,弧形结构86可以从从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81朝驱动涡旋盘板52向上延伸。弧形结构86的顶表面88可以与从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84的端头部85齐平。下面将描述弧形结构86的细节。
图3还示出了止推板66、从动涡旋盘毂256、从动涡旋盘轴承94、在从动轴毂260上方的滑块264的例子。另外,示出了供油管92,其可以连接至从动轴毂260内的油通路272。
图4示出了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。图4示出了沿图2的线A-A截取的截面的俯视图,并且例如以140°的曲柄角被示出。例如,图4示出了竖直中心的驱动涡旋盘轴线96和如上所述偏离驱动涡旋盘轴线96的从动涡旋盘轴线98的竖直中心轴线。这种偏离在数学上等于渐开线设计的轨道半径。图4还示出了驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件54和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84。还示出了十字联轴器70。
在一些实施方式中,弧形结构86可以围绕基本上圆形的从动涡旋盘板82的相应的弧形部分设置成弧形。例如,一个弧形结构86可以沿直径越过从动涡旋盘82设置在另一个弧形结构86的对面。此外,每个弧形结构86可以关于二等分每个弧形结构86的直径对称。弧形结构86可以各自具有平面或平坦的顶表面88,这些顶表面88可以彼此齐平并且可以与螺旋渐开线部件84的端头部85齐平。如上所述,在压缩机1的运行期间,端头部85可接触驱动涡旋盘板52的驱动涡旋盘渐开线部件底板53。由于每个弧形结构86的顶表面88可在运行期间接触驱动涡旋盘渐开线部件底板53以防止例如倾斜或倾翻,因此,顶表面88可在运行期间提供稳定性。此外,两个弧形结构86和相应的顶表面88(稳定表面)可以与Ftg力矢量的峰值对准设置,使得相应的Ftg力矢量二等分弧形结构86。稍后将对此进行详细说明。另外,Ftg力矢量可以垂直于驱动涡旋盘轴线96和从动涡旋盘轴线98。
图5示出了根据一些实施方式的从动涡旋盘的俯视图的例子。图6示出了根据一些实施方式的从动涡旋盘的立体图的例子。在一些实施方式中,可以在从动涡旋盘板82的外边缘或外径部602中设置一个或多个凹形部分520,该凹形部分可以是切口。凹形部分520可以是用于螺栓62延伸经过从动涡旋盘板82的外径部或外边缘602到达止推板66的空间。因此,在气体压缩操作期间,从动涡旋盘板82可以不接触螺栓62。一个或多个凹形部分520被示为曲面,但是凹形部分可以以不同的方式成形为具有直线和直边缘。
另外,根据一些实施方式,可在从动涡旋盘板82的外边缘或外径部602中设置一个或多个从动涡旋盘十字键狭槽506。十字键狭槽506可以基本上是凹槽、切口或凹痕,并且可以基本上是U形或具有对应于十字联接器70的从动涡旋盘键部分的另一种形状。此外,十字键狭槽506具有底部底板区段508或结构,使得键狭槽506不完全穿过从动涡旋盘板82,并且从动涡旋盘板82的底表面83是不间断的,以确保对止推板66的润滑。底部底板区段508可以是从动涡旋盘渐开线部件底板81中的凹进部分。如图6所示,可以在从动涡旋盘板82中钻出或以其他方式形成在径向方向上向内延伸的一个或多个平衡孔620(其可以是孔620)。
例如,如图6所示,弧形结构86可以从从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81的一部分伸出或突出,并且可以跨过从动涡旋盘82在它们之间存在螺旋渐开线部件84的情况下彼此面对。如图所示,可以有两个弧形结构86,但是在从动涡旋盘板82的渐开线部件底板81上可以包括多于两个弧形结构86。即,弧形结构86可以沿着基本上圆形的从动涡旋盘板82的圆周的相应的弧形区段设置,并且弧形结构86的外表面530(例如外边缘或外面部)可以具有相等的弧长。弧形结构86可以沿着从动涡旋盘板82的直径彼此对准,并且可以各自相对于二等分每个弧形结构86的直径对称。两个或更多个弧形结构86也可以具有相同的质量并且可以由从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84的相同的材料制成。
