TW201124626A - Scroll compressor and scroll wall arrangement therefor - Google Patents

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201124626 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種改良式渦卷壓縮機，及其渦卷壁配置。 【先前技術】 一典型渴卷壓縮機如圖1及2所示。圖1係一渦卷壓縮機丄〇 的橫截面，該渦卷壓縮機包含一固定渦卷12及一軌道渦卷 14。該固定渦卷包含一大致平坦的圓盤16，由此一渦卷壁 18垂直延伸。s亥軌道渦卷包含一大致平坦的圓盤2〇，由此 一渦卷壁22垂直延伸。一馬達24用於旋轉軸26。軸％具有 一離心軸部28固定該軌道渦卷14。·軸部28離心運動使該軌 道屬卷壁22相對於固疋渴卷壁1 8作軌道運動。此相對運動 使流體由該渦卷壁配置的徑向外部所提供入口汲送至該渦 卷壁配置徑向中心部份所提供的出口或排放口 32。氣體通 過壓縮機入口（未顯示）進入該壓縮機。 圖2係沿圖1線π_π所取渦卷壓縮機之渦卷壁配置的橫截 面。一流體流動路徑34藉由箭頭線顯示於圖2，且循著一大 致螺旋形路徑由渦卷壁配置的入口 3〇前進至出口 32。氣體 以一第一壓力進入入口 30,該氣體透過四旋轉或纏繞的過 程壓縮，且以一較高壓力由泵通過出口 32排放。該纏繞數 旎多於或少於圖2所示，且依據汲送需求選取。該渦卷壁相 對轨道運動使多數個新月形口袋形成於該壁之間，且迫使 其徑向向内，藉此逐漸壓縮尺寸。由此習於此技者能瞭解， 这些新月形口袋大小約360度且該壁容納於一新月形口袋 的大小稱作一盤繞量。 154628.doc 201124626 一渦卷壓縮機的用處在於其係一免潤滑泵。如此，—滿 卷壓縮機通常在質譜儀系統採用。一質譜儀系統可包括— 系列差動汲送室’其中多數個室被汲送至不同壓力且在各 室間具有分別互連。該第一室可保持於一相當高的電壓（例 如2至10毫巴），其中最後一室保持在一相當低的壓力（例如 10耄巴）。典型而s，低壓室或諸低壓室由一涡輪分子栗 汲送且相對較尚壓力室或諸室由一主泵汲送。一渦卷壓縮 機係一適合主泵型式。由此習於此技者能瞭解，一渦輪分 子泵需要一輔助泵，以便由該渦輪分子泵所排放氣體在— 低於大氣之壓力由一旋轉泵汲送且排放至大氣。此一差動 沒送系統因此能需要至少三個栗；涡輪分子粟 '輔助果及 相對較高壓力室泵。 由此希望對於上述問題提供—種改良之沒送解決方式及 提供一種-般㈣應用所需且更具變化性的渦錢縮機。 【發明内容】 本發明提供—種料式壓縮機的料壁配置，該配置包 3固疋渴卷壁及-軌道渴卷壁，其共同界定多數個流動 路徑’這些路徑具有各別人σ，以便同時以不同壓力及送， 其中該多數個流動路徑包含一第一流動路徑，#由一第一 入口延伸至該出口；及一第二流動路徑，纟由一第二入口 延伸至該出口，及其中該第二入口與該第一流動路徑隔離。 所以’本發明容許一單渴卷壓縮機同時以不同壓力汲送 :室。例如，該壓縮機可排空塗佈系統負載問室内的空氣。 卜此-渦卷壓縮機能旋轉—渦輪分衫，而也能排空

«I 154628.doc 201124626 相當南壓室内的空氣。此一讲矣/¾ b βu 乳此屬卷壓鈿機具有其它汲送優點 及應用。 本發明也提供-種包含上述渦卷壁配置的渦卷壓縮機。 本發明進一步提供一種差動汲送系統，其包含：一系列 之氣室，其間具有分別之互連；一渴輪分子果，具有一入 口連接至一該室，以便在相當低壓汲送；及一渦卷壓縮機， 如前述，其中該渦卷壓縮機之一入口連接至另一室，以便 在相當高壓汲送，及該渦卷壓縮機另一入口連接至渦輪分 子泵的排放口作輔助之用。 本發明其它較佳内容在附加請求項中定義。 【實施方式】 圖3至8所示之渦卷壁配置，與圖丨所示渦卷壓縮機具有相 同之一般佈局，但具有不同之渦卷壁配置。因此，一渦卷 壓縮機一般操作將不再說明，且這些配置將參考渦卷壁配 置說明。 參考圖3 ’所示之渦卷壁配置4〇包含一具有固定渦卷壁44 的固定渦卷42及一具有軌道渦卷壁46的軌道渦卷。以相同 於圖2所示渦卷壁配置之方式，渦卷配置4〇在其徑向外部處 具有一入口 48且在其徑向中心部份處具有一出口 5〇。一第 一流動路徑52由該轨道及固定渦卷壁44、46所界定，且自 該入口 48延伸至該出口 50，氣體以一第一壓力通過入口 48 而進入該配置’且以一高於該第一壓力的第二壓力經由出 口 50而排放。渦卷配置40包含一第二入口 54，氣體由此能 以一第三壓力進入且循一第二流體路徑53前進，氣體經此 154628.doc 201124626 °雖然二流動路徑52、53

