專利名稱：雙容積比的渦旋機械的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及渦旋機械(Scroll machine)，更具體地說，本發明涉及雙容積比的渦旋機械，它具有使用倒裝密封件(flip seals)的多功能浮動密封系統。渦旋機械能在兩種設計壓力比下工作。
渦旋型機械公認具有顯著的優點。例如，渦旋機械具有高的等熵效率和容積效率，因此對于給定功率，它體積小而重量輕。它們比許多壓縮機更安靜和振動更小，因為它們沒有使用大的往復運動部件(例如活塞，連桿等)。全部的流體沿一個方向流動，并同時在多個相對的腔內壓縮，這樣，振動引發的壓力較小。這種機械還傾向于具有高的可靠性和耐久性，這是因為使用較少的活動部件，在渦旋件之間較低的移動速度以及對流體污染固有的可忽略性。
一般來說，渦旋機械具有兩個相似形狀的螺旋形卷片(Spiral wrap)，每個卷片安裝在單獨的端板上，形成渦旋元件。兩個渦旋元件相互配合到一起，其中一個渦旋卷片相對于另一個渦旋卷片轉動位移180°。裝置工作時是借助一個渦旋元件(旋轉渦旋元件)相對于另一個渦旋元件(非旋轉渦旋元件)旋轉，以在相應的卷片的側面之間產生運動線接觸。這種運動線接觸形成限定而成的運動的、相互隔離的新月形流體腔(Pocket)。螺旋形渦旋卷片一般形成圓的漸開線。理想的是當工作時，在渦旋元件之間沒有相對的轉動，移動是純粹的曲線平移(在件體上沒有任何直線的轉動)。在渦旋元件之間的相對轉動一般用歐氏連軸節制止。
移動的流體腔將被處理的流體由渦旋機械中設置流體入口的第一區域攜帶至渦旋機械中設置流體出口的第二區域。當密封的流體腔由第一區域移動至第二區域時，其容積改變。在任何瞬間至少有一對密封流體腔，如果同時有數對密封腔，每對腔都具有不同的容積。在壓縮機內，第二區域處于比第一區域更高的壓力，以及在物理學上處于機械的中心，第二區域處于機械的外圍。
兩種類型的接觸限定了渦旋元件之間形成的流體腔。首先，存在由于徑向力引起的在卷片的螺旋面或側面之間的軸向延伸的切線接觸(側面密封)。其次，存在由軸向力引起的在每個卷片的平面邊緣表面(端部)和相對的端板之間的面接觸(端部密封)。為了高效率，達到兩種類型的接觸都必須良好密封，然而，本發明僅與端面密封有關。
為了提高效率，重要的是使每個渦旋元件的卷片端部與另一個渦旋元件的端板密封配合，從而使其間的泄漏最小化。實現這點的一種方式不是使用端部密封件(它們的裝配非常困難，經常存在可靠性問題)，而是使用處于承壓流體，使一個渦旋元件向另一個渦旋元件軸向偏壓。當然，這也需要密封件以便隔離處于希望壓力下的偏壓流體。因此，在渦旋機械領域內，對軸向偏壓技術—包括改進的密封件，有持續不斷的需求，以便于軸向偏壓。
本發明的一個方面提供一種獨特的密封系統，用于渦旋裝置的軸向偏壓腔。本發明的密封件實施在渦旋壓縮機中，并適用于僅利用排出壓力，利用排出壓力和獨立的中間壓力，或者僅單獨利用中間壓力來提供所需軸向偏壓力以改進端部密封的各種機器中。此外，本發明的密封件特別適合于向著旋轉渦旋元件偏壓非旋轉渦旋元件的那些用途。
作為空調用渦旋壓縮機的一般的渦旋機械是單容積比的裝置。渦旋壓縮機的容積比是在結束吸氣時吸入氣體的體積和排氣口開啟時的氣體體積之比。典型的渦旋壓縮機的容積比是“固有”的，因為它是由初始的吸入腔的尺寸和有效渦旋卷片的長度確定的。固有容積比和被壓縮的制冷劑的類型決定了渦旋壓縮機的單一的設計壓力比，這里，避免了由于壓力比失配引起的壓縮損失。通過將設計壓力比選擇得嚴格匹配壓縮機的初始功率點(rating point)，然而，該功率點可能會向第二功率點偏壓。
