專利名稱：渦旋式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及渦旋式機器，特別是具有改進的曲柄銷軸驅動軸承的渦旋式壓縮機。
普通類型的渦旋式壓縮機由不轉渦旋件和轉動渦旋件所組成。渦旋件具有相互配合的螺旋葉片，一渦旋件的葉片的側面與另一渦旋件葉片的側面密封接觸。葉片間形成了容納運動流體的腔室，在一個渦旋件相對于另一渦旋件旋轉時，腔室容積發生變化。
旋轉運動一般是由軸向延伸的曲軸所提供，曲軸的靠近兩端的軸頸是用樞軸支承的，以便在各自的壓縮機軸承中回轉。一般曲軸一端上有一偏心曲柄銷軸，它配置在安裝在轉動渦旋件的輪轂上的驅動軸承中，曲柄的回轉使轉動渦旋件相對于不轉渦旋件旋轉運動。在徑向柔性驅動時，曲柄銷軸和輪轂軸承之間可設置軸襯。當負載增加時，由于慣性和被壓縮氣體作用力，曲軸相對于靜止狀態有偏斜或彎曲的傾向，導致偏心曲柄銷軸與其軸承對不準，因此使其軸承內成點接觸而不是線接觸或面接觸。這種負載是不希望有的，因為它阻礙了適當的潤滑，而且使破壞性磨損的可能性明顯增加。
本發明的目的是為了克服以上缺點而提供一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔，以在回轉軌道上驅動該渦旋件，一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲柄，它的一端具有一個偏心曲柄銷軸，以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔并可回轉地裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中其特征在于所述的軸向孔和曲柄銷軸具有相對的嚙合驅動面，該驅動面中的一個相對于該曲軸靜止時的軸線在軸向長度上傾斜成一固定不變的角度，該角度的選取要使該曲柄銷軸上的正常驅動負載所產生的曲軸彎曲將使該傾斜表面在其負載一側比曲軸靜止時更大程度上與另一驅動面相嚙合。
另一方面，本發明提供一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔，以在回轉軌道上驅動該渦旋件一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲軸，它的一端具有一個偏心曲柄銷軸，以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔，和一個可回轉地裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中的外圓柱面，其特征在于該外圓柱面的中心線相對于曲軸靜止時的曲軸軸線在其長度方向上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸上的正常驅動負載所產生的曲軸彎曲使該圓柱面在其負載一側比曲軸靜止時更大程度上與該樞軸孔相配合。
本發明還提供一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔，以在回轉軌道上驅動該渦旋件，一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲軸，它的一端具有一個有外驅動面的曲柄銷軸以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔，該孔形成一個軸襯內驅動面，此外該軸襯還具有裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中的軸襯外圓柱驅動面，部分該外驅動面，該軸襯內驅動面，該軸襯外圓柱驅動面和該樞軸孔相互配合，由此使該曲軸的旋轉產生該轉動渦旋件相對于不轉渦旋件的回轉運動，其特征在于所述的外驅動面，軸襯內驅動面和軸襯外圓柱驅動面之一相對于曲軸靜止時的曲軸軸線在配合部分的軸向長度上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸在正常驅動負載下產生的曲軸彎曲使該傾斜的配合，部分在其負載側比該曲軸靜止時更大程度上與相對的外驅動面、軸襯內驅動面和外軸襯外圓柱驅動面的配合部分相嚙合。
因此本發明具有一種曲柄銷軸軸承裝置，它保證在所有正常運轉狀態下，在曲柄銷軸和轉動渦旋件之間設置的負載軸承全部表面至少是正常的線接觸或面接觸。本發明的裝置優點在于消除了驅動件和被驅動件之間的點接觸，附帶減少了磨損而且減少了由于曲柄銷軸的偏斜引起驅動軸承相對于轉動渦旋件的傾斜的可能性。本發明裝置的另一明顯優點是減少了正常運轉條件下的動力消耗。
