專利名稱：渦輪型壓縮機和組裝該機的方法
技術領域：
本發明涉及一種渦輪型壓縮機(下文稱之為“渦輪壓縮機”)，它被用作空氣壓縮機或在制冷或空調系統中用作制冷劑壓縮機。更具體地說，本發明涉及在端板的兩側都有渦輪卷繞齒、因此適合于用作大型渦輪型壓縮機的一種渦輪壓縮機。
在組裝渦輪型流體機械的常規方法中，固定渦輪件和沿軌道運動的渦輪件的定位這樣來實現把這些渦輪件彼此進行嚙合，使沿軌道運動的渦輪件旋轉、同時測量驅動扭矩，在扭矩最小的位置把固定渦輪件固定住，如對于無油型渦輪流體機械在日本實用原型未經審查的出版物197086號中所述。
在日本實用新型未經審查的出版物63136281號中公開的一種空氣冷卻無油型渦輪壓縮機是單一型的，它只在沿軌道運動的渦輪件的端板的一側有渦輪卷繞齒。當要求容量大時，這種類型的渦輪壓縮機的渦輪件的直徑必須很大。渦輪件的直徑的增大相應地增加了作用在渦輪件上的軸向推力負載，這使得設計和控制作為一種產品的壓縮機變得相當困難。因此，只有在容量為5.5千瓦或更低時才能進行這種類型的渦輪壓縮機的商業化生產。
為了克服這個缺點，已經有了通常被稱為“雙渦輪壓縮機”的一種渦輪壓縮機，其中，在沿軌道運動的渦輪件的端板的兩側都設有確定壓縮室的渦輪卷繞齒。這種類型的渦輪壓縮機的容量可以超過5.5千瓦，因此避免了上述問題。例如，在日本專利未經審查的出版物5776202號和日本實用新型未經審查的出版物587285號中公布了這種類型的渦輪壓縮機。這樣，為了提供大的容量，雙渦輪壓縮機在沿軌道運動的渦輪件的端板的兩側都有渦輪卷繞齒。因此，這種類型的渦輪壓縮機包括一對有卷繞齒的固定渦輪件，它們與沿軌道運動的渦輪件上的兩個渦輪卷繞齒嚙合。應該注意到，靠上面提到的依靠測量最小扭矩的方法不能以高精度實現一對固定渦輪件的定位和沿軌道運動的渦輪件的定位。這是因為，由于使作用在沿軌道運動的渦輪件與一個固定渦輪件之間的扭矩達到最小所設定的位置與使作用在沿軌道運動的渦輪件與另一個固定渦輪件之間的扭矩達到最小所設定的位置不重合，靠測量最小扭矩難以確定渦輪件的位置。
無油渦輪壓縮機(特別是空氣壓縮機)所遇到的另一個問題是，由于被壓縮的氣體(即空氣)的溫度高，溫度達200℃左右，必須采取適當的冷卻手段。這就是說，由于在這種類型的壓縮機的壓縮室中沒有引入可以用作冷卻劑的潤滑油，無油渦輪壓縮機在運行中有200℃左右的高溫。這樣的高溫造成沿軌道運動的渦輪件和固定渦輪件的熱變形，造成嚙合的卷繞齒之間的間隙加大或者造成這些卷繞齒之間相互接觸從而使得無法轉動。結果，壓縮效率降低，在最壞的情況下，壓縮機完全無法運行。
因此，本發明的一個目的是提供一種有一個沿軌道運動的渦輪件的雙渦輪壓縮機，它在其兩側都設有渦輪卷繞齒，也提供組裝這樣的雙渦輪壓縮機的方法，其中，驅動沿軌道運動的渦輪件的曲軸與輔助曲軸之間的同步可以容易、并精確地實現，這使得可以容易、并精確地實現沿軌道運動的渦輪件與兩個固定渦輪件的定位，即沿軌道運行的渦輪件相對于每一個固定渦輪件的轉動相位的調整。
本發明的第二個目的是提供一種無油雙渦輪壓縮機，其中實現了有效的冷卻，改進了性能，即壓縮機的壓縮效率，同時避免了由于熱變形所造成的渦輪件的相互接觸。
為了實現第一個目的，按照本發明的第一方面，提供了一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在該端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件;設在沿軌道運動的渦輪件的兩側的固定渦輪件;被兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們彼此配合起來驅動沿軌道運動的渦輪件;把沿軌道運動的渦輪件的兩側的兩個固定渦輪件彼此以一個預定的相位位置關系定位的固定渦輪件相位固定裝置;把曲軸與固定渦輪件以一個預定的相位位置關系定位的曲軸相位固定裝置;把輔助曲軸與固定渦輪件以一個預定的相位位置關系定位的輔助曲軸相位固定裝置;以及當曲軸和輔助曲軸被相位固定裝置彼此同相位地定位時，用來以驅動關系把曲軸和輔助曲軸彼此連接起來的轉動同步裝置，在曲軸相位固定裝置和輔助曲軸相位固定裝置被取走以后，轉動同步裝置驅動曲軸和輔助曲軸，使它們彼此同步地轉動。