空調用渦旋壓縮機的設計規范一般包括這樣的要求，使驅動渦旋元件的電動機必須能夠經受降低的供電電壓，而不產生過熱。當在降低的供電電壓工作時，壓縮機必須在高的載荷條件下工作。當使電動機的尺寸滿足降低的供電電壓的要求時，對電動機的設計改變通常與在壓縮機的初始功率點提高電動機效率的愿望相矛盾。一般，增加電動機的輸出扭矩會改進電動機的低壓工作性能，但這樣也降低了壓縮機在初始功率點的效率。相反，在設計的電動機扭矩中能夠實現的任何降低，當它仍能通過低電壓規范時，選擇這種電動機就是可行的，它可在壓縮機的初始功率點以較高的效率工作。
本發明的另一方面是通過一組固有容積比及其相應的設計壓力比改進渦旋壓縮機的工作效率。為了示范目的，本發明描述了具有兩個固有容積比和兩個相應的設計壓力比的壓縮機。應該理解，如果希望，可以在壓縮機中結合另外的固有容積比和相應的設計壓力比。
對于本領域技術人員，本發明的其它優點和目的將通過下述的詳細的說明，權利要求書和附圖明確地表示出來。
圖6是按照本發明另一實施例的壓縮機的局部放大圖；圖7是按照本發明另一實施例的壓縮機的局部放大圖；圖8是按照本發明另一實施例的壓縮機的局部放大圖；圖9是按照本發明另一實施例的壓縮機的局部放大圖；
圖10是按照本發明另一實施例的壓縮機的局部放大圖；圖11是按照圖3所示的本發明的密封系統的局部放大平面圖；圖12是圖2所示的圓圈4-4的放大的垂直剖面圖；圖13是按照本發明另一實施例的密封槽的橫剖面圖；以及圖14是按照本發明另一實施例的密封槽的橫剖面圖。
現參見附圖，在各圖中，對于相同的和對應的部件使用相同的標號表示，在圖1和2中所示的渦旋壓縮機具有按照本發明的獨特的雙容積比，它的標號為10。渦旋壓縮機10一般具有圓筒形的密封殼體12，在其上端焊接有罩蓋14，在其下端焊接有底板16，底板16帶有一組與之一體成形的安裝腳(圖中未示出)。罩蓋14配置有制冷劑排放配件18，它可以具有普通的排放活門(圖中未示出)。固定在殼體上的其它主要元件包括橫向延伸的間壁22，它沿周邊焊接在罩蓋14與殼體12焊接的相同位置；主軸承蓋24，它適合固定到殼體12上；以及下軸承蓋26，它具有一組徑向向外延伸的腳條，每個腳條也適合固定到殼體12上。橫截面總體上為方形但在隅角倒圓的電動機靜子28壓配合在殼體12內。靜子的倒圓的隅角之間的平直部分在靜子和殼體之間提供了通道，便于潤滑劑由殼體的頂部至底部的返回流動。
驅動軸或曲軸30在其上端具有偏心的曲軸銷32，并轉動支承在主軸承蓋24內的軸承34內以及下軸承蓋26內的第二軸承36內。曲軸30在下端具有較大直徑的同心膛孔38，它與徑向向外傾斜的較小直徑的膛孔40貫通，此膛孔40由此向上延伸至曲軸30的頂部。在膛孔38內設置攪拌器42。內殼體12的下部限定了油貯槽44，它充填潤滑油，油面稍高于轉子46的下端，膛孔38起到泵的作用，向上泵送潤滑油至曲軸30并進入通道40，最終到達壓縮機的所有各種需要潤滑的部分。
曲軸30被電動機驅動，電動機具有靜子28，通過它的繞組48及轉子46，后者與曲軸30壓配合，并分別具有上、下配重50和52。
主軸承蓋24的上表面設置有圓形的平的推力軸承表面54，在其上設置具有普通的螺旋葉片或卷片58的旋轉渦旋元件56，葉片或卷片由端板60向上延伸。由旋轉渦旋元件56的端板60的下表面向下伸出具有軸頸軸承62的圓柱形軸轂，在該軸轂內轉動地設置主動襯套64，主動襯套64具有內膛孔66，其中設置驅動用的曲軸銷32。曲軸銷32在一個表面上具有平臺，它與在膛孔66的一部分中形成的平臺表面驅動嚙合(圖中未示出)以提供徑向順從的(radially compliant)驅動結構，就如美國專利4,877,382所示，該專利公開的內容在此引作參考。歐氏聯軸節68設置在旋轉渦旋元件56和軸承蓋24之間，并用鍵固定到旋轉渦旋元件56和一個非旋轉渦旋元件70上，以防止旋轉渦旋元件56的旋轉運動。
