具有變量機構的渦旋式壓縮機的製作方法
2023-05-16 05:47:36
專利名稱:具有變量機構的渦旋式壓縮機的製作方法
本發明涉及一種渦旋式壓縮機，具體地說涉及一種具有變量機構的渦旋式壓縮機。
當車箱內的空氣調節負荷由於空氣調節系統的工作而減小時，也就是當車箱內的溫度低到預定溫度時，壓縮機的排量就不必象車箱內的空氣調節負荷減小以前所需的排量那樣多。因此，可以降低壓縮機的壓縮比。
已知的能夠改變壓縮比的渦旋式壓縮機-例如美國專利4，505，615和我們在1984年11月8日提交的與此有關的669，389號申請所公開的就是一種帶變量機構的渦旋式壓縮機。
但是，在美國專利4，505，651中，壓縮機所產生的壓縮比的變化是不夠的;在669，389號申請中所公開的機構中，在高速運轉時，壓縮機排出氣體的溫度迅速上升。
本發明的主要目的是提供一種能夠按照壓縮機的負荷或壓縮機迴轉速度的變化連續改變壓縮容積的、具有變量機構的渦旋式壓縮機。
本發明的另一個目的是提供一種具有變量機構的、能夠在較大範圍內改變壓縮容積的渦旋式壓縮機。
本發明的再一個目的是提供一種具有變量機構的、能夠消除吸入壓力損失並防止排氣溫度升高的渦旋式壓縮機。
本發明的渦旋式壓縮機包括一個帶有進、出口的殼體;一個固定安裝在殼體內的固定渦形件，該渦形件具有一個圓盤和從該圓盤伸出的第一個螺旋形元件;一個迴轉渦形件，該渦形件也具有一個圓盤和從該圓盤伸出的第二個螺旋形元件。第一個和第二個螺旋形元件以一定角度和徑向偏心相互裝配在一起，形成多條線接觸，在殼體內只少圍定一個流體阱。驅動機構與迴轉渦形件活動連接，實現迴轉渦形件的迴轉運動。自轉止動機構防止迴轉渦形件自轉，以便在迴轉渦形件作迴轉運動時，改變流體阱的容積。固定渦形件的圓端盤將殼體內部分成前、後兩個腔室，前腔室同流體入口相連;後腔室被分成與流體出口相連接的排洩腔和由兩個渦形件形成的中心流體阱，以及中間壓力腔室。只少有一對孔穿過固定渦形件的圓端盤，形成流體阱和中間壓力腔室之間的流體通道;穿過固定渦形件圓端盤的流道構成中間壓力腔室和前腔室之間的流體通道。控制裝置裝在中間壓力腔室的某一部分上，用來控制中間壓力腔室和前腔室之間的流通。控制裝置的閥門元件受排洩腔室中的壓縮流體的控制。
本發明的其他目的、特點和情況，結合下面對本發明的最佳實施例的詳細說明並參照有關附圖就能清楚了解。
圖1是本發明的渦旋式壓縮機的一個實施例的縱剖視圖。
圖2是用來表示各孔位置的圖1所示壓縮機的剖視圖。
圖3是用於圖1的渦旋式壓縮機的變量機構的剖視圖，作為本發明的第二個實施例。
圖4是用於圖1的渦旋式壓縮機的變量機構的剖視圖，作為本發明的第三個實施例。
圖5是用於圖1的渦旋式壓縮機的變量機構的剖視圖，作為本發明的第四個實施例。
圖6是用於圖1的渦旋式壓縮機的變量機構的剖視圖，作為本發明的第五個實施例。
圖7是用於圖1的渦旋式壓縮機的變量機構的剖視圖，作為本發明的第六個實施例。
參照圖1所示的本發明的渦旋式壓縮機的第一個實施例。該渦旋式壓縮機包括殼體10，該殼體具有前端蓋11和與其端面相接合的杯形件12，在前端蓋11的中心加工有用於穿入驅動軸13的孔111，前端蓋後表面的環形凸臺112蓋在杯形殼體12上並與孔111同心。凸臺112的外圓柱面伸入到杯形殼體12的開口的內壁，從而前端蓋11罩住杯形件12的開口121。O形環14置於環形凸臺112的外圓柱面和杯形殼體12的開口的內壁之間，封嚴前端蓋11和杯形殼體12的配合面。
