CN1865706A - 开放式驱动涡旋机 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机组件包括设置在来自动力单元的输入轴和该压缩机的驱动轴之间的一个行星齿轮队列。该行星齿轮队列在高速和低速状态之间可切换。在高速状态下，动力提供给行星齿轮，环形齿轮被锁定，通过恒星齿轮动力输出给驱动轴。在低速状态下，设置在输入轴和输出轴之间的单向离合器提供一比一的传动比。

Description

开放式驱动涡旋机
技术领域
[0001]本发明涉及一种开放式驱动涡旋机。更特别的，涉及一种涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机受外部驱动并结合用于开放式驱动涡旋机的一个单一双速的驱动系统。
背景技术
[0002]涡旋式机械主要由于其具有非常高效运转的能力，在制冷和空调应用中作为压缩机变得越来越普遍。通常，这些机器结合具有一对相互啮合的涡旋卷体的涡旋件，其中，一个被制成相对于另一个轨道运转以限定一个或更多的移动腔，当这些移动腔从外部吸入端向中心排出端移动时，尺寸逐渐减小。一些类型动力单元提供经由合适的驱动轴驱动绕行涡旋件运动。容纳涡旋件的外壳的底部或下部通常包含一个贮油槽来润滑压缩机的各种部件。
[0003]基于驱动涡旋件的动力单元，涡旋机可以分为两类。第一类的涡旋机具有的动力单元与涡旋件一起设置在外壳内。外壳包含动力单元并且涡旋件可以暴露于环境，或者它可以被密封以提供闭锁式涡旋机，其中，外壳还容纳涡旋机的工作流体。第二类涡旋机是具有动力单元和包含涡旋件的外壳分开的涡旋机。这些涡旋机被称为开放式驱动涡旋机，容纳涡旋件的外壳通常与环境密封，这样外壳还容纳了涡旋机的工作流体。这些开放式驱动涡旋机的动力单元可以具有驱动皮带或滑轮系统、齿轮驱动系统、直接驱动系统或任何其它类型的驱动系统。
[0004]上述的涡旋机种类可以根据涡旋件是垂直定位还是水平定位，进一步划分成两个附加的种类，其中，垂直定位在闭锁式压缩机中最普遍，水平定位在开放式驱动类型的涡旋机中最普遍。
[0005]垂直和水平定位的涡旋机在它们各自的市场中都有满意的表现。用于这些涡旋机的典型动力单元是单速驱动或更昂贵的变速驱动系统。如果一个涡旋机具有低速能力和高速能力，那么对于涡旋机的各种应用将是有益的。这些双速的涡旋机能以比变速涡旋机花费少得多的成本制造，因此其廉价的特性满足了各方面的应用对市场的要求，各方面的应用也因具有低速能力和高速能力的涡旋机而获益。
发明内容
[0006]本发明披露一种用于开放式驱动水平的单一双速的驱动系统，它的功能是以当涡旋机要求低时以低速能力运转，涡旋机要求高时以高速能力运转。一种特有的行星齿轮设置在动力单元和涡旋机的驱动轴之间以提供双速能力。
[0007]参照随后的详细说明、附加的权利要求和附图，本发明的其它优点和目的对本领域的普通技术人员将是显而易见的。
附图说明
[0008]现有描述最佳实施例附图的意图是实施本发明。
[0009]图1是根据本发明，结合了单一驱动系统的开放式驱动水平涡旋机的垂直截面图。
[0010]图2是根据本发明的另一实施例，结合了单一驱动系统的开放式驱动水平涡旋机的垂直截面图。
优选实施例的详细说明
[0011]现在参照附图，图1中表示根据本发明结合了单一双速驱动系统的开放式驱动水平涡旋压缩机，其通常用参考数字10标明。压缩机10包括压缩机主体12，盖组件14，主轴承壳体16，油泵组件18，下轴承组件20，绕行涡旋件22，非绕行涡旋件24和双速驱动系统26。压缩机主体12通常是杯状部件，优选的由铝制成并限定一个设置有主轴承壳体16的内腔28，油泵组件18匹配的内孔30，下轴承组件20，与压缩机10连在一起的制冷剂环路配合的吸入口32。压缩机主体12，盖组件14和下轴承组件20限定了一个密封腔34，涡旋件22和24位于其中。