按照本發明的第二方面，提供了一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在該端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件;設在沿軌道運行的渦輪件的兩側的固定渦輪件;被兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們彼此配合起來驅動沿軌道運動的渦輪件;用來驅動曲軸和輔助曲軸使它們互相同步的裝置;設在固定渦輪件上的一個上的定位件，它頂著曲軸和輔助曲軸的鄰近的軸向上的端面;在沿軌道運行的渦輪件的兩側的兩個固定渦輪件上設的定位銷釘孔，它們把固定渦輪件相對于彼此定位;設在定位件和固定渦輪件上的定位銷釘孔，它們把定位件與固定渦輪件相對于彼此定位;以及設在定位件和曲軸和輔助曲軸上的定位銷釘孔，它們把曲軸和輔助曲軸相對于相應的定位件定位。
按照本發明的第三方面，提供了一種渦輪壓縮機，它包括一個具有一端板及位于該端板的兩側上的螺旋形卷繞齒的沿軌道運動的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板向外伸出;設在沿軌道運動的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個固定渦輪件有一塊端板和用來與沿軌道運動的渦輪件上的朝向固定渦輪件的螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使沿軌道運行的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把曲軸和輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使曲軸和輔助曲軸彼此同步地轉動;附加在固定渦輪件之一上的軸承蓋，軸承蓋之一把曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的一個端面蓋住，而另一個軸承蓋把輔助曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的鄰近端面蓋住;設在兩個固定渦輪件的外邊緣的凸緣上的定位銷釘孔，它們把固定渦輪件彼此定位;在軸承蓋和固定渦輪件上設的定位銷釘孔，它們把軸承蓋和固定渦輪件相對于彼此定位;以及設在軸承蓋和曲軸與輔助曲軸上的定位銷釘孔，它們把曲軸和輔助曲軸相對于與之有關的軸承蓋定位。
按照本發明的第四方面，提供了一種組裝這種類型的渦輪壓縮機的方法，該壓縮機包括有一塊端板、并在該端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，設在沿軌道運動的渦輪件的兩側的固定渦輪件，以及被兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們彼此配合起來驅動沿軌道運動的渦輪件，組裝方法包括下列步驟靠一個定位銷釘把沿軌道運行的渦輪件的兩側上的固定渦輪件彼此定位;靠各自的定位銷釘把曲軸和輔助曲軸以預先確定的位置關系相對于固定渦輪件定位;當定位銷釘把曲軸和輔助曲軸相對于固定渦輪件定位后，把曲軸和輔助曲軸彼此以驅動關系連接起來，把曲軸和輔助曲軸固定成預先確定的位相關系;以及把曲軸和輔助曲軸從固定渦輪件松開，使得曲軸和輔助曲軸可以彼此同步地轉動。
