KR970001456B1

KR970001456B1 - Scroll machine

Info

Publication number: KR970001456B1
Application number: KR1019880015376A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 부쉬 제임즈
Original assignee: 코우프랜드 코오포레이션; 어얼 버어넬 무어
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1997-02-06
Also published as: AU611970B2; MX169843B; EP0318189A2; IN170806B; EP0318189A3; ES2034944T3; CN1012200B; CN1034413A; JPH01163401A; DE3879887T2; EP0318189B1; ES2034944T1; JPH0656081B2; BR8806152A; DE3879887D1; KR890008478A; AU2574388A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Scroll type machine

제1도는 이 발명의 원리들을 구현하는 밀봉 스크롤 타입 압축기 스크롤 조립체의 부분 수직 단면도.1 is a partial vertical cross-sectional view of a sealed scroll type compressor scroll assembly embodying the principles of the present invention.

제2도는 제1도 2-2선에 따른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG.

제3-4도는 랩 작동 부위들의 외단부들을 확대하여 보이는 제2도의 부분 확대도이다.3-4 are partial enlarged views of FIG. 2 showing an enlarged view of the outer ends of the lap operating sites.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 스크롤 압축기 12 : 스크롤 조립체10 scroll compressor 12 scroll assembly

14 : 크랭크핀 15 : 구동 부싱14: crank pin 15: drive bushing

16 : 압축기 본체 18 : 틀16 compressor body 18 frame

20 : 선회 스크롤 부재 22,28 : 단부판20: revolving scroll member 22, 28: end plate

24,30 : 스크롤 랩(wrap) 26 : 비선회 스크롤 부재24,30: scroll wrap 26: non-orbiting scroll member

36 : 자유단부 50,60 : 오프셋면36: free end 50,60: offset surface

52,62 : 경사면52,62: slope

이 발명은 스크롤 타입(scroll type) 기계들에 관한것으로서, 더 구체적으로는 기계의 작동중 스크롤 랩 소음과 마모를 줄이는 스크롤 랩 형상에 관한 것이다.The present invention relates to scroll type machines, and more particularly to scroll wrap shapes that reduce scroll wrap noise and wear during operation of the machine.

일반적으로 스크롤 기계는 각자 단부판을 가진 제1, 제2짝 스크롤 부재들로 구성되며, 그 단부판상에서 직접 나선모양 랩(wrap)이 다른 스크롤 부재의 랩과 서로 끼워진다. 이 랩들은 한 스크롤 부재가 다른 스크롤 부재에 대해 선회하게됨에 따라 체적이 변하는 이동포켓들을 형성하도록 서로 선접촉하여 물린다. 이 기계는 펌프, 압축기 또는 팽창기일 수 있다.Generally, a scroll machine consists of first and second pair of scroll members each having an end plate, and a spiral wrap directly on the end plate is fitted with the wraps of other scroll members. These wraps bite in contact with each other to form moving pockets whose volume changes as one scroll member pivots relative to the other scroll member. This machine can be a pump, a compressor or an expander.

몇몇 스크롤 기계들을 작동시 좋지 못한 소음을 내는 것으로 밝혀졌다. 이 소음의 원인을 찾아보던 중에 제조중의 기계가 공힘들로 인해 나선 랩들중 하나나 또는 그 둘다의 자유 외단부가 약간 반경방향 바깥쪽으로 편향될 수 있기 때문인 것으로 밝혀졌다. 기계가공후, 그 자유 단부가 본래 위치로 약간 오정렬되게 다시 튀어 나오므로써 상대 선회 이동중 각 스크롤 랩들 사이가 좋지 않게 물리게 될 수 있다. 이와는 달리, 스크롤 랩들이 그 랩상의 자유 단부가 전혀 없이 중실면으로 기계 가공되면, 랩 편향이 아닌 공구 편향으로 인해 그와 같은 결과가 일어날 수 있다. 이렇게 물림 접촉하면 쿵쿵하는 소음이 날뿐 아니라 스크롤 조립체가 마모될 수도 있고, 심지어는 크랭크샤프트에 추가의 하중을 가할 수도 있다. 랩 단부가 전혀 비틀리지 않는다 해도 이는 기계에서 비교적 소음을 내는 부분일 수 있다고 생각된다. 또한, 작동중 스크롤 랩들의 내단부들이 먼저 방출구와 소통하거나 서로 분리하는 지점에서 상태들의 급작스런 동적 변화에서도 소음이 비롯될 수 있다.Some scrolling machines have been found to produce bad noise when operated. While looking for the cause of this noise, it was found that the machine under manufacture could cause the free outer end of one or both of the spiral wraps to deflect slightly radially outward due to the forces. After machining, the free end may spring back slightly misaligned to its original position, resulting in a poor bite between each scroll lap during relative turning movements. Alternatively, if the scroll wraps are machined to solid surfaces without any free ends on the wraps, such results can occur due to tool deflection rather than wrap deflection. This bite contact not only produces thumping noise, but may also cause the scroll assembly to wear out and even add additional load to the crankshaft. Even if the wrap end is not twisted at all, it is believed that this may be a relatively noisy part of the machine. In addition, noise may also result from sudden dynamic changes in states at the point where the inner ends of the scroll wraps first communicate with or separate from the outlet during operation.

