動(dòng)盤和靜盤可徑向密封的渦旋空氣壓縮的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動(dòng)盤和靜盤穩(wěn)定徑向密封的渦旋空氣壓縮機(jī)，包括靜盤、動(dòng)盤和曲軸，曲軸的偏心段通過其外壁軸向的導(dǎo)向平面連接有滑動(dòng)套，滑動(dòng)套的外壁和動(dòng)盤的輪轂之間連接有軸承，滑動(dòng)套可垂直于導(dǎo)向平面滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)盤與靜盤之間的徑向密封消除徑向間隙。滑動(dòng)套的內(nèi)孔形狀與曲軸偏心段的外形匹配，其內(nèi)孔壁的直邊寬度大于曲軸偏心段上的導(dǎo)向平面寬度。導(dǎo)向平面位于曲軸偏心段垂直于其偏心軸向中心面的側(cè)壁，使滑動(dòng)套沿滑動(dòng)方向所受動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的方向相反，動(dòng)盤離心力分力沿滑動(dòng)方向正向，動(dòng)盤貼向靜盤的作用力為動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的差值，降低渦旋片損傷的可能性。
【專利說明】動(dòng)盤和靜盤可徑向密封的渦旋空氣壓縮機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種渦旋空氣壓縮機(jī)，具體涉及一種渦旋空氣壓縮機(jī)連接于曲軸上的 滑動(dòng)套。
【背景技術(shù)】
[0002] 渦旋空氣壓縮機(jī)以其效率高、噪音低、體積小、有利于節(jié)能及保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而廣 泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)需要壓縮空氣的場(chǎng)合。渦旋空氣壓縮機(jī)主要運(yùn)行件渦 盤只有嚙合，不產(chǎn)生磨損，因而壽命比活塞式、螺桿式壓縮機(jī)更長，是風(fēng)動(dòng)機(jī)械理想動(dòng)力源。 在渦旋空氣壓縮機(jī)中，主要運(yùn)行件渦盤分為動(dòng)盤和靜盤，動(dòng)盤和靜盤內(nèi)設(shè)渦旋片，通常，由 動(dòng)盤和靜盤彼此結(jié)合形成壓縮腔，當(dāng)動(dòng)盤由曲軸帶動(dòng)沿著一定圓周軌跡作平動(dòng)時(shí)，動(dòng)盤渦 旋片相對(duì)靜盤渦旋片移動(dòng)，即由兩者所形成的壓縮腔移動(dòng)并改變其容積，從而進(jìn)行吸入、壓 縮、排放，完成壓縮空氣的過程。
[0003] 傳統(tǒng)渦旋空氣壓縮機(jī)技術(shù)方案采用固定偏心量的曲軸，動(dòng)盤在運(yùn)動(dòng)過程中在徑向 方向與靜盤之間始終存在一個(gè)微小的間隙，此微小間隙由加工精度和組裝精度保證，一般 保證間隙在0. 〇l~〇. 05mm，對(duì)加工設(shè)備要求很高。由于動(dòng)靜盤徑向存在此微小間隙，會(huì)造成 氣體泄漏，要防止氣體泄漏，就需要減少間隙或者提高噴油量，前者需要采用更高精度的加 工設(shè)備，后者會(huì)造成壓縮機(jī)功率上升和氣體含油量上升，壓縮氣體品質(zhì)下降。
[0004] 圖7為傳統(tǒng)渦旋制冷壓縮機(jī)滑動(dòng)套結(jié)構(gòu)和主要受力分析，切向氣體力Ft'和離心 力Fm'的在滑動(dòng)套滑動(dòng)方向上的分力為Ftr'和Fmr'。在渦旋制冷壓縮機(jī)，通常離心力遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于切向氣體力，徑向氣體力很小，在受力中可以不予考慮?；瑒?dòng)套4-1'在動(dòng)盤承受的 切向力分力FtW和動(dòng)盤、動(dòng)盤軸承和滑動(dòng)套的離心力的分力Fmi^的合力作用力產(chǎn)生沿 滑動(dòng)套滑動(dòng)方向的直線運(yùn)動(dòng)，使得動(dòng)盤貼向靜盤，這樣微小的徑向間隙理論上就不復(fù)存在。 但是，如果渦旋空氣壓縮機(jī)采用這樣的結(jié)構(gòu)，會(huì)造成Ftr'和Fmr'的合力過大，在壓縮機(jī) 在啟動(dòng)、停機(jī)和高速運(yùn)轉(zhuǎn)中容易出現(xiàn)渦旋片損傷，從而造成壓縮機(jī)卡死和壓縮機(jī)失效的后 果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種通過連接于曲軸偏心段上使動(dòng)盤輕而穩(wěn)定貼合靜盤 的滑動(dòng)套，實(shí)現(xiàn)渦旋空氣壓縮機(jī)動(dòng)盤和靜盤之間的徑向密封。