按照本發明的第五方面，提供了一種組裝這種類型的渦輪壓縮機的方法，該壓縮機包括有一塊端板、并在該端板的兩側都有螺旋形卷繞齒的一個沿軌道運行的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板相外伸出;設在沿軌道運行的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個固定渦輪件有一塊端板和用來與沿軌道運動的渦輪件上的朝向固定渦輪件的螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使沿軌道運動的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把曲軸和輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使曲軸和輔助曲軸彼此同步地轉動;以及附加在固定渦輪件之一上的軸承蓋，軸承蓋之一把曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的一個端面蓋住，而另一個軸承蓋把輔助曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的鄰近端面蓋住;組裝方法包括下列步驟在兩個固定渦輪件，軸承蓋和曲軸和輔助曲軸上制作出定位銷釘孔;以定位銷釘孔作為參考制作出兩個固定渦輪件上的渦輪卷繞齒，這樣地把固定渦輪件裝在一起把它們的定位銷釘孔對準，把一個定位銷釘插入已經對準的定位銷釘孔中，然后擰緊螺栓，把固定渦輪件彼此固定;靠定位銷釘孔和一個定位銷釘把軸承蓋相對于固定渦輪件定位;靠定位銷釘孔和定位銷釘把曲軸和輔助曲軸相對于與之有關的軸承蓋定位和固定，定位和固定在這樣的條件下進行曲軸和輔助曲軸的曲柄在相同的特別方向上處于完全偏心的狀態;在曲軸和輔助曲軸仍被定位銷釘固定在軸承蓋上時，把曲軸和輔助曲軸彼此以驅動關系連接起來，這樣實現了曲軸和輔助曲軸之間的同步驅動連接;以及把曲軸和輔助曲軸松開，使曲軸和輔助曲軸可以彼此同步地轉動。
為了實現上述第二個目的，按照本發明，還提供了一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在該端板的兩側都有螺旋形卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板相外伸出;設在沿軌道運動的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個固定渦輪件有一塊端板和用來與沿軌道運行的渦輪件上的朝向固定渦輪件的螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使沿軌道運動的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把曲軸和輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使曲軸和輔助曲軸彼此同步地轉動;設在兩個固定渦輪件的外表面上的冷卻片，在平行于曲軸與輔助曲軸的連線的方向上伸展;以及用來強力地供應冷卻介質的一臺冷卻鼓風機，它使冷卻介質沿著冷卻片流動。
一般說來，在沿軌道運動的渦輪件的兩側都設有渦輪卷繞齒的雙渦輪壓縮機在組裝精度方面比只在沿軌道運動的渦輪件的一側有渦輪卷繞齒的那種類型的渦輪壓縮機要差，這是由于兩個固定渦輪件相對于沿軌道運動的渦輪件定位所遇到的困難。本發明以下面的方式克服了這一困難，因此實現了高精度的定位和組裝。
一對渦輪件(也把它們稱為左、右固定渦輪件)設置在沿軌道運動的渦輪件的兩側。每一個固定渦輪件都設有定位銷釘孔，并且以這個定位銷釘孔作為參考制作每個固定渦輪件的渦輪卷繞齒。在組裝時，采用一個定位銷釘把左、右固定渦輪件以預先確定的相位關系彼此定位，該定位銷釘穿入設在兩個固定渦輪件上的定位銷釘孔中，并當把兩個固定渦輪件裝在一起時使它們彼此對準。
采用曲軸和輔助曲軸實現固定渦輪件與沿軌道運動的渦輪件的彼此定位。曲軸相位固定裝置把曲軸以預定的相位位置關系相對于固定渦輪件定位。類似地，輔助曲軸相位固定裝置把輔助曲軸以預定的相位位置關系相對于固定渦輪件定位。當曲軸和輔助曲軸被各自的相位固定裝置固定時，通過一個同步轉動驅動裝置(這比如一根皮帶)把它們彼此以驅動關系連接起來，把曲軸和輔助曲軸之間的相位關系固定下來。然后，把各自的相位固定裝置放開，使得曲軸和輔助曲軸能彼此同步地轉動。這樣，可以以高精度把固定渦輪件和沿軌道運行的渦輪件彼此定位，盡管以曲軸和輔助曲軸作為中介物。
