一種渦卷式機械的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種渦卷式機械，特別是一種渦卷式壓縮機，它有一個外殼和一個旋轉軸，旋轉軸上設置有一個柱形空腔，在這個柱形空腔內安裝一個渦卷彈簧；有一個偏置軸，它可旋轉固定在外殼上，偏置軸的一端可旋轉插入到渦卷彈簧的中心，在偏置軸的作用下，渦卷彈簧被側向壓向一側，且設置偏置軸安裝的偏心量，使得渦卷彈簧相鄰圈相切密封，同時渦卷彈簧的兩側面分別和柱形空腔底部以及一個密封端蓋密封接觸，這樣就形成了多個密封腔，當旋轉軸連續旋轉時，每個密封腔的體積逐步縮小，實現對流體的壓縮。這種渦卷式機械多個腔連續工作，輸出流體壓力均勻，密封容易實現，加工精度要求低，成本低，具有很好的實用價值。
【專利說明】一種満卷式機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及渦卷式機械裝置，更具體的說，本發明涉及一種渦卷式壓縮機。
【背景技術】
[0002]從1905年法國人Leon Creux提出渦旋機械的工作原理，并申請美國專利。經過上百年的發展和完善，渦旋式機械已經在許多制冷壓縮應用領域中廣泛采用。在一般的渦旋式壓縮機中，壓縮室通常由兩個螺旋形帶相互纏繞限定出的。兩個螺旋帶相互纏繞從各自的基板伸出，它們相互密封配合，從而限定出壓縮室。驅動一個帶基板的螺旋帶，使之相對于另一個做圓周軌道運動，從而使得每個限定的壓縮室體積逐步改變，從而達到壓縮流體的作用。
[0003]渦旋式機械之所以經過這么長時間才得以廣泛運用，只要是由于零件的精度要求與軸向力的平衡制約了其產業化。兩個帶基板的渦旋帶加工精度要求高，形位公差都在微米級。現代的加工技術的飛躍發展才使之成為可能性，但是加工成本依然相當高昂。而且渦旋式機械的工作腔不易實施外部冷卻，壓縮過程的熱量難排出，因此只能夠壓縮絕熱指數小的氣體或者內冷卻。對于大排量渦旋壓縮機也很難實現。受齒高限制，排量大直徑大，不平衡旋轉質量增大，機器不緊湊且重量增加。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種渦卷式機械，它具有上述渦旋式機械的諸多優點，如:結構簡單、體積小、重量輕、容積效率高、機械效率高、多壓縮室同時工作，工作連續，壓縮力矩變化平穩等；同時又能克服上述渦旋式機械的主要缺陷。從而提供一種性價比更高的新型壓縮機械。
[0005]本發明所提供一種渦卷式機械，它包括:一個殼體，它固定不動；一旋轉軸，它可旋轉安裝在殼體上，在旋轉軸上具有一個柱形空腔；一個渦卷彈簧，它被設置在旋轉軸的柱形空腔內，且它的一個側面和柱形空腔的底面密封接觸，同時渦卷彈簧的一端和旋轉軸固定在一起；一個偏置軸，它的旋轉中心軸和上述旋轉軸的旋轉中心軸平行，但是不重合，這偏置軸安裝在殼體上，一端伸入到渦卷彈簧的中心孔內，在偏置軸的壓力作用下，渦卷彈簧被偏心壓向一側，使得渦卷彈簧帶相鄰圈相切密封；一個密封端蓋，它蓋在旋轉軸柱形空腔上，同時它和上述渦卷彈簧的另一個側面密封接觸；這樣渦卷彈簧帶相鄰圈相切密封且兩側面分別和柱形空腔的底面以及密封端蓋密封接觸，從外向內限定出體積逐步縮小的多個密封腔，當旋轉軸連續旋轉時，流體被逐步往內輸送。
[0006]上述渦卷式機械，顯然具有上述渦旋式機械的諸多優點，同時只要在合適位置施加一定的壓力，就易于實現渦卷彈簧兩側面及渦卷彈簧帶相鄰圈的相切密封，而不需要很高的加工精度，從而有效降低了它的制造成本；同時旋轉軸和密封端蓋組裝后外圍的空間也可用于對渦卷式機械的冷卻，保障其運行在允許的溫度范圍內；同時該渦卷式機械的不平衡旋轉質量小，機器相對緊湊，可允許其高速運轉或實現大排量。
[0007]下面結合附圖及實施例對本發明進一步闡述，應該理解為，盡管以下的的詳細說明和特定示例表示了本發明的優先實施例，但它們僅僅是示意性的，并不意味著對本發明范圍的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明實施例1的渦卷式機械的正視圖；