그러므로, 이 발명이 주요 목적을 유의미한 효율 손실을 전혀 주지 않는 간단하고 저렴한 방식으로 상기 소음과 마모 문제점들을 해결하는 스크롤 타입 기계를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a scroll type machine which solves the noise and wear problems in a simple and inexpensive manner which does not give any significant loss of efficiency.

이하 첨부 도면들을 참조하여 이 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다른 많은 종류의 스크롤 타입 기계들에도 이 발명의 원리들이 적용될 수 있지만, 여기서의 설명은, 하나는 선회하지 않고 다른 하나는 크랭크샤프트로 선회하게 구동되는 같은 형태[원의 인벌루우트]의 1쌍의 상호끼움 나선 베인(Vane)들을 포함하는 밀봉 스크롤 타입 기계에 관한 것이며, 이 기계는 공기조화 및 냉장용의 압축 냉매에 특별히 유용하다. 이런 형태의 기계가 스크롤 타입 기계라는 명칭으로 1986. 8. 22에 출원된 양수인의 계류중인 미합중국 특허출원 제899,003호에 개시되어 있다.The principles of this invention can be applied to many other types of scroll machines, but the description here is one pair of the same type [circular involute], one driven by the crankshaft and not the other by turning. A sealed scroll type machine comprising interdigital spiral vanes of is particularly useful for compressed refrigerants for air conditioning and refrigeration. A machine of this type is disclosed in the pending U.S. Patent Application No. 899,003 filed August 22, 1986, under the name Scroll Type Machine.

이 발명에 따른 스크롤 압축기(10)의 모범적인 실시에는 기체 압축용 스크롤 조립체(12), 모터(도시안됨), 상기 스크롤 조립체를 구동 부싱(15)을 거쳐 모터와 구동적으로 서로 연결하는 크랭크핀(14)을 일단부에 포함하는 수직 배치 크랭크샤프트, 압축기본체(16), 및 상기 부품들 전부를 둘러싸는 틀(18)로 구성된다. 스크롤 조립체(12)는 선회 스크롤 부재(20)와 비선회 스크롤 부재(26)를 포함하며, 선회 스크롤 부재(20)는 스크롤 단부판(22)과 이 단부판에서 직립한 소정 측면 윤곽[예를들어 원의 신개선(伸開線)]의 스트롤 랩(24)을 포함하고, 비선회 스크롤 부재(26)는 제2단부판(28)과 이단부판에서 직립한 유사한 측면 윤곽의 스크롤 랩(30)을 포함하다. 압축기 본체(16)는 통상의 드러스트면(31)을 거쳐 선회 단부판(22)을 지지한다. 또한 스크롤 조립체는 비선회 단부판(28)의 중앙 방출구(32), 선회 단부판(22)의 유사한 형태의 유체 이송 요홈부(33), 및 흡입구 부분(34)을 포함한다.Exemplary implementations of the scroll compressor 10 according to the present invention include a gas compression scroll assembly 12, a motor (not shown), and a crank pin for driving the scroll assembly to the motor and drive each other via a drive bushing 15. It consists of a vertically arranged crankshaft including one end 14, a compressor body 16, and a frame 18 surrounding all of the above components. The scroll assembly 12 includes a pivoting scroll member 20 and a non-orbiting scroll member 26, the pivoting scroll member 20 having a scroll end plate 22 and a predetermined side profile upright from the end plate (e.g. For example, a new circumferential stroke wrap 24, wherein the non-orbiting scroll member 26 has a scroll wrap having a similar side contour standing upright from the second end plate 28 and the second end plate. 30). The compressor main body 16 supports the turning end plate 22 via the usual thrust surface 31. The scroll assembly also includes a central outlet 32 of the non-turning end plate 28, a fluid transfer recess 33 of similar shape to the turning end plate 22, and an inlet portion 34.

팹들(24,30)의 효과적인 단부들은 각자 직경상 대향 축선들(X,Y)상에 배치되며, 랩(24)의 단부는 (36)이고 랩(30)의 단부는 (38)이다(이 랩은 외측으로 반경방향으로 연장되어 흡입 통로를 형성하지만, 이러한 연장 부위는 선회 랩과 전혀 닿지 않기 때문에 랩으로서 작용하지는 않는다.). 비선회랩(30)의 내단부는(40)이고, 선회 랩(24)의 내단부는(42)이다.The effective ends of the fabs 24, 30 are each disposed on opposite diametric axis X, Y, the end of the lap 24 is 36 and the end of the lap 30 is 38. The wrap extends radially outward to form a suction passage, but this extension site does not act as a wrap since it does not touch the swing wrap at all). The inner end of the non-orbiting wrap 30 is 40 and the inner end of the orbiting wrap 24 is 42.