其他的優點和特征從下列結合附圖的說明中可明顯看出。
圖1是根據本發明的具有改進驅動軸承裝置的渦旋式壓縮機的垂直剖面局部視圖。
圖2是以夸張的形式表示在負載下渦旋壓縮機曲軸發生偏斜的簡圖，體現了本發明的原理。
圖3是本發明裝置的驅動軸承的俯視圖。
圖4是僅僅畫出驅動軸襯的沿圖3中剖面線4-4的剖面圖。
圖5是僅僅畫出驅動軸襯的沿圖3中剖面線5-5的剖面圖。
圖6是以夸張的形式表示曲柄銷軸和軸承在靜止或停止狀態時圖1中的裝置的一部分的放大左視圖。
圖7是以夸張的形式表示曲柄銷軸在正常運轉狀態下圖1中的裝置的一部分的放大左視圖。
圖8說明本發明的另一實施例。
圖9是一個類似圖5的說明本發明另一實施例的視圖。
雖然本發明的原理可以應用到由一端具有曲柄銷軸的用樞軸支承的曲軸驅動的多種機器上，作為典型的應用實例，在此所公開的本發明，體現在特別適合于空調制冷壓縮機和冷凍機的一種密封渦旋式壓縮機10上。這種特殊類型的壓縮機公開在本申請人1986年8月26日遞交的申請號為899，003，名為《渦旋式機器》的尚在審理中的專利申請中。其公開的內容被參考寫入本說明書。
渦旋式壓縮機10包括一個在下端具有潤滑油池(沒有畫出)的殼體12，一個垂直設置的曲軸14，它的兩端可回轉地分別用樞軸支承在上軸承16和輔助下軸承(沒有特別畫出)中;一個渦旋裝置，它包括一個不轉渦旋件20和一轉動渦旋件22;一個用于驅動曲軸旋轉的電機23;和一個偏心曲柄銷軸24，它從曲軸上端伸出以驅動轉動渦旋件。普通的供油通道26偏心地軸向穿過曲軸，使來自油池的油潤滑機器的各部分。要更詳細了解其結構，可參閱上述所提到的專利申請。
不轉渦旋件20具有一盤旋環繞件28。轉動渦旋件22包括一個端盤30，它具有圓柱形的輪轂32和一個盤旋環繞件36。圓柱形輪轂32具有一圓柱形的從端盤一側向下延伸的軸承孔頸34，盤旋環繞件36直立在端盤另一側，盤旋環繞件28和36用普通方式相互配合在一起。壓縮機體38緊固在殼體上而且在止推面39上支承轉動渦旋件22，它還包括一個環形腔40，可容納輪轂32。
一個一般為圓柱形的驅動軸襯42(具有如上述提到的專利申請中所規定的徑向柔度)為驅動轉動渦旋件樞裝在輪轂32中，該軸襯具有外圓周48可回轉地與孔頸34相配合，而且包括一平面50，一個軸向切口52，它與平面50軸向一致，以及一個中心孔54。中心孔54的橫截面一般是圓柱形的和橢圓形的，而根據本發明包括一軸向驅動平面56。該平面位于斜置或相對于外圓周壁48的中心線傾斜成一小銳角“C”的平面上，而不是象公開在上面提到的專利申請中所設計的那樣平行于外圓周壁48的中心線。曲柄銷軸24在橫截面上一般是圓柱形的而且具有一個適于與驅動平面56嚙合的軸向驅動平面58。在曲柄銷軸24的剩余部分和孔54之間有間隙，允許表面56和58相互滑動，以為驅動提供徑向柔度。
應當懂得，傾斜平面也可設置在曲柄銷平面58上，如圖8所示。或使軸襯外徑(即表面48)中心線相對于孔54的中心線和平面58稍微有所傾斜，如圖9所示。
渦旋裝置的潤滑是由接受通道26來油并把油送到上軸承16的徑向通道60和一個環形槽62提供的，該環形槽62通過壓縮機體38中的通道(沒有畫出)接受通道26來油，潤滑轉動渦旋件的止推平面。此外，油還用油泵經通道26壓到曲柄銷軸的頂端，由于離心力油從該頂端徑向向外甩出而且被收集到切口52中，油從此向下流進曲柄銷軸24和孔54，孔34和平面50之間的間隙之中。
具有一對成銳角的驅動/被驅動平面的重要性參照圖2、6、7最好理解。當壓縮機達到正常運轉狀態時，曲柄銷軸上的驅動負載，主要是由壓縮氣體所產生的并被表示為“L”的徑向分離力產生的，它使曲軸產生如圖上夸張表示的彎曲，由此曲軸的端部相對于靜止狀態時的被表示為“A”的正常中心線偏斜一銳角。在這種狀態下，假若適當選擇傾斜角，曲柄銷軸平面58與軸襯平面56完全嚙合，而軸襯42能很好對照。角度“C”可以計算出來或通過從0°開始逐漸增加直至在所要求運行點壓縮機動力消耗減至最小的辦法，憑經驗選擇。通常它是一個十分小的角度，在對這一原理進行試驗的壓縮機中，它約為0.125°到0.50°。
不需要曲軸的主軸承作類似傾斜，雖然它們也有類似對不準的問題。因為它們兩者是設置在更冷、更容易潤滑的壓縮機的部位上而且具有更大的支承面積。
很明顯，盡管所公開的本發明的最佳實施例是經精確計算的，以達到上述優點;本發明還可做出變型、變化和變換，而不脫離所附權利要求書的適當范圍或清楚的含義，這也是可以理解的。
權利要求