[0009]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0010]圖3是圖2的D局部視圖；
[0011]圖4是圖2的B-B剖視圖；
[0012]圖5是圖4的E局部視圖；
[0013]圖6是本發明實施例2的渦卷式機械的剖視圖；
[0014]圖7是圖6的G局部視圖；
[0015]圖8是圖6的F-F剖視圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]參照附圖，在各附圖中同樣的標號表示相同的部件，如圖1至圖5所示，一種渦卷式機械，其包含:一殼體4，它固定不動；殼體4的左側通過多顆螺絲22鎖有左端蓋5，密封圈12固定在左端蓋5上，右側通過螺絲22鎖有右端蓋I ;一旋轉軸2，它通過兩個軸承10可旋轉安裝在殼體4上，卡簧11對旋轉軸2做軸向定位，兩個軸承10之間通過套筒6和套筒8定位，在旋轉軸2上通過螺絲21鎖有環2b以形成一個柱形空腔，密封圈9和O型圈23的組合使用以形成一道密封線；一渦卷彈簧34，它被設置在旋轉軸2的柱形空腔內，且它的一個側面和柱形空腔的底面墊片2a密封接觸，同時渦卷彈簧34的一端和鎖在旋轉軸2上的環2b固定在一起；一偏置軸3，在鎖在殼體4上的右端蓋I上安裝有套筒27，偏置軸3安裝在這個套筒27內，同時偏置軸3上設有密封槽用于安裝兩個密封圈36，偏置軸3的中心軸和上述旋轉軸2的旋轉中心軸平行，但是不重合，它的一端伸入到渦卷彈簧34的中心孔內，在偏置軸3的側壓力作用下，渦卷彈簧34被偏心壓向一側，使得渦卷彈簧34相鄰圈相切密封；一密封端蓋7，它蓋在旋轉軸2的柱形空腔上，同時它和上述渦卷彈簧34的另一個側面密封接觸；渦卷彈簧34相鄰圈相切密封且兩側面分別和柱形空腔的底面以及密封端蓋密封接觸，從外向內限定出體積逐步縮小的多個密封腔，當旋轉軸2連續旋轉時，流體被逐步往內輸送。
[0018]如圖2至圖5所示，上述渦卷彈簧34的一端和固定鎖在旋轉軸2上的環2b固定在一起，另一端和一個軸套14固定在一起，這個軸套內套有另一個固定渦卷彈簧34用的套14a，渦卷彈簧34繞在軸套14的外圍螺旋面上，并繞入軸套14和14a之間的夾縫內固定住，偏置軸3的一端伸入到這個軸套14內的套14a的內孔內，且偏置軸3和這個軸套14可相對旋轉，同時在偏置軸3內設有一個排出口 3a，用于排出流體。
[0019]如圖2和圖5所示，上述密封端蓋7上至少設置有一個孔，這個孔用于插接上述的偏置軸3，同時端蓋7和偏置軸3之間通過密封圈35密封，同時密封端蓋7上至少設置有一個缺口 7b，這個缺口直接用于吸入流體。
[0020]如圖2和圖5所示，上述的偏置軸3的一端伸入到軸套14內的套14a的內孔內，偏置軸3上伸入到軸套14內的這一段軸心和偏置軸3可旋轉安裝在套筒27內的這段軸的軸心平行但不重合，這樣轉動偏置軸3，即可調節偏置軸3對渦卷彈簧34的側壓力。偏置軸3旋轉一定角度，偏置軸3對渦卷彈簧34的側壓力即發生變化，可使得渦卷彈簧34在相鄰圈相切密封或不相切密封兩種狀態之間切換；當旋轉軸2連續旋轉時，在相鄰圈相切密封狀態時渦卷式機械基本上是全容量下運行，在相鄰圈不相切密封狀態時渦卷式機械基本上是零容量下運行。
[0021]如圖1和圖2所示，上述的偏置軸3來或回旋轉一定角度，由一個操縱桿16操縱，操縱桿16通過鍵26和偏置軸3固定在一起,直接在操縱桿16和固定外殼之間掛一個彈簧，以保證偏置軸3對渦卷彈簧34的側向壓力或者讓操縱桿16以時間脈沖方式操縱，即用一個氣缸和一個閥門，閥門開關以時間脈沖方式操縱，氣缸推動操縱桿16擺動，當然也可以用電磁鐵或電機以時間脈沖方式直接拉動操縱桿16擺動。以便調節該渦卷式機械的容量。