第二壓力。因此， 入口 48及54能以不同壓力汲送氣體。該 以5亥第一壓力通過出口 5〇而排放。 具有各別入口 48及54，但是該第一 動路徑53在該第二漭動政倾 第二入口 54的定位決定氣體流經該第二入口處的第三壓力 (亦即，該入口之位置愈接近該排放口，則第三壓力愈高）。

送時，二互連室之一差動汲送系統將可被維持在不同之壓 力。因此，僅需要一泵將可節省本。 在圖12所示之差動汲送系統中，一包含渦卷壁配置川之 渦卷壓縮機168被配置成使該第二入口 54與一第一室17〇呈 流體聯通而供以一第一壓力汲送，且亦使該第一入口 48與 一渦輪分子泵174的排放口 172呈流體聯通以供作為其輔 助。該渦輪分子泵的入口 176被連接至一第二室178，以便 以一相當低之壓力汲送。因此，在一包含—渦輪分子泵的 差動汲送系統中，必須以一單一泵可替代如先前技藝所需 的主要及輔助泵。 如圖13所示之第二差動汲送系統’其中渦卷壓縮機ι68 的第二入口 54連接至一第一室170,及第一入口 48連接至分 離流體渦輪分子泵1 82的排放口 180。該渦輪分子栗的主入 口 184連接至一室178及一位於級間之第二入口 ι86連接至 另一室188。 如圖14所示之第三差動沒送系統，其中渦卷壓縮機ι68 154628.doc 201124626 的第二入口 54連接至一第一室170,及第一入口 48連接至分 離流體渦輪分子泵1 82的排放口 180。該分離流體渦輪分子 泵182與二互連室178、188的連接係如圖13所示。 接著說明各種進一步渦卷壓縮機配置且任何配置能適於 結合圖12至14所示的差動没送系統。 該配置的許多其它優點及應用習於此技者將能瞭解。 一渦卷壁配置60如圖4所示’且包含一具有固定渦卷壁64 的固定渦卷62及一具有軌道渦卷壁66的軌道渦卷。該配置 60包含一第一入口 68、一出口 70及一第二入口 72。該配置 60具有一雙開端，其中二第一流動路徑71在其匯集後由入 口 60延伸一旋轉或纏繞。該第二入口 72係該第一流動路徑 71匯集處。一第二流動路徑π由該第二入口 72延伸至出口 70且與該第一流動路徑71聚合且達到該第二流動路徑的範 圍。如圖4所示雙開端配置的利益在於其能增加汲送經過入 口 68的氣體量。該渦卷配置6〇的配置也與圖3所示者相同。 另外可提供一種渦卷壁配置，其中多數個該第一入口分 且匯集至一單該第一流