更具體地說，在曲軸和輔助曲軸的軸向端面上制作出定位銷釘孔，其位置為與曲柄半徑的最大偏心位置同圓心(該位置與曲柄的最大偏心的方向為同一方向)。另一方面，借助于插入到穿過定位件和固定渦輪件構成的定位銷釘孔的定位銷釘把定位件(比如軸承蓋)在固定渦輪件上定位，定位件中的一個頂著曲軸的軸向端部，而另一個對著輔助曲軸的軸向端部。在各自的定位件上制有定位銷釘孔，當曲軸和輔助曲軸處于最大的偏心位置時，其位置與上述在曲軸和輔助曲軸的軸向端部形成的定位銷釘孔對準。把定位銷釘插入各自的已對準的定位銷釘孔對中，使得固定渦輪件和沿軌道運動的渦輪件以高精度彼此定位。在這種狀態下，通過一根定時皮帶把曲軸和輔助曲軸彼此以驅動關系連接起來，移去定位銷釘，把曲軸和輔助曲軸與定位件脫開，使曲軸和輔助曲軸變成自由的，這樣，完成了組裝過程。
無油壓縮機的壓縮室中的溫度升高到高達約200℃，這是因為在壓縮過程中沒有可以用作冷卻劑的潤滑油供入室中。在本發明的渦輪壓縮機中，在固定渦輪件的外表面設有冷卻片，在平行于曲軸與輔助曲軸的連線的方向上伸展，并且一臺冷卻鼓風機把冷卻介質(比如冷卻空氣)強力地供給沿著這些冷卻片流動。因為冷卻介質可以平滑地流過由冷卻片確定的通道，所以提高了冷卻介質與固定渦輪件之間的熱交換效率，壓縮室中流體被壓縮所產生的熱可以被有效地帶走，從而使得由壓縮機輸出的壓縮流體的溫度被有效地降低。這樣，可以防止沿軌道運動的渦輪件和固定渦輪件的熱變形，避免由于嚙合的渦輪件之間的間隙的加大和否則由熱變形造成的嚙合的卷繞齒之間的相碰所可能產生的運行故障使性能變壞。
本發明的上述和其它目的、特點和優點將由下面對優選實施例的敘述、結合著附圖閱讀看得更清楚。
圖1為按照本發明的渦輪壓縮機的一種實施例的垂直剖面圖;
圖2為由圖1的右側看的示于圖1的實施例的側面正視圖;
圖3為裝在圖1的渦輪壓縮機中的曲軸的放大了的側面正視圖;
圖4為裝在圖1的渦輪壓縮機中的輔助曲軸的放大了的側面正視圖。
按照本發明的一種渦輪壓縮機作為其基本部件包括第一固定渦輪件(也被稱為“左固定渦輪件”)，第二固定渦輪件(也被稱為“右固定渦輪件”)，一個沿軌道運動的渦輪件，以及用來驅動沿軌道運動的渦輪件的一根曲軸和一根輔助曲軸。
為了在固定渦輪件與沿軌道運動的渦輪件之間實現正確的相位位置關系，采用設在固定渦輪件上的定位銷釘孔作為定位參考來組裝壓縮機。更具體地說，靠設在固定渦輪件的外邊緣的凸緣上的定位銷釘孔進行左、右固定渦輪件的渦輪卷繞齒表面的定位。采用設在右固定渦輪件的鄰近曲軸和輔助曲軸的軸向端部的部分上的定位銷釘孔和設在軸承蓋(這些軸承蓋把曲軸和輔助曲軸的軸承蓋住，并靠定位銷釘孔相對于固定渦輪件定位)上的定位銷釘孔實現右固定渦輪件相對于沿軌道運動的渦輪件的定位。這就是說，定位銷釘孔設在相當于曲軸和輔助曲軸的曲柄的頂部死區的中心的位置。把定位銷釘打入這些定位銷釘孔和設在曲軸和輔助曲軸的端面的相應的定位銷釘孔中。安排要使得當曲軸和輔助曲軸的曲柄處于頂部死區的中心時，作用在沿軌道運動的渦輪件與固定渦輪件之間阻尼扭矩為最小。這樣可以得到固定渦輪件的渦輪卷繞齒表面與沿軌道運動的渦輪件的渦輪卷繞齒表面之間的相位匹配。在這種狀態下，用一根定時皮帶把曲軸和輔助曲軸以驅動關系連接起來，確立曲軸和輔助曲軸之間正確的相位關系。然后，用固定螺栓把固定渦輪件的邊緣凸緣擰緊，并從定位銷釘孔移走穿過設在軸承蓋上的相應定位銷釘孔插入到曲軸和輔助曲軸的軸向端部的定位銷釘孔中的定位銷釘，這樣就完成了組裝。在這種狀態下，沿軌道運動的渦輪件可以相對于固定渦輪件進行平滑的沿軌道的運動，實現雙渦輪壓縮機的壓縮功能。
在沿軌道運動的渦輪件的兩側有相同構形的渦輪卷繞齒的雙渦輪壓縮機在壓縮機的運行過程中在其兩側有同樣大小的壓力。在本發明的具體形式下，在左固定渦輪件的外表面設有大表面積的冷卻片。類似的冷卻片也設在右固定渦輪件的外表面上。一臺外部的鼓風機把冷卻介質(比如冷卻空氣)強力地供給沿著這些冷卻片流動，使被壓縮過程中所產生的熱加熱了的壓縮機得到有效的冷卻，降低了由壓縮機輸出的氣體的溫度。按照這種安排，可以改進無油雙渦輪壓縮機的冷卻效率，壓縮性能得到改善，同時消除了否則由熱變形造成的嚙合的卷繞齒的相互接觸所可能產生的運行故障。這樣使實現大容量的無油渦輪壓縮機成為可能。