非旋轉渦旋元件70也設置有卷片72，后者由端板74向下延伸，它的定位與旋轉渦旋元件56的卷片58相嚙合。非旋轉渦旋元件70在中央設置有排放通道76，它與向上開口的凹槽78貫通，后者又與由罩蓋14和間壁22限定的排放減聲腔(discharge muffler chamber)80流體連通。在非旋轉渦旋元件70內還形成第一和第二環形槽82和84。槽82和84限定了軸向壓力偏壓腔，接收被卷片58和72壓縮的承壓流體，從而對非旋轉渦旋元件70施加軸向偏壓力，以此推動相應的卷片58，72的端部分別與端板74和60的相對的端板表面密封配合。最外的凹槽82通過通道86接收增壓流體，最內的凹槽84通過一組通道88接收增壓流體。在非旋轉渦旋元件70和間壁22之間設置三個環形的壓力致動密封件90，92和94。密封件90和92將最外的凹槽82與吸收腔96和最內的凹槽84隔離，而密封件92和94將最內的凹槽84與最外的凹槽82和排放腔80隔離。
減聲板22具有設置在中央的排放口100，它接收來自非旋轉渦旋元件70的凹槽78的壓縮的制冷劑。當壓縮機10在其全功率或最高的設計壓力比工作時，排放口100排放壓縮的制冷劑至排放腔80。減聲板22也具有一組排放通道102，處于由排放口100徑向向外位置。排放通道102沿周邊間隔分布，其徑向距離使它們位于最內凹槽84的上面。當壓縮機10在其降低的功率或低的設計壓力比工作時，通道102排放壓縮的制冷劑至排放腔80。通過通道102的制冷劑的流動用安裝在間壁22上的活門104控制。閥擋106將活門104定位和保持在減聲板22上，使它蓋住和封閉通道102。
參見圖3和4，示出保溫系統110和除壓系統112。保溫系統110具有軸向延伸通道114，徑向延伸通道116，雙金屬盤118和保持器120。軸向通道114與徑向通道116交叉而將凹槽84與吸收腔96連接起來。雙金屬盤118位于圓膛孔122內，具有設置在中央的凹陷124，它與軸向通道114配合以便封閉通道114。雙金屬盤118用保持器120保持在膛孔122內。當凹槽84內制冷劑的溫度超過預定的溫度時，雙金屬盤118將迅速開啟或改變為拱形，使凹陷124和通道114分開。制冷劑隨后由凹槽84通過雙金屬盤118內的一組孔126流進通道116和吸收腔96。由于環形密封件92的密封喪失，凹槽82內的增壓氣體將泄出至凹槽84。
當凹槽84內的增壓氣體泄出時，環形密封件92喪失密封，因為它與密封件90和94相似，部分地是由相鄰凹槽82和84之間的壓力差供能的。凹槽84內承壓流體的喪失因此引起凹槽82和凹槽84之間流體的泄漏。這樣導致凹槽82和84內的承壓流體提供的軸向偏壓力的撤除，這樣就導致渦旋卷片的端部與相對的端板分離，導致排放腔80和吸收腔96之間出現泄漏路徑。流泄漏路徑傾向于防止在壓縮機10內超溫的建立。
除壓系統112具有軸向延伸通道128，徑向延伸通道130和泄壓閥組件132。軸向通道128與徑向通道130交叉以便連接凹槽84與吸收腔96。泄壓閥組件132處于通道130的外端的圓膛孔134內。泄壓閥組件132在現技術中是已知的，因此不詳細說明。當凹槽84內制冷劑的壓力超過預定的壓力時，泄壓閥組件132將開啟以便使流體在凹槽84和吸收腔96之間流動。借助閥組件132泄出流體壓力影響壓縮機10，其方式與上述保溫系統110相同。閥組件132產生的泄漏路徑傾向于防止壓縮機10內產生超壓。如果與凹槽84連通的壓縮腔在曲軸循環的一部分時暴露于排出壓力，則閥組件132對超高排出壓力的響應會得到改進。如果需要在上設計壓力比140和下設計壓力比142(圖5)之間壓縮的有效渦旋卷片58和72的長度小于360°，就是這樣的情況。