此外,每个外表面530可以与从动涡旋盘板82的外表面602邻接。即,例如,每个弧形结构86的外表面530可以成形为弧形并且可以沿着从动涡旋盘板82的相应的弧形部分向上延伸。由于平衡,每个弧形结构86的径向厚度可以相同并且可以取决于期望的质量。每个弧形结构86的径向厚度可由从外表面602朝向从动涡旋盘80的中心径向向内延伸的侧部532、534限定。这些侧部532、534可以是弯曲的并且具有圆形边缘。此外,每个弧形结构86的内表面536可以具有与外表面530的弧形相对应的弧形。内表面536和外表面530可以是平滑的并且具有对应于从动涡旋盘板82的外圆周的相应的弧形部分的曲率。
每个弧形结构86的顶表面88可以是平面且光滑的并且可以与螺旋渐开线部件84的端头部85在同一平面上。因此,每个弧形结构86可朝驱动涡旋盘板52向上延伸,并且顶表面88可被加工成与从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84的端头部85在同一水平面内。水平面可以垂直于驱动涡旋盘轴线96。即,在运行期间,弧形结构86的顶表面85与驱动涡旋盘板52的驱动涡旋盘渐开线部件底板53的接触可以通过防止从动涡旋盘80的倾翻或摇摆来提供稳定性。
对于运行期间的某些力,虽然径向气体力Frg对合成的合力有影响,但其对倾覆力矩(倾翻)以及轴的轴承载荷的影响非常小。因此,Ftg是本文考虑的焦点。Ftg矢量可能是稳定性方面最具挑战性的力之一,因为倾覆力矩会产生压缩密封表面的不稳定性,压缩密封表面是两个涡旋构件(即,驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80)的相应的渐开线部件端头部55、85和渐开线部件底板53、81。在共同旋转的涡旋盘中,Ftg矢量相对于壳体保持基本上固定在径向位置上。因此,如上所述并且至少如图4所示,弧形结构86与Ftg力矢量对准。即,如图5所示,例如,一个弧形结构86可以对准成关于从动涡旋盘80的Ftg力矢量对称,而另一个弧形结构86可以对准并关于驱动涡旋盘50的Ftg力矢量对称。因此,两个弧形结构86可以围绕基本上圆形的从动涡旋盘板82的圆周彼此间隔基本上180°设置。此外,如图3所示,例如,由于Ftg气体力的峰值大小,两个弧形结构86提供伸长的力臂以减小倾覆力矩。
图7图示了自由体示意图的例子,该自由体示意图示出了根据一些实施方式的压缩机的比较例的部件的某些力和力矩。图7包括重要的某些力矢量、适用的力臂和距离,它们可能对所有包线条件下的稳定性目标很重要。下表1示出了图7中包括的力、力矩和距离的定义。
表1:
在表1中,Pdisch表示气体的排出压力,“驱动轴的面积”表示驱动涡旋盘轴20的横断面面积,“从动轴的面积”表示从动轴毂260的横断面面积。本领域技术人员可以理解,轴向气体力Fag、切向气体力Ftg和径向气体力Frg结合起来迫使涡旋盘组分开,并抵抗压缩过程。在一些情况下,切向气体力Ftg可以大于径向气体力Frg。因此,早先描述的外部气体力可以策略性地应用以保持压缩稳定性。理解的是,如果恢复力过大,则会消耗额外的功率,从而降低压缩机性能;伴有可靠性问题。例如,恢复力可以是Fmass、Fdp+Fip、Fdp2和Ftp。由于如上所述Ftg气体力主要在压缩期间产生倾覆力矩,因此Ftg气体力可能是最具挑战性的力。例如,图4示出了以相反方向作用在驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80上的Ftg力。
