CN1197165A - 涡轮式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡轮式压缩机,它的结构能使十字联轴环的润滑性能得到改善,并且可以减小止推间隙。一固定涡壳元件和一摆动涡壳元件是用铝合金制成的,固定涡壳元件的外周壁朝汽缸延伸,因此,位于外周壁与汽缸之间的接触面就位于摆动涡壳元件和汽缸之间的接触面附近。十字联轴环具有第一棘爪和第二棘爪,其中的第一棘爪沿轴向延伸,并可滑动地配置在摆动涡壳元件上的第一键槽内,所说的第二棘爪沿径向延伸,并可滑动地配置在固定涡壳元件上的第二键槽内。

Description

涡轮式压缩机

本发明涉及一种用于空调、冰箱或其它类似物中的涡轮式压缩机。

在未审查实用新型申请NO.H5-75493中公开了现有技术中的涡轮式压缩机，其目的是向十字联轴环和推力导杆提供充分的润滑。当活动涡轮元件的摆动使活动涡轮元件的接触面内的十字联轴环槽发生移动时，位于汽缸与驱动轴之间的间隙与低压室之间的通道被一密封元件切断。其中的十字联轴环配接在十字联轴环槽内。在汽缸的接触面上形成一条导油槽，这条导油槽与十字联轴环槽的一端相连通。

在未审查专利公开NO.H8-219043中公开了另一种涡轮式压缩机，它的构造使得能够向十字联轴环和汽缸侧面上的键槽提供充分的润滑。高压侧和低压侧之间的通路被一个密封环切断，从而从十字联轴环到串联的十字联轴环储油槽之间形成一条油润滑通路，并且在一个接触滑动表面内形成一条环状的油支路，位于十字联轴环和十字联轴环储油槽之间，使得能够平稳地向汽缸提供润滑油。

在未审查专利申请NO.H6-241178中公开了一种位于一固定涡壳和一摆动涡壳之间的十字联轴环(Oldham’sring)。这种十字联轴环具有一对棘爪，它可滑动地与摆动涡壳内的十字联轴环导向槽相配合，还具有一对可滑动地配接在固定涡壳内的十字联轴环导向槽内的棘爪，并且这个十字联轴环在轴向上与摆动涡壳相连，在径向上与固定涡壳相连。

然而，如在未审查实用新型申请NO.H5-75493和未审查专利公开NO.H8-219043中所公开的涡形压缩机中，与十字联轴环相配合的位于汽缸侧面的键槽位于摆动涡壳元件和汽缸之间的推力表面之上，从而存在这样一个问题，即必须要形成一条导油槽或润滑油支路等。而且，在这种结构的涡轮式压缩机中，在摆动涡壳元件的摆动范围内环绕的汽缸是用铁系材料制成的，摆动涡壳元件和固定涡壳元件是用铝材料制成的，摆动涡壳元件的大小和汽缸的大小相互不同，它们会由于热作用在轴向上发生大小的变化，因此，不能够减小摆动涡壳元件和汽缸之间的推力间隙。

此外，在如未审查专利公开NO.H6-241178中公开的涡轮式压缩机中，由于十字联轴环位于固定涡壳元件与摆动涡壳元件之间，因此；十字联轴环必须设置在摆动涡壳和固定涡壳限定压缩空间的范围之外，并且与十字联轴环的棘爪相配合的槽必须设置在摆动涡壳的外面，从而使得摆动涡壳变得更大。而且，由于十字联轴环位于进气通路上，所以使得十字联轴环成为进气的阻力，降低了压缩机的操作性能。

