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    关 键 词:
    涡旋 压缩机
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    摘要
    申请专利号:

    CN201310006139.2

    申请日:

    2013.01.08

    公开号:

    CN103912491A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F04C 18/02申请日:20130108|||公开
    IPC分类号: F04C18/02; F04C29/00 主分类号: F04C18/02
    申请人: 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司
    发明人: 苏晓耕; 孙庆丰; 叶涛
    地址: 215021 江苏省苏州市工业园区苏虹西路69号
    优先权:
    专利代理机构: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 田军锋;潘炜
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310006139.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.02.24|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种涡旋压缩机(10),包括定涡旋部件(150)、动涡旋部件(160)、驱动轴(30)和杠杆机构(40,40A),所述杠杆机构(40,40A)构造成能够随所述驱动轴(30)一起旋转并且所述杠杆机构(40,40A)由于旋转而产生的离心力传递到所述动涡旋部件(160)以至少部分地抵消所述动涡旋部件(160)本身的离心力。采用上述构造,能够有效降低动涡旋部件的离心力对涡旋部件的径向密封力造成的影响,从而在任何转速下都能够在定涡旋部件和动涡旋部件之间实现合适的径向密封力。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种涡旋压缩机(10),包括:
    定涡旋部件(150),所述定涡旋部件(150)包括定涡旋端板(154)和形成在所述定涡旋端板(154)一侧的定涡旋叶片(156);
    动涡旋部件(160),所述动涡旋部件(160)包括动涡旋端板(164)、形成在所述动涡旋端板(164)一侧的动涡旋叶片(166)和形成在所述动涡旋端板(164)另一侧的毂部(162);
    驱动轴(30),所述驱动轴(30)包括偏心曲柄销(32),所述偏心曲柄销(32)配合在所述动涡旋部件(160)的毂部(162)中以驱动所述动涡旋部件(160);以及
    杠杆机构(40,40A),所述杠杆机构(40,40A)构造成能够随所述驱动轴(30)一起旋转并且所述杠杆机构(40,40A)由于旋转而产生的离心力传递到所述动涡旋部件(160)以至少部分地抵消所述动涡旋部件(160)本身的离心力。

    2.  如权利要求1所述的涡旋压缩机,其中所述驱动轴(30)的设置有所述偏心曲柄销(32)的端部包括凹槽(323),所述杠杆机构(40,40A)设置在所述凹槽(323)中。

    3.  如权利要求2所述的涡旋压缩机,其中所述凹槽(323)沿平行于所述驱动轴(30)的旋转轴线的第一方向延伸。

    4.  如权利要求3所示的涡旋压缩机,其中所述杠杆机构(40,40A)包括配重部件(42,42A),所述配重部件(42,42A)的至少一部分设置在所述凹槽(323)中,并且所述配重部件(42,42A)能够绕枢转点(P)相对于所述驱动轴(30)摆动。

    5.  如权利要求4所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42)包括能够向所述动涡旋部件(160)传递离心力的接触点(425),所述接触点(425)位于所述配重部件(42)的重心(G)和所述枢转点(P)之间。

    6.  如权利要求5所述的涡旋压缩机,其中所述枢转点(P)定位在所述偏心曲柄销(32)的远端,所述偏心曲柄销(32)的远端面对所述动涡旋端板(164)。

    7.  如权利要求6所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42)包括枢转端(42P)和自由端(42F),所述枢转端(42P)经由销-孔配合可枢转地设置在所述偏心曲柄销(32)的远端,所述销-孔配合构成所述枢转点(P)。

    8.  如权利要求6所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42)形成为大致L形,所述L形的长臂(421)大致沿所述第一方向延伸,所述L形的短臂(423)大致沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸。

    9.  如权利要求8所述的涡旋压缩机,其中所述L形的长臂(421)包括弯折部(422)使得所述配重部件(42)的重心(G)沿所述第二方向向外偏移。

    10.  如权利要求9所述的涡旋压缩机,其中所述凹槽(323)具有与所述配重部件(42)大致对应的形状。

    11.  如权利要求4所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42A)包括能够向所述动涡旋部件(160)传递离心力的接触点(425A),所述配重部件(42A)的重心(G)位于所述接触点(425A)和所述枢转点(P)之间。