[0012]盖组件14包括转接板36，隔板38，盖40，排放装置42和温度探测器44。转接板36使用多个螺钉46固定在压缩机主体12上。隔板38在它边缘的周围被焊接到转接板36，盖40焊接到隔板38同样的焊点处。隔板38把腔34分隔成吸入腔48和排放腔50。排放装置42延伸穿过盖40并提供一个从排放腔50到压缩机10相连的制冷剂环路的排放出口。温度探测器44延伸穿过盖40和隔板38，这样它就定位在位于非绕行涡旋件24中的排放凹槽52中。动态排放阀组件54位于排放凹槽52中，并被一个以螺纹容纳在凹槽52中的螺母保持在凹槽52中。
[0013]主轴承壳体16被配合到压缩机主体12的腔28中，并靠在腔28形成的台肩56上。主轴承壳体16和肩56相对的表面上具有平的止推轴承表面58，靠着该止推轴承表面58定位具有通常涡卷叶片或涡卷60的绕行涡旋件22。相对涡卷60凸出的是圆柱形轮毂62，该圆柱形轮毂具有其中，旋转设置着驱动套筒66的轴颈轴承。欧氏联轴节70设置在绕行涡旋件22和轴承壳体16之间。欧氏联轴节70被键入到绕行涡旋件22和非绕行涡旋件24中以防止绕行涡旋件22的旋转运动。欧氏联轴节70优选的是受让人的美国专利U.S.5,320,506中披露的类型，其所披露的内容这里作为参考。
[0014]非绕行涡旋件24也具有涡卷72，其定位在和绕行涡旋件22的涡卷60的啮合中。非绕行涡旋件24具有位于中心的通道，通过排放阀组件54和排放凹槽52相通，该排放阀组件54依次和由盖40和隔板38限定的排放腔50相通。环形凹槽76也形成在非绕行涡旋件24中，密封组件78形成在上述非绕行涡旋件中。凹槽52、76和密封组件78合作限定一个轴向偏压腔来接纳被涡卷60和72压缩过的压力流体，以致在非绕行涡旋件24上产生一个轴向的偏压应力，因此迫使相应涡卷60和72的末端和相对端的板表面密封接合。密封组件78优选的是在美国专利U.S5,156,539中更详细描述的类型，其中，披露的内容这里做参考。非绕行涡旋件24被指明以合适的方式，诸如U.S4,877,382和U.S5,102,316披露的方式安装到轴承壳体16，这些披露的内容这里都作参考用。
[0015]钢驱动轴或曲轴80有一个在其一端的偏心曲柄销，该钢驱动轴或曲轴80可旋转地轴颈联接(journalled)在主轴承壳体16的套筒轴承84中和下轴承组件20的滚柱轴承86中。该曲柄销可驱动地设置在驱动套筒66的内孔内。曲柄销在其一个表面上有一个平面，其中，该表面制成与形成在驱动套筒66的孔的一部分中的一个平表面(未示出)可驱动地接合，以提供径向从动排列，例如在受让人前面提到的美国专利U.S.4,877,382中表示的那样。曲轴80包括一个轴向延伸孔，其与径向内孔和径向外孔相交。和曲轴销相对的曲轴80的末端延伸穿过下轴承组件20，并被适合连接到用于驱动曲轴80的双速驱动系统26。
[0016]油泵组件18设置在与驱动轴80成同心关系的腔34中。油泵组件18包括外壳，泵主体，驱动部件和多个叶片。外壳使用多个螺钉固定到压缩机主体12。外壳限定了油入口通道和油出口通道。油泵主体使用多个螺钉固定到外壳，因此泵主体是固定的。泵主体限定了多个叶片位于其中，的泵腔。驱动部件可驱动地固定在驱动轴80上，这样驱动轴80的旋转导致驱动部件的旋转。驱动轴80的旋转导致驱动部件的旋转，并顺次导致多个位于泵腔中的叶片旋转以及油的泵送。油的泵送在入口通道之间，该入口管道与延伸穿过压缩机主体12的供油通道相通，并且通过过滤器和位于密封腔34中的贮油槽102相通。出口通道延伸穿过压缩机主体12的供油通道，并和由压缩机主体12形成的过滤腔106相通。油过滤器设置在腔106中，腔106被使用多个螺钉固定在压缩机主体12上的过滤器盖110关闭。油过滤器108位于供油通道和回油通道之间，该回油通道把油带回油槽102。弹簧112偏压油过滤器108使其远离过滤器盖110，来确保油进入回油通道之前先流过过滤器108。回油通道是一个直径渐进(stepped)的通道，这限定了油流动增加的油压，因此给压缩机10的移动部件补充油。
[0017]下轴承组件20包括滚柱轴承86和止动环114。滚柱轴承86设置在驱动轴80和油泵组件18的外壳之间，止动环114把轴承86定位在靠着驱动轴80上的肩的位置上。轴承垫圈和Belville弹簧设置在双速驱动系统26和轴承86的外部滚道之间以适当地定位轴承86。