例如,图7标识了与驱动涡旋盘轴20的外侧轴承22相关联的力Fob和与驱动涡旋盘轴20的主轴承24相关联的力Fmb。由于Fob和Fmb之间的距离Z6大得多,因此Ftg矢量的次级倾覆力矩乘以Z4的力臂的倾覆效果比从动涡旋盘80小。对于本领域技术人员而言,还已知涡旋压缩机中的主要不稳定性倾覆力矩是Ftg矢量乘以Zl的力臂。主要的倾覆力矩则与从动涡旋盘80相关,并且在该示意图中为顺时针方向。然而,在共同旋转的设计中,驱动涡旋盘50存在次级倾覆力矩;但这更好地通过更大的力臂Z6得到抑制(contain)。通过下面定义的等式以及图7的自由体示意图,定义最佳稳定性的重要指标是端头部推力Ftt和可用半径Rtt,下面将对此进行更详细的说明。此外,对于给定的压缩机运行条件,所产生的气体力将在单个轨道或360度的曲柄角内显著变化。Ftg乘以Z1的倾覆力矩将要求Ftt必须在整个压缩轨道上在每个渐开线部件端头部55、85的整个周边上在保持正数。在所有操作条件下,未能实现这一点会将压缩气体释放回吸入气体中;并显著降低性能。最后,使Rtt的力臂最大化可能是有效的,并且还使多余施加的推力最小化;这将产生额外的功率和可靠性风险。Rtt可能随渐开线几何形状(包括卷绕间距和端角)而变。因此,Rtt的值在整个轨道运行周期中发生变化。
例如,EQ1定义了止推板66对从动涡旋盘80的力Ftp等于对密封板的中间压力Fip。
EQ1 Ftp=Fip
EQ2描述了关于主轴承24的总和M(驱动涡旋盘50)。
EQ2 Ftt*Rtt+Ftg*Z4=Fdtb*Rdtb+Fob*Z6
EQ3描述了驱动涡旋盘50的总和Fz。
EQ3 Ftt=Fdp+Fip+Fdtb-Fag+Fmass
EQ4描述了关于从动涡旋盘轴承94的总和M(从动涡旋盘80)。
EQ4 Ftp*Rtp=[Ftg*Z1-Ftt*Rtt]
EQ5描述了从动涡旋盘80的总和Fz。
EQ5 Ftp=Ftt+Fag-Fdp2
上述等式(EQ1到EQ5)的总结可以被描述为:
EQ6 Fdtb=Ftt+Fag-Fdp-Fip
EQ7 Ftt=Fip-Fag+Fdp2
另外,来自驱动涡旋盘50的力矩可以在EQ8中描述并且来自从动涡旋盘80的力矩可以在EQ9中描述。
EQ8 Rtt=(Fdtb*Rdtb+Fob*Z6-Ftg*Z4)/Ftt
EQ9 Rtp=(Ftg*Z1-Ftt*Rtt)/Ftp
图8图示了附加的自由体示意图,其示出了根据一些实施方式的压缩机的例子的部件的力和力矩。图8包括某些力矢量、适用的力臂和距离,它们可能对于所有包线条件下的稳定性目标很重要。值得注意的是,图8的自由体示意图示出了从从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81向上延伸的两个或更多个弧形结构86。两个或更多个弧形结构86中的每一个都可包括基本上平坦或平面的顶表面88,其可被称为稳定表面。
如图8所示并且如上所述,弧形结构86的两个顶表面88沿Ftg矢量而中心对准(例如,如图5所示)。例如,中心对准可能意味着通过每个弧形结构86的中心的线也在驱动涡旋盘轴线96和从动涡旋盘轴线98之间对称地通过,例如如图4所示。如文件前面提到的,在共同旋转的涡旋机构中,这些矢量相对于压缩机框架基本上保持在固定位置。然而,随着涡旋盘组的旋转,Ftg矢量的大小是从最大值到最小值循环的。如图4和图5所示,最大Ftg出现在每个弧形结构86都对准时。因此,图7和图8都被示出在最大Ftg的位置。此外,随着涡旋盘旋转,弧形结构86旋转。然而,如前所述,Ftg矢量保持在同一方向上。
图9示出了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。例如,图9示出了驱动涡旋盘轴线96和如上所述偏离驱动涡旋盘轴线96的从动涡旋盘轴线98。图9还示出了驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84。还示出了十字联轴器70。