    12.  如权利要求11所述的涡旋压缩机,其中所述枢转点(P)定位成远离所述偏心曲柄销(32)的远端,其中所述偏心曲柄销(32)的远端面对所述动涡旋端板(164)。

    13.  如权利要求12所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42A)包括枢转端(42AP)和自由端(42AF),所述枢转端(42AP)经由销-孔配合可枢转地设置在所述驱动轴(30)的所述凹槽(323)中,所述销-孔配 合构成所述枢转点。

    14.  如权利要求13所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42A)包括大致沿所述第一方向延伸的第一部分(421A)和与所述第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分(423A)。

    15.  如权利要求14所述的涡旋压缩机,进一步包括与所述配重部件(42A)连接的第二配重(44)。

    16.  如权利要求5-15中任一项所述的涡旋压缩机,其中在所述偏心曲柄销(32)和所述动涡旋部件(160)的毂部(162)之间设置有卸载衬套(142)。

    17.  如权利要求16所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42,42A)的接触点(425,425A)经由所述卸载衬套(142)向所述动涡旋部件(160)的毂部(162)传递离心力。

    18.  如权利要求1-15中任一项所述的涡旋压缩机,其中所述驱动轴(32)的由主轴承座(140)支承的轴颈部分(36)上设置有套筒(50)以覆盖所述凹槽(323)的一部分。

    19.  如权利要求18所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42,42A)与所述套筒(50)之间具有预定的径向间隙(52)。

    20.  如权利要求18所述的涡旋压缩机,其中在所述主轴承座(140)中设置有用于支承所述驱动轴(32)的主轴承(144),所述套筒(50)位于所述驱动轴(32)与所述主轴承(144)之间。

    21.  如权利要求2-15中任一项所述的涡旋压缩机,其中所述偏心曲柄销(32)包括平行于所述驱动轴(30)的旋转轴线延伸的平面部(321),所述凹槽(323)所处的平面与所述平面部(321)所处的平面之间具有预 定夹角。

    22.  如权利要求21所述的涡旋压缩机,其中所述预定夹角的数值设定成使得所述动涡旋叶片(166)和所述定涡旋叶片(156)之间的径向密封力全部由所述预定夹角确定的驱动力的径向分量来提供,而与所述动涡旋部件(160)本身的离心力无关。

    23.  如权利要求1-15中任一项所述的涡旋压缩机,其中所述杠杆机构(40,40A)提供的离心力的方向与所述动涡旋部件(160)本身的离心力的方向大致相反。

    24.  如权利要求23所述的涡旋压缩机,其中所述杠杆机构(40,40A)传递到所述动涡旋部件(160)的作用力与所述动涡旋部件(160)本身的离心力大致相等。

    25.  如权利要求4-15中任一项所述的涡旋压缩机,其中所述配重部件(42,42A)的重心(G)和所述动涡旋部件(160)的重心位于所述驱动轴(30)的旋转轴线的两侧。