[0018]双速驱动系统26包括行星齿轮装置120，离合器组件122和端盖组件124。行星齿轮装置120包括一个恒星齿轮130，多个行星齿轮132和环形齿轮134。恒星齿轮130连接到驱动轴80。多个行星齿轮132和恒星齿轮130啮合并连接到输入轴136。输入轴136延伸穿过端盖组件124并提供了双速驱动系统26和驱动轴80的动力输入。一个单向离合器138设置在输入轴136和恒星齿轮130之间。单向离合器138允许恒星齿轮130旋转的比输入轴136更快，但如下面详述的当必要时将从输入轴136向恒星齿轮130提供驱动动力。环形齿轮134和多个行星齿轮132啮合，并可旋转地设置在压缩机主体12中。
[0019]离合器组件122包括离合器外壳140，偏压在弹簧144上的活塞142和一个离合器片146。离合器外壳140连接到压缩机主体12，因此阻止了相对与压缩机主体12的旋转。活塞142和压缩机主体2限定了一个腔148。入口端150延伸穿过压缩机主体12以和腔148相通。流体压力管道152在入口端150和排放腔50之间延伸。电磁阀154控制着穿过流体压力管道152的压力流体的流动。
[0020]如图1所示，弹簧144向右偏压活塞142以和离合器组件122相连。在它的接合位置，离合器组件122阻止环形齿轮134的转动。环形齿轮134被锁定时，来自输入轴136的动力提供给增加了恒星齿轮130的转速的行星齿轮132。在单向离合器138的脱离(incorporation off)促进了恒星齿轮130的速度增加，其中，单向离合器138允许恒星齿轮130旋转得更快。恒星齿轮130连接到驱动轴80以驱动压缩机10。因此，当离合器组件122接合时，行星齿轮装置120增加输入轴136和驱动轴80之间的速度以给双速驱动系统26提供高速能力。输入轴136和驱动轴80之间速度增加的量将由环形齿轮134的直径和恒星齿轮130的直径决定。
[0021]当要求压缩机10的双速驱动系统26进行低速运转时，电磁阀154被启动，通过压力管道152和入口端150使腔148和排放腔50相通。如图1所示，腔148内的压力流体反作用于活塞142，使活塞142向左移动来释放环形齿轮134旋转。典型的，在行星齿轮的队列中，输入动力驱动一个部件，第二个部件被驱动以提供输出，第三个部件被固定。如果第三个部件没有被固定，没有动力被传送。结合单向离合器138来提供双速驱动系统26的低速运转。当电磁阀154被激励和腔148被加压时，离合器组件122释放环形齿轮134以旋转，恒星齿轮130不再被行星齿轮132驱动，因此恒星齿轮130开始慢下来。恒星齿轮130将慢下来直到单向离合器138接合为止，这样平衡了输入轴136和恒星齿轮130之间的速度，导致双速驱动系统26的一比一(one to one)的运转或低速运转。
[0022]当要求回到双速驱动系统26进行高速运转时，腔148内的压力流体通过电磁阀154被释放进密封腔34。如图1所示，从腔148释放的压力流体使弹簧144再次使活塞142向右移动接合离合器组件122来使双速驱动系统26处于高速状态。
[0023]密封腔34被包括盖板162和轴承盖164的端盖组件160封闭。轴承盖164限定了具有多个沿圆周间隔的径向延伸的肋的内腔166，上述肋决定了位于输入轴136和轴承盖164之间的垫圈168和多个密封件170的位置。输入轴136延伸穿过轴承盖164并适于用本领域公知的方法连接到外部动力源。
[0024]因此，行星齿轮装置120和离合器组件122的配合提供了一种简单和相对廉价的提供压缩机10的双速能力的方法。
[0025]现在参照图2，描述了根据本发明又一实施例的，接合有单一双速双速驱动系统的开放式驱动的水平涡旋压缩机，总体用参考数字210标明。
[0026]除了离合器组件122已经被离合器组件或电磁阀组件222替换外，压缩机210和压缩机10是相同的。电磁阀222包括电磁线圈铁芯224，电磁线圈226和离合器片146。