이 발명에 따르면, 각 랩의 외면이 앞서와 달리 다른 랩의 외단부와 닿는 지역에서 그 랩의 외면이 절단되면 잇점들이 있는 것으로 밝혀졌다. 도시되었듯이, 선회 랩(24)의 반경방향 외측 자유 단부(36)에 인접한 반경 방향 외향면의 일부위가 절단되어, 랩 자유 단부의 지점 A에서 시작하여 지점 B(축선 Y를 바로 지난 지점)까지 대략 180^o~190^o로 연장하는 변경된 오프셋면(50)을 형성한 다음, 지점 B에서 지점 C까지 반경방향 외측으로 일정하게 경사지는(대략 20^o) 경사면(52)을 형성하며, 여기서 랩면이 정상 신개선 형태로 된다. 가상선 D(제4도)는 이 발명에 따라 절단됨이 없는 선회 랩(24)의 외측면을 나타낸다.According to this invention, it has been found that there is an advantage if the outer surface of each lap is cut off in an area where the outer surface of each lap is in contact with the outer end of the other lap. As shown, a portion of the radially outward surface adjacent to the radially outer free end 36 of the turning wrap 24 is cut, starting at point A at the free end of the lap and point B (point immediately past axis Y). A modified offset surface 50 extending from approximately 180 ^o to 190 ^o until then forming an inclined surface 52 that is constantly inclined radially outward (approx. 20 ^o ) from point B to point C, where the wrap surface This is a normal new improvement form. The imaginary line D (FIG. 4) shows the outer side of the turning wrap 24 without cutting in accordance with this invention.

유사하게, 비선회 랩(30)에도 변경된 오프셋면(60)이 지점 E와 지점 F사이에는 대략 8^o~9^o로 뻗어 있고 경사면(62)이 지점 F에서 지점 G까지 반경방향 외측으로 대략 20^o~21^o로 일정하게 경사져 있다. 지점 G는 랩(30)이 본래의 윤곽과 두께로 되는 지점을 나타낸다. 가상선 H(제3도)는 이 발명에 따라 절단됨이 없는 비선회 랩(30)의 외측 신개선 측면을 나타낸다. 랩 가공 커터를 아주 약간 반경방향 내측으로 간단히 오프셋하여(예를들어, 전체 외경이 대략 85mm인 선회 랩을 가진 스크롤 기계의 경우에서는 0.04mm) 오프셋면을 정상 신개선면에 평행하게 하므로써 변경 오프셋면들(50,60)이 쉽게 형성된다.Similarly, the non-orbiting lap 30 also has an altered offset surface 60 extending approximately 8 ^o to 9 ^o between point E and point F and the inclined surface 62 approximately 20 radially outwards from point F to point G. ^o Slopes are constant at ~ 21 ^o . Point G represents the point where wrap 30 is in its original outline and thickness. The imaginary line H (FIG. 3) represents the outer newly improved side of the non-orbiting wrap 30 without cutting in accordance with this invention. By simply offset the lapping cutter only slightly radially inward (for example, 0.04mm for a scroll machine with a turning wrap with a total outer diameter of approximately 85mm) the change offset surface by making the offset plane parallel to the normal new face The fields 50 and 60 are easily formed.