    说明书

    说明书涡旋压缩机
    技术领域
    本发明涉及一种涡旋压缩机。
    背景技术
    本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息,其可能并不构成现有技术。
    涡旋压缩机通常包括定涡旋部件和动涡旋部件。定涡旋部件和动涡旋部件各自的叶片之间的径向密封力的主要部分由动涡旋部件运动过程中产生的离心力来提供。动涡旋部件的离心力与驱动该动涡旋部件的驱动机构例如马达的转速相关。因此可能存在如下问题:当马达转速较低时,径向密封力太低而导致压缩腔无法有效封闭;而当马达转速较高时,径向密封力太高而导致叶片容易断裂。
    因此,需要一种不管马达转速如何都能够提供合理的径向密封力的涡旋压缩机。
    发明内容
    根据本发明的一个方面,提供了一种涡旋压缩机,包括:定涡旋部件,所述定涡旋部件包括定涡旋端板和形成在所述定涡旋端板一侧的定涡旋叶片;动涡旋部件,所述动涡旋部件包括动涡旋端板、形成在所述动涡旋端板一侧的动涡旋叶片和形成在所述动涡旋端板另一侧的毂部;驱动轴,所述驱动轴包括偏心曲柄销,所述偏心曲柄销配合在所述动涡旋部件的毂部中以驱动所述动涡旋部件;以及杠杆机构,所述杠杆机构构造成能够随所述驱动轴一起旋转并且所述杠杆机构由于旋转而产生的离心力传递到所述动涡旋部件以至少部分地抵消所述动涡旋部件本身的离心力。
    附图说明
    通过以下参照附图的描述,本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解,其中:
    图1是常规的涡旋压缩机的纵剖视图;
    图2是图1中的动涡旋部件和定涡旋部件之间的径向密封力的示意图;
    图3示出了包括根据本发明第一实施方式的杠杆机构的涡旋压缩机的局部纵剖视图;
    图4是根据本发明第一实施方式的杠杆机构的组装立体图;
    图5是根据本发明第一实施方式的杠杆机构的分解立体图;
    图6是配重部件和驱动轴的侧视图;
    图7是根据本发明第一实施方式的动涡旋部件和定涡旋部件之间的径向密封力的示意图;以及
    图8示出了根据本发明第二实施方式的杠杆机构的局部纵剖视图。
    具体实施方式
    下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的,而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件,因此相同部件的构造将不再重复描述。
    首先将参照图1描述常规的涡旋压缩机的总体构造和运行原理。如图1所示,涡旋压缩机100(下文中有时也会称为压缩机)一般包括壳体110、设置在壳体110一端的顶盖112、设置在壳体110另一端的底盖114以及设置在顶盖112和壳体110之间以将压缩机的内部空间分隔成高压侧和低压侧的隔板116。隔板116和顶盖112之间的空间构成高压侧,而隔板116、壳体110和底盖114之间的空间构成低压侧。在低压侧设置有用于吸入流体的进气接头118,在高压侧设置有用于排出压缩后的流体的排气接头119??翘?10中设置有由定子122和转子124构成的马达120。转子124中设置有驱动轴130以驱动由定涡旋部件150和动涡旋部件160构成的压缩机构。动涡旋部件160包括端板164、形成在端板一侧的毂部162和形成在端板另一侧的螺旋状的叶片166。定涡旋部件150包括端板154、形成在端板一侧的螺旋状的叶片156和形成在端板的大致中央位置处的排气口152。在定涡旋部件150的螺旋叶片156和动涡旋部件160的螺旋叶片166之间形成一系列体积在从径向外侧向径向内侧逐渐减小的压缩腔C1、C2 和C3。其中,径向最外侧的压缩腔C1处于吸气压力,径向最内侧的压缩腔C3处于排气压力。中间的压缩腔C2处于吸气压力和排气压力之间,从而也被称之为中压腔。
    动涡旋部件160的一侧由主轴承座140的上部(其构成止推表面)支撑,驱动轴130的一部分由设置在主轴承座140中的主轴承144支撑。驱动轴130的一端设置有偏心曲柄销132,在偏心曲柄销132和动涡旋部件160的毂部162之间设置有卸载衬套142。通过马达120的驱动,动涡旋部件160将相对于定涡旋部件150平动转动(即,动涡旋部件160的中心轴线绕定涡旋部件150的中心轴线旋转,但是动涡旋部件160本身不会绕本身的中心轴线旋转)以实现流体的压缩。上述平动转动通过定涡旋部件150和动涡旋部件160之间设置的十字滑环190来实现。经过定涡旋部件150和动涡旋部件160压缩后的流体通过排气口152排出到高压侧。为了防止高压侧的流体在特定情况下经由排气口152回流到低压侧,可以在排气口152处设置单向阀或排气阀170。