1.一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔以在回轉軌道上驅動該渦旋件，一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲軸，它的一端具有一個偏心曲柄銷軸，以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔并可回轉地裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中，其特征在于所述的軸向孔和曲柄銷軸具有相對的嚙合驅動面，該驅動面中的一個相對于該曲軸靜止時的軸線在軸向長度上傾斜成一固定不變的角度，該角度的選取要使該曲柄銷軸上的正常驅動負載所產生的曲軸彎曲將使該傾斜表面在其負載一側比曲軸靜止時更大程度上與另一驅動面相嚙合。
2.如權利要求1所述的機器，其中該傾斜驅動面和包含該曲軸軸線的平面的交線相對于曲軸軸線是傾斜的。
3.如權利要求2所述的機器，其中所述的交線傾斜成一銳角。
4.如權利要求3所述的機器，其中所述的角度范圍是0.125°到0.500°。
5.如權利要求1所述的機器，其中所述的傾斜面是在該驅動軸襯上。
6.如權利要求1所述的機器，其中所述的傾斜面是在該曲柄銷軸上。
7.如權利要求1所述的機器，其中所述的驅動面是平的。
8.如權利要求7所述的機器，其中所述的傾斜面是在該驅動軸襯上。
9.如權利要求7所述的機器，其中所述的傾斜面是在該曲柄銷軸上。
10.如權利要求1所述的機器，其中所述的角度選擇為在特定負載狀態的相應于該壓縮機的最小功率消耗點。
11.一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔，以在回轉軌道上驅動該渦旋件，一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲軸，它的一端具有一個偏心曲柄銷軸，以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔，和一個可回轉地裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中的外圓柱面，其特征在于該外圓柱面的中心線相對于曲軸靜止時的曲軸軸線在其長度方向上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸上的正常驅動負載所產生的曲軸彎曲使該圓柱面在其負載一側比曲軸靜止時更大程度上與該樞軸孔相配合。
12.一種渦旋式機器，包括一個轉動渦旋件，它具有一個形成樞軸的孔，以在回轉軌道上驅動該渦旋件，一個與該轉動渦旋件相配的不轉渦旋件，一個軸向延伸的可回轉的驅動曲軸，它的一端具有一個有外驅動面的曲柄銷軸以及一個驅動軸襯，它具有一個可容納該曲柄銷軸的軸向孔，該孔形成一個軸襯內驅動面，此外該軸襯還具有裝在該轉動渦旋件的樞軸孔中的軸襯外圓柱驅動面，部分該外驅動面，該軸襯內驅動面，該軸襯外圓柱驅動面和該樞軸孔相互配合，由此使該曲軸的旋轉產生該轉動渦旋件相對于不轉渦旋件的回轉運動，其特征在于所述的外驅動面，軸襯內驅動面和軸襯外圓柱驅動面之一相對于曲軸靜止時的曲軸軸線在配合部分的軸向長度上傾斜一固定不變的角度，該角度的選取要使曲柄銷軸在正常驅動負載下產生的曲軸彎曲使該傾斜的配合部分在其負載側比該曲軸靜止時更大程度上與相對的外驅動面、軸襯內驅動面和軸襯外圓柱驅動面的配合部分相嚙合。
13.如權利要求12所述的機器，其中所述的傾斜的配合部分是在該軸襯的內驅動面上。
14.如權利要求12所述的機器，其中所述的傾斜的配合部分是在該外驅動面上。
15.如權利要求12所述的機器，其中所述的傾斜的配合部分是在該軸襯的外圓柱驅動面上。
16.如權利要求12所述的機器，其中所述的軸襯內驅動面和外驅動面是平的。
17.如權利要求12所述的機器，其中所述的角度選擇為在特定負載條件下相應于該壓縮機最小功率消耗點。
全文摘要
一種渦旋式壓縮機，它的曲軸上具有一個偏心曲柄銷軸，它不轉地裝在驅動壓縮機轉動渦旋件的驅動軸襯的孔中。曲柄銷軸上的一平面與該孔中的一平面驅動嚙合。一平面與正常曲軸軸線成銳角，便得在正常負載下的曲軸彎曲，使平面間相互更好接觸，減少了不希望的磨損。
文檔編號F01C21/02GK1034790SQ8810794
公開日1989年8月16日 申請日期1988年11月19日 優先權日1987年11月20日
發明者約翰·保羅·埃爾森, 史蒂芬·弗蘭克·克蘭普 申請人:科普蘭公司