環形套筒16從前端蓋11的前端面向外伸出，圍住驅動軸13並構成軸的密封腔。在圖1所示的具體裝置中，套筒16與前端蓋11是分別製成的，所以套筒16是靠螺釘(未示出)固定到前端蓋11的前面;作為一種替換方案，套筒15也可以同前端蓋11製成一整體。
驅動軸13通過位於套筒16前端的軸承17可旋轉地支承在套筒16上。驅動軸13的裡端有一圓盤形轉子131，該轉子通過位於前端蓋11的開口111內的軸承15可旋轉地支承在前端蓋11上。軸密封件18同位於套筒16的軸密封腔內的驅動軸13裝配在一起。
滾筒201可旋轉地支承在滾珠軸承19上，該軸承又支承在套筒16的外表面上。電磁線圈202靠支承盤繞套筒16的外表面安裝，銜鐵盤203彈性地支承在驅動軸13的外端。滾筒201、電磁線圈202、銜鐵盤203共同構成一個電磁離合器20。運轉時，驅動軸13由外部動力源-例如汽車發動機，通過如上所述的電磁離合器類的旋轉傳動裝置來拖動。
固定渦形件21、迴轉渦形件22、迴轉渦形件22的驅動機構和迴轉渦形件22的自轉止動機構及止推軸承24全都裝在殼體10內。
固定渦形件21包括一個圓端盤221和螺旋元件212，該螺旋元件固定到圓端盤211上，或者從其上直接延伸出來。固定渦形件21用螺釘25從杯形殼體12的外部擰入端盤211，使其固定在杯形殼體12的內腔。固定渦形件21的圓端盤211將杯形殼體12的內腔分隔成兩個腔室-前腔室27和後腔室28，螺旋元件21位於前腔室27內。
隔壁122自杯形殼體12的內端面起沿軸向方向伸出，隔壁122的端面與圓端盤211的端面頂靠在一起，因此，隔壁122將後腔27分成位於後腔21中部的排洩腔室28和中間腔室282。為了保證可靠地密封，可將密封墊26裝在隔壁122的端面和端盤211之間。
位於前腔室27的迴轉渦形體22包括一個螺旋元件222，該螺旋元件固定到圓端盤221的一側端面上，或者從其上直接延伸出來。迴轉渦形件22的螺旋元件222和固定渦形件21的螺旋元件212互相錯開180°並以一定的徑向偏心相互裝配在一起，於是在螺旋元件212和222之間形成了密封空間。迴轉渦形件22通過徑向滾針軸承30可迴轉地支承在套筒23上，該套筒同圓盤部分131的內端面相連接並與驅動軸13的軸線保持某一偏心距。當迴轉渦形件22迴轉時，旋轉止動機構或止推軸承24可防止迴轉渦形件22作旋轉運動，該自轉止動機構或止推軸承配置在前端蓋11的內端面和迴轉渦形件22的圓端盤221之間。自轉止動機構或止推軸承24包括定環241、定圈242、動環243、動圈244和滾珠245。定環241具有多個圓孔241a，並通過定圈242使其連結到前端蓋11的內端面上;動環243也有多個圓孔243a，並通過動圈244使其連接到迴轉渦形件22的後端面上。滾珠245分別裝在定環242的孔241a和動環243的圓孔243a之間，並能沿二個圓孔241a和243a的邊緣移動。同樣，來自迴轉渦形件22的軸向推力負荷也通過滾珠245作用在前端蓋11上。
壓縮機殼體10備有進口31和出口32，用來使壓縮機同外部致冷迴路相連，來自外迴路的製冷氣體經入口31導入到吸入腔271，並通過螺旋元件212和222之間的敞開的空間被吸入到第二個螺旋元件之間的密封腔。孔口的形狀是一個螺旋元件的外端和另一個螺旋元件外側面形成的。該孔口在迴轉渦形件22作迴轉運動時依次打開和關閉。當孔口打開時，待壓縮的流體流入這些空間，但不壓縮;當孔口閉合時，由於密封住了這個空間，不再有流體繼續流入這個空間並開始壓縮。因為每個螺旋元件212和222外端的位置是位於漸開線的端點，孔口的位置直接與漸開線的端點有關。此外在密封腔內的致冷氣體隨著迴轉渦形件22的迴轉運動沿徑向向中心移動並被壓縮。被壓縮的致冷氣體在中心密封腔通過排洩口213被排洩到排洩腔室281，排油口213是在圓端盤211的中心加工成的。