    在图1所示的涡旋压缩机的示例中,在压缩机壳体的底部存储有润滑剂。相应地,在驱动轴130中形成有大致沿其轴向延伸的通道,即形成在驱动轴130下端的中心孔136和从中心孔136向上延伸到偏心曲柄销132端面的偏心孔134。中心孔136的端部浸没在压缩机壳体底部的润滑剂中或者以其他方式被供给有润滑剂。在一种示例中,可以在该中心孔136中或在其端部设置润滑剂供给装置,例如如图1所示的油泵或油叉138等。在压缩机的运转过程中,中心孔136的一端被润滑剂供给装置供给有润滑剂,进入中心孔136的润滑剂在驱动轴130旋转过程中受到离心力的作用而被泵送或甩到偏心孔134中并且沿着偏心孔134向上流动一直到达偏心曲柄销132的端面。从偏心曲柄销132的端面排出的润滑剂沿着卸载衬套142与偏心曲柄销132之间的间隙以及卸载衬套142与毂部162之间的间隙向下流动到达主轴承座140的凹部146中。聚集在凹部146中的一部分润滑剂流动穿过主轴承144向下流动,一部分润滑剂被毂部162搅动而向上运动到达动涡旋部件160的端板164的下侧并随着动涡旋部件160的平动转动而遍布动涡旋部件160和主轴承座140之间的止推表面。在压缩机的运转过程中,供给到压缩机中的各种活动部件上的润滑剂被甩出和飞溅以形成液滴或雾。这些润滑剂液滴或雾将混合在从进气接头118吸入的工作流体(或者制冷剂)中。随后这些混合有润滑剂液滴的工作流体被吸入到定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的压缩腔中以实现这些涡旋部件内部的润滑、密封和冷却。
    在图1所示的涡旋压缩机中,为了实现流体的压缩,定涡旋部件150和动涡旋部件160之间必须有效密封。一方面,定涡旋部件150的螺旋叶片156的顶端与动涡旋部件160的端板164之间以及动涡旋部件160的螺旋叶片166的顶端与定涡旋部件150的端板154之间需要轴向密封。
    通常,在定涡旋部件150的端板154的与螺旋叶片156相反的一侧设置有背压腔158。背压腔158中设置有密封组件180,密封组件180的轴向位移受到隔板116的限制。背压腔158通过端板154中形成的轴向延伸的通孔155与其中一个压缩腔例如中压腔C2流体连通从而形成将定涡旋部件150朝向动涡旋部件160压的力。由于动涡旋部件160的一侧由主轴承座140的上部支撑,所以利用背压腔158中的压力可以有效地将定涡旋部件150和动涡旋部件160压在一起。当各个压缩腔中的压力超过设定值时,这些压缩腔中的压力所产生的合力将超过背压腔158中提供的下压力从而使得定涡旋部件150向上运动。此时,压缩腔中的流体将通过定涡旋部件150的螺旋叶片156的顶端与动涡旋部件160的端板164之间的间隙以及动涡旋部件160的螺旋叶片166的顶端与定涡旋部件150的端板154之间的间隙泄漏到低压侧以实现卸载,从而为涡旋压缩机提供了轴向柔性。
    另一方面,定涡旋部件150的螺旋叶片156的侧表面与动涡旋部件160的螺旋叶片166的侧表面之间也需要径向密封。二者之间的这种径向密封通常借助于动涡旋部件160在运转过程中的离心力以及驱动轴130提供的驱动力来实现。具体地,在运转过程中,通过马达120的驱动,动涡旋部件160将相对于定涡旋部件150平动转动,从而动涡旋部件160将产生离心力。另一方面,驱动轴130的偏心曲柄销132在旋转过程中也会产生有助于实现定涡旋部件150和动涡旋部件160的径向密封的驱动力分量。动涡旋部件160的螺旋叶片166将借助于上述离心力和驱动力分量贴靠在定涡旋部件150的螺旋叶片156上,从而实现二者之间的径向密封。当不可压缩物质(诸如固体杂质、润滑油以及液态制冷剂)进入压缩腔中而卡在螺旋叶片156和螺旋叶片166之间时,螺旋叶片156和螺旋叶片166能够暂时沿径向彼此分开以允许异物通过,因此防止了螺旋叶片156或166损坏。这种能够径向分开的能力为涡旋压缩机提供了径向柔性,提高了压缩机的可靠性。