參見圖5，示出了空調用的典型壓縮機的工作包絡線。圖中還示出了上設計壓力比140和下設計壓力比142的相對位置。上設計壓力比140的選擇用于優化壓縮機10在電動機低電壓試驗點的工作。當壓縮機10在此點工作時，被渦旋元件56和70壓縮的制冷劑通過排放通道76，凹槽78和排放口100進入排放腔80。排放通道102被活門104關閉，活門104由排放腔80內的流體壓力推動頂住間壁22。增加壓縮機10在上設計壓力比140的總效率可使電動機設計扭矩減少，從而在該功率點獲得增加的電動機效率。下設計壓力比142用來匹配壓縮機10的功率點，以進一步改進效率。
因此，如果壓縮機10的工作點超過下設計壓力比142，渦旋腔內的氣體沿卷片58和72的全長以正常的方式壓縮，以通過通道76，凹槽78和排放口100排放。如果壓縮機10的工作點等于或低于下設計壓力比142，渦旋腔內的氣體可以通過在達到渦旋卷片58和72的內端之前開啟活門104而通過通道102排放。這種氣體早期排放避免了由于壓縮比失配引起的損失。
最外的凹槽82以典型的方式作用，以抵銷渦旋壓縮腔內的部分氣體分離力。凹槽82內的流體壓力使非旋轉渦旋元件70的葉片端部軸向偏壓，從而與旋轉渦旋元件56的端板60接觸，并使旋轉渦旋元件56的葉片端部軸向偏壓從而與非旋轉渦旋元件70的端板74接觸。最內的凹槽84以典型的方式作用，當壓縮機10的工作條件低于下設計壓力比142時在減少的壓力下作用，當壓縮機10的工作條件等于或超過下設計壓力比142時在增加的壓力下作用。在這種模式，凹槽84可用于改進軸向壓力平衡模式，因為它提供了使端部接觸力最小化的補充機會。
為了減少用于早期排放端的軸向通道88和102引起的再膨脹損失，被最內凹槽84限定的容量應保持最小。一種代替的方法是在凹槽84內安裝擋板150，如圖1和6所示。擋板150控制由壓縮腔進入凹槽84的氣體體積。擋板150的工作方式與活門板104相似。擋板150的角移動受到限制，但可以在凹槽84內軸向移動。當擋板150在凹槽84的底部與非旋轉渦旋元件70接觸時，進入凹槽84的氣流最小。僅有一個極小的排出孔152連接凹槽84與壓縮腔。排出孔152與軸向通道88排成一線。因此膨脹損失得到最小化。當擋板150離開凹槽84的底部時，早期排放用的足夠的氣體流通過擋板150上偏置的一組孔154。該組孔154中的每個孔與相應的通道102排成一線，而不與任何通道88排成一線。當使用擋板150并如上述借助在設計壓力比140和142之間具有360°的有效渦旋長度(active scroll length)而優化泄壓閥組件132的響應時，該增強的響應換來的是開啟擋板150的可能性。
現在參見圖6，該圖示出了按照本發明另一實施例的非旋轉渦旋元件70的凹槽78和84的放大的橫剖面圖。在此實施例中，排放活門160位于凹槽78內。排放活門160具有活門座162，活門板164以及保持器166。
現在參見圖7，圖中示出了按照本發明另一實施例的非旋轉渦旋元件70的凹槽78和84的放大的橫剖面圖。在此實施例中，活門104和擋板150用一組連接元件170連接。連接元件170要求活門104和擋板150一起移動。連接活門104和擋板150的優點是避免了它們兩者之間任何的動態相互作用。
現在參見圖8，圖中示出了按照本發明另一實施例的非旋轉渦旋元件70的凹槽78和84的放大的橫剖面圖。在此實施例中，活門104和擋板150被單一的整體式活門104′所代替。使用單一的整體式活門104′具有與圖7相同的優點，即避免了動態相互作用。