因此，本发明的目的是要提供这样一种涡轮式压缩机，它设计造成能使十字联轴环的润滑得以改善，并且使推力间隙更小。

于是，根据本发明的涡轮式压缩机，它包括一密封外壳，在这个密封外壳中安装了一进口管和一出口管，一驱动装置，它位于密封外壳内，一汽缸，可转动地支撑着驱动装置的驱动轴，一个摆动涡壳元件，它有一个在轴向上延伸的螺旋形摆动涡壳，一个固定涡壳元件，它有一个固定涡壳，它与摆动涡壳相配合，形成压缩空间，这个固定涡壳固定在汽缸上，从而把摆动涡壳元件可转动地置于汽缸与它本身之间，一个用于防止自转的机构，这个防止自转的机构包括一个十字联轴环，这个十字联轴环包括一个位于摆动涡壳元件和汽缸之间的一个圆环部分，第一棘爪，它在轴向上从圆环的侧面突出，第二棘爪，它据的位置与第一棘爪所在的位置成一特定的角度，并在径向上从径向侧面突出；第一键槽，它位于对着汽缸的摆动涡壳的一表面上，第一棘爪就可滑动地配合在这第一键槽内，第二键槽，它位于固定涡壳元件的一外壁上，并延径向延伸。

因此，根据本发明，固定涡壳元件和摆动涡壳元件是用铝合金制成的，固定涡壳元件的外壁朝汽缸延伸，以便把与汽缸接触的表面定位比位于摆动涡壳元件和汽缸之间的接触表面更接近朝向驱动轴，因此，固定涡壳元件环绕着摆动涡壳元件，并且与摆动涡壳元件在轴向上具有相同的膨胀率，于是，使得在已有技术中的为了吸收摆动涡壳元件和汽缸(包含铁合金)之间的膨胀率之差而设置的推力间隙能被减小。

此外，十字联轴环包括第一棘爪和第二棘爪，其中第一棘爪在其轴向上可滑动地安装在摆动涡壳元件的第一键槽内，第二棘爪在其径向上配合在固定涡壳元件的第二键槽内，因此，供给位于摆动涡壳元件和汽缸之间的推力面的润滑油就用来润滑位于十字联轴环的第一棘爪和第一键槽之间的接触和滑动部分，于是，当十字联轴环沿滑动方向移动时，润滑油就润滑位于十字联轴环的第二棘爪和固定涡壳元件内的第二键槽之间的接触和滑动部分，因此，没有必要设置一条油支路或一通槽，并且能稳定地在十字联轴环和第二键槽之间供给润滑油。

此外，当安装一个涡形装置(一汽缸、一摆动涡壳元件、一固定涡壳元件和一十字联轴环)时，过去必须在摆动涡壳元件和十字联轴环之间设置一空隙，在十字联轴环与汽缸之间设置一空隙，以及在汽缸和固定涡壳元件。之间设置一空隙，但是在本发明中，只需在摆动涡壳元件和十字联轴环之间设置一空隙以及在十字联轴环和固定涡壳元件之间设置一空隙，也就是说，在摆动涡壳元件和固定涡壳元件之间对中和定相，因此，在本发明中的装置就更简单化了。

此外，在本发明中，加上述结构，固定涡壳元件安装在汽缸的外壁内，从而构成涡壳装置的所有元件就能自动的实现对中，而不需要采用专门的对中步骤了。

本领域的技术人员根据下面的描述及其附图，可以更好地理解本发明的上述的各种特征和其它的技术特征以及随之而产生的种种优点。其中的附图描述了本发明的优选实施例。

图1是本发明一个实施例的涡轮式压缩机的剖面图；

图2是涡轮式压缩机的局部放大剖面图；

图3是一个零件分解图，表示用于防止自转的一个机构的结构形式；

图4是汽缸内装有固定涡壳元件的涡轮式压缩机的局部放大透视图。

下面将参照附图，对本发明的优选实施例进行描述。

一种如图1和图2所示的涡轮式压缩机1，它具有一个密封外壳8，密封外壳8包括一个筒形外壳3，一个装有电源接头4和出口管5的顶盖6，一个封住圆筒形外壳3底部的底盖7。在密封外壳8内安装有一台无刷电机10和一涡壳装置20。

