TWI343452B - Scroll compressor and scroll wall arrangement therefor - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 及其渦卷壁配置。 本發明關於一種改良式渦卷壓縮機 【先前技術】 一典㈣卷壓縮機如圖m所示m料壓縮機⑺ 的橫載面，該渦卷壓縮機包含_固定洞卷12及一軌道渴卷 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。該軌道渴卷包含—大致平坦的圓盤Μ，由此 -渦卷壁22垂直延伸。一馬達24用於旋轉軸％。軸％具有 一離心轴部28固定該轨道渦卷14。軸部以離心運動使該軌 道渴卷壁22相對於固定渦卷壁18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戴 面。一流體流動路徑3 4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 忐多於或少於圖2所示，且依據汲送需求選取。該渦卷壁相 對軌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， 這些新月形口袋大小約36〇度且該壁容納於一新月形口袋 的大小稱作一盤繞量。 95405.doc 一渴卷壓縮機的料在於其係—免卿I。如此，一渦 卷愿縮機通常在質譜儀系統採用。-質譜儀系統可包括— 系列差動沒送室，其中多數個室被沒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^例 如2= 10毫巴），其令最後一室保持在一相當低的壓力（例如 10宅巴)。典型而言’低壓室或諸低壓室由-渦輪分子泵 ; 及送且相對較高麼力室岑諸它士 ^ ^ ^ 至次。#至由一主泵汲送。一渦卷壓縮 機係一適合主栗型戎。出羽Μ ,, α 1 ^ ^由此習於此技者能瞭解，一渦輪分 子泵需要m ’以便由㈣輪分子系所排放氣體在一 低於大氣之Μ力由-旋轉泵沒送且排放至大氣。此一差動 沒送系統因此能需要至少=個爷. 乂 一個泵，渦輪分子泵、輔助泵及 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-肢送應用所需且更具變化性的渦卷壓縮機。 【發明内容】 本發明提供一種渦卷式壓縮機的渴卷壁配置，該配置包 含一固定渴卷壁及一執道，、丹发辟 、渴卷壁’其共同界定多數個流動 路控’這些路徑具有各別入 ⑴八口’以便同時以不同壓力汲送， 其中該多數個㈣㈣包含—第—流動路徑，其由一第一 入口延伸至該出口；及—第二流動路徑，.其由一第二入口 延伸至該出口，及其中兮笙_ λ Λ 一 與該第一流動路徑隔離。 所以，本發明容許—罝：Α主P5. w 早屑卷壓&機同時以不同壓力汲送 至例如，該壓知目機可排空塗佈系統負載問室内的空氣。 另外’此一渴卷壓縮機能旋轉-渴輪分子栗，而也能排空 95405.doc 1343452 相S南壓至内的空氣。此一渦卷壓縮機具有其它沒送優點 及應用。 本發明也提供-種包含上述渴卷壁配置的渴卷壓縮機。 本發明進一步提供一種差動及送系統，纟包含：一系列 之氣室’其間具有分別之互連；—渦輪分子泵具有一入 口連接至-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—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 子系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所不之渦卷壁配置，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 的固疋渦卷42及一具有軌道渦卷壁46的轨道渦卷。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由該執道及固定渦卷壁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銘 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4〇包含一第二入口 54，氣體由此能· 以一第三壓力進入且循—第二流體路徑53前進，氣體經此· 95405.doc 以該第二壓力通過出口 50而排放。雖然二流動路徑52、53 具有各別入口 48及54，但是該第一流動路徑52與該第二流 動路徑53在該第二流動路徑之整個範圍上係匯合的β在氣 體通過入口 54進入之處的第三壓力高於該第—壓力且低於 第一壓力。因此，入口 48及54能以不同壓力；;及送氣體。該 第二入口 5 4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）。 s玄渴卷配置40容許’例如’在當以一單一渴卷壓縮機及 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1 2所示之差動没送系統中’一包含洞卷壁配置之 渦卷壓縮機168被配置成使該第二入口 54與一第—室i 7〇呈 流體聯通而供以一第一壓力汲送，且亦使該第—入口 4 8與 —渦輪分子泵1 74的排放口 1 72呈流體聯通以供作為其輔 助。該渦輪分子泵的入口 176被連接至一第二室丨78，以便 以一相當低之壓力沒送。因此，在一包含—渴輪分子泵的 差動汲送系統中，必須以一單一泵可替代如先前技藝所需 的主要及辅助泵。 