[0006] 本發(fā)明公開的這種動(dòng)盤和靜盤穩(wěn)定徑向密封的渦旋空氣壓縮機(jī)，包括靜盤、動(dòng)盤 和曲軸，曲軸的偏心段插入動(dòng)盤的輪轂內(nèi)，曲軸的偏心段上通過其外壁軸向的導(dǎo)向平面連 接有滑動(dòng)套，滑動(dòng)套的外壁和動(dòng)盤的輪轂之間連接有軸承，滑動(dòng)套可垂直于導(dǎo)向平面滑動(dòng) 實(shí)現(xiàn)動(dòng)盤與靜盤之間的徑向密封?；瑒?dòng)套的內(nèi)孔形狀與曲軸偏心段的外形匹配，其內(nèi)孔壁 的直邊寬度大于曲軸偏心段上的導(dǎo)向平面寬度。所述導(dǎo)向平面位于曲軸偏心段垂直于其偏 心軸向中心面的側(cè)壁，使滑動(dòng)套沿滑動(dòng)方向所受動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的方向 相反，動(dòng)盤離心力分力沿滑動(dòng)方向正向，切向氣體力分力沿滑動(dòng)方向逆向，動(dòng)盤貼向靜盤的 作用力為動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的差值，該差值作用于靜盤渦旋片的側(cè)面。
[0007] 所述軸承為不帶內(nèi)圈的滾針軸承或滑動(dòng)軸承套。
[0008] 因?yàn)樵跍u旋空氣壓縮機(jī)中，由于空氣的吸氣密度較小，在同樣的功率下，動(dòng)盤的 質(zhì)量一般較大，這樣動(dòng)盤在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的離心力與動(dòng)盤承受的切向氣體力相差不大，如果 還是采用渦旋制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方案，會(huì)造成切向氣體力和離心力沿滑動(dòng)方向分力的合力很 大，使動(dòng)盤和靜盤貼合時(shí)渦旋片承受的力過大，容易出現(xiàn)渦旋片損傷。特別是在頻繁啟動(dòng) 過程中，動(dòng)盤渦旋片會(huì)對(duì)靜盤渦旋片產(chǎn)生頻繁的沖擊，最終導(dǎo)致渦旋片疲勞損壞，壓縮機(jī)失 效。
[0009] 本發(fā)明通過滑動(dòng)套對(duì)動(dòng)盤承受切向氣體力分力和動(dòng)盤、軸承和滑動(dòng)套離心力分力 的重新分配，使滑動(dòng)套帶動(dòng)動(dòng)盤貼向靜盤的動(dòng)力為離心力與切向氣體沿滑動(dòng)方向分力的差 值，從而減小動(dòng)盤與靜盤貼合時(shí)的作用力。即通過動(dòng)盤離心力克服動(dòng)盤切向氣體力，通過滑 動(dòng)套使動(dòng)盤輕而穩(wěn)定的貼向靜盤，使得動(dòng)盤和靜盤上的渦旋片受力大幅下降，從而降低渦 旋片損傷的可能性，并且從理論上消除了徑向微小間隙，減少氣體泄漏，使渦旋空氣壓縮機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)可靠并且高效。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2為圖1中滑動(dòng)套與曲軸及軸承的裝配結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
[0012] 圖3為圖2中滑動(dòng)套的的受力示意圖。
[0013] 圖4為圖1中滑動(dòng)套與曲軸及軸承裝配件的爆炸示意圖。
[0014] 圖5為動(dòng)盤與靜盤貼合時(shí)的截面示意圖。
[0015] 圖6為動(dòng)盤與靜盤分離時(shí)的截面示意圖。
[0016] 圖7為現(xiàn)有技術(shù)渦旋制冷壓縮機(jī)中滑動(dòng)套與曲軸及軸承的裝配結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 [0017] 圖8為圖7中滑動(dòng)套的受力示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 如圖1、圖3、圖4所示，本發(fā)明公開的這種動(dòng)盤和靜盤穩(wěn)定徑向密封的渦旋空氣壓 縮機(jī)，靜盤1、動(dòng)盤2、十字環(huán)3、曲軸4、前機(jī)架5、主平衡塊6、后機(jī)架7、后蓋組件8、副平衡 塊9、軸承4-2、主軸承16、副軸承17。靜盤1、前機(jī)架5和后機(jī)架7依次連接，靜盤1上有 吸氣口 11，動(dòng)盤2角向定位于前機(jī)架5上，前機(jī)架5殼體5-2前端的中心部設(shè)置有圓筒部 5-1，圓筒部5-1與前機(jī)架5的殼體5-2之間開設(shè)有環(huán)形凹槽，在圓筒部5-1的前端設(shè)環(huán)形 的支撐凸環(huán)以軸向支撐動(dòng)盤2。動(dòng)盤2的輪轂伸入圓筒部5-1內(nèi)，通過滑動(dòng)套4-1和軸承 4-2與動(dòng)盤2的輪轂連接。曲軸4的非偏心段位于前機(jī)架5和后機(jī)架7連接后形成內(nèi)腔的 軸向中心，分別通過主軸承16和副軸承17連接。