无刷电机10中有一个定子11，一个励磁线圈14缠绕在定子上并固定在密封外壳8的内表面上，一个转子13，永久磁铁安装在转子内，这个转子13固定在驱动轴12上，用于把转动传递给涡壳装置20。电源向励磁线圈14供电，以便在定子11内产生一个旋转磁场，从而使内部装有永久磁铁的转子13转动。

驱动轴12的一端通过固定在密封壳8内的卡盘16内的轴承15可旋转地支撑着，驱动轴12的另一端可旋转地被支撑在主轴承32上，这个主轴承32安装在汽缸30上的一个通孔31内，这个汽缸30是构成涡壳装置20的一部分。一根偏心轴60在驱动轴12的轴向上从驱动轴的另一端突出，并相对于驱动轴12的轴线偏离地突出。在驱动轴12与主轴承32的接触面上，沿着驱动轴12的外表面形成一螺旋形槽18，用来向与主轴承32的接触面提供润滑油。此外，驱动轴12还配置了一个平衡重17，用于平衡下面的摆动涡壳元件40的转动。

偏心轴60可滑动地安装在摆动涡壳元件40上的摆动轴承41内，以便当驱动轴12转动时，能使摆动涡壳元件40发生摆动。一个密封轴承80安装在偏心轴60的周围，以便在驱动轴12的轴向上支持着驱动轴12，并切断油间隙61与一个摆动空间46之间的联通，在压力作用下，摆动涡壳元件40在所述的摆动空间46内发生摆动。注意在偏心轴60与摆动轴承之间有一个轴承间隙64。

位于主轴承23下部的油间隙61通过油通道65与涡壳装置20上部的油箱62相联通，轴承间隙64通过偏心轴60内的导油孔19与油间隙61相联通。注意，在每条油通道65上都设有一个过滤器63，以便除去流向接触和滑动部件的润滑油中的杂物。

涡壳装置20包括安装在密封外壳8的内表面内的汽缸30，摆动涡壳元件40，它可滑动地连接在偏心轴60上并随驱动轴12的转动而摆动，固定涡壳元件50，它安装在汽缸30上，以及用于防止自转的机构。

汽缸30用铁合金制成，并配置有通孔31和油通道65，主轴承32安装在这个通孔31内，这些油通道65是沿径向设置的，它们将油间隙61与汽缸的上部联通起来。在汽缸30的下表面上设有一个止推轴承33，它在轴向上可滑动地支撑着摆动涡壳元件40。在汽缸30的上表面上设有一个盖90，它的圆周壁91围绕构成驱动轴12上的平衡重17的转动范围。

在盖90的其中一条腿92内设置一条工质通道93(medium passage)。

摆动涡壳元件40由铝合金制成，并包括一个盘状体42和从盘状体42突出的摆动轴承41。如图3所示，在形成摆动轴承41的表面上，设置第一键槽44，棘爪(第一棘爪)71十字联轴环70的摇动涡壳元件延伸，并被安放入第一键槽44内，构成用于防止自转的一个机构。在第一键槽44所在的表面的对面设置一个螺旋状的摆动涡壳43。

与摆动涡壳元件相同，固定涡壳元件50也由铝合金制成，它包括一个圆筒体58，一个固定涡壳51，它从圆筒体58延伸，通过与摆动涡壳43相配合，构成压缩空间82，以及环绕固定涡壳51的外周壁52。在这个外周壁52内，设置有一个通孔53，作为连接工质通道93的一条工质通道。此外，设置有一条通道(一入口空间)54，它连接固定涡壳51的外端和外周壁与圆筒体58内的一入口管2。在固定涡壳元件50的圆筒体58内，在固定涡壳51的内端设置一个排放孔55。一单向阀56设置在排放孔55内，用于支撑单向阀的一个盘57安装在排放孔55的开口端。注意，用于限定一个排放空间84的盖83固定在固定涡壳元件50上，从而使排放孔55与通孔53之间相互连通。

