CN1188855A - 涡旋流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡旋流体机械,该涡旋流体机械包括:一个固定涡旋件和一个产生涡旋运动同时与固定涡旋件接合的涡动涡旋件,和一个平衡重,其中涡动涡旋件旋转中心和平衡重重心之间的距离随着涡动涡旋件的旋转速度而变化。

Description

涡旋流体机械

本发明涉及用作压缩机或膨胀装置的涡旋流体机械。本申请以申请号为No.Hei 9-23101的日本专利申请为基础，该专利申请的内容包含在这里的参见。

对于具有一个固定涡旋件和一个与该固定涡旋件接合并作涡旋运动的涡动涡旋件的一个流体机械，为平衡由于涡动涡旋件的转动涡动而引起的动力不平衡，安装了一个平衡重。

图4是常用平衡重27的正视图及如图5所示的是沿图4的线B-B的横剖面图。平衡重27具有半园盘状并被安装到与旋转轴(未表示出来)一起整体旋转的主动套筒21的外周边上。

在上述的一般涡旋流体机械中，作用在涡动涡旋件和平衡重上的离心力用下列公式表示：

离心力＝(M_O-M_B).ρ.ω²

在该式中，M_O是涡动涡旋件的质量，M_B是平衡重的质量，ρ是涡动涡旋件的涡旋半径及ω是涡动涡旋件的旋转角速度。

当涡动涡旋件以低速旋转时由于离心力较小，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力变小，以致产生从压缩室内部泄漏相当量的气体的问题。

此外，当涡动涡旋件以高速旋转时由于离心力变得较大，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力变得过大，以致出现这些螺旋卷被压裂的危险。

本发明的一个目的是提供一种涡旋流体机械，该涡旋流体机械是这样构造的：当涡动涡旋件以低速旋转工作时，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力增加，从而减少从它们之间的间隙泄漏的流体量；此外当涡动涡旋件以高速旋转工作时，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力减小，从而防止压裂这些螺旋卷。

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种涡旋流体机械，该涡旋流体机械包括：一个固定涡旋件、一个产生涡旋运动同时与固定涡旋件接合的涡动涡旋件和一个平衡重。在该涡旋流体机械中，涡动涡旋件的旋转中心和平衡重的重心之间的距离随着涡动涡旋件的旋转速度而变化。

根据本发明，由于平衡重的结构使得涡动涡旋件的旋转中心和平衡重的重心之间的距离随着涡动涡旋件的旋转速度而变化，所以由平衡重产生的离心力由涡动涡旋件的旋转速度来决定。因此从低速范围到高速范围，由于涡动涡旋件的涡旋运动产生的动力不稳定都可以得到平衡。

为了使涡动涡旋件旋转中心和平衡重重心之间的距离随着涡动涡旋件的旋转速度改变，必须在涡动涡旋件涡旋运动的径向上移动平衡重的全部或一部分。为了能沿着涡动涡旋件涡旋运动的径向移动部分平衡重，则有必要以这种方式构成平衡重，即该平衡重包括一固定平衡重、一布置在固定平衡重上并能在涡旋的径向上移动的可移动平衡重和一个向着涡动涡旋件旋转中心挤压可移动平衡重的弹性件。

平衡重布置在它的重心和涡动涡旋件的重心相对于涡动涡旋件的旋转中心而言形成对称点的位置上。

图1是表示根据本发明实施例的涡旋压缩机的横截面图，

图2是表示根据本发明实施例的平衡重的正视图，

图3是表示根据本发明实施例的平衡重的横截面图，

图4是表示根据一种现有技术的平衡重的正视图，

图5是表示根据现有技术的平衡重的横截面图。

下面将根据实施例描述本发明。

图1是本实施例涡旋压缩机的横截面图，图2是本实施例平衡重的正视图，及图3是沿图2线B-B的横截面图。

在图1中，标号1表示由一个盘形体2和通过螺栓(未表示出来)将其固定到该盘形体2上的一个园筒形件6所构成的封闭壳体。

延伸通过园筒形件6的旋转轴7通过轴承8和9可旋转地支撑在封闭壳体1上。

一个固定涡旋件10和一个涡动涡旋件14布置在封闭壳体1内。

固定涡旋件10具有一个端板11和一个以直立方式布置在它内表面上的螺旋卷12，并且端板11通过螺栓(未表示出来)固定到盘形体2上。

封闭壳体1内的空间被端板11的外园周面与盘形体2的内园周面产生的接触面所分开，以致在端板11的外边形成一个高压室和在端板11的里边形成一个低压室28。

此外，排出口29贯穿端板11的中心，该排出口29以这种方式构成以便于放气阀30来打开和关闭。

涡动涡旋件14具有一个端板15和一个以直立方式布置在它内表面的螺旋卷16，该螺旋卷16基本上与固定涡旋件10上的螺旋卷12的形状相同。

涡动涡旋件14和固定涡旋件10相互以如图所示的方式接合，即：在它们的中心偏移的位置上，涡动半径相互偏移且它们的偏移角度是180度。

相应地，埋置在螺旋卷12前端面上的一个尖端密封17与端板15的内表面处于紧密接触，且埋置在螺旋卷16前端面上的一个尖端密封18与端板11的内表面处于紧密接触，以致螺旋卷16和12的侧面在若干部分处于线性接触，从而形成若干相对于螺旋中心而言成对称点的压缩室19a和19b。