在沿軌道運動的渦輪件的兩側都有渦輪卷繞齒表面的雙渦輪壓縮機中，在沿軌道運動的渦輪件的兩側都設有壓縮室。因此，與只在沿軌道運動的渦輪件的一側有渦輪卷繞齒的單一型渦輪壓縮機相比，可以減小渦輪的外徑。由于在兩個壓縮室中作用同樣大小的壓力，所以以相反方向作用在沿軌道運動的渦輪件上的軸向作用力彼此平衡，這就消除了所有軸向上的推力(這是渦輪壓縮機所遇到的嚴重問題之一)。這一點特別在無油渦輪壓縮機(其中在沿軌道運動的渦輪件與固定渦輪件之間沒有潤滑油)是一大優點，因此，本發明的雙渦輪壓縮機適于用來設計無油壓縮機。
將參考著圖1至4描述本發明的一個實際的實施例。
被壓縮的流體通過吸入部件24被吸入，并且沿著吸入通道23流動，被引入到沿軌道運行的渦輪件1的兩個側面上的卷繞齒與左、右渦輪件2和3的與之相嚙合的渦輪卷繞齒之間所確定的壓縮室中。由于沿軌道運動的渦輪件1的沿軌道的運動，壓縮室的容積逐漸減小，使得壓縮室中的流體被逐漸壓縮。隨后，被壓縮的流體由釋放部件22釋放出。用于驅動沿軌道運動的渦輪件1的驅動系統包括一個驅動動力源，比如一臺電動機(未畫出)。該電動機的輸出功率經過V形皮帶(未畫出)傳送給固定在曲軸4的一端的一個V形皮帶輪6，使得曲軸4由電動機的輸出功率驅動。曲軸4設有一個負載側面軸承8，一個曲柄軸承9和一個對面的負載側面軸承10，這些軸承結合在一起承受被壓縮的氣體所施加的負載。
驅動系統還包括一根輔助曲軸5，它通過一根定時皮帶7以驅動關系連接到曲軸4上，使得它與該曲軸同步地被驅動。像在曲軸4的情況一樣，輔助曲軸5由一個負載側面軸承11，一個曲柄軸承12和一個對面的負載側面軸承13支承。軸承蓋14，15附加在右渦輪件3上，頂著曲軸4和輔助曲軸5的右端，如圖1中所看到的那樣。這兩個軸承蓋14，15用來固定住該對面的負載側面軸承10和13，使之不在右固定渦輪件3的軸向上運動。沿軌道運動的渦輪件1通過曲柄軸承9和12以驅動關系連接到曲軸4和輔助曲軸5上，使得可以在軌道上運動相當于曲軸4和輔助曲軸5的曲柄的半徑的一個沖程，從而改變在沿軌道運動的渦輪件與左、右固定渦輪件之間所確定的壓縮室的容積，壓縮吸入進這些室中的流體。
圖中所示的實施例采用了下面的結構，為的是容易實現左、右固定渦輪件2，3的渦輪卷繞齒表面相對于沿軌道運動的渦輪件1的渦輪卷繞齒表面的定位。以分別用作定位孔的被加工成的孔(定位銷釘孔)20a和20b作為參考，把左固定渦輪件2l和右固定渦輪件3作機械加工。在組裝壓縮機的過程中，把一個定位銷釘20穿過這些定位銷釘孔20a，20b，使得左、右固定渦輪件以高精度彼此對準。
右固定渦輪件3相對于沿軌道運動的渦輪件1的定位以下列方式實現。圍繞著右固定渦輪件3的部分制作定位銷釘孔3a，3b，該固定渦輪件接受用來支承曲軸4和輔助曲軸5的對面的負載側面軸承10和13。更具體地說，定位銷釘孔3a靠近曲軸4，而定位銷釘孔3b靠近輔助曲軸5。在軸承蓋14和15上也制作出定位銷釘孔14a和15a，分別對應于定位銷釘孔3a和3b。在組裝過程中，軸承蓋14和15這樣定位使它們的定位銷釘孔14a和15a與定位銷釘孔3a和3b對準，并且把定位銷釘16和18打入已經對準的定位銷釘孔對3a，14a和3b，15a中，從而以高的定位精度把軸承蓋14和15相對于右固定渦輪件3定位。
在曲軸4的軸向端面上制作一個定位銷釘孔4a，使其位置為當曲軸4的曲柄的半徑為最大時與之同圓心。類似地，在輔助曲軸5的軸向端面上制作一個定位銷釘孔5a，使其位置為當輔助曲軸5的曲柄的半徑為最大時與之同圓心。更具體地說，定位銷釘孔4a和5a被制作得使當各自的曲軸處于頂部死區中心時這些孔處于它們位置的最高點。在軸承蓋14和15上的定位銷釘孔14b和15b的制作使得這些定位銷釘孔14b和15b當上述定位銷釘孔4b和5b處于其最高位置時與定位銷釘孔4b和5b對準。在組裝過程中，把定位銷釘17打入互相對準的與曲軸4有關的定位銷釘孔4a和14b中，并且，類似地，把定位銷釘19打入互相對準的與輔助曲軸5有關的定位銷釘孔5a和15b中，從而把左、右固定渦輪件2，3定位成達到最佳組裝狀態，同時，曲軸4和輔助曲軸5的曲柄處于其頂部死區中心。在這種狀態下，兩根曲軸4和5彼此同相位。隨后，通過皮帶7把這些曲軸4和5以驅動關系連接起來，同時保持它們彼此同相位。再把與曲軸4和輔助曲軸5有關的定位銷釘17和19拔出，把曲軸4和輔助曲軸5松開，這樣，壓縮機進入等待工作狀態。螺栓21用來把左、右固定渦輪件2，3在它的凸緣上擰緊在一起，而螺栓35和36用來把軸承蓋14和15夾緊、并緊固在固定渦輪件3上。