图9还示出了两个弧形结构86,其可以围绕从动涡旋盘82的相应的弧形部分设置成弧形。图9还示出了可用半径Rtt的轮廓902,其可以是在整个360°压缩曲柄角上限定的大小。如图9所示,可用半径轮廓是每个弧形结构86和顶表面88处的最大值。随着涡旋盘组行进通过整个360度,可用半径轮廓902减小,因为它仅由驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84的外形提供。这些渐开线部件在压缩循环期间当然伸展和收缩。因此,在一些实施方式中,随着驱动涡旋盘50和从动涡旋盘80旋转,可用半径轮廓902也旋转。如图5所示,Ftg矢量相对于压缩机壳体保持相同的方向,但其大小随着旋转的发生而发生显著变化。下面更详细地描述了该力的曲线以及其他重要指标。
图10示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。图10表示与图2相同的视图,可以包括相同或相似的结构元件。因此,图10所示的一些元件也在图2中示出和描述过,在此不再重复。
如上所述,在一些实施方式中,诸如油的润滑剂可以通过供油管92供应到压缩机1的下部,供油管92可以用密封件210密封到主框架26中。因此,供油管92可以将通过排出气体加压的油供应到供油管入口270,并且可以通过密封件271在供油管入口270处被密封。可以在从动轴毂260中钻出或以其他方式形成油通路272,该油通路272包括在从动轴毂260的基部290中彼此相交的径向延伸油通路282和轴向延伸油通路284。如图所示,径向延伸油通路282的一个端部与供油管92相连。轴向延伸油通路284向上延伸穿过从动轴毂260的顶表面286,并且可以通向从动轴毂260和滑块264之间的空隙或间隙292。
如上所述,在一些例子中,可以通过滑块264的顶部钻出或以其他方式形成轴向延伸的油计量通路274。油计量通路274的下端部可通向空隙或间隙292并与空隙或间隙292相交。油计量通路274的顶端部可通向滑块264的顶表面1304与从动涡旋盘板82的底表面83的一部分1303之间的空隙或间隙1305,并与该空隙或间隙1305相交。油计量通路274可以是供油通过的通路。
此外,在一些实施方式中,圆形突起1334设置在滑块264的顶表面1304或从滑块264的顶表面1304伸出。此外,在一些例子中,圆形突起1334与从动轴毂260的轴线对准。圆形突起1334可以接触底表面83的部分1303。
在一些实施方式中,可以在每个弧形结构86内设置油通路或凹槽。在驱动涡旋盘轴20的直径对强度和偏转要求最重要时,它之后还决定了轴向顺应Pd力。当然,从动轴毂260的直径也具有类似的向上的Pd力。例如,排出压力Pd和中间压力Pi的平衡是大约40%的排出压力和60%的中间压力。对于工作包线内的基本上所有条件,这种平衡可以在涡旋盘组之间产生可接受的推力。例如,如果排出分量太大,则在高载荷和高比率条件下的推力就会过大。对于这种情况,用于轴向顺应性的该力分量实际上可能过大,并可能导致故障。然而,减小驱动涡旋盘轴20的直径并因此减小排出压力分量可能产生不能承受力和力矩或不能支撑轴颈轴承的流体动力油膜的轴设计。因此,在弧形结构86中包括油凹槽或油通路的目的可以是减小两个涡旋盘之间仅由排出压力分量产生的推力。另外,每个小区域中的Pd油压与Ps吸入气体被非常小的周壁隔开。因此,随着顶表面88和驱动涡旋盘渐开线部件底板53之间发生相对轨道运行运动,少量这种油将通过弧形结构86泄漏并润滑高加载推力表面。另外,转变成Ps吸入压力的这种油量会略微降低每个腔室中的Pd油压。然而,弧形结构86区域基本上产生Pd力,其可有效地减小总端头部推力载荷,从而对Pi中间力的影响最小。
例如,可以包括轴向板通路1352、径向通路1354和轴向弧形通路1356的油通路或路径可以被包括在每个弧形结构86中以允许油通过。每个油通路1352、1354、1356的形状的横截面可以是圆形、长圆形或椭圆形。即,在图10所示的实施方式中,两个弧形结构86被示出为彼此与从动涡旋盘板82相对并且因此示出了两个油通路或路径。