    然而,随着可变速度压缩机的广泛使用,如上所述的这种通过离心 力来实现径向密封的方式可能存在如下问题。图2示出了定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的径向密封力的示意图。如图2所示,定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的总的径向密封力可以用如下的公式来表示:
    Fflank=FIOS+FsSinθeff-FIO*Sinθ-Frg    公式(1)
    其中,Fflank是定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的总的径向密封力;
    FIOS是动涡旋部件160的离心力;
    FsSinθeff是偏心曲柄销132提供的驱动力的径向分量(即,离心力分量),其中Fs是偏心曲柄销132提供的驱动力,θeff是偏心曲柄销132的有效驱动角度;
    FIO*Sinθ是十字滑环190提供的离心力分量,其中FIO是十字滑环190提供的离心力,θ是动涡旋部件160相对于定涡旋部件150的定向角度;
    Frg是压缩腔中的流体提供的径向气体力。
    从上述公式1可以看出,FIOS和FIO*Sinθ是与驱动轴130的转速相关的项,而FsSinθeff和Frg是与驱动轴130的转速无关的项。因此,径向密封力Fflank与驱动轴130的转速相关。即,驱动轴130的转速越大,则径向密封力Fflank越大,而驱动轴130的转速越小,则径向密封力Fflank越小。因此,当涡旋压缩机100处于低转速工况下时,定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的径向密封力Fflank可能不足从而导致压缩机效率降低,而当涡旋压缩机100处于高转速工况下时,定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的径向密封力Fflank可能过大而导致涡旋部件磨损过度,甚至导致涡旋部件的叶片破裂。
    针对上述问题,做出了本发明。本发明的一个目的是尽可能地降低甚至消除驱动轴(或马达)的转速对动涡旋部件和定涡旋部件之间的径向密封力的影响。
    下面参照图3-8详细描述包括根据本发明第一实施方式的杠杆机构的涡旋压缩机的构造和工作原理。在图3-8中采用了与图1和2中相同的数字和字母来表示相同的构造,因此下面将不再对这些相同的构造进 行重复的描述。
    如图3所示,驱动轴30配合在转子124中以驱动动涡旋部件160平动转动。驱动轴30的一端包括偏心曲柄销32。驱动轴30中形成有大致沿与驱动轴30的旋转轴线平行的第一方向(纵向方向)的偏心孔34以向偏心曲柄销32的端部供给润滑剂。驱动轴30的偏心曲柄销32经由卸载衬套142配合在动涡旋部件160的毂部162中。同时参照图4-5,偏心曲柄销32包括平行于驱动轴30的旋转轴线延伸的平面部321。相应地,卸载衬套142的供偏心曲柄销32穿过的大致D形的孔包括能够与偏心曲柄销32的平面部321配合的平面部143。在与平面部143平行的径向方向上,卸载衬套142中的大致D形的孔的尺寸大于偏心曲柄销的尺寸以确保动涡旋部件160和定涡旋部件150之间的径向柔性。
    根据本发明的涡旋压缩机进一步包括杠杆机构40。杠杆机构40可以构造成随驱动轴30一起旋转并且杠杆机构40由于旋转而产生的离心力能够传递到动涡旋部件160,从而能够部分或者全部地抵消动涡旋部件160本身的离心力。
    更具体地,驱动轴30的设置有偏心曲柄销32的端部可以包括凹槽323。杠杆机构40可以设置在凹槽323中。凹槽323可以沿平行于驱动轴30的旋转轴线的第一方向(纵向方向)延伸?;蛘呋谎灾?,凹槽323所处的平面可以平行于驱动轴30的旋转轴线。进一步地,杠杆机构40可以包括配重部件42,配重部件42的至少一部分可以设置在凹槽323中,并且配重部件42能够绕枢转点P相对于驱动轴30摆动。此外,配重部件42的重心G和动涡旋部件160的重心可以设置成位于驱动轴30的旋转轴线的两侧。