別具有該第一流動路徑由其延伸，

卷二者。 二入口 54提供於該第一入 在圖3所示渴卷壁配置中，該第二 154628.doc 201124626 口 48及出口 50間的第一流動路徑52。因此，該第二入口 54 的蜃力將影響入口 48的壓力。在某些環境中，希望能隔離 第二入口處的壓力。圖5所示固定渦卷配置能與該第二入口 達成隔離。關於此點，圖5 (a)顯示一具有固定渦卷壁76的固 疋渦卷74，該轨道渦卷壁75如圖5(b)所示。一第一流動路徑 77由第一入口 78延伸至出口 8〇。一第二入口 a藉由該固定 渦卷約一盤繞量與該第流動路徑77隔離。該第二流動路徑 84由該第二入口 82延伸通過約36〇。，在此其與該第—流度 路徑匯集，且循著一匯集流動路77、84至出口 8〇。就圖$ 所不配置而s，其可維持該第二入口的壓力與該第一入口 78的壓力無關。然'而，由此將要瞭解的是某些隔離的達 成必須將該第^入口與該第一流動路徑藉由該第二流動路 徑至少一部份（即少於一盤繞量）隔離。 圖6(a)顯示一具有固定渦卷壁88的固定渦卷％，該轨道渦 卷壁89係如圖6(b)所示。一第一流動路徑9〇自一第一入口 ％ 延伸至該出口 94。-第二入口96與該第一流動路徑％以約 兩盤繞之該固^渦卷而被相隔開。_第二流動路徑％由該 第二入口 96延伸經過約谓。，其在此與該第—流動路㈣ 匯集及延伸至出口 94。圖6所示配置優於圖5所示配置之處 在於該第二入口 96與該第一入口 92編上可達到較大的 分隔’例如當需要較大壓力差時。 圖5及6所示之配置在某些汲送應用令也有其他之優點， 其中該配置較佳地可提供該錢送在各別人口處之氣體種 類間之分隔。因此’在這些配置中’該第一入口及第二入 154628.doc 201124626 口可依需要而被交換地使用，因為該二入口係獨立的。 如圖4所示，該第一入口48可採用一雙開端配置。圖7(勾 顯示一具有固定渦卷壁102的固定渦卷1〇〇，該軌道渦卷壁 103係如圖7(b)所示。該配置包含—第一入口1〇心一第二入 口1()6及一出口108。該配置係一關於該第一入口 1〇4的雙開 端配置，及一關於第二入口 106的雙開端配置。一第一流動 路徑ho延伸通過一個半之盤繞量而至該第二入口 ι〇6。在 該第二入口 106處，該第一流動路徑u〇匯集兩第二流動路 徑112,該路徑由該第二入口 1〇6延伸且超過一盤繞量之該 固定渦卷，其在此收斂成一單一匯集流動路徑丨1〇，1 Μ， 且延伸至出口⑽。該第二入口 1〇6所提供的雙開端使得較 大量的氣體可被汲送通過該第二入口。 圖8(a)顯示一具有固定渦卷壁116的固定渦卷ιΐ4，該軌道 壁117如圖8(b)所示。該固定渦卷包含一第一入口 n8、一第 二入口 120及一出口 122。該配置顯示該第一入口 i丨8及第二 入口 12〇二者的雙開端。有此—方面’兩第_流動路徑η—4 分叉自該第一入口 118且延伸超過該配置的一盤繞量，其在 此收徵至-單-第-流動路徑124。當該單—第一流動路徑 與第二入口 120相遇時’將與該兩第二流動路徑126相匯 集’該第二流動路徑由第二人口12()延伸且超過該配置之一 盤繞量，其在此收斂成一單一第一流動路徑126且繼續前進 至出口 122。此配置優點在於能在該第一入口 ιΐ8及第二入 口 120兩處達到較大的沒送容量。 上述配置已經參考圖】所示單側渦卷配置加以說明。由此 154628.doc .10· 201124626 • n瞭解單㈣縮機包含—單固定涡卷及—單執道渴 卷。圖9顯示由一單馬達128驅動之單側渦卷壁配置。各渦 卷壁配置包含一固定渦卷13〇及一軌道渦卷132，其共同分 別界定一排放口 138及一第一入口 14〇及一第二入口 142間 的第一及第二流動路徑134、136。因此，該雙渦卷壁配置 包含四路徑用於沒送二或四個不同愿力。 一雙側渦卷壁配置，據所知，其中一單執道渦卷141與二 固定渦卷143相關連，其各側各有一個，概略如圖^及⑽ 不。上述所有實施例及修正能結合成一雙側渦卷壓縮機配 置。再者，一渦卷壁配置能形成於該固定渦卷的一側且一 不同渦捲壁配置能形成於該固定渦卷的另一側上。或者， 如圖η所示，該雙側渦卷配置的二側具備一第一入口 144及 一第二入口 146,這二入口分別具有流動路徑148、15〇朝向 分別出口 152、154延伸，以便在不同壓力提供汲送。再者， 圖11所示配置容許沿該分別流動路152、154汲送的氣體種 類隔離。在圖η配置的修正中，該渴卷壁配置的該側能具 備如圖9所示的分別第二入口。 如圖1〇所示一雙側渦卷壁配置包含一位於該配置第一側 杻向中心部份的入口 156及該配置徑向外部的入口 158。一 第一流動路徑160由該配置第一側上的第一入口 156徑向向 外延伸，且徑向向内延伸至該配置第二側上的排放口 162。 一第二流動路徑164由該第二入口 158徑向向内延伸至該配 置第二側上的排放口 162。如所示，該第一流動路徑在第二 入口 15 8匯集該第一流動路徑。或者，如參考圖5及6所說 154628.doc -11 - 201124626 月该第一入口 i58能與該第一流動路徑能以該渦卷壁配置 的或多個盤繞量隔離，以便該第一流動路徑與較接近排 放的第一流動路徑聚合《該第二入口 ！58當作一中間入 口’藉此容許以在第—人σ 156以—第—1力汲送，及在該 第二入口 158以一第二壓力汲送。 由刖述說明將能瞭解到有許多修正及配置將符备本發明 如請求項所定義的範圍。 【圖式簡單說明】 為本發明得到較佳瞭解，其僅作為範例的各種實施例經 參考附圖現在加以說明，其中·· 圖1係一先前技藝渦卷壓縮機的橫截面圖； 圖2係沿圖1線ΙΙ_Π所取壓縮機渦卷壁配置的橫截面； 圖3顯示—渦卷壁配置的橫截面圖； 圖4顯示另一渦卷壁配置的橫截面圖； 圖5顯示如本發明第一實施例之涡卷壁配置的橫戴面 圖’圖5⑷僅顯示該較渦卷壁及圖抑)顯示該固定渦卷壁 灰軌道渦卷壁二者； 圖6顯示如本發明第二實施例之渦卷壁配置的橫戴面 圖，圖6(a)僅顯示該固定渦卷壁及圖6(b)顯示該固定洞卷壁 及軌道渦卷壁二者； 圖7顯示另一滿卷壁配置的橫截面圖，圖7⑷僅顯示該固 定渦卷壁及圖7(b)顯示該固定渦卷壁及執道渦卷壁二者； 圖8顯示又一渴卷壁配置的橫截面圖，圖8⑷僅顯示該固 定渦卷壁及圖8(b)顯示該固定渦卷壁及軌道渦卷壁二者； 154628.doc -12- 201124626 圖9顯示二渦卷壁配置的示意圖； 圖10顯示一雙側渦卷壁配置的示意圖； 圖11顯示另一雙側渦卷壁配置的示意圖； 圖12係一第一差動汲送系統的系統圖； 圖13係一第二差動汲送系統的系統圖；及 圖14係一第三差動汲送系統的系統圖。 【主要元件符號說明】 10 壓縮機 12、42、62、86、100、130、 143 固定渦卷 14 渦卷 16、20 圓盤 18、22 渦卷壁 24 馬達 26 軸 28 軸部 30 、 176 、 186 入口 32、50、70、80、94、108、 122、140、162、172、180 出口 、排放口 34 流體流動路徑 40、60 渦卷壁配置 44、64、76、88、102、116 固定渦卷壁 46、66、75、89、103、117 執道渦卷壁 48、68、72、78、92、104、 118、140、144、156 第一入口 154628.doc -13- 201124626 52、7卜 77、90、110、124、 134、148、152、160 第一流動路徑 53、73、84、98、112、126、 136、150、154、164 54、82、96、106、120、142、 146、158 132 、 141 168 170 174、182 178 、 190 188 第二流動路徑 第二入口 軌道渦卷 渦卷壓縮機 第一室 渴輪分子系 第二室 另一室 154628.doc