在一些实施方式中,轴向板通路1352可以平行于驱动涡旋盘轴线96设置,其下端部通向滑块264的顶表面1304与从动涡旋盘板82的底表面83的一部分1303之间的空隙或间隙1305,并与该空隙或间隙1305连通。轴向板通路1352的顶端部可通向径向通路1354并与该径向通路1354连通。
每个径向通路1354可在径向方向上延伸穿过从动涡旋盘板82的一部分并且具有通向轴向板通路1352和轴向弧形通路1356并与该轴向板通路1352和轴向弧形通路1356连通的部分。例如,径向通路1354的外端部可以用塞子1368塞住或盖住。
每个轴向弧形通路1356可以沿轴向方向设置在每个弧形结构86内并且可以具有与弧形结构86的弯曲或弧形形状一致的弯曲或弧形形状。此外,在一些实施方式中,轴向弧形通路1356在穿过弧形结构86的截面中可以是圆形的。此外,轴向弧形通路1356可以通向可以是弧形或弯曲形状的顶表面开口1402。顶表面开口1402可以是弧形或弯曲形状并且可以相对于轴向弧形通路1356对称,轴向弧形通路1356可以设置在弧形结构86的中心。轴向弧形通路1356也可以与相应的弧形结构86的中心对准。
图11图示了根据一些实施方式的压缩机的下部的横截面的俯视图的例子。图11示出了沿图10的线B-B截取的截面的俯视图。作为参考,图11示出了例如驱动涡旋盘轴线96和如上所述偏离驱动涡旋盘轴线96的从动涡旋盘轴线98。图11还示出了驱动涡旋盘50的螺旋渐开线部件54和从动涡旋盘80的螺旋渐开线部件84。还示出了十字联轴器70。
图11还示出了与相应的轴向弧形通路1356连通的顶表面开口1402。此外,如上所述,开口1402可以具有与弧形结构86的弧形相对应的弧形。在一些例子中,开口1402可以是圆形或长圆形。
因此,在一些实施方式中,油可流过供油管92并进入从动轴毂260的径向延伸油通路282。油可流过从动轴毂260内的轴向延伸油通路284进入从动轴毂260与滑块264之间的空隙或间隙292。然后,一些油可以继续流过油计量通路274并进入滑块264的顶表面1304与从动涡旋盘板82的底表面83的一部分1303之间的空隙或间隙1305。油还可流过轴向板通路1352、径向通路1354并通过弧形结构86的顶表面88中的开口1402流过弧形结构86的轴向弧形通路1356。
图12图示了自由体示意图的例子,其示出了根据一些实施方式的压缩机的例子的部件的某些力和力矩。图12包括某些力矢量、适用的力臂和距离,它们可能对于所有包线条件下的稳定性目标很重要。图12的自由体示意图示出了从从动涡旋盘80的从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81向上延伸的两个或更多个弧形结构86。
图12示出了Fdp_oil压力以及Rdp_oil力臂。EQ10考虑了Fdp_oil力,EQ11考虑了Rdp_oil力臂。
EQ10 Ftt=Fip-Fag+Fdp2-Fdp_oil
EQ11 Rtp=(Ftg*Z1-Ftt*Rtt-Fdp_oil*Rdp_oil)/Ftp
因此,可以减小Pd排出压力轴向力的分量。
如上所述,切向气体力Ftg不随360°压缩曲柄角旋转。它改变大小,但相对于壳体处于固定位置。由于Ftg力具有高峰值,稳定弧形结构86支撑件位于两个涡旋盘中的一个上,并且表面88与渐开线部件端头部85和底板的平面52在同一平面上。
尽管Ftg力的大小和稳定性在变化,但基本稳定性可以通过从动涡旋盘50和驱动涡旋盘50的渐开线部件的外周来控制。这可以被称为可用半径。在一些实施方式中,在相对轨道运行运动期间,弧形结构86充当扩展半径支撑件并且可以仅位于峰值倾覆稳定区域处。
图13示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的剖视图的例子。图14示出了根据一些实施方式的涡旋压缩机的下部的横截面的等轴视图的例子。一般来说,图13和图14示出了从驱动涡旋盘板52的渐开线部件底板延伸的弧形结构1386,而不是从从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81延伸的弧形结构86。在图13和图14所示的实施方式中,不包括从从动涡旋盘板82延伸的弧形结构86。图13和图14所示的其他部件分别与图2和图3所示的元件相同或相似,因此不在此进行重复。