[0022]如圖2和圖3所示，上述渦卷式機械包含一個排氣流動路線和一個止回閥，該排氣流動路線用于傳送來自渦卷式機械的壓縮流體，既從吸入口 4a吸入流體，到達內部入口7a，再通過渦卷彈簧34壓縮后，從排出口 3a排出，而止回閥設置在流動路線內部的排出口3a的前端，以防止高壓流體反向流動，止回閥由固定在偏置軸3前端的固定套30、活動套29、彈簧31以及O型圈32組成，當壓縮流體要排出時，活動套29壓動彈簧31后移一定距離，壓縮流體即排出；相反活動套29通過O型圈32壓在固定套30端面上實現密封，流體無法反向流動。
[0023]如圖2和圖4和圖5所示，上述渦卷式機械包含一個側向壓力室，它由密封端蓋7和鎖在外殼4上的右端蓋I限定出，在密封端蓋的合適位置開設有一個小孔7a，使得渦卷式機械工作時，側向壓力室保持一定的壓力作用在密封端蓋7上，保證渦卷彈簧34兩側面和密封端蓋7以及旋轉軸2的柱形空腔的底面的良好密封接觸，另外還加安裝有彈簧33以增加這個壓力，提高密封效果。O型圈24被設置在密封端蓋7和鎖在外殼4上的右端蓋I之間，提高這個側向壓力室的密封效果。
[0024]方案I所示的渦卷式機械可以設置一個蒸汽注射系統，用于將蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，該蒸汽注射系統還包含一個以脈沖寬度調制方式操縱的電磁閥，該電磁閥用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
[0025]實施例2
[0026]如圖6至圖8所不,實施例2和實施例1具有相似的結構，既其同樣包含:一殼體40，它固定不動；殼體40的左側通過多顆螺絲鎖有左端蓋，右側通過螺絲鎖有右端蓋41 ;一旋轉軸42，它通過兩個軸承可旋轉安裝在殼體40上，卡簧對旋轉軸42做軸向定位，兩個軸承之間通過套筒定位，在旋轉軸42上通過螺絲鎖有環42b以形成一個柱形空腔；一渦卷彈簧47，它被設置在旋轉軸42的柱形空腔內，且它的一個側面和柱形空腔的底面墊片42a密封接觸，同時渦卷彈簧47的一端和鎖在旋轉軸42上的環42b固定在一起；一偏置軸43，在鎖在殼體40上的右端蓋41上安裝有設置有孔，偏置軸43安裝在這個孔內，這個偏置軸43的中心軸和上述旋轉軸42的旋轉中心軸平行，但是不重合，它的一端伸入到渦卷彈簧47的中心孔內，在偏置軸43的側壓力作用下，渦卷彈簧47被偏心壓向一側，使得渦卷彈簧47相鄰圈相切密封；一密封端蓋49，它蓋在旋轉軸42的柱形空腔上，同時它和上述渦卷彈簧47的另一個側面密封接觸；渦卷彈簧47相鄰圈相切密封且兩側面分別和柱形空腔的底面墊片42a以及密封端蓋底面墊片45密封接觸，從外向內限定出體積逐步縮小的多個密封腔，當旋轉軸42連續旋轉時,流體被逐步往內輸送。
[0027]如圖6至圖8所示，上述渦卷彈簧47的一端和固定鎖在旋轉軸42上的環42b固定在一起，另一端和一個軸套48固定在一起，這個軸套內套有一個滾針軸承44，渦卷彈簧47繞在軸套48的外圍螺旋面上，并繞入軸套48上設置的夾縫內固定住，偏置軸43的一端通過鍵條52固定有偏心套51，偏心套51再伸入到滾針軸承44的內孔內，同時在偏置軸43內設有一個排出口 43a，用于排出流體。
[0028]如圖6所示，上述密封端蓋49上除了設置有插接上述的偏置軸43的一個孔外，還設置有另一個孔用于插接一個吸入套管50,在吸入套管50內設置有一個吸入口 50a,用于吸入流體。
[0029]如圖6至圖8所示，上述的偏置軸43的一端固定有偏心套51，同時偏置軸43可旋轉固定在右端蓋41上，這樣轉動偏置軸43，即可調節偏置軸43對渦卷彈簧47的側壓力。偏置軸43旋轉一定角度，偏置軸43對渦卷彈簧47的側壓力即發生變化，可使得渦卷彈簧47在相鄰圈相切密封或不相切密封兩種狀態之間切換；當旋轉軸42連續旋轉時，在相鄰圈相切密封狀態時渦卷式機械基本上是全容量下運行，在相鄰圈不相切密封狀態時渦卷式機械基本上是零容量下運行。。
[0030]如圖6和圖8所示，上述的偏置軸43來或回旋轉一定角度，由一個操縱桿56操縱，操縱桿56通過鍵55和偏置軸43固定在一起，，直接在操縱桿56和固定外殼之間掛一個彈簧，以保證偏置軸43對渦卷彈簧47的側向壓力或者讓操縱桿56以時間脈沖方式操縱，操縱桿56以時間脈沖方式操縱，即用一個氣缸和一個閥門，閥門開關以時間脈沖方式操縱，氣缸推動操縱桿56擺動，當然也可以用電磁鐵或電機以時間脈沖方式直接拉動操縱桿56擺動。以便調節該渦卷式機械的容量。