主动套筒21通过涡动轴承23可旋转地装进以凸出的方式布置在端板15的外表面中部的园柱形轴套20内部，布置在旋转轴7内端的偏移主动销25可滑动地装在主动套筒21上开的滑动槽24内，以一定方式布置以便具有一偏移中心。

然后，如图2所示，用来平衡由于涡动涡旋件14涡动产生的动力不稳定的平衡重40被安装到主动套筒21上。

在这种情况下，标号36表示布置在端板15的外表面园周边和园筒形件6的内表面园周边之间的止推轴承。标号26表示允许涡动涡旋件14涡动但防止它旋转并包括十字联轴节的防旋转机构，标号35表示固定到旋转轴7上的平衡重，及标号50表示当高压室31内气体压力过度增高时开启的减压阀。

相应地，通过皮带38和电磁离合器37把机动车发动机(未表示出来)的动力，用电磁离合器37来连接传递到旋转轴7。

当旋转轴旋转时，通过涡旋运动驱动机构驱动涡动涡旋件14，该涡旋运动驱动机构也作为涡动半径改变机构并包括：偏移主动销25、滑槽24、主动套筒21、轴套20及类似机构，以致涡动涡旋件14以在旋转轴7和偏移主动销25之间的偏移量为涡动半径的园形轨迹上，绕着旋转中心产生涡旋运动，即，通过旋转轴7的轴心线同时防旋转机构26防止它旋转。

然后，螺旋卷12和16的侧面之间的线接触部分逐渐地移动到螺旋的中心方向，其结果是，压缩室19a和19b移动到螺旋中心方向同时减少了它的体积。

与之相适应，从进气口(未表示出来)流入低压室28的气体通过在螺旋卷12和16的外园周上端形成的开口进入相应的压缩室19a和19b，并进入中心室22同时被压缩，通过压缩和开启放气阀30经过排出口29进入高压室31，之后，通过排出管(未表示出来)流出。

在涡动涡旋件14的涡动时间里，由于向着偏移方向的离心力和在各自压缩室19a和19b内的压缩气体所产生的气体压力作用在涡动涡旋件14上，以致由于合力的作用使涡动涡旋件14沿着它的涡动半径增大的方向被挤压，螺旋卷16的侧面与固定涡旋件10的螺旋卷12的侧面紧密接触，以防止压缩室19a和19b内的气体泄漏。

然后，随着螺旋卷12的侧面和螺旋卷16的侧面在相互处于紧密接触的位置上的滑动，涡动涡旋件14的涡动半径自动变化，以致使偏移的主动销25在滑动槽24内滑动。

参照图2和图3，下面将描述作为本发明的特征部分的平衡重40。

平衡重40由固定地连接到主动套筒21的固定平衡重40A和可移动的平衡重40B所构成，它的重心以相对于涡动涡旋件14旋转中心而言它的重心和涡动涡旋件14的重心形成一个对称点的方式布置，即通过旋转轴7的轴心的线。

可移动平衡重40B被放进位于固定平衡重40A的凹进部分内。

推杆43松散地装在贯通可移动平衡重40B并通过那儿的孔42内，该推杆沿径向延伸并且它的两端各自固定地连接到固定平衡重40A上。

一个如橡胶和类似物的减震件44被连接在凹进部分41中心的侧面41A上，一个如螺旋弹簧和类似物的弹性件45布置在凹进部分41的径向侧面41B和可移动平衡重40B之间。

当涡动涡旋件14产生涡旋运动时，主动套筒21和平衡重40以一起旋转的方式涡动，以致可移动平衡重40B因离心力的作用由推杆43导向，以便在径向方向移动，并停在离心力和弹性件45的弹力相互平衡的位置上。由于可移动平衡重40B沿着径向方向以上述方式移动，因涡动涡旋件的涡旋运动所引起的动力不稳定根据速度可得到适当平衡。

当涡动涡旋件14的涡旋运动停止时，可移动涡旋件40B受弹性件45挤压并推进以便向着旋转中心移动，从而与减震件44相碰撞。这时，减震件44可防止产生碰撞声音。

在上述实施例中，平衡重40被安装到主动套筒21上，但是，它可安装到与涡动涡旋件14一起产生涡旋运动的件上，如轴套20。

根据本发明，当涡动涡旋件以低速旋转工作时，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力增大，以便减少从它们之间的间隙泄漏出的流体量，因而提高了涡旋流体机械的效率。

此外，当涡动涡旋件以高速旋转工作时，使涡动涡旋件的螺旋卷与固定涡旋件的螺旋卷产生接触的力减小，以便防止这些螺旋卷压裂。

Claims (4)

1.一种涡旋流体机械，该机械包括：

一个固定涡旋件；

一个产生涡旋运动同时与固定涡旋件接合的涡动涡旋件；及

一个平衡重，其中涡动涡旋件的旋转中心和平衡重重心之间的距离随着涡动涡旋件的旋转速度而变化。

2.如权利要求1所述的一种涡旋流体机械，其特征在于：上述平衡重的至少一部分可在涡动涡旋件旋转的径向上移动。

3.如权利要求2所述的一种涡旋流体机械，其特征在于：上述平衡重包括一个固定平衡重、一个布置在固定平衡重上并能在涡旋运动的径向上移动的可移动平衡重和一个向着上述涡动涡旋件旋转中心挤压可移动平衡重的弹性件。

4.如权利要求1所述的一种涡旋流体机械，其特征在于：上述平衡重的重心和上述涡动涡旋件的重心设置在相对于上述涡动涡旋件的旋转中心而言形成对称点的位置上。

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