專利名稱：渦形機械的十字聯軸節的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦形機械。特別地，本發明涉及一種在這些渦形機械中使用的獨特的十字聯軸節。
在本領域通常被稱為“渦形”機械的這類機器用于各類型流體的置換。這種渦形機械可被成形為一種擴展器、一種排水航態發動機、一個泵、一個壓縮機等。本發明的特點是適合于這些機器的任何一種。然而，為了描述和說明，所披露的實施例是一種密封制冷壓縮機。
一般說來，渦形裝置包括兩個類似形狀的螺旋渦卷，每一個被安裝在一個單獨的端板上，以限定一個渦形件。所述兩個渦形件相互配合在一起，其中一個螺旋渦卷與另一個可轉動地旋轉180度。所述機器通過使得一個渦形件(軌道運行渦形件)相對于另一個渦形件(非軌道運行渦形件)沿軌道運行而工作，以在各自渦卷的側面之間產生移動線觸點。這些移動線觸點限定了流體的移動隔離新月形空穴。這種螺旋渦卷共同形成為一個圓的漸開線。理論上，工作過程中在所述渦形件之間沒有相對轉動，所述運動只是曲線移動(沒有本體任何線的旋轉)。所述渦形件之間的相對轉動通常采用一個十字聯軸節來阻止。
移動流體空穴帶著要被處理的流體從所述渦形機械的第一區域(提供有一個流體入口)到達該渦形機械的第二區域(提供有一個流體出口)。當從所述第一區域向著第二區域移動時，所述密封空穴的體積發生變化。在任何一個時刻，將有至少一對密封空穴，當在同一時間有幾對密封空穴時，每一對空穴將有不同的體積。在一個壓縮機中，所述第二區域的壓力高于第一區域的壓力，并且中心定位在所述機器內，第一區域被設置在所述裝置的外周邊。
阻止渦形件之間相對轉動的聯軸節可采取各種不同的形式，但一般包括兩對從一環形圈伸出的鍵。一對鍵配合在所述軌道運行渦形件的槽內，另一對鍵配合在非軌道運行的渦形件或一個如軸承箱這樣的固定體的槽內。
盡管這種被連接在所述兩個渦形件之間的十字聯軸節有效地防止這些相應渦形件之間的轉動，但是就所述渦形件之間的聯軸節的定位而言，存在設計和/或組裝的問題。可替換地，在其它的應用場合，會需要其它的支撐結構和/或增加的殼體尺寸來支撐所述十字聯軸節徑向向外于所述渦形件。
在一個實施例中，本發明提供了一個十字聯軸節，其能夠直接相互連接所述兩個渦形件，以便有效地防止它們之間的相對旋轉，同時避免現有設計中存在的潛在設計問題，且減小所需定位表面的數量。本發明提供了一個十字聯軸節，其僅具有一對柱來配合所述渦形件。軌道渦形件接觸所述一對鍵的下部分，非軌道渦形件接觸該對鍵的上部分。在一個實施例中，該單獨的一對鍵被連接到一個環形圈，在另一個實施例中，該單獨的一對鍵被連接到在所述鍵之間延伸的一個環形圈弧形部分上。
在本發明的又一個實施例中，一個十字聯軸節直接將所述軌道運行渦形件與主軸承箱相互連接，以防止該軌道運行渦形件的轉動。這一十字聯軸節也具有單獨一對鍵與所述軌道運行渦形件和主軸承箱配合。該單獨一對鍵能夠被連接到一個環圈上，或者它們能夠被連接到一個環形圈的弧形部分上。
通過下面的詳細描述以及附加的權利要求和附圖，對本領域的技術人員來說，本發明的其它優點和目的將變得更加清楚。
在描述實現本發明目的的最佳模式的附圖中
圖1是包括本發明一個十字聯軸節的渦形制冷壓縮機的縱向截面圖；圖2是圖1所示制冷壓縮機的橫截面圖，該截面是沿圖1中的線2-2截取的；圖3是圖1和圖2所示的十字聯軸節的頂視圖；圖4是圖3所示十字聯軸節的側視圖；圖5是圖3和圖4所示十字聯軸節的透視圖；圖6是本發明另一實施例的十字聯軸節的透視圖；圖7是按照本發明另一實施例的由一個十字聯軸節相互連接起來的渦形機械的一個固定件和一個非軌道運行渦形件的圖解透視圖；圖8是圖7所示十字聯軸節的透視圖；圖9是本發明另一實施例的十字聯軸節的透視圖；以及圖10是本發明又一實施例的十字聯軸節的透視圖。
雖然本發明的原理可應用于許多不同類型的渦形機械，但是為了示范說明，這里所描述的是一種密封渦形壓縮機，尤其是一種已經發現在空氣調節和制冷系統的制冷壓縮機中特別實用的密封渦形壓縮機。