在一些实施方式中,弧形结构1386可以围绕基本上圆形的驱动涡旋盘板52的相应的弧形部分设置成弧形。例如,一个弧形结构1386可以沿直径越过驱动涡旋盘板52设置在另一个弧形结构1386的对面。此外,每个弧形结构1386可以关于二等分每个弧形结构1386的直径对称。弧形结构1386可以各自具有平面的或平坦的顶表面1388,这些顶表面1388可以彼此齐平并且可以与螺旋渐开线部件55的螺旋渐开线部件端头部55齐平。在压缩机1的运行期间,渐开线部件端头部55可接触从动涡旋盘板82的从动涡旋盘渐开线部件底板81。由于每个弧形结构1386的顶表面1388可在运行期间接触从动涡旋盘渐开线部件底板81以防止例如倾斜或倾翻,因此,顶表面1388可在运行期间提供稳定性。此外,两个弧形结构1386和相应的顶表面1388(稳定表面)可以与切向力矢量的峰值对准设置,使得相应的Ftg力矢量二等分弧形结构1386。
本文描述的过程仅是用于讨论目的的例子。鉴于本文的公开内容,许多其他变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。此外,虽然本文的公开内容阐述了用于执行所述过程的合适框架、架构和环境的若干例子,但是本文的实施方式不限于所示出和讨论的特定例子。此外,本公开提供了所描述和附图所示的各种示例实施方式。然而,本公开不限于本文描述和示出的实施方式,而是可以扩展到本领域技术人员已知的或将会已知的其他实施方式。
尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题,但应理解,所附权利要求书中限定的主题不必限于所描述的具体特征或动作。而是,公开的具体特征和动作作为实现权利要求的示例形式。
Claims (18)
1.一种压缩机,其包括:
筒形壳体;
与所述筒形壳体接合的下盖壳体;
沿着主轴线设置的主轴;
驱动涡旋盘,其具有与所述主轴线对准的轴线并且具有螺旋渐开线部件;
从动涡旋盘,其具有偏离所述主轴线的轴线并且具有设置在从动涡旋盘板上的螺旋渐开线部件,该螺旋渐开线部件与所述驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件相互啮合;
设置在所述驱动涡旋盘和所述从动涡旋盘之间的十字联轴器;
固定在所述下盖上的从动涡旋盘轴毂,所述从动涡旋盘轴毂具有与所述从动涡旋盘轴线对准的轴线,所述从动涡旋盘的毂设置在固定在所述下盖上的所述从动涡旋盘轴毂上;以及
在所述从动涡旋盘板上彼此相对地设置的两个弧形结构,
其中,每个弧形结构从所述从动涡旋盘板向上延伸,并且具有与所述从动涡旋盘的渐开线部件的顶表面处于相同高度的顶表面。
2.根据权利要求1所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的顶表面与所述驱动涡旋盘的驱动涡旋盘板的底表面处于相同高度,所述驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件从该底表面延伸。
3.根据权利要求1所述的压缩机,
其中,包括所述主轴线的竖直平面二等分每个所述弧形结构。
4.根据权利要求1所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的顶表面和所述从动涡旋盘的渐开线部件的顶表面是平面的且在同一平面上。
5.根据权利要求1所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的外边缘与所述从动涡旋盘板的外边缘处于相同的径向距离处,
其中,每个弧形结构的外边缘对应于所述从动涡旋盘板的曲率进行弯曲,并且
