專利名稱：用于渦旋機(jī)的動(dòng)態(tài)平衡嵌套式聯(lián)軸節(jié)的方法
在一種渦旋機(jī)，例如泵、壓縮機(jī)或膨脹機(jī)中，在兩個(gè)渦旋件之間，由于一個(gè)渦旋件相對(duì)于另一個(gè)渦旋件沿軌道旋轉(zhuǎn)而存在一基本共同運(yùn)動(dòng)。一個(gè)渦旋件相對(duì)于另一個(gè)渦旋件的旋轉(zhuǎn)一般稱為軌道渦旋。在已有技術(shù)中，兩個(gè)渦旋件都旋轉(zhuǎn)、兩者都沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)、一個(gè)渦旋件是固定的或僅作軸向運(yùn)動(dòng)。由美國(guó)專利3，874，827揭示了一些實(shí)施例，例舉了兩個(gè)渦旋件以不同的半徑沿軌道旋轉(zhuǎn)的一種設(shè)計(jì)。特別地是，在

圖15中，揭示了一種采用兩個(gè)歐氏聯(lián)軸節(jié)的共同軌道渦旋件的類型。其中一個(gè)聯(lián)軸節(jié)用鍵固定在兩渦旋件之間，便位于兩渦旋件的內(nèi)部。然而，所揭示的實(shí)施例基本上具有一固定軌道的主動(dòng)/軌道渦旋件，它還驅(qū)動(dòng)一既可在從動(dòng)/較短軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，又可作軸向運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)渦旋件。通過(guò)作用在從動(dòng)渦旋件上的排氣壓力迫使從動(dòng)渦旋件與主動(dòng)渦旋件進(jìn)入軸向接合，同時(shí)，一彈性材料件有將從動(dòng)渦旋件放置在對(duì)應(yīng)于從動(dòng)軌道中心位置的傾向。從動(dòng)渦旋件承受彈性材料的偏置而按軌道運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，從而使其軌道成為非圓形的。在所揭示的實(shí)施例中，壓縮機(jī)為電動(dòng)機(jī)在渦旋件上的開敞式運(yùn)轉(zhuǎn)型。
本發(fā)明涉及一種具有兩個(gè)軌道渦旋件的渦旋機(jī)。兩個(gè)歐氏聯(lián)軸節(jié)被嵌套在主動(dòng)/軌道渦旋件之下。用鍵固定在兩渦旋件之間的聯(lián)軸節(jié)被設(shè)置在最靠近主動(dòng)渦旋件的位置，且所有四個(gè)鍵都位于聯(lián)軸節(jié)的同一側(cè)。用鍵固定在主動(dòng)渦旋件和曲軸箱之間的另一聯(lián)軸節(jié)位于靠近曲軸箱處。在兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)中，一組鍵必須圍繞一些元件延伸以嵌進(jìn)適當(dāng)?shù)牟蹆?nèi)。一從動(dòng)(較短的)渦旋件與一導(dǎo)向環(huán)的表面共同行動(dòng)，該導(dǎo)向環(huán)引導(dǎo)和支承沿從動(dòng)(較短)軌道運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)渦旋件以提供徑向柔量。作用在從動(dòng)渦旋件上的中間壓力提供一保持從動(dòng)和主動(dòng)/軌道渦旋件接合的軸向柔順力。主動(dòng)/軌道渦旋件跨在曲軸箱上。曲軸箱、導(dǎo)向環(huán)和隔板栓接在一起，并固定主動(dòng)和從動(dòng)渦旋件以及它們之間的抗旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
在具有歐氏聯(lián)軸節(jié)或其他往復(fù)抗旋轉(zhuǎn)裝置的渦旋壓縮機(jī)中，往復(fù)不平衡通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)平衡最多只能抵消一半。在本發(fā)明共同軌道的渦旋件結(jié)構(gòu)情況下，有兩個(gè)分開的往復(fù)運(yùn)動(dòng)歐氏聯(lián)軸節(jié)用來(lái)進(jìn)行平衡。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于以一固定的角度關(guān)系聯(lián)接兩部件，而且使一個(gè)部件(即從動(dòng)渦旋件)相對(duì)于另一部件(即主動(dòng)渦旋件)進(jìn)入軌道運(yùn)行。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)平衡塊抵消大部分(如果不是全部)的抗旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的往復(fù)不平衡。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供可在兩軌道部件之間保持一固定角度關(guān)系的共同軌道的渦旋機(jī)。這些目的和其他下面將描述的內(nèi)容將通過(guò)本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。