    在图3-6所示的示例,配重部件42形成为大致L形。L形的长臂421大致沿平行于驱动轴30的旋转轴线的第一方向延伸,L形的短臂423大致沿与第一方向大致垂直的第二方向延伸。L形的长臂421还可以包括弯折部422以使得配重部件42的重心G可以沿第二方向向外偏移。如图6所示,凹槽323可以具有与配重部件42大致对应的形状。配重部件42还包括能够向动涡旋部件160传递离心力的接触点(或接触部)425。更具体地,配重部件42的接触点425经由卸载衬套142向动涡旋部件160的毂部162传递离心力。本领域技术人员应该理解,配重部件42的形状并不局限于图中所示,相反可以根据压缩机中其他部件的位置关系等合理地设计和修改 配重部件的形状和重心分布。例如,可以缩短短臂423的长度而增加其厚度。例如,可以取消长臂421中的弯折部422。
    在本示例中,接触点425位于配重部件42的重心G和枢转点P之间。枢转点P可以定位在偏心曲柄销32的远端(即面对动涡旋端板的一端)或其附近。在结构上,枢转点P例如可以通过配重部件42和偏心曲柄销32之间的销-孔配合来实现。例如,配重部件42可以包括枢转端42P和自由端42F。配重部件42的枢转端42P可以包括孔424,偏心曲柄销32的远端可以包括对应的孔325。配重部件42可以通过穿过孔325和424的销425而可枢转地设置在驱动轴30的偏心曲柄销32的远端。
    驱动轴30的由主轴承座140支承的轴颈部分36上设置有套筒50以覆盖凹槽323的一部分。并且在主轴承座140中设置有用于支承驱动轴30的主轴承144。套筒50位于驱动轴30和主轴承144之间。另外,如图3所示,配重部件42与套筒50之间可以具有预定的径向间隙52以允许配重部件42沿径向向外摆动。
    下面参照图3-7描述根据本发明第一实施方式的杠杆机构40的工作过程和产生的有益效果。由于配重部件42通过销426固定在驱动轴30上,所以配重部件42能够随驱动轴30一起旋转。同时,由于配重部件42能够绕销426(即枢转点P)转动,所以当配重部件42随驱动轴30旋转时配重部件42在离心力的作用下能够向外摆动。如图6所示,假定配重部件42旋转时产生的离心力为F1,接触点425处向动涡旋部件160传递的作用力为F2,配重部件42的重心G与枢转点P之间的距离为H1,接触点425与枢转点P之间的距离为H2,则根据杠杆原理可知,上述参数之间的关系为F1*1=F2*H2,即F2=F1*(H1/H2)。根据上述公式可知,可以通过合适地设定距离H1、H2和F1中的至少一个参数来获得期望的F2的值。特别是,在本示例中,由于H1大于H2,所以杠杆机构起到了力的放大作用,因此允许采用重量较小的配重部件42来提供相对较大的作用力F2。
    为了使得动涡旋叶片166和定涡旋叶片156之间的径向密封力变得与驱动轴30的转速无关,可以将杠杆机构40提供的作用力F2的方向设置成与动涡旋部件160本身的离心力的方向大致相反,并且使得杠杆机构40的作用力F2与动涡旋部件160本身的离心力的大致相等。进一步地,假定偏心曲柄销32的平面部321所处的平面与凹槽323所处的平面之间具有预定夹角(或者假定偏心曲柄销32具有有效驱动角度θeff),则动涡旋叶片 166和定涡旋叶片156之间的径向密封力可以仅由上述预定夹角或者效驱动角度θeff所确定的驱动力的径向分量来提供,而与动涡旋部件160的离心力无关。
    下面参照图7更详细地解释本发明的效果。如图7所示,在根据本发明第一实施方式的涡旋压缩机中,定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的总的径向密封力可以用如下的公式来表示:
    Ffiank=FIOS+FsSunθeff-FIO*Sinθ-Frg-F2     公式(2)
    其中,F2是如上所述的配重部件42提供的离心力,其他参数的含义与公式(1)中的相同。
    从上述公式2可以看出,FIOS和F2虽然都是与驱动轴30的转速相关的项,但是通过将FIOS和F2设置成大致相同并且方向相反,则可以使得二者之间的差(FIOS-F2)大致为零。特别是,不管驱动轴30的转速如何,二者之间的差(FIOS-F2)都大致为零。从而,上述公式2可以简化为如下的公式3:
    Fflank=FsSinθeff-FIO*Sinθ-Frg    公式(3)
    在公式3中,仅FIO*Sinθ是与驱动轴30的转速相关的项。但是由于十字滑环190的重量很小,所以此项几乎可以忽略不计。Frg是与驱动轴30的转速无关的项,可以认为是一个常量。FsSinθeff也是与驱动轴30的转速无关的项,在有效驱动角度θeff固定的情况下,可认为是一个常量。