如圖13所示之第二差動汲送系統，其中渦卷壓縮機168 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 1 80。該渦輪分子泵的主入 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1 8 8。 如圖14所示之第三差動汲送系統，其中渦卷壓縮機ι68 95405.doc 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182的排放口 18〇。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所示的差動汲送系統。 該配置的許多其它優點及應用習於此技者將能瞭解。 具有固定渦卷壁64 一渦卷壁配置60如圖4所示，且包含一 該配置 該配置 的固定渦卷62及一具有軌道渦卷壁66的轨道渦卷。 60包含一第一入口68、一出口7〇及一第二入口 72。 6〇具有一雙開端，其中二第一流動路徑乃在其匯集後由入 口 60延伸-旋轉或纏繞。該第二人口 72係該第—流動路徑 71匯集處。一第二流動路徑73由該第二入口 72延伸至出口 7〇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㈣置的#益在於其能增力口③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， 別具有該第一流動路徑由其延伸 動路徑。此配置提供多數個入口 體0 其中多數個該第一入口分 ’且匯集至一單該第一流 ’用以一第一壓力汲送氣 圖5-8顯示四個進一步對於渴卷壁配置的修正，如圖冰 關說明。圖5(a)、6(a)、7⑷及8(a)顯示該流動路徑及固定满 卷’而® 5 W、6(b)、7⑻及叫制以卷及轨道洞 卷二者。 在圖3所示渴卷壁配置中，該第二入口 5 4提供於該第一入 95405.doc -10· 1343452 口 48及出口 50間的第一流動路徑52。因此，該第二入口 54 的壓力將影響入口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 定渦卷74，該執道渦卷壁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 80。一第二入口 82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360。，在此其與該第一流度 路徑匯集，且循著一匯集流動路77、84至出口 就圖5 所示配置而έ ’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 成必須將該第二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86，該軌道渦 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 92 延伸至該出口 94。一第二入口 96與該第一流動路徑9〇以約 兩盤繞之該固元渴卷而被相隔開。一第二流動路徑9 8由該 第二入口 96延伸經過約700。，其在此與該第一流動路徑9〇 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在壓力上可達到較大的 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；:及送應用中也有其他之優點， 其中該配置較佳地可提供該被汲送在各別入口處之氣體種 類間之分隔。因此，在這些配置中，該第一入口及第二入 95405.doc -11 - 1343452 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 .4示具有固定渦卷壁1 〇2的固定渦卷1 〇〇 ,該轨道渦卷壁 103係如圖7(b)所示。該配置包含一第一入口 1〇4、一第二入 口 106及一出口 108。該配置係一關於該第一入口 ι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11〇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11〇匯集兩第二流動路 乜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1丨〇，I。， 且=伸至出口 108。該第二入口 106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U7如圖8(b)所示。該固定渦卷包含一第—入口118、一第 二入口 120及一出口 122。該配置顯示該第—入口 ιΐ8及第二 入口 m二者的雙開端。有此一方面，兩第—流動路徑124 分又自該第一入口 118且延伸超過該配置的一盤繞量，其在 此收斂至一單一第一流動路徑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入口 12〇延伸且超過該配置之一 盤繞量，其在此收斂成m動路徑126且繼續前進 至出口 122。此配置優點在於能在該第—入口 ιΐ8及第二入 口 120兩處達到較大的汲送容量。 置加以說明。