Claims (1)

1. 201124626 七、申請專利範圍： 1. -種差動汲送系統，其包含：至少二室，其間具有一或 各別互連之狀態；1輪分子系’其具有—被連接至該 等至中之一者上之入口，可供以相當低之壓力汲送；及 屬卷壓縮機’其具有—渦卷壁配置，該渦卷壁配置包 含-固定渴卷壁及—軌道渴卷壁，其共同界定複數個流 動路住’该等路杈具有各別入口可供以不同壓力同時汲 送，其中該複數個流動路徑包含一由一第一入口延伸至 -出口之第-流動路徑，及一由一第二入口延伸至該出 口之第一流動路徑，且其中該第二入口與該第一流動路 徑被相分隔，其中該渦卷壓縮機之該第一及該第二入口 :其中之-被連接至該等室中之另一者上，可供以相當 问之壓力沒送，及該渴卷壓縮機之該第—及該第二入口 之另被連接至该渦輪分子泵之該排放口，可供作為其 輔助。 八 2·如请求項1之系統，其中該涡卷塵縮機之第二入口被連接 至该等室中另一者上’可供以相當高之壓力汲送，及該 渦卷壓縮機之該第一入口被連接至該渦輪分子菜之該排 放口，可供作為其辅助。 月求員1之系統，其中該渦卷壓縮機之該第一入口被連 接至S玄等官φ夕兑 . 至甲之另一者上，可供以相當高之壓力汲送， 及及4卷壓縮機之該第二人σ被連接至該渦輪分子泉之 該排放口，可供作為其輔助。 4·如刖述明求項中任一項之系統’其中該渦輪分子泵係一 154628.doc 201124626 分離式流動泵，且該渦輪分子泵之一級間入口被連接至 一該室，可供進行汲送。 5.如請求項1至3中任一項之系統，其中該渦卷壓縮機之該 第一入口被連接至一該室及該渦輪分子泵之排放口。 154628.doc