這樣，在所述的實施例中，靠定位銷釘和定位銷釘孔可以很容易地實現固定渦輪件相對于沿軌道運動的渦輪件的精確定位。
在這種實施例的雙渦輪壓縮機的運行過程中，由于在沿軌道運動的渦輪件的兩側的壓縮室中的流體被壓縮，產生了熱。在這個實施例中，提供了有效的手段冷卻固定渦輪件2，3，把輸出的被壓縮流體(氣體)的溫度降低。更具體地說，如圖1所示，在左固定渦輪件2的外表面設有具有大外部面積的左冷卻片30。類似地，在右固定渦輪件3的外表面設有右冷卻片31。這些冷卻片30，31與各自的固定渦輪件2，3作成一體，在平行于曲軸4與輔助曲軸5的連線的方向上伸展，即在如圖1中所見的豎直方向上伸展。這樣，可以形成沿壓縮機的縱向伸展的冷卻片。
圖2示出在右固定渦輪件上的右冷卻片31的構形。在有冷卻片31的葉片塊體的外框架上構成了一個管道安裝基座32。管道安裝基座32裝有一根管路，該管路與冷卻片31一起確定了冷卻介質(比如冷卻空氣)的通道。一個裝在外部的冷卻鼓風機(未畫出)把冷卻空氣強力地吹入管道中，這使得空氣由管道的冷卻空氣入口33流到它的出口34，同時與冷卻片進行熱交換，把渦輪壓縮機中產生的熱帶走，從而使輸出的氣體的溫度降低。在這個實施例中，因為冷卻片被制作成在壓縮機的縱向方向上伸展，冷卻空氣與壓縮機之間的熱交換可以有效地進行。結果，降低了沿軌道運動的渦輪件和固定渦輪件的熱變形，并且減小了管道的橫截面積。
由上面的敘述可以理解到，按照本發明，提供了下述優點(1)可以很容易地以高精度組裝有一個沿軌道運動的渦輪件和在沿軌道運動的渦輪件的兩側都有固定渦輪件的雙渦輪壓縮機，同時在嚙合的卷繞齒之間保持最佳間隙，這簡單地靠對沿軌道運動的渦輪件、固定渦輪件和曲軸作高精度的機械加工。這樣精確和最佳的組裝在壓縮機的壓縮性能上有5至10%的改善。
(2)可以減小不同壓縮機的裝配精度的起伏，從而使得不同壓縮機之間的壓縮效率的改變和差別可以降到最低。
(3)在固定渦輪件相對于沿軌道運動的渦輪件進行定位方面簡化了壓縮機的組裝，組裝工作的工作量降低約30%。
(4)所組裝的壓縮機可以避免嚙合的卷繞齒之間的機械接觸，因此顯著地改善了可靠性，而不要求工人有高的工藝水平和豐富經驗。
(5)在兩個固定渦輪件上設有的冷卻片把輸出的氣體的溫度降低到低于200℃，即使當壓縮機是無油型時，也能避免沿軌道運動的渦輪件和固定渦輪件的熱變形。這使得所設計的壓縮機在嚙合的渦輪卷繞齒之間有小的間隙，使壓縮性能進一步改善10%。
(6)降低了沿軌道運動的渦輪件和固定渦輪件的表面溫度，從而避免了渦輪件之間的相互接觸，改善了可靠性。
(7)把上面在(5)和(6)中所述的效果結合在一起，使得設計和制造7.5千瓦或更高容量的無油渦輪壓縮機成為可能。
如已經作了充分討論的那樣，按照本發明提供了在沿軌道運動的渦輪件的兩側都有渦輪卷繞齒的雙渦輪壓縮機，簡化了結合起來驅動沿軌道運動的渦輪件的曲軸和輔助曲軸之間的轉動的同步，同時使固定渦輪件和沿軌道運動的渦輪件的定位可以容易地、并以高精度實現。
還有，按照本發明提供了無油雙渦輪壓縮機，其中，靠設在兩個固定渦輪件上的冷卻片使壓縮機有效地冷卻，改善了性能，同時消除了嚙合的渦輪件的嚙合的卷繞齒之間的機械接觸。
權利要求