現在參見圖9，圖中示出了按照本發明另一實施例的非旋轉渦旋元件270的凹槽78和84的放大的橫剖面圖。渦旋元件270與渦旋元件70相同，但一對徑向通道302代替了通過間壁22的一組通道102。此外，曲面柔性活門304沿凹槽78的周邊設置，它代替了活門104。曲面柔性活門304是一柔性圓筒，它設計成可以彎曲，從而開啟徑向通道302，其方式與活門104開啟通道102相似。這種設計的優點是可使用沒有通道102的標準間壁22。雖然本實施例公開了徑向通道302和柔性活門304，但在本發明的范圍內可以取消通道302和活門304，并把環形密封件94設計成實現最內凹槽84和排放腔80之間的活門功能。由于環形密封件94是壓力致動的密封件，排放腔80內的比凹槽84內的壓力高的壓力就會驅動密封件94。因此，如果凹槽84內的壓力會超過排放腔80內的壓力，密封件94就可以設計為開啟，使高壓氣體通過。
現在參見圖10，圖中示出了按照本發明另一實施例的非旋轉渦旋元件370的凹槽78和84的放大的橫剖面圖。渦旋元件370與渦旋元件70相同，但一對徑向通道402代替了通過間壁22的一組通道102。此外，活門404被保持彈簧406偏壓頂住通道402。一活門導桿408控制活門404的移動。活門404設計成用來開啟徑向通道402，其方式與活門104開啟通道102相似。這種設計的優點也是可使用沒有通道102的標準間壁22。
雖然沒有專門說明，在本發明的范圍內可以這樣設計活門404的形狀，使它們實現開啟通道402的功能，使通過通道88產生的角膨脹損失最小化，其方式與擋板150相同。
參見圖1，2，11和12，環形密封件90，92和94每個都制成L形環形密封件，外L形密封件90設置在位于非旋轉渦旋元件70內的溝槽200內。密封件的一個腳條延伸進入溝槽200，而另一個腳條通常水平延伸，如圖1，2和12所示，以提供非旋轉渦旋元件70和減聲板22之間的密封。密封件90的功能是隔離凹槽82的底部與壓縮機10的吸氣區。L形密封件90的初始成形直徑小于溝槽200的直徑，因此裝配密封件90進入溝槽200時，要將密封件90撐開。最好，密封件90在與鋼部件結合時，使用含有10％玻璃纖維的Teflon材料制造。
中間L形密封件92位于非旋轉渦旋元件70內的溝槽204內。密封件92的一個腳條延伸進入溝槽204，而另一個腳條通常水平延伸，如圖1，2和12所示，以提供非旋轉渦旋元件70和減聲板22之間的密封。密封件92的功能是隔離凹槽82的底部與凹槽84的底部。L形密封件92的初始成形直徑小于溝槽204的直徑，因此裝配密封件92進入溝槽204時，要將密封件92撐開。最好，密封件92與鋼部件接觸時使用含有10％玻璃纖維的Teflon材料制造。
內L形密封件94位于非旋轉渦旋元件70內的溝槽208內。密封件94的一個腳條延伸進入溝槽208，而另一個腳條通常水平延伸，如圖1，2和12所示，以提供非旋轉渦旋元件70和減聲板22之間的密封。密封件94的功能是隔離凹槽84的底部與壓縮機10的排放區。L形密封件94的初始成形直徑小于溝槽208的直徑，因此裝配密封件94進入溝槽208時，要將密封件94撐開。最好，密封件94與鋼部件接觸時使用含有10％玻璃纖維的Teflon材料制造。
密封件90，92和94因而提供三種不同的密封，即密封件94的內直徑密封，密封件90的外直徑密封以及密封件92的中間直徑密封。減聲板22和密封件94之間的密封隔離了凹槽84底部的中間壓力流體與排出壓力流體。減聲板22和密封件90之間的密封隔離了凹槽82底部的中間壓力流體與吸入壓力流體。減聲板22和密封件92之間的密封隔離了凹槽84底部的中間壓力流體與凹槽82底部的不同中間壓力下的流體。密封件90，92和94是壓力致動的密封件，詳見下述。