[0027]在低输入速度或当压缩机高能力的要求出现时，电磁线圈226被激励，因此吸引离合器片146并把它锁定在电磁线圈铁芯224上。在这个锁定位置，环形齿轮134的转动被禁止。环形齿轮被锁定后，来自输入轴136的动力提供给行星齿轮132，这导致恒星齿轮130的速度增加。结合单向离合器138促进了恒星齿轮130的速度增加，其中，该单向离合器允许恒星齿轮130旋转得更快。恒星齿轮130连接到驱动轴80以给压缩机210提供动力。因此，当电磁线圈226被激励时，行星齿轮装置120增加输入轴136和驱动轴80之间的速度以给双速驱动系统26提供高速能力。输入轴136和驱动轴80之间速度增加的量将由环形齿轮134的直径和恒星齿轮130的直径决定。
[0028]在较高输入速度或当出现较低压缩机能力要求时，电磁线圈226停止激励，这导致电磁线圈铁芯224和离合器片146分离，允许环形齿轮134旋转。典型的，在行星齿轮排列中，输入动力驱动一个部件。第二个部件被驱动并提供输出，第三个部件被固定。如果笫三个部件没有被固定，没有动力被传送。结合单向离合器138来提供双速驱动系统26的低速运转。当电磁线圈226停止激励时，离合器组件或电磁阀222释放环形齿轮34以转动。恒星齿轮130不再被行星齿轮132驱动，因此恒星齿轮开始慢下来。恒星齿轮将慢下来直到单向离合器138接合为止，这样平衡了输入轴136和恒星齿轮130之间的速度，导致双速驱动系统26的一比一的运转或低速运转。
[0029]因此当回到要求双速驱动系统26进行高速运转时，电磁线圈226被再次激励以使离合器片146和电磁线圈铁芯224接合，以使双速驱动系统26处于高速状态。
[0030]因此，行星齿轮装置120和电磁阀组件222提供一种简单和相对便宜的方法为压缩机210提供一种双速能力。
[0031]具有离合器组件122或电磁阀组件222的双速驱动系统26可以被用来驱动任何其它类型的开放式驱动的容积式压缩机。当电磁阀组件222上具有离合器组件122的双速驱动系统26已经描述过设置在密封腔34中时，给压缩机或密封腔34外部安装双速驱动系统26也在本发明的范围内。当安装到压缩机或密封腔34外部时，双速驱动系统26可以和驱动滑轮和驱动滑轮离合器封装在一起。
[0032]当所描述的双速驱动系统26和水平压缩机配合使用时，如果要求，它可以集成到垂直闭锁式压缩机中。优选的，在垂直闭锁式压缩机中，双速驱动系统26设置在马达转子和下轴承之间。恒星齿轮连接到曲柄轴，马达转子有轴承，这样它可以在曲柄轴和转子之间存在速度差的情况下在压缩机轴上旋转。转子于是驱动行星齿轮外壳组件。随着上述机械装置的实施，可以使用单速马达获得双速运转，并且因为加速或高速运转，较小的压缩机构架或外壳直径能获得较大的压缩机能力。
[0033]当进行描述本发明的优选实施例时的详细说明时，应当明白的是，在不脱离附加权利要求的范围和清楚意思的情况下，本发明容许修改、变化和改变。

Claims (26)

1.一种双速压缩机组件，包括：
一个具有外壳的压缩机；
一个相对所述外壳可旋转地支撑并接合所述压缩机的驱动轴；
一个相对所述外壳可旋转地支撑的驱动轴；和
一个设置在所述驱动轴和所述输入轴之间的齿轮系统，所述齿轮系统在一个高速状态和一个低速状态之间可选择地切换。
2.根据权利要求1所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述高速状态时，所述驱动轴比所述输入轴旋转得更快。
3.根据权利要求2所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述低速状态时，所述驱动轴和所述输入轴等速旋转。
4.根据权利要求1所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述低速状态时，所述驱动轴和所述输入轴等速旋转。
5.根据权利要求1所述的双速压缩机组件，其中，所述齿轮系统包括一个恒星齿轮，多个行星齿轮和一个环形齿轮。