現在參看附圖，在所有附圖中相同的標記號表示相同或相應的件，在圖1和圖2中表示有一個渦形壓縮機，其包括本發明的唯一一個聯軸節，所述壓縮機通常由標記號10表示。渦形壓縮機10包括一個普通的圓柱形密封殼體，該殼體在其上端焊接有一個蓋14，在其下端焊接有一個基座16，基座上整體形成有許多安裝腳(未示出)。蓋14提供有一個制冷劑排放接頭18，該接頭內可以安放一個通常的排放閥(未示出)。固定到殼體上的其它主要件包括一個橫向延伸隔板22，適當固定到殼體12的一個主軸承箱24和具有許多徑向向外延伸支腿(其每一個也被適當固定到殼體12上)的下級軸承箱26，所述隔板22繞蓋14被焊接到殼體12上的相同點的所述殼體周邊被焊接。橫截面一般為正方形但四個角圓弧過渡的電動機定子28被加壓配合在殼體12內。定子上的圓角之間的平面提供了所述定子和殼體之間的通道，其有助于潤滑油從殼體頂部到底部的回流。
在其頂端具有偏心曲軸銷32的一個驅動軸或曲軸30可轉動地支撐在一個軸承34和一個第二軸承36上，所述軸承34安裝在主軸承箱24內，軸承36安裝在下級軸承箱26內。曲軸30在其下端有一個直徑相對大的同心孔38，該孔與徑向向外傾斜的從所述孔向上延伸到曲軸30頂部的直徑較小的孔40連通。孔38內設置有一個攪拌器。殼體12內部的下部分確定了一個儲油槽44，儲油槽內充滿潤滑油，油位稍高于轉子46的較下端，孔38起一個泵的作用，將潤滑流體向上抽吸到曲軸30并進入孔40，并最終到達需要潤滑的壓縮機10的所有各部分。
曲軸30由一個電動機可轉動地驅動，所述電動機包括定子28、穿過定子的繞組48和被加壓配合在曲軸30上的轉子46。一個上方平衡物50被固定到曲軸30上，一個下方平衡物52被固定到轉子46上。
主軸承箱24的上表面被提供有一個平推入支承表面54，在該表面上設置一個具有通用螺旋葉片或渦卷58的軌道運行渦形件56，所述螺旋葉片或渦卷58從端板60向上延伸。從軌道運行渦形件56的端板60下表面向下伸出的部分是一個其中具有軸頸軸承62的圓柱形套，其中可轉動地設置有一個具有內孔66的驅動軸襯64，所述內孔內可驅動地設置一個曲軸銷32。曲軸銷32在一個表面具有一平面，其可驅動地與在孔66的一部分上形成的一個平面(未示出)配合，以提供一個徑向適應驅動裝置，如在受讓人U.S.Letters的美國專利4877382中所示的那樣，該專利所公開的內容在此僅作為參考。十字聯軸節68也被提供，其設置在軌道運行渦形件56和軸承箱24之間，所述十字聯軸節68連接在軌道運行渦形件56和一個非軌道運行渦形件70上，以防止軌道運行渦形件56的旋轉運動。
非軌道運行渦形件70也被提供有一個渦卷72，其從端板74向下延伸，該端板被設置成與軌道運行渦形件56的渦卷58嚙合配合。非軌道運行渦形件70有一個同心設置的排放通道76，其與向上開口的凹78連通，所述凹口又與蓋14和隔板22限定的排放消音腔80流體連通。在所述非軌道運行渦形件70上還形成一個環形凹口82，在該凹口內設置一個密封件84。凹口78和82以及密封件84配合作用限定一個軸向壓力偏置件，其接收由渦卷58和72壓縮的加壓流體，以便在所述非軌道運行渦形件70上施加一個軸向偏置力，由此驅使相應渦卷58和72的頂部分別與端板74和60的相對端板表面密封配合。密封件84最好具有美國專利5156539中詳細描述的形式，該專利所公開的內容在此僅作為參考。非軌道運行渦形件70被設計成以合適的方式安裝到主軸承箱24上，如在前述的美國專利4877382或美國專利5102316中所披露的那樣，這些專利所公開的內容在此僅作為參考。
本發明的目的在于圖3-5中描述的獨特的十字聯軸節68。十字聯軸節68包括一個帶有兩個向上伸出的徑向相對整體形成柱的環90。每一個柱92包括一個軌道運行渦形配合鍵94和一個非軌道運行渦形配合鍵96。如在圖1和圖2中所示，環90置于軌道運行渦形件56和主軸承箱24之間，柱92從軌道運行渦形件56中的相應槽98中延伸穿過，與鍵94配合，且從非軌道運行渦形件70中的相應槽100延伸穿過，與鍵96配合。
在現有技術中的十字聯軸節在四個位置帶有四個鍵，四個鍵表面與所述環相切，四個面與所述環垂直。與所述環垂直的這些面為所有的接觸表面。這樣，由于四個鍵繞所述環設置，由非軌道運行渦形件(在主軸承箱上)裝入的兩個徑向設置面垂直于由軌道運行渦形件裝入的兩個徑向設置面。
十字聯軸節68具有柱92，這樣鍵94和96轉動一個特定的角度，最好在30和60度之間。在所述優選實施例中，如圖3所示，一個柱92從水平軸旋轉55°，另一個柱92從水平軸旋轉57°。這樣，通過相應地設置槽98和100，柱92的所有四個面能夠被用于抵抗所述運動。這就允許非軌道運行渦形件70和軌道運行渦形件56采用相同的柱。在靠近環90的一個高度，軌道運行渦形件56采用鍵94兩個相對的面，同時在遠離環90的一個高度，非軌道運行渦形件70采用鍵96另外兩個相對面。四個鍵(鍵94和96每一個有兩個)被提供用來與渦形件56和70配合，但僅需要兩個柱92。這種設計結構更加緊湊，重量小、成本低。