一个旁通孔94通过圆筒体58连接压缩空间82和排放空间84。朝着排放空间的旁通孔94的开口端由安装57上的卸压阀95来打开/关闭。第二键槽73设置在固定涡壳元件50的外周壁52的上表面59内。

用作防止自转机构的十字联轴环70包括一个环状的主体74，一对向主体74宽度方向突出的棘爪(第一棘爪)71，以及另一对棘爪(第二棘爪)72，这另一对棘爪72从相对于第一棘爪71成一特定角度的地方沿径向突出(在这个实施例中为90°。第一棘爪71在轴向上可滑动地配接在摆动涡壳元件40的第一键槽44内，第二棘爪72在径向上可滑动地配接在固定涡壳元件50的第二键槽73内。

因此，防止了摆动涡壳元件40相对固定涡壳元件旋转，从而使摆动涡壳43和固定涡壳51所限定的压缩空间82逐渐地从其外部向内部收缩，结果是完成了压缩过程。从排放孔55排出的高压工质从排放空间84径一条工质通道(通孔53和工质通道93)流向无刷电机10所在的一个空间(高高空间)25，然后，燃气就从出口管5排向下一个过程。

此外，在涡轮式压缩机的上述结构中，由于高压空间25和压缩空间82的入口侧空间54之间的压差并通过螺旋槽19的抽吸作用，储存在油箱62中的润滑油从油通道65流向油间隙61。流向油间隙61的一部分润滑油沿第一线路流动，从而使润滑油升起并通过螺旋槽19的抽吸作用，使主轴承32和驱动轴12之间的滑动接触面得到润滑，然后这些润滑油从主轴承32的上部流动并流回油箱62。

流向油间隙61的其余润滑油沿第二条线路流动，从而使润滑油从导油孔19流向轴承间隙64，在偏心轴60和摆动轴承41之间进行润滑，然后流向摆动空间94，对汽缸30和摆动涡壳元件40之间用作接触和滑动部件的止推轴承33进行润滑，并润滑十字联轴环70的第一棘爪71与第一键槽44之间的接触滑动部分，在固定涡壳元件40内的第二槽73与十字联轴环70的第二棘爪72之间进行润滑，然后流入入口侧，流向具有热交换工质的高压空间25，然后，润滑油从热交换工质中分离出来，流回油箱62。

根据本发明，由于十字联轴环70的第二棘爪72在十字联轴环70的径向上突出，因此对第二棘爪72和第二键槽73之间的接触滑动部分进行润滑的润滑油只可以在水平方向上流动，从而，与现有技术中的结构相比，本发明使润滑效果得到改善。

由于固定涡壳元件50的外周壁52从摆动涡壳元件40一边向汽缸30一侧突出，因此，摆动涡壳元件的热扩散系数与固定涡壳元件的热扩散系数在轴向上可以相等，从而可以减小摆动涡壳元件40与止推轴承33之间的间隙，以提高压缩空间82的密封性能。注意，在现有技术中，由于汽缸30与摆动涡壳元件40之间热扩散系数存在着差别，因此必须用这个间隙来吸收测量值的波动。

此外，为图4所示，汽缸30有一外壁34，它从汽缸的外周壁向下延伸，从而使固定涡壳元件50配合并固定在外壁34的内侧。因此，固定涡壳元件50和摆动涡壳元件40之间的对中和相位能容易地确定，在这个实施例中，能获得与上述实施例相同的效果，此外，只通过安装涡壳元件20，就使驱动轴12和主轴承32与固定涡壳元件50的对中很容易操作。注意，在图4中，与上一个实施例中具有相同作用的相同部件用相同的参考标号表示，对于它们的说明在此省略。

就象已作的说明那样，根据本发明，由于安装十字联轴环棘爪的键槽沿水平方向设置，并设置在下面(键槽包括固定涡壳上的键槽和摆动涡壳元件上的键槽)，因此，润滑油可以稳定地供给十字联轴环的滑动部分，从而提高了十字联轴环的耐用性。