基本上，一種渦旋機(jī)提供可保持一固定角度關(guān)系的共同軌道渦旋件。每個(gè)渦旋件與抗旋轉(zhuǎn)構(gòu)件共同動(dòng)作，且位于一由固定在一起的隔板、導(dǎo)向環(huán)和曲軸箱限定的組合件內(nèi)?？剐D(zhuǎn)構(gòu)件由兩個(gè)位于曲軸箱和主動(dòng)渦旋件之間的嵌套式歐氏聯(lián)軸節(jié)構(gòu)成。兩聯(lián)軸節(jié)的共同運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)不平衡的作用以抵消往復(fù)不平衡。旋轉(zhuǎn)不平衡可用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)平衡塊予以完全平衡。
為了更完整地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述圖1為采用本發(fā)明的渦旋壓縮機(jī)的部分垂直剖視圖;
圖2為第一聯(lián)軸節(jié)的頂視圖;
圖3為第二聯(lián)軸節(jié)的頂視圖;
圖4為沿圖34-4線的剖視圖;
圖5為表示圖3的聯(lián)軸節(jié)覆蓋在圖2聯(lián)軸節(jié)上的頂視圖;
圖6為本發(fā)明抗轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸節(jié)的質(zhì)量位移示意圖;和圖7為由本發(fā)明導(dǎo)出的轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量不平衡和正弦往復(fù)質(zhì)量的合成。
在圖1中，編號(hào)10一般表示一低側(cè)密封的渦旋壓縮機(jī)。壓縮機(jī)10具有一殼體或外罩12，該殼體包括一主體12-1和一上端蓋12-2。隔板32將殼12分隔成一抽氣室16和一排氣室17。一曲軸箱20被焊接在主體上或用其他適當(dāng)方法固定在主體12-1內(nèi)，并以傳統(tǒng)的方式支承曲軸22和歐氏聯(lián)軸節(jié)24。曲軸22在其偏心設(shè)置的槽22-1內(nèi)容納主要或主動(dòng)渦旋件26的轂26-3。主要或主動(dòng)渦旋件26由曲軸箱20支承并以傳統(tǒng)方式與歐氏聯(lián)軸節(jié)24共同運(yùn)動(dòng)。曲軸22以一固定半徑驅(qū)動(dòng)主要或主動(dòng)渦旋件26。主要或主動(dòng)渦旋件26具有一環(huán)圈26-1，它與輔助或從動(dòng)渦旋件28的環(huán)圈28-1共同運(yùn)動(dòng)。第二歐氏聯(lián)軸節(jié)30被嵌套在第一歐式聯(lián)軸節(jié)24和主要渦旋件26之間。應(yīng)當(dāng)注意在圖1中，所描述的歐式聯(lián)軸節(jié)24和30的是表示一單鍵和相鄰鍵，而不是成對(duì)鍵。先參見圖2，可以注意到歐氏聯(lián)軸節(jié)24為一般傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而不同的是它具有一對(duì)高于普通鍵的鍵。具體地說(shuō)，兩對(duì)鍵一般是相對(duì)于孔24-1沿直徑方向布置的。為了減小尺寸要求，一對(duì)鍵也可以不是位于孔24-1的直徑方向上，象所描述的重疊鍵。一對(duì)鍵位于聯(lián)軸節(jié)24的兩側(cè)，每對(duì)鍵與其他相應(yīng)的對(duì)鍵在直徑方向上成直角布置。如圖2中所示，可看到只有鍵24-4和24-5是偏離直徑方向的。
現(xiàn)參見圖3和4，可以注意到歐氏聯(lián)軸節(jié)30與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)在于它是不對(duì)稱的，所有的鍵在聯(lián)軸節(jié)30的同一側(cè)，且各對(duì)鍵的高度是不同的。具體地說(shuō)，聯(lián)軸節(jié)30具有一孔30-1，對(duì)置的短鍵30-2和30-3，和對(duì)置的長(zhǎng)鍵30-4和30-5?，F(xiàn)參見圖5，可以注意到所看到的鍵24-4、24-5和30-2至30-5，都相對(duì)于聯(lián)軸節(jié)30向上延伸。