1.一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件；設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的固定渦輪件；被所述的兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們對所述的沿軌道運動的渦輪件提供了沿軌道的運動；把所述的沿軌道運動的渦輪件的兩側上的兩個固定渦輪件彼此以一個預定的相位位置關系定位并固定的固定渦輪件相位固定裝置；把所述曲軸與所述固定渦輪件以一個預定的相位位置關系定位的曲軸相位固定裝置；把所述輔助曲軸與所述固定渦輪件以一個預定的相位位置關系定位的輔助曲軸相位固定裝置；以及用來以驅動關系把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此連接起來的轉動同步裝置，當所述曲軸和所述輔助曲軸被所述的相位固定裝置彼此同相位地定位時，所述的轉動同步裝置在所述曲軸相位固定裝置和所述輔助曲軸相位固定裝置被取走以后驅動所述曲軸和所述輔助曲軸，使它們彼此同步地轉動。
2.一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件;設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的固定渦輪件;被所述的兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們對所述的沿軌道運動的渦輪件提供了沿軌道的運動;用來驅動所述曲軸和所述輔助曲軸使它們互相同步的裝置;設在所述固定渦輪件中的一個上的定位件，它頂著所述曲軸和所述輔助曲軸的鄰近的軸向上的端面;在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的兩個所述固定渦輪件上設的定位銷釘孔，它們把所述的固定渦輪件相對于彼此定位;設在所述定位件和所述固定渦輪件上的定位銷釘孔，它們把所述定位件與所述的固定渦輪件相對于彼此定位;以及設在所述定位件和所述曲軸和所述輔助曲軸上的定位銷釘孔，它們把所述曲軸和所述輔助曲軸相對于相應的定位件定位。
3.一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有螺旋形卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板相外伸出;設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個所述的固定渦輪件有一塊端板和用來與所述沿軌道運動的渦輪件上的朝向所述固定渦輪件的所述螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使所述的沿軌道運動的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使所述曲軸和所述輔助曲軸彼此同步地轉動;附加在所述固定渦輪件之一上的軸承蓋，所述的軸承蓋之一把所述曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的一個端面蓋住，而另一個軸承蓋把所述輔助曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的鄰近端面蓋住;設在兩個固定渦輪件的外邊緣的凸緣上的定位銷釘孔，它們把所述的固定渦輪件彼此定位;在所述的軸承蓋和所述固定渦輪件上設的定位銷釘孔，它們把所述的軸承蓋和所述的固定渦輪件相對于彼此定位;以及設在所述軸承蓋和所述曲軸與所述輔助曲軸上的定位銷釘孔，它們把所述曲軸和所述輔助曲軸相對于與之有關的軸承蓋定位。
4.一種渦輪壓縮機，它包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有螺旋形卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板相外伸出;設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個所述的固定渦輪件有一塊端板和用來與所述沿軌道運動的渦輪件上的朝向所述固定渦輪件的所述螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使所述的沿軌道運動的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使所述曲軸和所述輔助曲軸彼此同步地轉動;設在兩個固定渦輪件的外表面上的冷卻片，在平行于所述曲軸與所述輔助曲軸的連線的方向上伸展;以及用來強力地供應冷卻介質的一臺冷卻鼓風機，它使所述的冷卻介質沿著所述冷卻片流動。