此外，由于固定涡壳元件的外周壁围绕摆动涡壳元件延伸，因此，用相同材料故成的摆动涡壳元件和固定涡壳元件在轴向上的热扩散系数相等，从而可以减小汽缸和摆动涡壳元件之间的间隙，从而可以改善压缩机的性能。

此外，由于固定涡壳元件连接在汽缸内，因此涡壳的对中很稳定，并可防止压缩机性能的改变。此外，由于通过大直径的汽缸和固定涡壳元件来实现驱动轴的对中，因此汽缸的安装得到改善，从而简化了生产过程。

Claims (8)

1.一种涡轮式压缩机，包括：

一个具有入口管和出口管的密封外壳；

一位于所说密封外壳内的驱动装置；

一根从所说驱动装置延伸的驱动轴；

一个汽缸，可旋转地支撑着所说驱动轴；

一个摆动涡壳元件，沿其轴向偏心地连接在驱动轴的一端，并在轴向上有一螺旋形的摆动涡壳；

一个固定涡壳元件，具有一固定涡壳，它与所说的摆动涡壳一起限定一个压缩空间，所说的固定涡壳元件固定在所说的汽缸上，同时在汽缸与它自身间夹紧所说的摆动涡壳元件，其特征在于位于轴向上所说的固定涡壳元件的外周壁的端部与所说汽缸之间的接触面位于从所说摆动涡壳元件与所说汽缸之间的滑动面的所说驱动轴的一侧；和

一个防止所说摆动涡壳元件自转的机构，在驱动轴旋转时，摆动涡壳元件发生转动，所说的防止自转的机构包括：

一个十字联轴环，位于所说摆动涡壳元件和所说汽缸之间，所说的十字联轴环具有一个环状体部分，第一棘爪和第二棘爪，其中的第一棘爪在轴向上从所说环状体部分的一侧面突出，其中的第二棘爪在径向上从所说环状体部分的周壁上突出，所说的第一棘爪与所说的第二棘爪以一特定的角度设置；

第一键槽，位于正对所说汽缸的摆动涡壳元件的一侧面上，其中所说的第一棘爪分别可滑动地安装在所说的第一键槽内；和

第二键槽，它沿径向上设置在所说固定涡壳元件的所说外周壁内，其中所说第二棘爪分别可滑动地安装在所说第二键槽内。

2.根据权利要求1据说的涡轮式压缩机，其特征在于所说汽缸的外壁在朝所说固定涡壳元件的方向上延伸，并且所说的固定涡壳元件配合固定在所说的外壁内。

3.根据权利要求1所述的涡轮式压缩机，其特征在于所说的驱动装置包括一无刷电机，无刷电机有一个定子并沿所说密封外壳内表面固定一个线圈，围绕所说的定子，用于产生一个旋转磁场，一个转子，转子具有面向所说定子设置的永久磁铁，所说的驱动轴固定在所说的转子内。

4.根据权利要求2所述的涡轮式压缩机，其特征在于所说的驱动装置包括一无刷电机，无刷电机有一个定子并沿所说密封外壳内表面固定，一个缠绕在所说定子上的线圈，用于产生一个旋转磁场，一个转子，转子具有面向所说定子设置的永久磁铁，所说的驱动轴固定在所说的转子内。

5.根据权利要求1所述的涡轮式压缩机，其特征在于所说的固定涡壳元件和所说的摆动涡壳元件是用铝合金制成的。

6.根据权利要求2所述的涡轮式压缩机，其特征在于所说的固定涡壳元件和所说的摆动涡壳元件是用铝合金制成的。

7.根据权利要求3所述的涡轮式压缩机，其特征在于所说的固定涡壳元件和所说的摆动涡壳元件是用铝合金制作的。

8.根据权利要求4所说的涡轮式压缩机，其特征在于所说的固定涡壳元件和所说的摆动涡壳元件是用铝合金制成的。

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