參看圖6，其描述了本發明另一個實施例的十字聯軸節168。十字聯軸節168包括一個曲桿190，該曲桿帶有兩個向上伸出的徑向相對整體形成柱192，其設置在曲桿190的相對兩側。每一個柱192包括一個軌道運行渦形配合鍵194和一個非軌道運行渦形配合鍵196。將曲桿190設計為置于軌道運行渦形件56和主軸承箱24之間，柱192從軌道運行渦形件56中的相應槽98中延伸穿過，與鍵194配合，且從非軌道運行渦形件70中的相應槽100延伸穿過，與鍵196配合。
十字聯軸節168具有柱192，這樣鍵194和196類似于鍵94和96那樣轉動。柱192的所有四個面能夠用于抵抗運動。這就允許非軌道運行渦形件70和軌道運行渦形件56采用相同的柱。在靠近曲桿190的一個高度，軌道運行渦形件56采用鍵194的兩個相對面，同時在遠離曲桿190的一個高度，非軌道運行渦形件70采用鍵196另外兩個相對面。四個鍵(鍵194和196每一個有兩個)被提供用來與渦形件56和70配合，但僅需要兩個柱192。這種設計結構更加緊湊，重量小、成本低。
參看圖7和圖8，其描述了本發明的又一個十字聯軸節268。在圖1-6中描述的實施例所有都表示出所述十字聯軸節被用鍵連接到所述非軌道運行渦形件和軌道運行渦形件上。渦形壓縮機設計者可以采用的另外一種選擇是用鍵將所述十字聯軸節連接在壓縮機本體(即主軸承箱)和軌道運行渦形件之間。十字聯軸節的這種設計具有本領域已知的優點和其自身的優點。如圖7所示，主軸承箱224適合于與十字聯軸節268匹配。
十字聯軸節268包括一個環290，該環具有兩個向上伸出的徑向相對整體形成柱292。每一個柱292包括一個軌道運行渦形配合鍵294和一個主軸承箱配合鍵296。如圖7所示，環290被設置在軌道運行渦形件56和主軸承箱224之間，柱292向上延伸穿過軌道運行渦形件56中的相應槽98，在遠離環290的點與鍵294配合，柱292向上延伸穿過主軸承箱224中的相應槽300，在靠近環290的點與鍵296配合。
十字聯軸節268具有柱292，這樣鍵294和296類似于鍵94和96那樣轉動。從而，通過相應地設置槽98和300，柱292的所有四個面能夠用于抵抗運動。這就允許主軸承箱224和軌道運行渦形件56采用相同的柱。在遠離環290的一個位置，軌道運行渦形件56采用鍵294的兩個相對面，同時在靠近環290的一個位置，主軸承箱224采用鍵296另外兩個相對面。四個鍵(鍵294和296每一個有兩個)被提供用來與渦形件56和主軸承箱224配合，但僅需要兩個柱292。這種設計結構更加緊湊，重量小、成本低。
參看圖9，其描述了本發明又一個實施例的十字聯軸節368。十字聯軸節368包括一個曲桿390，該曲桿帶有兩個向上伸出的徑向相對整體形成柱392，其設置在曲桿390的相對兩側。每一個柱392包括一個軌道運行渦形配合鍵394和一個主軸承箱配合鍵396。將曲桿390設計為置于軌道運行渦形件56和主軸承箱224之間，柱392向上延伸穿過軌道運行渦形件56中的相應槽98，與鍵394配合，且向上延伸穿過主軸承箱224中的相應槽300，與鍵396配合。
十字聯軸節368具有柱392，這樣鍵394和396類似于鍵94和96那樣轉動。從而，柱392的所有四個面能夠用于抵抗運動。這就允許主軸承箱224和軌道運行渦形件56采用相同的柱。在遠離曲桿390的一個位置，軌道運行渦形件56采用鍵394的兩個相對面，同時在靠近曲桿390的一個位置，主軸承箱224采用鍵396的另外兩個相對面。四個鍵(鍵394和396每一個有兩個)被提供用來與軌道運行渦形件56和主軸承箱224配合，但僅需要兩個柱392。這種設計結構更加緊湊，重量小、成本低。
參看圖10，其描述了本發明又一個實施例的十字聯軸節468。十字聯軸節468類似于圖7和圖8中所示的十字聯軸節268，其設計為被用鍵連接到所述主軸承箱224和軌道運行渦形件56上。十字聯軸節468包括一個環490，該環具有兩個向上/向下伸出的徑向相對整體形成柱492。每一個柱492包括一個軌道運行渦形配合鍵494和一個主軸承箱配合鍵496。環490設計為被設置在軌道運行渦形件56和主軸承箱224之間，柱492向上延伸穿過軌道運行渦形件56中的相應槽98，與鍵494配合，柱492向下延伸穿過主軸承箱224中的相應槽300，與鍵496配合。