主動(dòng)渦旋件26、從動(dòng)渦旋件28和歐氏聯(lián)軸節(jié)24及30被固定就位在曲軸箱26和隔板32之間。特別是如圖所示，隔板32有一在排氣口28-3和排氣室17之間延伸的排氣通道32-1。環(huán)形面32-2圍繞排氣通道32-1，且通過(guò)從動(dòng)渦旋件28所帶有的環(huán)形0-型密封圈或其他合適的密封件36和37與環(huán)形面嚙合?？?2-3具有一軸向區(qū)域，它相應(yīng)于從動(dòng)渦旋件28的軸向區(qū)域的主要部分，從而使孔32-3限定了導(dǎo)向環(huán)或?qū)蛎?。凸?2-4圍繞孔32-3。圓周間隔壁32-5從凸肩32-4延伸，且它們的內(nèi)表面32-6具有一大于孔32-3的徑向間隙。導(dǎo)向環(huán)32-3圍繞渦旋件26和28。從動(dòng)渦旋件28具有一基座28-2和在基座28-2表面上形成的內(nèi)、外環(huán)形凹槽，并各自容納O型圈或其他合適的密封件36和37。一個(gè)或多個(gè)限制流體通道28-4從位于密封件36和37之間的一點(diǎn)及位于相鄰環(huán)圈(依次的)28-1之間的一點(diǎn)貫穿基座28-2。
在裝配壓縮機(jī)10時(shí)，先從曲軸箱20開始，將聯(lián)軸節(jié)24放置在中間環(huán)形凸出部分20-1上，這樣在孔24-1和凸出部分20-1之間有一間隙。將鍵24-2放置在槽20-2內(nèi)，將聯(lián)軸節(jié)24上的一對(duì)準(zhǔn)鍵(圖中未畫出)放置于在曲軸箱20內(nèi)的一對(duì)準(zhǔn)槽(圖中未畫出)內(nèi)。然后將聯(lián)軸節(jié)30放置在中間環(huán)形凸出部分20-1上，這樣在孔30-1和凸出部分20-1之間有一間隙。最好如圖5所示，當(dāng)將聯(lián)軸節(jié)30放到聯(lián)軸節(jié)24上時(shí)，鍵24-4和24-5被放置在聯(lián)軸節(jié)30徑向向外的位置，且處于高度/軸向區(qū)域，這樣可在聯(lián)軸節(jié)30上延伸。將主動(dòng)/軌道渦旋件26放置就位，這樣鍵24-4和24-5被容納在槽內(nèi)(圖中未畫出)。渦旋壓縮機(jī)曲軸箱20、聯(lián)軸節(jié)24和主動(dòng)渦旋件26之間的共同運(yùn)動(dòng)是傳統(tǒng)的，結(jié)構(gòu)上的不同僅在于由于聯(lián)軸節(jié)30的存在增加了鍵24-4和24-5的高度，并且如果需要或必要，根據(jù)直徑使鍵偏移，以減小它們的間隔和總間隔來(lái)滿足聯(lián)軸節(jié)24運(yùn)動(dòng)的需要。
另外，當(dāng)將主動(dòng)/軌道渦旋件26設(shè)置就位時(shí)，短鍵30-2和30-3被放置在基座26-2背面的相應(yīng)槽內(nèi)，圖中所示的只有容納鍵30-2的槽26-4。然后，放置從動(dòng)渦旋件28，使其環(huán)圈28-1相對(duì)于環(huán)圈26-1可運(yùn)轉(zhuǎn)地設(shè)置。同時(shí)，設(shè)在從動(dòng)渦旋件28內(nèi)的相應(yīng)槽也可運(yùn)轉(zhuǎn)地容納高鍵30-4和30-5，圖中所示的只有容納鍵30-4的槽28-5。密封件36和37位于設(shè)置在基座28-2背面的相應(yīng)槽內(nèi)。隔板32是布置成能使從動(dòng)渦旋件28被容納在孔32-3內(nèi)，聯(lián)軸節(jié)24和30被容納在由臂32-5限定的空間內(nèi)。將相應(yīng)的孔組32-7和20-3對(duì)準(zhǔn)，再將螺栓42旋入孔組中。然后可將組合泵結(jié)構(gòu)固定在主殼體12-1內(nèi)。當(dāng)如此裝配好時(shí)，主動(dòng)渦旋件26就可以按一圓半徑等于曲軸22的軸線A-A和輪轂26-3的軸線B-B之間的距離作軌道運(yùn)動(dòng)。渦旋件28可按一圓直徑等于孔32-3和基座28-2的直徑差作軌道運(yùn)動(dòng)。