溝槽200，204和208的形狀全部相似。溝槽200的說明如下。應該理解，溝槽204和208具有與溝槽200相同的特點。溝槽200具有總體上垂直的外壁240，總體上垂直的內壁242和切槽部分244。壁240和242之間的距離，即溝槽200的寬度，設計為稍大于密封件90的寬度。這樣做的目的是允許來自凹槽82的承壓流體進入密封件90和壁242之間的區域。在此區域內的增壓流體將作用于密封件90，壓迫它頂住壁240，從而增強壁240和密封件90之間的密封性能。切槽部分244位于密封件90的總體上水平的部分的下面，如圖12所示。切槽部分244的目的是使凹槽82內的承壓流體作用于密封件92的水平部分，推動它頂住減聲板22以增強密封性能。因此，凹槽82內的承壓流體作用于密封件90的內表面，以壓力致動密封件90。如上所述，溝槽204和208與溝槽200相同，因此為密封件92和94提供同樣的壓力致動。
為了將密封件90，92和94分別裝配進溝槽200，204和208中而將它們撐開有助于在壓縮機10工作時將密封件保持在溝槽內。這樣做有兩個重要的原因。首先，密封件必須在溝槽內保持自由浮動，以便使密封件向減聲板22的移動最小。密封件移動的最小化是由于非旋轉渦旋元件70的移動是借助密封件90，92和94的移動實現的。其次，重要的是密封件94僅在一個方向上密封。密封件94用于在滿溢啟動(floodedstarts)時由凹槽84底部釋放高的中間壓力。高的中間壓力的釋放降低了內部渦旋壓力和由之導致的應力和噪聲。
本發明的獨特的L形密封件90，92和94具有較簡單的結構，容易安裝和檢查，有效地提供了所需的復雜的密封功能。本發明的獨特的密封系統具有三個L形密封件90，92和94，它們被撐開安裝到位，隨后由壓力致動。本發明的獨特的密封組件降低了壓縮機的總體制造費用，減少了密封組件用的部件數量，通過使密封件的磨損最小化而改進耐久性，并提供了空間以增加排放減聲器容積從而改善排放脈沖的衰減，而又不增加壓縮機的總尺寸。
本發明的密封件還提供了在滿溢啟動(flooded starts)時的釋放程度。密封件90，92和94設計為僅在一個方向密封。這樣，這些密封件可以用于在滿溢啟動時由中間腔或凹槽82和84釋放高壓流體至排放腔，從而降低渦旋間(inter-scroll)壓力和由之而來的應力和噪聲。
現在參見圖13，圖中示出了按照本發明另一實施例的溝槽300。溝槽300具有向外傾斜的外壁340，總體上垂直的內壁242和切槽部分244。因此，溝槽300與溝槽200相同，但用向外傾斜的外壁340代替了總體上垂直的外壁240。溝槽300和密封件90的功能、工作方式和優點與上述溝槽200和密封件90的相同。外壁的傾斜增加了凹槽82內的承壓流體作用于密封件90的內表面以壓力驅動密封件90的能力。應該理解，溝槽200，204，208每個都可制成與溝槽300相同的結構。
現在參見圖14，圖中示出了按照本發明另一實施例的密封件溝槽400。溝槽400具有向外傾斜的外壁340以及總體上垂直的內壁442。因此，溝槽400與溝槽300相同，但取消了切槽部分244。溝槽400和密封件90的功能，工作方式和優點與上述溝槽200，300和密封件90相同。撤除切槽部分244成為可能，是在密封件90下面增加了波動彈簧(wavespring)450。波動彈簧450向上向減聲板22偏壓密封件90的水平部分，以為凹槽82內承壓氣體提供通道，以作用于密封件90的內表面而壓力驅動密封件90。應該理解，溝槽200，204和208每個可以制成與溝槽400相同的結構。
雖然上面詳細的說明涉及本發明的最佳實施例，但應該理解，在不脫離所附權利要求書的范圍和正確含義的條件下，本發明可以進行改進、變化和替換。
權利要求