由此 上述配置已經參考圖1所示單側渦卷配 95405.doc •12· 將能瞭解，一單側壓縮機包含一單固定渦卷及一單執道渦 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130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 140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 包含四路徑用於汲送二或四個不同壓力。 一雙側渦卷壁配置，據所知’其中一單軌道渦卷14 1與二 固疋滿卷143相關連，其各側各有一個，概略如圖1 〇及11所 不。上述所有實施例及修正能結合成一雙侧渦卷壓縮機配 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11所示，該雙側渦卷配置的二側具備一第一入口 i 44及 —第二入口 146，這二入口分別具有流動路徑148、150朝向 分別出口 1 52、1 54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1 52、1 54汲送的氣體種 類隔離。在圖11配置的修正中，該渦卷壁配置的該側能具 備如圖9所示的分別第二入口。 如圖10所示一雙側渦卷壁配置包含一位於該配置第一側 徑向中心部份的入口 156及該配置徑向外部的入口丨58。一 第一流動路徑1 60由該配置第一側上的第一入口 1 56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丨62。 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 1 62。如所示，該第一流動路徑在第二 入口 158匯集該第二流動路徑。或者，如參考圖5及6所說 95405.doc -13- 1343452 /第一入口丨58靶與該第一流動路徑能以該渦卷壁配置 或夕個盤繞里搞離，以便該第一流動路徑與較接近排 放口 _的第二流動路徑聚合。該第二入口 158當作—令間入 口’稽此容許以在第-人σ 156以_第_麼力沒送，及在該 第二入口 158以一第二壓力汲送。 由前述說明將能瞭解到有許多修正及配置將符合本發明 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π-ll所取壓縮機渦卷壁配置的橫截面； 圖3顯示一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渦卷壁配置的橫截面 圖，圖5(a)僅顯示該固定渦卷壁及圖5(b)顯示該固定渦卷壁 及軌道渦卷壁二者； 圖6顯示如本發明第二實施例之渦卷壁配置的橫截面 圖，圖6(a)僅顯示該固定渦卷壁及圖6(b)顯示該固定渦卷壁 及執道滿卷壁二者； 圖7顯示另一渦卷壁配置的橫戴面圖，圊7(a)僅顯示該固 定滿卷壁及圖7(b)顯示該固定渦卷壁及軌道渦卷壁二者； 圖8顯示又一渦卷壁配置的橫戴面圖，圖8(a)僅顯示該固 定渦卷壁及圖8(b)顯示該固定渦卷壁及轨道渦卷壁二者； 95405.doc -14- 1343452 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 轴 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 軌道渦卷壁 48、68、72、78、92、104、 118、140、144、156 第一入口 95405.doc -15· 1343452 52、7卜 77、90、110、124、 134、148、152、160 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 第一流動路徑 第二流動路徑 第二入口 軌道渦卷 渦卷壓縮機 第一室 渦輪分子泵 第二室 另一室 95405.doc -16·

Claims (1)

1. 、丨⑽ 、第24997號專利申請案 厂中請專利範圍替換本(100年3月）、q值 十、申請專利範圍： 巷壁配置’該配置包含一固定滿 該轨道渦卷壁被安裝以相對於該 1. 一種渦卷式壓縮機的渦卷壁配置 卷壁及一轨道渦卷壁，該 固疋渦卷壁作執道運動，從而在使用時複數個新月形口 袋形成於該等壁之間，且在該軌道渦卷壁軌道運動時， 沿著複數個大致螺旋形流動路徑被迫使徑向向内，藉以 壓縮尺寸，各該新月形口袋延伸穿過該等壁之—大約 度盤繞量，其中該等複數個流動路徑具有各別入口可供 以不同壓力同時汲送、一由—第一入口延伸至一出口之 第一流動路徑及一由一第二入口延伸至該出口之第二流 動路徑’且其中該第二流動路徑在與該第一流動路徑匯 合以將該第二人口與該卜流動路徑相分隔之前，該第 二流動路徑由該第二入口延伸穿過至少一盤繞量。 如。月求項1之配置’其中在該第二流動路徑與該第—流動 路徑匯合之前，該第二流動路徑由該第二入口延伸穿過 二盤繞量。 °

   入口相 入口於沒送期間的壓力係高於該第 3.如請求項i或2之配置 隔離’藉以使該第二 一入口的壓力。 4.如請求項I或2之配置 隔離’藉以使該第二 入σ的壓力。 ，其中該第一入口與該第二入口相 入口於汲送期間的壓力係低於該第 ，其具有如前述請求項中任—項的一 5. —種渦卷式壓縮機 渦卷壁配置。 95405-10003l7.doc 1343452- Ί } \ * i m 種满卷式壓縮機’其具有各如請求項1至4中任一項的 第一渦卷壁配置及第二渦卷壁配置。 ’ 7. #請求項6之渴卷式壓縮機，其中該i及第二渴卷壁配 置之固定㈣㈣成形為二配置所共用之一固定渦卷的 部份。 95405-10003l7.doc