參照圖1和圖2，在固定渦形件21的端盤上有一對孔214和215，並對稱設置，以便迴轉渦形件22的螺旋元件222的軸向端面同時越過孔214、215。孔214和215溝通密封腔和中間壓力腔室282。孔214設置在由漸開線角φ1所確定的位置上，並沿著螺旋元件212的內側壁開口;另一個孔設置在由漸開線角(φ1-π)所確定的位置上，並沿螺旋元件212的外側壁開口。控制裝置，例如具有閥盤341、342的閥34，用緊固件351、352對著孔214、215將其連接到端盤211的端面上。閥片341、342都是由彈性材料製成的，閥片341、342的固有彈性能將閥片按壓在每個孔214、215的開口上，使其關閉。
固定渦形件21的端盤211在螺旋元件212的終端的外側部分也有一通孔29，通孔29經連通腔283使前腔室27和中間壓力腔室282相互連通。控制機構36控制著連通腔283和中間壓力腔室282之間的連通。控制機構36包括汽缸361、滑動的裝在汽缸361內的I型活塞362和螺旋彈簧363，該彈簧裝在活塞362的下端與汽缸361底部之間，用來支承活塞362。第一個開口361a開在汽缸361的側壁上與連通腔383相連;第二個孔361b開在汽缸361的底部與中間壓力腔室282相連。汽缸361的上部用盤365蓋住，在盤365的中心部分開有小孔366並通過毛細管368與排洩腔281相通。汽缸361和排洩腔281之間的連通可用裝在殼體10上的電磁閥364來控制。活塞環362c裝在活塞362的上部，阻止汽缸361和活塞362之間有高壓氣體滲漏。
下面將對控制機構36的工作進行描述。當迴轉渦形件22由驅動機構13而動作時，經入口31流入吸入腔271中的致冷氣體被吸入螺旋元件212和222所圍定的密封腔內，在密封腔內的致冷氣體向螺旋元件212和222的中心移動，同時受到壓縮、縮小體積，並從排洩口213排放到排洩腔281。
在這種情況下，如果電磁閥364不通電，排洩腔281和缸體361之間的連通就被中斷，於是活塞362受彈簧363的反彈力的作用向上移動，使活塞362的底部362b處於開口361的上部。中間壓力腔室282經汽缸361與連通腔283相通。因此，中間壓力腔室282的壓力維持吸入壓力值，藉此，流體腔中的致冷氣體經過214和215流入中間壓力腔室282，最後流至前腔室27。實際的壓縮衝程是在螺旋元件越過這些孔以後才開始的。因此，壓縮機的實際壓縮比由於控制機構36的作用而大大降低了。
另一方面，當電磁閥364通電時，排洩腔室281內的壓縮氣體經毛細管368流入汽缸361。此時，彈簧363的彈力小於壓縮氣體所產生的壓力，活塞362受壓縮氣體的壓力作用向下移動，在這種情況下，連接汽缸361與中間壓力腔室282的第二個孔361b被活塞362遮蓋，連通腔283和中間壓力腔室282之間的連通孔被中斷，於是中間壓力腔室282中的壓力，由於從流體阱經過孔214和215滲漏出來的氣體的作用而逐漸升高，壓縮氣體的這種滲漏一直繼續到中間壓力腔室282中的壓力與流體阱中的壓力相等時為止。當壓力平衡時，孔214、215由於閥片341、342自身的彈力作用而被關閉，壓縮按常規情況進行，封閉的流體阱的排氣量與各螺旋元件212、222的終端最初與外螺旋件211、211接觸時的排氣量相同。