6.根据权利要求5所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处于高速状态时，所述环形齿轮锁定到所述外壳。
7.根据权利要求5所述的双速压缩机组件，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述驱动轴之间的单向离合器。
8.根据权利要求7所述的双速压缩机组件，其中，所述驱动轴连接到所述恒星齿轮，所述单向离合器放置在所述输入轴和所述恒星齿轮之间。
9.根据权利要求5所述的双速压缩机组件，其中，所述输入轴和所述多个行星齿轮连接，所述驱动轴和所述恒星齿轮连接。
10.根据权利要求9所述的双速压缩机组件，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述恒星齿轮之间的单向离合器。
11.根据权利要求5所述的双速压缩机组件，进一步包括一个设置于所述环形齿轮和所述外壳之间的离合器组件。
12.根据权利要求1所述的双速压缩机组件，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述驱动轴之间的单向离合器。
13.根据权利要求1所述的双速压缩机组件，包括一个设置于所述齿轮系统和所述外壳之间的离合器组件。
14.一种涡旋机，包括：
一个外壳；
一个设置在所述外壳内的第一涡旋件，所述第一涡旋件具有第一涡旋卷体；
一个设置在所述外壳内的第二涡旋件的第二涡旋件，所述第二涡旋件具有与所述第一涡卷啮合的第二涡旋卷体；
一个驱动轴相对于所述外壳可旋转地支撑，所述驱动轴接收旋转输入并把所述旋转输入传送到其中，一个所述涡旋件以使所述涡旋件相对另一个涡旋件绕行，藉此所述涡旋卷体将产生容积逐渐变化的室；
一个输入轴相对于所述外壳可旋转地支撑；
一个设置在所述驱动轴和所述输入轴之间的齿轮系统，所述齿轮系统在一个高速状态和一个低速状态之间可选择地切换。
15.根据权利要求14所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述高速状态时，所述驱动轴比所述输入轴旋转得更快。
16.根据权利要求15所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述低速状态时，所述驱动轴和所述输入轴等速旋转。
17.根据权利要求14所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处在所述低速状态时，所述驱动轴和所述输入轴等速旋转。
18.根据权利要求14所述的双速压缩机组件，其中，所述齿轮系统包括一个恒星齿轮，多个行星齿轮和一个环形齿轮。
19.根据权利要求18所述的双速压缩机组件，其中，当所述齿轮系统处于高速状态时，所述环形齿轮锁定到所述外壳。
20.根据权利要求18所述的双速压缩机组件，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述驱动轴之间的单向离合器。
21.根据权利要求20所述的双速压缩机组件，其中，所述驱动轴连接到所述恒星齿轮，所述单向离合器设置在所述输入轴和所述恒星齿轮之间。
22.根据权利要求18所述的双速压缩机组件，其中，所述输入轴和所述多个行星齿轮连接，所述驱动轴和所述恒星齿轮连接。
23.根据权利要求22所述的双速压缩机组件，其中，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述恒星齿轮之间的单向离合器。
24.根据权利要求18所述的双速压缩机组件，其中，进一步包括一个设置于所述环形齿轮和所述外壳之间的离合器组件。
25.根据权利要求14所述的双速压缩机组件，其中，进一步包括一个设置在所述输入轴和所述驱动轴之间的单向离合器。
26.根据权利要求14所述的双速压缩机组件，其中，进一步包括一个设置于所述齿轮系统和所述外壳之间的离合器组件。
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