[0031]如圖6至圖8所示，上述渦卷式機械包含一個排氣流動路線和一個止回閥，該排氣流動路線用于傳送來自渦卷式機械的壓縮流體，既從吸入口 50a吸入流體，再通過渦卷彈簧47壓縮后，從排出口 43a排出，而止回閥設置在流動路線內部的排出口 43a的前端，以防止高壓流體反向流動，止回閥由固定在偏置軸43前端的固定套39、活動套38、彈簧53以及O型圈37組成，當壓縮流體要排出時，活動套38壓動彈簧53后移一定距離，壓縮流體即排出；相反活動套38通過O型圈37壓在固定套39端面上實現密封，流體無法反向流動。
[0032]如圖6所示，上述渦卷式機械包含一個側向壓力室，它由密封端蓋49和鎖在外殼40上的右端蓋41限定出，在密封端蓋的合適位置開設有一個小孔49a，使得渦卷式機械工作時，側向壓力室保持一定的壓力作用在密封端蓋49上，保證渦卷彈簧47兩側面和密封端蓋49以及旋轉軸42的柱形空腔的底面的良好密封接觸。O型圈57被設置在密封端蓋49和鎖在外殼40上的右端蓋41之間，提高這個側向壓力室的密封效果。
[0033]如圖6所示，上述渦卷式機械可以設置一個冷卻室，這個冷卻室由旋轉軸42和固定在旋轉軸上的零件以及密封端蓋49配合后和外殼40之間的空腔限定，密封圈46用于提高冷卻液和壓縮流體之間的相對密封，冷卻液從入口 40a灌入冷卻室內，吸收熱量后，再從出口 40b流出，使得渦卷式機械工作時，溫度不超過限定值。設置包含一個溫控閥的冷卻循環回路，當冷卻液達到一定溫度的時候，溫控閥門開始打開，冷卻液才開始循環流動，冷卻液流入冷卻室，吸熱后流出冷卻室，到達散熱器，散熱后再流回冷卻室。
[0034]方案2所示的渦卷式機械可以設置一個蒸汽注射系統，用于將蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，該蒸汽注射系統還包含一個以脈沖寬度調制方式操縱的電磁閥，該電磁閥用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
[0035]盡管上述詳細說明描述了本發明的優先實施例，但應該理解，不脫離所附權利要求的范圍和全部意思，本發明可以進行修改，變動和變換。
【權利要求】
1.一種渦卷式機械，其包含: 一殼體，它固定不動； 一旋轉軸，它可旋轉安裝在殼體上，在旋轉軸上具有一個柱形空腔； 一渦卷彈簧，它被設置在旋轉軸的柱形空腔內，且它的一個側面和柱形空腔的底面密封接觸，同時渦卷彈簧的一端和旋轉軸固定在一起； 一偏置軸，它安裝在殼體上，它的中心軸和上述旋轉軸的旋轉中心軸平行，但是不重合，它的一端伸入到渦卷彈簧的中心孔內，在偏置軸的側壓力作用下，渦卷彈簧被偏心壓向一側，使得渦卷彈簧的相鄰圈相切密封； 一密封端蓋，它蓋在旋轉軸柱形空腔上，同時它和上述渦卷彈簧的另一個側面密封接觸； 渦卷彈簧的相鄰圈相切密封且兩側面分別和柱形空腔的底面以及密封端蓋密封接觸，從外向內限定出體積逐步縮小的多個密封腔，當旋轉軸連續旋轉時，流體被逐步往內輸送。
2.根據權利要求1所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷彈簧的一端和旋轉軸固定在一起，另一端和一個軸套固定在一起，偏置軸的一端伸入到這個軸套內，且偏置軸和這個軸套可相對旋轉。
3.根據權利要求2所述的渦卷式機械，其特征是:上述偏置軸內設有一個排出口，用于排出流體。
4.根據權利要求3所述的渦卷式機械，其特征是:上述密封端蓋上至少設置有一個孔，這個孔用于插接上述的偏置軸。
5.根據權利要求4所述的渦卷式機械，其特征是:上述密封端蓋上至少設置有一個缺口，這個缺口直接用于吸入流體或設置吸入流體的通道。