在操作過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)60驅(qū)動(dòng)繞軸線A-A旋轉(zhuǎn)的曲軸22，帶動(dòng)偏心設(shè)置的主動(dòng)渦旋件26的轂26-3。由于主動(dòng)渦旋件26與歐氏聯(lián)軸節(jié)24共同運(yùn)動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)渦旋件26被曲軸22驅(qū)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)渦旋件26按軌道半徑等于軸線A-A和B-B之間的距離保持軌道運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)渦旋件26的環(huán)圈26-1與從動(dòng)渦旋件28的環(huán)圈28-1共同運(yùn)動(dòng)，以收集來(lái)自吸氣室16的氣體，并壓縮氣體，所產(chǎn)生的壓縮氣體連續(xù)通過(guò)排氣孔28-3和排氣通道32-1進(jìn)入排氣室17，來(lái)自排氣室的壓縮氣體通過(guò)出口(圖中未畫出)進(jìn)入致冷系統(tǒng)。當(dāng)氣體被壓縮，合成壓力形成一作用在渦旋件26和28上的力，以將它們軸向和徑向地分開。從動(dòng)渦旋件28的徑向運(yùn)動(dòng)由基座28-2與孔32-3的內(nèi)環(huán)形表面的共同運(yùn)動(dòng)而被限制，該內(nèi)環(huán)形表面用來(lái)作為一導(dǎo)向圈。另外，聯(lián)軸節(jié)30與主動(dòng)渦旋件26和從動(dòng)渦旋件28共同運(yùn)動(dòng)，以將從動(dòng)渦旋件28的徑向運(yùn)動(dòng)限定為相對(duì)于主動(dòng)渦旋件26的軌道運(yùn)動(dòng)。由于基座28-2和孔32-3直徑差決定了從動(dòng)渦旋件28的軌道直徑，因此如果有必要或需要的話，增加渦旋件28的軌道直徑并使其等于或大于渦旋件26的軌道直徑的設(shè)計(jì)是可能的。渦旋件26和28的軸向分隔通過(guò)隔板32的環(huán)形表面32-2而被限定。隔板32通過(guò)螺栓42而被栓接在曲軸箱20上。渦旋件26和28的軸向分開由在環(huán)形腔50內(nèi)的流體壓力對(duì)抗。環(huán)形腔50位于隔板32和從動(dòng)渦旋件28之間，其內(nèi)部邊界由密封件36限定，外部邊界由密封件37限定。腔體50通過(guò)一個(gè)或多個(gè)流體通道28-4而在壓縮過(guò)程中形成的中間壓力位置與流體連通。結(jié)果，腔體50內(nèi)的壓力軸向地迫使從動(dòng)渦旋件28，與主動(dòng)渦旋件26進(jìn)入軸向嚙合。
總述操作過(guò)程，主動(dòng)渦旋件26以一固定的軌道運(yùn)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)。對(duì)應(yīng)于壓縮過(guò)程中的流體壓力，從動(dòng)渦旋件28的基座被迫與導(dǎo)向表面32-3嚙接合，并保持嚙合，因此限定基座的徑向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)30與主動(dòng)渦旋件26和從動(dòng)渦旋件28的共同運(yùn)動(dòng)而使基座保持一相對(duì)于主動(dòng)渦旋件26的軌道運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)渦旋件28通過(guò)腔體50內(nèi)的流體壓力與主動(dòng)渦旋件26保持軸向嚙合。
從如上所述可易于明顯地看出歐氏聯(lián)軸節(jié)24是相對(duì)于固定曲軸箱20作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闅W氏聯(lián)軸節(jié)24只有當(dāng)渦旋件26沿軌道旋轉(zhuǎn)，存在著不平衡時(shí)才作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。然而，歐氏聯(lián)軸節(jié)30相對(duì)于沿軌道旋轉(zhuǎn)的渦旋件26而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且在渦旋件26和28之間歐氏聯(lián)軸節(jié)30的質(zhì)量-位移軌跡由圖6所示。應(yīng)當(dāng)注意到，在渦旋件26和28之間的歐氏聯(lián)軸節(jié)30的質(zhì)量-位移軌跡實(shí)質(zhì)上是一橢圓，其主軸近似于主動(dòng)軌道直徑，其副軸近似于從動(dòng)軌道直徑。如果改變孔32-3和基座28-2之間直徑差，如上所述，也可改變歐氏聯(lián)軸節(jié)30的質(zhì)量-位移軌跡所限定的橢圓形狀。
