CN1820144A - 具有偏置涡旋件的涡旋式压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种具有混合式涡卷的涡旋式压缩机，混合式涡卷的基点从可转动的涡旋件和不转动的涡旋件的驱动中心偏置，偏置方向选择成便于使得在轴旋转时消除扭矩曲线极值点，以此大致消除反转扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及形成这样一种涡旋件的驱动中心，该驱动中心偏置离开涡卷的基点，以减小或消除反转扭矩。
背景技术
涡旋式压缩机广泛应用于制冷剂压缩领域。在涡旋式压缩机中，一对涡旋件各自具有一基部和大致螺旋状的涡卷，它们的涡卷相互啮合在一起形成压缩腔，两个涡旋件中的一个受驱动相对于另一个涡旋件作转动运动，由于这样的运动使得压缩腔的体积减小，在压缩腔中装入的制冷剂得到压缩。一种防自转联轴节有助于转动的涡旋件的转动运动。
从历史上看，螺旋状涡卷都是做成圆形渐开线的形状。最近以来，包括复合曲线，渐开线和其他的很多复杂形状已经被应用来形成所谓的“混合式涡卷”。包括传统的圆形渐开线在内的每一种涡卷都是从一个基点开始形成的，该基点通常是涡旋件的驱动中心。
混合式涡卷为涡旋式压缩机的操作和效率提高提供了许多的改进之处。但是，混合式涡卷也引出了这样一个难题，即，有时它会在防自转联轴节中产生反转扭矩。这样，当驱动轴具有一个小的的转动角度时，转动的涡旋件就施加反转扭矩，防自转联轴节上也产生反转扭矩。这种情况是不希望出现的，它会带来过大的噪声或振动。
涡旋式压缩机的设计者们在过去已经应用了一项技术使涡卷的基点偏离驱动中心以获得较小的尺寸。特别地，旋转涡旋件一般都有一个容纳驱动轴承的轮毂向下延伸。一个偏心部件从驱动轴向上延伸进入这个驱动轴承。旋转涡旋件的驱动中心限定为上述轮毂或者是轴承的中心。过去，产生转动涡旋件涡卷的基点被设置成与驱动中心偏置以得到更小的外壳尺寸。同时，固定涡旋件在同样的方向相对于它的驱动轴、即驱动轴的中心也偏置相同的数值。而且，这项技术已被应用于获得一个较小的外壳尺寸，这样往往就在事实上产生了以上所提及的反转扭矩问题。而且，人们还没有认识到混合式涡卷也会产生反转扭矩的问题。
发明内容
在本发明所揭示的实施例中，在可转动的涡旋件的转动周期过程中，确定出一用来消除或减小反转扭矩的偏置，并且该偏置也可消除扭矩波动。
在本发明的优选实施例中，绘制出了扭矩相应于驱动角度的关系曲线图。设计者在该扭矩函数曲线图中寻找极值。确定一偏置来消除这些极值。一般地，找到最低的负扭矩值，即最大的反转扭矩点，设计者就可以确定所设计偏置的方向。特别地，在最低负扭矩的角度点处，相对于驱动轴的轴线在特定的方向上设置该偏心偏置。就在该的方向上设定转动的涡旋件涡卷相对于其驱动轴的偏置。如果所选择的点是负扭矩点，那么就使可转动的涡卷的基点朝着驱动轴的中心移动。另一方面，若选择最大的扭矩点，就将可转动的涡旋件涡卷的基点远离该位置的驱动轴中心移动。
由此相对于驱动中心和轴中心移动可转动的涡卷的基点，使得在原始或名义的扭矩函数中施加一大致的正弦函数，以消除极点，从而消除反转扭矩。
通过下面的说明和附图可以更透彻的了解本发明的这些和其它的特征，接下来是简要的介绍。
附图说明
图1是本发明的涡旋式压缩机的纵向剖视图。
图2是本发明的涡旋式压缩机的旋转涡旋件的顶视图。
图3是固定涡旋件的顶视图。
图4是无偏置涡旋件和本发明的偏置涡旋件的扭矩一驱动角或轴旋转角度曲线的合成图。
具体实施方式
如图1所示，涡旋式压缩机20带有作可转动的涡旋件22和不转动的涡旋件24，涡旋件22、24各带有一个螺旋型的涡卷23、25。可转动的涡旋件22带有向下延伸的轮毂26，该轮毂承载一驱动轴承28。驱动轴承28容纳在一从驱动轴32向上延伸的偏心销30上。众所周知，偏心销30相对于驱动轴32的中心轴线是偏心的。欧式联轴节(Oldham coupling(防止自转的联轴节))31防止可转动的涡旋件22的相对自转，这样就促使它在围绕位于偏心销30的偏心半径移动的驱动轴承28的影响下进行沿轨道的转动运动。欧式联轴节31防止可转动的涡旋件22在压缩腔内的流体压力产生的扭矩的影响下发生自转。
如上所述，当涡卷23和25属于所谓的“混合式”类型时，在作旋转循环运动时压缩腔中流体压力变化和压缩腔自身的形状与位置都可能引起反转扭矩。此时，反转扭矩由欧式联轴节31承载，这常常引起不希望出现的噪声和振动。
如图2所示，对于作转动运动的涡旋件22进行改进以减小或消除反转扭矩。特别地，涡卷23的几何中心或者基点O与驱动中心D之间间隔开一个小的偏置量。通常驱动中心D是轮毂26或者可转动的涡旋件的轴承28的轴心。
相似的，如图3所示，固定的涡旋件的驱动轴心即驱动轴32的中心偏置离开其涡卷25的基点O。众所周知的，混合式涡卷是这样构造成的，从基点开始、一系列从基点出发的半径延伸开以便形成涡卷的外形轮廓。这种限定基点的特征是：形成涡卷外形轮廓的一系列半径所在一次旋转过程中几乎没有或完全没有正弦分量。由偏置中心展开的涡卷外形轮廓具有正弦分量，其量级大致相当于偏置的量级。因此，基点就不是实际上的涡卷“中心”而是一个几何参考点，并且术语“基点”也是在压缩机设计领域所公知的。