6.根據權利要求4所述的渦卷式機械，其特征是:上述的偏置軸的一端伸入到軸套內，同時在偏置軸和這個軸套之間設置有一個偏心套，這個偏心套和偏置軸固定在一起，且可相對于軸套旋轉，這樣轉動偏置軸，即可調節偏置軸對渦卷彈簧的側壓力。
7.根據權利要求4所述的渦卷式機械，其特征是:上述的偏置軸的一端伸入到軸套內，伸入到軸套內的這一段軸心和偏置軸可旋轉安裝在外殼上的旋轉中心平行但不重合，這樣轉動偏置軸，即可調節偏置軸對渦卷彈簧的側壓力。
8.根據權利要求6或7所述的渦卷式機械，其特征是:上述的偏置軸旋轉一定角度，偏置軸對渦卷彈簧的側壓力即發生變化，可使得渦卷彈簧在相鄰圈相切密封或不相切密封兩種狀態之間切換；當旋轉軸連續旋轉時，在相鄰圈相切密封狀態時渦卷式機械基本上是全容量下運行，在相鄰圈不相切密封狀態時渦卷式機械基本上是零容量下運行。
9.根據權利要求8所述的渦卷式機械，其特征是:上述的偏置軸來或回旋轉一定角度，由一個操縱桿操縱，且它以時間脈沖方式操縱，以便調節該渦卷式機械的容量。
10.根據權利要求8所述的渦卷式機械，其特征是:上述的偏置軸來或回旋轉一定角度，由一個操縱桿操縱，同時在操縱桿和固定外殼之間掛一個彈簧，以保證偏置軸對渦卷彈簧的側向壓力。
11.根據權利要求9所述的渦卷式機械，其特征是:還包含一個氣缸和至少一個閥門，對上述的操縱桿實施操縱。
12.根據權利要求9所述的渦卷式機械，其特征是:還包含一個電磁鐵，對上述的操縱桿實施操縱。
13.根據權利要求11所述的渦卷式機械，其特征是:所述的閥門是電磁閥，且它以脈沖寬帶調制方式操縱。
14.根據權利要求1所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械包含一個排氣流動路線和一個止回閥，該排氣流動路線用于傳送來自渦卷式機械的壓縮流體，而止回閥設置在流動路線內部，以防止高壓流體反向流動。
15.根據權利要求1所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械包含一個側向壓力室，它由密封端蓋和外殼限定，在端蓋的合適位置開設有一個小孔，使得渦卷式機械工作時，側向壓力室保持一定的壓力作用在端蓋上，保證渦卷彈簧兩側面和密封端蓋以及旋轉軸柱形空腔的底面的良好密封接觸。
16.根據權利要求1所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械包含一個冷卻室，這個冷卻室由旋轉軸和端蓋配合后和外殼之間的空腔限定，冷卻室內灌入冷卻液，使得渦卷式機械工作時，溫度不超過限定值。
17.根據權利要求16所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械包含一個冷卻循環回路，當這個回路開始循環時，冷卻液流入冷卻室，吸熱后流出冷卻室，到達散熱器，散熱后再流回冷卻室。
18.根據權利要求17所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械的冷卻循環回路包含一個溫控閥，當冷卻液達到一定溫度的時候，閥門才打開，冷卻液才開始循環流動。
19.根據權利要求1所述的渦卷式機械，其特征是:所述的流體是氣體。
20.根據權利要求19所述的渦卷式機械，其特征是:上述渦卷式機械包含一個蒸汽注射系統，用于將蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，該蒸汽注射系統還包含一個閥，該閥用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
21.根據權利要求20所述的渦卷式機械，其特征是:上述閥是電磁閥。
22.根據權利要求21所述的渦卷式機械，其特征是:上述電磁閥，以脈沖寬度調制方式操縱。
【文檔編號】F04C29/04GK104235018SQ201410382639
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】盧能才 申請人:盧能才