1.一種渦旋機械，它具有帶有第一螺旋卷片的第一渦旋元件，第一螺旋卷片由第一端板向外伸出；帶有第二螺旋卷片的第二渦旋元件，第二螺旋卷片由第二端板向外伸出，上述第二渦旋卷片與上述第一螺旋卷片相互穿插，以便當上述第二渦旋元件相對于上述第一渦旋元件旋轉時，在它們之間限定一組移動的腔，上述移動的腔在處于吸入壓力下的吸入壓力區域和處于排出壓力下的排出壓力區域之間移動；驅動元件，用于引起上述第二渦旋元件相對于上述第一渦旋元件旋轉；由上述第一和第二渦旋元件之一限定的第一偏壓腔，上述第一偏壓腔處于偏壓壓力下，上述偏壓壓力將上述第一和第二渦旋元件中的上述一個渦旋元件向另一個渦旋元件偏壓；以及在上述偏壓腔的上述排出壓力區域之間設置的活門。
2.按照權利要求1所述的渦旋機械，它還具有由上述一個渦旋元件限定的第二偏壓腔，上述第二偏壓腔處于介于上述吸入壓力和上述排出壓力之間的中間壓力下，上述中間壓力將上述一個渦旋元件向上述另一個渦旋元件偏壓。
3.按照權利要求2的渦旋機械，它還具有在上述排出壓力區域和上述吸入壓力區域之間的間壁。
4.按照權利要求3的渦旋機械，它還具有通道，延伸通過上述間壁以連接上述第一偏壓腔和上述排出壓力區域，上述活門可以工作以開啟和關閉上述通道。
5.按照權利要求2的渦旋機械，其中上述第一偏壓腔是圓形腔，上述第二偏壓腔是環形腔，上述第一偏壓腔與上述第二偏壓腔是同心的。
6.按照權利要求1的渦旋機械，它還具有通道，延伸通過上述一個渦旋元件以連接上述第一偏壓腔和上述排出壓力區域，上述活門可以工作以開啟和關閉上述通道。
7.按照權利要求1的渦旋機械，它還具有擋板，設置在上述第一偏壓腔內。
8.按照權利要求7的渦旋機械，其特征在于上述擋板與上述活門相連接。
9.按照權利要求7的渦旋機械，其特征在于上述擋板與上述活門是一體的。
10.按照權利要求1的渦旋機械，它還具有熱敏活門，設置在上述第一偏壓腔和上述排出壓力區域之間。
11.按照權利要求1的渦旋機械，它還具有壓敏活門，設置在上述第一偏壓腔和上述吸入壓力區域之間。
12.按照權利要求1的渦旋機械，它還具有間壁，設置在上述排出壓力區域和吸入壓力區域之間。
13.按照權利要求12的渦旋機械，它還具有通道，延伸通過上述間壁以連接上述第一偏壓腔和上述排出壓力區域，上述活門可以工作以開啟和關閉上述通道。
14.按照權利要求1的渦旋機械，其中上述第一偏壓腔從至少一個上述移動的腔接收處于偏壓壓力的流體。
15.按照權利要求14的渦旋機械，它還具有由上述一個渦旋元件限定的第二偏壓腔，上述第二偏壓腔處于介于上述吸入壓力和上述排出壓力之間的中間壓力，上述中間壓力將上述一個渦旋元件向上述另一個渦旋元件偏壓。
16.按照權利要求15的渦旋機械，其中上述第二偏壓腔從至少一個上述移動的腔接收處于上述中間壓力的流體。
17.一種渦旋機械，它具有帶有第一螺旋卷片的第一渦旋元件，第一螺旋卷片從第一端板向外伸出；帶有第二螺旋卷片的第二渦旋元件，第二螺旋卷片由第二端板向外伸出，上述第二螺旋卷片與上述第一螺旋卷片相互穿插；驅動元件，用于引起上述第二渦旋卷片相對于上述第一渦旋卷片旋轉，從而上述螺旋卷片在處于吸入壓力的吸入壓力區域和處于排出壓力的排出壓力區域之間產生逐漸改變容積的腔；第一排放通道，設置在上述腔之一和上述排出壓力區域之間；第一活門，用于開啟和關閉上述第一排放通道；以及第二排放通道，設置在上述另一個腔和上述排出壓力區域之間。
18.按照權利要求17的渦旋機械，它還具有第二活門，用于開啟和關閉上述第二排放通道。
19.按照權利要求17的渦旋機械，它還具有由上述渦旋元件之一限定的第一偏壓腔，上述第一偏壓腔處于偏壓壓力下，上述偏壓壓力將上述一個渦旋元件向另一個渦旋元件偏壓。
20.按照權利要求17的渦旋機械，其中上述第一偏壓腔形成上述第一排放通道的一部分。