十字聯軸節468具有柱492，這樣鍵494和496類似于鍵94和96那樣轉動。從而，通過相應地設置槽98和300，柱492的所有四個面能夠用于抵抗運動。這就允許主軸承箱224和軌道運行渦形件56采用相同的柱。在遠離環490一側的一個位置，軌道運行渦形件56采用鍵494的兩個相對面，同時在環490的另一側，主軸承箱224采用鍵496的另外兩個相對面。四個鍵(鍵494和496每一個有兩個)被提供用來與軌道運行渦形件56和主軸承箱224配合，但僅需要兩個柱492。這種設計結構更加緊湊，重量小、成本低。
盡管上面詳細描述了本發明的優選實施例，但是應當清楚，在不超出附加的權利要求書的保護范圍和本發明宗旨的前提下，可以對本發明進行修改、變更和變換。
權利要求
1．一種渦形機械，包括第一渦形件，其具有從第一端板向外延伸的一個第一螺旋渦卷；第二渦形件，其具有從第二端板向外延伸的一個第二螺旋渦卷，所述第二螺旋渦卷與所述第一螺旋渦卷相互交錯，當所述第二渦形件相對于所述第一渦形件軌道運行時，在它們之間限定了許多移動腔；支撐所述第一和第二渦形件的固定件；使得所述第二渦形件相對于所述第一渦形件軌道運行的驅動件；十字聯軸節，其設置在所述第二渦形件及所述第一渦形件和所述固定件中的一個件之間，所述十字聯軸節防止所述第一和第二渦形件之間的相對旋轉運動，所述十字聯軸節包括與所述第二渦形件和所述一個件相配合的第一柱；與所述第二渦形件和所述一個件相配合的第二柱；設置在所述第一和第二柱之間的連接件。
2．如權利要求1所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱確定一個第一面和一個第二面，所述的一個件與所述第一柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第一柱的第二面配合。
3．如權利要求2所述的渦形機械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
4．如權利要求2所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面設置在所述連接件的相同側。
5．如權利要求2所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面設置在所述連接件的相對側。
6．如權利要求2所述的渦形機械，其特征在于，所述第二柱確定一個第一和第二面，所述的一個件與所述第二柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第二柱的第二面配合。
7．如權利要求6所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，且所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
8．如權利要求6所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面和第二面和所述第二柱的第一面和第二面被設置在所述連接件的相同側。
9．如權利要求6所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面和第二面被設置在所述連接件的相對側，所述第二柱的第一和第二面被設置在所述連接件的相對側。
10．如權利要求1所述的渦形機械，其特征在于，所述連接件是一個環形環。
11．如權利要求10所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱確定一個第一和第二面，所述的一個件與所述第一柱的第一面配合，所述第二渦形件配合所述第一柱的第二面。
12．如權利要求11所述的渦形機械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
13．如權利要求11所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面被設置在所述連接件的相同側。
14．如權利要求11所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面被設置在所述連接件的相對側。