또한 랩들은 그 내단부들 근처에서 절단하므로써도 추가의 잇점들이 얻어질 수 있음을 알게 되었다. 따라서 (24)의 내측 자유 단부(42)에 인접한 반경방향 내향측면의 일부가 랩 두께를 줄이도록 절단된다. 이 절단 부위는 지점 I에서 지점 K까지 반경방향 외측으로 일정하게 경사지는 변경면(64)을 형성한다. 유사하게, 비선회 랩(30)의 반경방향 내측 자유 단부(40)에 인접한 반경방향 내향 측면의 일부도 랩 두께를 줄이도록 절단된다. 이 절단 부위는 지점L에서 지점 M까지 반경방향 외측으로 일정하게 경사지는 변경면(66)을 형성한다. 지점 J와 L은 랩들의 정상 분리점의 약간 반경방향 외측에서 랩 측면들상에 배치된 지점, 바람직하게는 방출구(32)와 요홈부(33)가 열리는 지점에 위치된다. 방출구(32) [와 대응 요홈부(33)]의 형상은 게리 제이. 앤더슨 명의로 동일자에 출원되 스크롤 기계 중앙 포오트라는 명칭의 양수인의 출원에 상세히 개시되어 있으며, 그 내용이 여기에 참고로 간략히 설명된다. 지점 K와 M은 랩들이 실제의 신개선 측면들을 가졌다면 랩들의 전상 분리점의 약간 반경방향 내측에 위치된다. 크게 확대되어 도시되어 있는 최종 경사부들로 인해 랩 단부들의 장전에서 방출로의 전이가 원활하다. 방출구가 이미 열렸기 때문에 경사부의 누수는 문제가 되지 않는다.It has also been found that additional advantages can be obtained by cutting the wraps near their inner ends. Thus, a portion of the radially inward side adjacent to the inner free end 42 of 24 is cut to reduce the wrap thickness. This cut site forms a changing surface 64 which is constantly inclined radially outward from point I to point K. Similarly, a portion of the radially inward side adjacent to the radially inner free end 40 of the non-orbiting wrap 30 is also cut to reduce the wrap thickness. This cut portion forms a changing surface 66 which is constantly inclined radially outward from point L to point M. Points J and L are located at points disposed on the wrap sides slightly radially outside of the normal separation point of the wraps, preferably at the point where the outlet 32 and the recess 33 open. The shape of the discharge port 32 (and the corresponding groove 33) is Gary J .. It is disclosed in detail in the assignee's application, titled Scroll Machine Central Porto, filed under the same name in Anderson, the content of which is briefly described herein by reference. Points K and M are located slightly radially inward of the warp separation point of the wraps if the wraps had actual new improved sides. The final ramps shown in enlarged detail facilitate the transition from loading to discharge of the wrap ends. Since the outlet is already open, the leakage of the inclined portion is not a problem.

전술된 식으로 측면들을 변경하면 소음과 마모가 줄어드는 것으로 밝혀졌고, 또한 제조 공정이 덜 정확하고 덜 빨라도 되며, 따라서 비용도 덜 들 것으로 생각된다.Changing the sides in the manner described above has been found to reduce noise and wear, and it is also believed that the manufacturing process is less accurate and faster, and therefore less expensive.

Claims

First and second scroll members each comprising an end plate, the first and second scroll members having an outer protruding spiral wrap on the end plate, each of the wraps having active side surfaces and radially inner wrap end portions, A scroll type machine comprising an outer pot and a center pot for receiving and releasing fluid, wherein the wraps are fitted together so that the active sides of the wraps engage each other at various spaced positions to form a plurality of chambers therebetween, The chambers move between the ports when one of the scroll members is pivoted relative to the other scroll member such that fluid received in one of the chambers through one of the ports In the scroll type machine adapted to be discharged through another of the ports, Means for forming a first cut face on an outer face of one of the wraps, the cut face being immediately circumferentially outwardly of the side outer end of the other wrap among the wraps to be active side except for the cut face. And a circumferentially inwardly extending along the side from the point at which it is located.

The machine of claim 1, wherein the active side faces are contoured and the cut surface is radially inwardly offset and parallel to the contour.

The machine of claim 2, wherein the contour is improved in geometry.

4. The machine of claim 3, wherein the geometry is causal.

The machine of claim 2, wherein the active aspects are contoured.

The machine according to claim 1, wherein an inclined surface is further disposed between the circumferential inner end of the cut surface and the adjacent active side on the one wrap.

7. The machine of claim 6 wherein the inclined surface extends radially outward at a constant rate of change.

The machine of claim 1, wherein the wraps both have the cut surface.

The machine of claim 1, further comprising means for forming a second cut surface, wherein the second cut surface is adjacent to an inner tip end of one of the wraps at a theoretical tip separation point of the wrap active side profile. Machine disposed on the inner side.

10. The machine of claim 9, wherein said second cutting surface extends partially above radially outwardly from said wrap side.

12. The machine of claim 10 wherein the portion of the side surface extends radially outward at a constant rate of change.

A machine according to claim 1, further comprising means for forming a second cut surface, wherein the second cut surface is at the point at which the outer surface of one of the wraps is exposed to the fluid pressure during operation of the machine. A machine disposed on an inner side of the wrap adjacent the inner tip end of the wrap.

The machine of claim 1, further comprising means for forming a second cut surface, the second cut surface being disposed on an inner side of the wrap adjacent to the interior tip rest of one of the wraps, the wrap active side profile At the theoretical tip separation point of the machine extending approximately to the point where the outer surface of the wrap is exposed to the fluid pressure of the central port during operation of the machine.

10. The machine of claim 9, wherein the wraps both have the second cut surface.

The method of claim 1, wherein the machine in the cutting plane is laid out at an angle from between the point 28 ^{^o} ~ 30 ^o.

16. The machine of claim 15 wherein the cut surface comprises an offset portion extending at the point and an inclined portion extending between the offset portion and the active side of the one of the wraps.