    因此,在根据本发明第一实施方式的涡旋压缩机中,使得径向密封力Fflank变成与驱动轴30的转速无关的常量?;谎灾?,不管驱动轴30的转速如何,径向密封力Fflank都不受驱动轴转速的影响。另一方面,由于通过改变偏心曲柄销32的有效驱动角度θeff可以改变FsSinθeff的大小,因此可以通过调整该有效驱动角度θeff来调整所需的径向密封力Fflank。从而,不管是涡旋压缩机处于低转速工况还是处于高转速工况,都可以实现合适的径向密封力。避免了由于径向密封力不足而导致的压缩机效率降低,并且还避免了径向密封力过大而造成的涡旋部件过度磨损。另一方面,由于在设计压缩机时无需考虑压缩机在低转速工况和高转速工况下涡旋部件的径向密封力的变化,因此能够简化压缩机的设计从而降低压缩机的成本。
    尽管在上述示例中,将杠杆机构提供的平衡力设定成与动涡旋部件的 离心力大致相等,但是本领域技术人员应该理解,杠杆机构提供的平衡力也可以设定成小于动涡旋部件的离心力以部分平衡动涡旋部件的离心力。在这种情况下,能够减小压缩机转速变化对涡旋部件之间的径向密封力的影响,从而能够降低涡旋部件之间的径向密封力在高转速工况和低转速工况下的差异,这能够避免压缩机在低转速工况下的密封不良和在高转速工况下的过度磨损。
    在本发明第一实施方式的构造中,由于采用了杠杆机构,所以能够显著地降低平衡动涡旋部件的离心力所需的配重部件的重量和体积,因此有利于杠杆机构在压缩机中特别是驱动轴中的布置。此外,由于配重部件42包括弯折部422以使得配重部件的重心G向外偏移,这相当于增加了配重部件42的重心G处的旋转半径,因此在同样重量的情况下,能够提供更大的离心力。通过在驱动轴30的轴颈部分36处设置套筒50,能够避免驱动轴30上的凹槽323对主轴承144的影响。在本发明的压缩机中,通过偏心曲柄销和卸载衬套的配合,仍然能够保持压缩机的径向柔性。
    在本发明中,杠杆机构40设置在驱动轴30的凹槽323中,因此基本上无需对压缩机中的其他部件进行改动就可以实现上述有益效果,因此降低了压缩机的改造成本。
    下面参见图8描述根据本发明第二实施方式的杠杆机构40A。在本实施方式中,杠杆机构40A包括配重部件42A。配重部件42A包括能够向动涡旋部件160传递离心力的接触点(接触部)425A。在本示例中,配重部件42A的重心G位于接触点425A和枢转点P之间。即,枢转点P定位成远离偏心曲柄销32的远端。与第一实施方式类似,配重部件42A可以包括枢转端42AP和自由端42AF。,配重部件42A的枢转端42AP可以经由构成枢转点P的销-孔配合可枢转地设置在驱动轴30的凹槽323中。
    更具体地,配重部件42A可以包括大致沿平行于驱动轴30的旋转轴线的第一方向延伸的第一部分421A和从第一部分421A沿与第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分423A。在本示例中,假定配重部件42A旋转时产生的离心力为F1’,接触点425A处向动涡旋部件160传递的作用力为F2’,配重部件42A的重心G与枢转点P之间的距离为H1’,接触点425与枢转点P之间的距离为H2’,则根据杠杆原理可知,上述参数之间的关系为F1’*H1’=F2’*H2’,即F2’=F1’*(H1’/H2’)。同理, 根据上述公式可知,可以通过合适地设定距离H1’、H2’和F1’中的至少一个参数来获得期望的F2’的值。然而,在本示例中,由于H2’大于H1’,所以杠杆机构起到了力的缩小作用,因此需要采用重量较大的配重部件42A来提供足够的离心力。为此,在该示例的杠杆机构40A中,可以进一步设置与配重部件42A连接的第二配重44以增加杠杆机构40A所提供的离心力。在一种优选方式中,第二配重44通过诸如螺栓连接、铆钉连接等方式固定到配重部件42A的第二部分423A。第二实施方式的其他方面与第一实施方式相同,在此不再赘述。
    上文已经具体描述了本发明的各种实施方式和变型,但是本领域技术人员应该理解,本发明并不局限于上述具体的实施方式和变型而是可以包括其他各种可能的组合和结合。
    例如,根据本发明的一个方面,提供了一种涡旋压缩机,包括:定涡旋部件,所述定涡旋部件包括定涡旋端板和形成在所述定涡旋端板一侧的定涡旋叶片;动涡旋部件,所述动涡旋部件包括动涡旋端板、形成在所述动涡旋端板一侧的动涡旋叶片和形成在所述动涡旋端板另一侧的毂部;驱动轴,所述驱动轴包括偏心曲柄销,所述偏心曲柄销配合在所述动涡旋部件的毂部中以驱动所述动涡旋部件;以及杠杆机构,所述杠杆机构构造成能够随所述驱动轴一起旋转并且所述杠杆机构由于旋转而产生的离心力传递到所述动涡旋部件以至少部分地抵消所述动涡旋部件本身的离心力。