从图2、图3和现有技术中可以明显的知道，一个混合式涡卷沿着其长度方向具有不同的厚度，而且用于可转动的涡旋件和不转动的涡旋件的混合式涡卷不必完全一样。这种形式的涡卷具有上面所论述的潜在的反转扭矩问题。
图4的曲线图显示了怎样获得一个所希望的偏置。如图4所示，在常规形式的扭矩与旋转轴转角之间的关系图中具有最高点X1和最低点X2，在点X2，扭矩小于0，于是产生反转扭矩，应当注意到，在大约100多度的转动运动中都产生了反转扭矩。
涡旋式压缩机的设计者能观察到这一个点并选择出一个极值点，例如X2。X2位于大约286度的旋转角度。在这一点上，偏心销30沿相对于驱动轴32的中心轴线的一方向延伸。设计者可以把基点O从可转动的涡旋件的驱动中心沿同样的方向偏置以减小扭矩波动和消除负扭矩。由于消除了负扭矩，驱动中心就可向着轴中心移动从而减小扭矩。反过来如果设计者需要消除最高扭矩点X1，那么轮毂的中心或者可转动的涡旋件的驱动中心就着远离驱动轴中心沿所产生的驱动角度的方向移动。通常的是，无论朝哪一方向的移动都会在可转动的涡旋件的基点O和中心D之间引起大致相似的偏置。不转动的涡旋件也可构造成具有同样的偏置方向和量级。
如图4所示，借助这种偏置，在轴旋转过程中形成了新的扭矩，最大点Y1比现有技术的最大点X1明显减小，点Y2大致相应于点X2。应当注意的是，这种偏置已经消除了反转扭矩，并且显著地消除了在旋转轴转角范围内的扭矩波动。
经过上面公开了本发明的一个优选实施例，但是本领域的普通技术人员应当认识到在本发明范围内可以进行某些修改。因此，随后的权利要求书将确定本发明真正的范围和内容。
Claims (8)
1、一种涡旋式压缩机，包括：
第一涡旋件，其包括基部和从该基部延伸的大致螺旋形的涡卷；
第二涡旋件，其包括基部和从其基部延伸的大致螺旋形的涡卷，一驱动轴具有偏心销，该驱动轴驱动所述第二涡旋件相对于所述第一涡旋件转动，所述的第一和第二涡旋件的所述涡卷相互啮合以便限定压缩腔，当所述第二涡旋件相对于所述第一涡旋件转动时所述压缩腔的体积减小；
所述的第一和第二涡旋件各自的所述涡卷是分别从所述第一涡旋件和所述第二涡旋件上的基点形成的，所述第一和第二涡旋件均具有驱动中心，所述第一涡旋件的所述驱动中心限定作为所述驱动轴的中心轴心，所述第二涡旋件的该驱动中心限定作为所述偏心销的中心轴心；和
所述的第一和第二涡旋件的所述基点沿相似的方向偏置离开所述的第一和第二涡旋件的所述驱动中心，所述偏置选择成便于在所述第二涡旋件作转动运动过程中降低扭矩波动和反向扭矩，并且所述第一和第二涡旋件的所述涡卷是混合式涡卷，沿所述涡卷的周边长度具有变化的厚度。
2、如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述偏置方向是沿根据研究扭矩与轴旋转角度的关系图并确定所述的在没有偏置情况下的扭矩图中的极值点而旋定的一方向而限定的。
3、如权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：确定最低负扭矩极值，并且该偏置是沿着所述最低扭矩数值的方向选择的。
4、如权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述偏置的量级和方向是这样选择的，即，便于减小所述多个极值点的幅值差距。
5、如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述偏置是沿这样的一方向限定的，该方向是根据研究扭矩与轴旋转角度的关系图并且选择能够在轴旋转一周的过程中减小或消除任何正弦力矩分量的方向而所选定的。
6、如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述第一和第二涡旋件的所述涡卷具有不同的形状。
7、一种制造涡旋式压缩机的方法，包括以下步骤：
提供第一涡旋件，包括基部和从基部延伸的大致螺旋形的涡卷；
提供第二涡旋件，包括基部和从其基部延伸的大致螺旋形的涡卷，一驱动轴具有偏心销，该驱动轴驱动所述第二涡旋件相对于所述第一涡旋件转动，所述的第一和第二涡旋件的所述涡卷相互啮合以便限定压缩腔，当所述第二涡旋件相对于所述第一涡旋件转动时所述压缩腔的体积减小；
分别所述第一涡旋件和所述第二涡旋件上的基点形成所述的第一和第二涡旋件各自的所述涡卷，所述第一和第二涡旋件均具有驱动中心，所述第一涡旋件的所述驱动中心限定作为所述驱动轴的中心轴心，所述第二涡旋件的该驱动中心限定作为所述偏心销的中心轴心，所述涡卷均具有混合式形状，并且所述涡卷中的至少一个涡卷沿所述涡卷的周边长度具有变化的厚度；和
使得所述的第一和第二涡旋件各自的所述基点沿相似的方向偏置离开所述的第一和第二涡旋件的所述驱动中心，所述偏置选择成便于在所述第二涡旋件作转动运动过程中降低扭矩波动和反向扭矩。
8、如权利要求7所述的制造涡旋式压缩机的方法，其特征在于：所述第一和第二涡旋件的所述涡卷具有不同的形状。
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