聯(lián)軸節(jié)30的位移可近似地看作為如圖7所示的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡和正弦往復(fù)質(zhì)量的合成。聯(lián)軸節(jié)24的位移與正弦運(yùn)動(dòng)純?nèi)皇蔷€性關(guān)系。圖中的鍵槽僅示出20-2、26-4和28-5，它們是這樣布置的使兩往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件基本上呈直角，且在位相相差90°時(shí)移動(dòng)。相應(yīng)的歐氏聯(lián)軸節(jié)元件24和30的質(zhì)量與它們的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件質(zhì)量成反比，這樣每個(gè)聯(lián)軸節(jié)的總的質(zhì)量-位移相等。結(jié)果，兩部件的組合產(chǎn)生等量的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡，而用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)平衡塊就可能會(huì)達(dá)到完全的平衡。同樣，聯(lián)軸節(jié)24和/或30的成對(duì)對(duì)準(zhǔn)鍵可以相交成90°。特別是，離開垂直線達(dá)10°的對(duì)準(zhǔn)是可以做到的，只需要少量殘余不平衡就可有效地工作。
雖然對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，但對(duì)熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的變化都可以產(chǎn)生。例如，可以改變鍵的位置，以將徑向運(yùn)動(dòng)變?yōu)橄业倪\(yùn)動(dòng)，從而減少尺寸要求，因此，本發(fā)明的范圍僅限于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用動(dòng)態(tài)方式平衡嵌套式聯(lián)軸節(jié)的方法包括步驟在第一渦旋件(26)和靜態(tài)曲軸箱(20)之間用鍵固定一第一聯(lián)軸節(jié)(24)，以使所述第一聯(lián)軸節(jié)的位移與正弦運(yùn)動(dòng)成純線性關(guān)系；在所述第一渦旋件(26)和第二渦旋件(28)之間用鍵固定一第二聯(lián)軸節(jié)(30)，以使所述第二聯(lián)軸節(jié)的位移實(shí)質(zhì)上為一橢圓；設(shè)置所述聯(lián)軸節(jié)的鍵槽(20-2、26-4、28-5)，以使所述第一和第二聯(lián)軸節(jié)的所述位移的往復(fù)部件是在成直角的10°范圍內(nèi)，相當(dāng)于相位差為90°的10°范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；和將所述第一和第二聯(lián)軸節(jié)的質(zhì)量量定為與它們往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量成反比，以使所述第一和第二聯(lián)軸節(jié)的總的質(zhì)量-位移相等且產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)力，從而使聯(lián)軸節(jié)可通過(guò)旋轉(zhuǎn)平衡塊而平衡。
全文摘要
共同軌道的渦旋件保持一固定的角度關(guān)系。每個(gè)渦旋件與控制渦旋件之間軌道運(yùn)動(dòng)的共有的抗旋轉(zhuǎn)構(gòu)件共同運(yùn)動(dòng)。第二抗旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相對(duì)于曲軸箱限定了一個(gè)渦旋件的軌道運(yùn)動(dòng)。渦旋件在不同半徑的軌道內(nèi)沿軌道旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F01C17/06GK1076009SQ9211509
公開日1993年9月8日 申請(qǐng)日期1992年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月17日
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