21.按照權利要求19的渦旋機械，它還具有由上述一個渦旋元件限定的第二偏壓腔，上述第二偏壓腔處于介于上述吸入壓力和上述排出壓力之間的中間壓力，上述中間壓力將上述一個渦旋元件向上述另一個渦旋元件偏壓。
22.按照權利要求17的渦旋機械，它還具有間壁，設置在上述排出壓力區域和上述吸入壓力區域之間。
23.按照權利要求22的渦旋機械，其中上述第一排放通道延伸通過上述間壁。
24.按照權利要求23的渦旋機械，其中上述第二排放通道延伸通過上述間壁。
25.按照權利要求17的渦旋機械，它還具有熱敏活門，設置在上述第一排放通道和上述吸入壓力區域之間。
26.按照權利要求17的渦旋機械，它還具有壓敏活門，設置在上述第一排放通道和上述吸入壓力區域之間。
27.一種渦旋機械，它具有殼體；第一和第二渦旋元件，每個渦旋元件分別具有第一和第二端板，以及其上的第一和第二螺旋卷片，上述螺旋卷片相互嚙合，上述第一渦旋元件限定了第一空腔；驅動元件，用于使上述渦旋元件進行相對的循環旋轉運動，上述螺旋卷片形成相繼的流體腔，它們在正常工作狀態下在吸入壓力區域和排出壓力區域之間移動；限定上述排出壓力區域和上述吸入壓力區域之間的流體路徑的器件；供給第一中間承壓流體至上述第一空腔的器件；以及第一密封件，安裝在上述第一渦旋元件上，上述第一密封件隔離上述第一空腔與渦旋機械的上述排出壓力區域；以及第二密封件，安裝在上述第一渦旋元件上，上述第二密封件隔離上述第一空腔與上述渦旋機械的上述吸入壓力區域。
28.按照權利要求27的渦旋機械，其中上述第一密封件是L形元件，設置在上述第一渦旋元件的第一溝槽內。
29.按照權利要求28的渦旋機械，其中上述第二密封件是L形元件，設置在上述第一渦旋元件的第二溝槽內。
30.按照權利要求29的渦旋機械，它還具有第一偏壓元件，設置在上述第一密封件和上述第一溝槽之間。
31.按照權利要求30的渦旋機械，它還具有第二偏壓元件，設置在上述第二密封件和上述第二溝槽之間。
32.按照權利要求27的渦旋機械，其中上述第一渦旋元件是非旋轉的渦旋元件。
33.按照權利要求27的渦旋機械，其中上述第一空腔是環形腔。
34.按照權利要求27的渦旋機械，其中上述第一中間承壓流體將上述第一渦旋元件向上述第二渦旋元件偏壓。
35.按照權利要求27的渦旋機械，其中上述第一渦旋元件的安裝使相對于上述第二渦旋元件的軸向移動是有限的。
36.按照權利要求27的渦旋機械，它還具有分離上述吸入壓力區域和上述排出壓力區域的板，上述第一和第二密封件與上述分離板配合。
37.按照權利要求27的渦旋機械，其中由第一渦旋元件限定一個第二空腔，并上述渦旋機械還具有向上述第二空腔供給第二中間壓力的器件以及安裝在上述第一渦旋元件上的第三密封件，上述第三密封件隔離上述第一空腔與上述第二空腔。
38.按照權利要求37的渦旋機械，其中上述第三密封件是L形元件，設置在上述第一渦旋元件的溝槽內。
39.按照權利要求37的渦旋機械，它還具有一偏壓元件，設置在上述第三密封件和上述溝槽之間。
全文摘要
本發明提供了一種渦旋機械,它具有一組固有容積比及各自相應的設計壓力比。多于一種的固有容積比可使一個壓縮機可在多種工作條件下得到優化。由壓縮機的工作包絡線來確定選擇各固有容積比中的哪一個。每個容積比具有一個排放通道,它在渦旋機械的一個腔和排放腔之間延伸。除了最高的容積比外,全部容積比都使用一個活門來控制通過排放通道的流。
文檔編號F04C28/26GK1349053SQ0113578
公開日2002年5月15日 申請日期2001年10月16日 優先權日2000年10月16日
發明者斯蒂芬·M·塞貝爾, 邁克爾·M·佩里沃茲奇克弗, 諾曼·貝克 申請人:科普蘭公司