5.一種組裝這種類型的渦輪壓縮機的方法，該壓縮機包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有渦輪卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的固定渦輪件，以及被所述的兩個固定渦輪件在其兩端支承的一根曲軸和一根輔助曲軸，它們對所述的沿軌道運動的渦輪件提供了沿軌道的運動，所述組裝方法包括下列步驟靠一個定位銷釘把所述沿軌道運動的渦輪件的兩側上的所述固定渦輪件定位;靠各自的定位銷釘把所述曲軸和所述輔助曲軸以預先確定的位置關系相對于所述固定渦輪件定位;當所述的定位銷釘把所述曲軸和所述輔助曲軸相對于所述固定渦輪件定位后，把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此以驅動關系連接起來，把所述曲軸和所述輔助曲軸固定成預先確定的位相關系;以及把所述曲軸和所述輔助曲軸從所述固定渦輪件松開，使得所述曲軸和所述輔助曲軸可以彼此同步地轉動。
6.一種組裝這種類型的渦輪壓縮機的方法，該壓縮機包括有一塊端板、并在所述端板的兩側都有螺旋形卷繞齒的一個沿軌道運動的渦輪件，這些卷繞齒沿軸向上相反的方向由端板相外伸出;設在所述沿軌道運動的渦輪件的兩側的一對固定渦輪件，每一個所述的固定渦輪件有一塊端板和用來與所述沿軌道運動的渦輪件上的朝向所述固定渦輪件的所述螺旋形卷繞齒之一相嚙合的螺旋形卷繞齒;被所述的兩個固定渦輪件可以轉動地支承著的一根曲軸和一根輔助曲軸，轉動使所述的沿軌道運動的渦輪件作沿軌道的運動;用來以驅動關系把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此連接起來的一根定時皮帶，從而使所述曲軸和所述輔助曲軸彼此同步地轉動;以及附加在所述固定渦輪件之一上的軸承蓋，所述的軸承蓋之一把所述曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的一個端面蓋住，而另一個軸承蓋把所述輔助曲軸和與之有關的一個軸承的沿軸向的相鄰端面蓋住;所述組裝方法包括下列步驟在兩個固定渦輪件，所述的軸承蓋和所述曲軸和所述輔助曲軸上制作出定位銷釘孔;以所述的定位銷釘孔作為參考制作出兩個固定渦輪件上的渦輪卷繞齒，這樣地把所述的固定渦輪件裝在一起把它們的定位銷釘孔對準，把一個定位銷釘插入已經對準的定位銷釘孔中，然后擰緊螺栓，把所述的固定渦輪件彼此固定;靠所述定位銷釘孔和一個定位銷釘把所述軸承蓋相對于所述固定渦輪件定位;靠所述定位銷釘孔和定位銷釘把所述曲軸和所述輔助曲軸相對于與之有關的軸承蓋定位和固定，定位和固定在這樣的條件下進行所述曲軸和所述輔助曲軸的曲柄在相同的特別方向上處于完全偏心的狀態;在所述曲軸和所述輔助曲軸仍被所述定位銷釘固定在所述軸承蓋上時，把所述曲軸和所述輔助曲軸彼此以驅動關系連接起來，這樣實現了所述曲軸和所述輔助曲軸之間的同步驅動連接;以及靠所述定位銷釘把相位固定了的所述曲軸和所述輔助曲軸松開，使所述曲軸和所述輔助曲軸可以彼此同步地轉動。
全文摘要
一種雙渦輪壓縮機包括靠定位銷釘(20)定位的左、右固定渦輪件(2，3)。采用定位銷釘(16)至(19)實現右固定渦輪件(3)與沿軌道運動的渦輪件(1)相對于彼此的定位。通過一根定時皮帶把曲軸(4)和輔助曲軸(5)以驅動關系連接起來，這種連接使得它們的曲柄與它們的最大半徑的位置同步。
文檔編號F04C29/04GK1112651SQ9510287
公開日1995年11月29日 申請日期1995年3月16日 優先權日1994年3月18日
發明者鈴木昭, 町田茂, 川野勇 申請人:株式會社日立制作所