15．如權利要求11所述的渦形機械，其特征在于，所述第二柱確定一個第一和一個第二面，所述的一個件與所述第二柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第二柱的第二面配合。
16．如權利要求15所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
17．如權利要求15所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面和所述第二柱的所述第一和第二面被設置在所述連接件的相同側。
18．如權利要求15所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面被設置在所述連接件的相對側，所述第二柱的第一和第二面被設置在所述連接件的相對側。
19．如權利要求1所述的渦形機械，其特征在于，所述的一個件是所述第一渦形件。
20．如權利要求20所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱確定一個第一面和一個第二面，所述第一渦形件與所述第一柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第一柱的第二面配合。
21．如權利要求20所述的渦形機械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
22．如權利要求20所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面被設置在所述連接件的相同側。
23．如權利要求20所述的渦形機械，其特征在于，所述第二柱確定一個第一面和一個第二面，所述第一渦形件與所述第二柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第二柱的第二面配合。
24．如權利要求23所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
25．如權利要求23所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面和所述第二柱的所述第一和第二面被設置在所述連接件的相同側。
26．如權利要求1所述的渦形機械，其特征在于，所述的一個件是所述固定件。
27．如權利要求26所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱確定一個第一面和一個第二面，所述固定件與所述第一柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第一柱的第二面配合。
28．如權利要求27所述的渦形機械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
29．如權利要求27所述的渦形機械，其特征在于，所述第一和第二面被設置在所述連接件的相對側。
30．如權利要求27所述的渦形機械，其特征在于，所述第二柱確定一個第一面和一個第二面，所述固定件與所述第二柱的第一面配合，所述第二渦形件與所述第二柱的第二面配合。
31．如權利要求30所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
32．如權利要求30所述的渦形機械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面被設置在所述連接件的相對側，所述第二柱的第一和第二面被設置在所述連接件的相對側。
全文摘要
一種渦形機械的十字聯軸節，具有兩個柱而不是傳統的四個柱。本發明十字聯軸節的每一柱確定兩個鍵。一個鍵用于配合軌道運行渦形件。另一個鍵在一個實施例中用于配合非軌道運行渦形件，或在另一個實施例中用于配合主軸承箱。十字聯軸節的兩個柱能夠通過一個連續環連接，或者十字聯軸節的兩個柱能夠通過一個在該兩個柱之間延伸的連接件連接。
文檔編號F04C18/02GK1317643SQ01103360
公開日2001年10月17日 申請日期2001年2月2日 優先權日2000年2月2日
發明者哈里·克倫德寧, 詹姆斯·E·貢德曼 申請人:科普蘭公司