    根据本发明的第二个方面,所述驱动轴的设置有所述偏心曲柄销的端部可以包括凹槽,所述杠杆机构可以设置在所述凹槽中。
    根据本发明的第三个方面,所述凹槽可以沿平行于所述驱动轴的旋转轴线的第一方向延伸。
    根据本发明的第四个方面,所述杠杆机构可以包括配重部件,所述配重部件的至少一部分可以设置在所述凹槽中,并且所述配重部件能够绕枢转点相对于所述驱动轴摆动。
    根据本发明的第五个方面,所述配重部件可以包括能够向所述动涡旋部件传递离心力的接触点,所述接触点可以位于所述配重部件的重心和所述枢转点之间。
    根据本发明的第六个方面,所述枢转点可以定位在所述偏心曲柄销的 远端。
    根据本发明的第七个方面,所述配重部件可以包括枢转端和自由端,所述枢转端经由销-孔配合可枢转地设置在所述偏心曲柄销的远端,所述销-孔配合构成所述枢转点。
    根据本发明的第八个方面,所述配重部件可以形成为大致L形,所述L形的长臂大致沿所述第一方向延伸,所述L形的短臂大致沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸。
    根据本发明的第九个方面,所述L形的长臂包括弯折部使得所述配重部件的重心沿所述第二方向向外偏移。
    根据本发明的第十个方面,所述凹槽可以具有与所述配重部件大致对应的形状。
    根据本发明的第十一个方面,所述配重部件可以包括能够向所述动涡旋部件传递离心力的接触点,所述配重部件的重心位于所述接触点和所述枢转点之间。
    根据本发明的第十二个方面,所述枢转点可以定位成远离所述偏心曲柄销的远端。
    根据本发明的第十三个方面,所述配重部件可以包括枢转端和自由端,所述枢转端经由销-孔配合可枢转地设置在所述驱动轴的所述凹槽中,所述销-孔配合构成所述枢转点。
    根据本发明的第十四个方面,所述配重部件可以包括大致沿所述第一方向延伸的第一部分和沿与所述第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分。
    根据本发明的第十五个方面,所述涡旋压缩机可以进一步包括与所述配重部件连接的第二配重。
    根据本发明的第十六个方面,在所述偏心曲柄销和所述动涡旋部件的毂部之间可以设置有卸载衬套。
    根据本发明的第十七个方面,所述配重部件的接触点可以经由所述卸载衬套向所述动涡旋部件的毂部传递离心力。
    根据本发明的第十八个方面,所述驱动轴的由主轴承座支承的轴颈部分上可以设置套筒以覆盖所述凹槽的一部分。
    根据本发明的第十九个方面,所述配重部件与所述套筒之间可以具有预定的径向间隙。
    根据本发明的第二十个方面,在所述主轴承座中设置有用于支承所述驱动轴的主轴承,所述套筒位于所述驱动轴与所述主轴承之间。
    根据本发明的第二十一个方面,所述偏心曲柄销可以包括平行于所述驱动轴的旋转轴线延伸的平面部,所述凹槽所处的平面与所述平面部所处的平面之间具有预定夹角。
    根据本发明的第二十二个方面,所述预定夹角的数值可以设定成使得所述动涡旋叶片和所述定涡旋叶片之间的径向密封力全部由所述预定夹角确定的驱动力的径向分量来提供,而与所述动涡旋部件本身的离心力无关。
    根据本发明的第二十三个方面,所述杠杆机构提供的离心力的方向可以与所述动涡旋部件本身的离心力的方向大致相反。
    根据本发明的第二十四个方面,所述杠杆机构传递到所述动涡旋部件的作用力可以与所述动涡旋部件本身的离心力大致相等。
    根据本发明的第二十五个方面,所述配重部件的重心和所述动涡旋部件的重心可以位于所述驱动轴的旋转轴线的两侧。
    尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式,但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式,在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且,所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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