[0019] 曲軸4的偏心段通過其外壁軸向的導(dǎo)向平面連接有滑動(dòng)套4-1，滑動(dòng)套4-1的外 壁和動(dòng)盤2的輪轂之間連接有軸承4-2,滑動(dòng)套4-1可垂直于導(dǎo)向平面滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)盤2與 靜盤1之間的徑向密封?；瑒?dòng)套4-1的內(nèi)孔形狀與曲軸4偏心段的外形匹配，其內(nèi)孔壁的 直邊寬度大于曲軸4偏心段上的導(dǎo)向平面寬度。導(dǎo)向平面位于曲軸4偏心段垂直于其偏心 軸向中心面的側(cè)壁，使滑動(dòng)套4-1沿滑動(dòng)方向所受動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的方 向相反，動(dòng)盤離心力分力沿滑動(dòng)方向正向，切向氣體力分力沿滑動(dòng)方向逆向，動(dòng)盤2貼向靜 盤1的作用力為動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的差值，該差值作用于靜盤1渦旋片的 側(cè)面。
[0020] 軸承4-2采用不帶內(nèi)圈的滾針軸承或者滑動(dòng)軸承套，圖4所示為不帶內(nèi)圈的滾針 軸承。
[0021] 如圖2所示，動(dòng)盤2貼向靜盤1的貼合力為動(dòng)盤2離心力Fm與切向氣體力Ft沿 滑動(dòng)方向分力Fmr與Ftr的合力，，F(xiàn)mr和Ftr分別位于滑動(dòng)套4-1滑動(dòng)方向的正向和逆向， 保證Fmr大于Ftr。Fmr-Ftr的差值的力作用于靜盤1潤旋片的側(cè)面。設(shè)計(jì)時(shí)考慮一定的 裕度，如使Fmr-Ftr的差值大約為500?2000N。合力。這樣可以保證動(dòng)盤2可靠地靠向靜 盤1，但又使動(dòng)盤2和靜盤1的渦旋片承受力較小，有效防止渦旋片損傷，并從理論上消除徑 向微小間隙，使得壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠并且高效。
[0022] 如圖4所示，當(dāng)動(dòng)盤2靠向靜盤1時(shí)，動(dòng)、靜盤上的渦旋片之間緊密配合，徑向間隙 理論上完全消除。
[0023] 如圖5所示，當(dāng)停機(jī)和動(dòng)、靜盤上渦旋片之間存在較大的壓力時(shí)，動(dòng)、靜盤上渦旋 片之間的徑向間隙S可以顯著增大，使壓力得到釋放，從而有效保護(hù)渦旋片，進(jìn)一步保護(hù) 了渦旋片，保證了渦旋空氣壓縮機(jī)可靠性。
[0024] 本發(fā)明通過滑動(dòng)套對(duì)動(dòng)盤承受切向氣體力分力和動(dòng)盤、軸承盒滑動(dòng)套組件離心力 分力的重新分配，使滑動(dòng)套帶動(dòng)動(dòng)盤貼向靜盤的動(dòng)力為離心力與切向氣體分力的差值，從 而減小動(dòng)盤與靜盤貼合時(shí)的作用力。即通過動(dòng)盤離心力克服動(dòng)盤切向氣體力，通過滑動(dòng)套 使動(dòng)盤輕而穩(wěn)定貼向靜盤，使得渦旋片受力大幅下降，從而降低了渦旋片損傷的可能，并且 從理論上消除了徑向微小間隙，減少氣體泄漏，使渦旋空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠并且高效。
【權(quán)利要求】
1. 一種動(dòng)盤和靜盤穩(wěn)定徑向密封的渦旋空氣壓縮機(jī)，包括靜盤、動(dòng)盤和曲軸，曲軸的 偏心段插入動(dòng)盤的輪轂內(nèi)，曲軸的偏心段通過其外壁軸向的導(dǎo)向平面連接有滑動(dòng)套，滑動(dòng) 套的外壁和動(dòng)盤的輪轂之間連接有軸承，滑動(dòng)套可垂直于導(dǎo)向平面滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)盤與靜盤之 間的徑向密封，其特征在于：所述滑動(dòng)套的內(nèi)孔形狀與曲軸偏心段的外形匹配，其內(nèi)孔壁的 直邊寬度大于所述曲軸偏心段上的導(dǎo)向平面寬度，所述導(dǎo)向平面位于曲軸偏心段垂直于其 偏心軸向中心面的側(cè)壁，使所述滑動(dòng)套沿滑動(dòng)方向所受動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力 的方向相反，動(dòng)盤離心力分力沿滑動(dòng)方向正向，切向氣體力分力沿滑動(dòng)方向逆向，動(dòng)盤貼向 靜盤的作用力為動(dòng)盤離心力分力與切向氣體力分力的差值，該差值作用于靜盤渦旋片的側(cè) 面。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)盤和靜盤穩(wěn)定徑向密封的渦旋空氣壓縮機(jī)，其特征在于：所 述軸承為不帶內(nèi)圈的滾針軸承或滑動(dòng)軸承套。
【文檔編號(hào)】F04C18/02GK104047851SQ201410329887
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】張江 申請(qǐng)人:湖南聯(lián)力精密機(jī)械有限公司