其中,面对所述从动涡旋盘渐开线部件的内边缘对应于所述外边缘的曲线进行弯曲。
6.根据权利要求1所述的压缩机,其还包括:
供油管,其具有在所述驱动涡旋盘上方的开口和与所述从动涡旋盘轴毂内的油通路连接的另一个开口。
7.根据权利要求6所述的压缩机,
其中,从动涡旋盘轴毂在内部包括与所述供油管连接的径向延伸通路以及与所述径向延伸通路和所述从动涡旋盘轴毂的顶表面中的开口连通的轴向延伸通路。
8.一种压缩机,其包括:
筒形壳体;
与所述筒形壳体接合的下盖壳体;
沿着主轴线设置的主轴;
驱动涡旋盘,其具有与所述主轴线对准的轴线并且具有螺旋渐开线部件;
从动涡旋盘,其具有偏离所述主轴线的轴线并且具有设置在从动涡旋盘板上的螺旋渐开线部件,该螺旋渐开线部件与所述驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件相互啮合;
设置在所述驱动涡旋盘和所述从动涡旋盘之间的十字联轴器;
固定在所述下盖上的从动涡旋盘轴毂,所述从动涡旋盘轴毂具有与所述从动涡旋盘轴线对准的轴线,所述从动涡旋盘的毂设置在固定在所述下盖上的所述从动涡旋盘轴毂上;以及
在所述从动涡旋盘板上彼此相对地设置的两个弧形结构,每个弧形结构具有内部油通路,
其中,每个弧形结构从所述从动涡旋盘板向上延伸,并且具有与所述从动涡旋盘的渐开线部件的顶表面处于相同高度的顶表面。
9.根据权利要求8所述的压缩机,
其中,每个通路在每个所述弧形结构的顶表面中的开口分别比该通路在所述弧形结构中的部分宽。
10.根据权利要求8所述的压缩机,其还包括:
设置在所述从动涡旋盘板中的两个径向延伸通路,所述两个径向延伸通路与所述弧形结构的每个内部油通路相应地连通,
其中,每个径向延伸通路都用塞子塞住。
11.根据权利要求10所述的压缩机,其还包括:
设置在所述从动涡旋盘板中的两个轴向延伸通路,所述两个轴向延伸通路各自与所述两个径向延伸通路相应地连通。
12.根据权利要求8所述的压缩机,其还包括:
供油管,其具有在所述驱动涡旋盘上方的开口和与所述从动涡旋盘轴毂内的油通路连接的另一个开口;
设置在所述从动涡旋盘板中的两个径向延伸通路,所述两个径向延伸通路与所述弧形结构的每个内部油通路相应地连通;以及
设置在所述从动涡旋盘板中的两个轴向延伸通路,所述两个轴向延伸通路各自与所述两个径向延伸通路相应地连通,
其中,所述供油管、所述从动涡旋盘轴毂内的所述油通路、设置在所述从动涡旋盘板中的所述两个轴向延伸通路中的一个轴向延伸通路、设置在所述从动涡旋盘板中的所述两个径向延伸通路中的一个径向延伸通路和所述两个弧形结构中的一个弧形结构的两个内部油通路中的一个内部油通路构成油流动路径。
13.根据权利要求8所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的顶表面与所述驱动涡旋盘的驱动涡旋盘板的底表面处于相同高度,所述驱动涡旋盘的螺旋渐开线部件从该底表面延伸。
14.根据权利要求8所述的压缩机,
其中,包括所述主轴线的竖直平面二等分每个弧形结构。
15.根据权利要求8所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的顶表面和所述从动涡旋盘的渐开线部件的顶表面是平面的且在同一平面上。
16.根据权利要求8所述的压缩机,
其中,每个弧形结构的外边缘与所述从动涡旋盘板的外边缘处于相同的径向距离处,
其中,每个弧形结构的外边缘对应于所述从动涡旋盘板的曲率进行弯曲,并且
其中,面对所述从动涡旋盘渐开线部件的内边缘对应于所述外边缘的曲线进行弯曲。
17.根据权利要求8所述的压缩机,
供油管,其具有在所述驱动涡旋盘上方的开口和与所述从动涡旋盘轴毂内的油通路连接的另一个开口。
18.根据权利要求17所述的压缩机,
其中,所述从动涡旋盘轴毂在内部包括与所述供油管连接的径向延伸通路以及与所述径向延伸通路和所述从动涡旋盘轴毂的顶表面中的开口连通的轴向延伸通路。
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