參照圖3所示的控制機構的第二個實施例。控制機構37包括汽缸361、滑動地裝在汽缸361內的I型活塞362、安裝在活塞362下端面和汽缸361底部之間的用於支承活塞362的彈簧363，以及控制元件37。如上文對圖2的說明一樣，中間壓力腔室282、汽缸361和連通腔283通過第一個和第二個孔361a361b彼此相連。汽缸的上開口被裝在工作腔室371中的控制元件37罩住。工作腔室371的內部通過小孔372與汽缸361相通;還通過第二個小孔373與連通腔283相連。小孔372的中間部分通過毛細管368和連接通道374與排洩腔室281相通。波紋管375裝在工作腔室371中，包括波紋管部分375a和與波紋管部分375a的下端面相連的閥門部分375b。閥門部分375b滑動地裝在小孔372中，用於控制汽缸361和排洩腔室281之間的連通。壓縮機1工作時，如果連通腔283內的氣體壓力降低了，工作腔室371內的氣體壓力也隨之降低，這時如果波紋管部分375a中的氣體壓力大於工作腔室371中的氣體壓力，那麼波紋管部分375a中的氣體就膨脹，因此閥門部分375b就向下移動，關閉小孔372和連接通道374的開口，結果，切斷了排洩腔室281和汽缸361之間的連繫，在這種情況下，活塞362受彈簧363的反彈力的作用向上移動，使中間壓力腔室282和汽缸361相互溝通。正如前文所述的一樣，壓縮機1的壓縮比降低了。
另一方面，如果工作腔室371中的氣體壓力增大，波紋管部分375a中的氣體壓力超過工作腔室371中的氣體壓力，那麼，波紋管部分375a中的氣體的體積就減小，於是波紋管部分375a收縮。隨著波紋管部分375a的收縮，閥門部分375b向上移動，打開小孔372和連接通道374的開口，因而，汽缸361通過小孔和毛細管368與排洩腔室281相連通。在這種情況下，壓縮氣體從排洩腔室281經過小孔和毛細管368流入氣缸361。因為所選定的排洩腔室281中的壓縮氣體的壓力大於彈簧363的反彈力，活塞362受壓縮氣體的壓力作用向下移動。因此，中間壓力腔室282經汽缸361與連通腔283之間的連通被切斷，於是，如前所述，壓縮機1的壓縮比增加。
波紋管部分375a的移動距離由工作腔室371中的氣體壓力來決定，工作閥部分375b的移動距離同樣也由工作腔室371中的氣體壓力來決定。
當空氣調節負荷小，或者由於空氣壓縮機的轉速的增加使得工作腔室371中的氣體壓力低於預定值時，波紋管部分375a向下移動，隨之也使閥門部分375b移動一小距離，供給到汽缸361中的致冷氣體體積減小，活塞362受彈簧363的彈力的作用向上移動。隨之，開口361a的開口面積由於活塞362的移動而增加。在開口361a處壓縮氣體的壓力損失由於汽缸361開口面積361a的增加而降低，因而壓縮比降低，連通腔283中的氣體壓力逐漸增加。
當連通腔283中的氣體壓力升高，並變得比預定值大時，波紋管375的波紋管部分375a收縮，閥門部分375b的移動距離逐漸增大，供給到汽缸361中的壓縮氣體的體積增多，因此，活塞362由於壓縮氣體的壓力克服了彈簧363的彈力而向下移動，汽缸361的開口361a的開口面積逐漸減小，因而連通腔283中的氣體壓力也逐漸降低。
參照圖4所示的控制機構的第三個實施例，該實施例是第二個實施例的改進的控制元件。為簡單起見，將只對控制機構36的改進部分作一說明。第一和第二實施例相同的零件或部分使用相同的數字符號。起控制作用的電磁閥38裝在汽缸361的上開口處，包括線圈38a、銜鐵38b和彈簧38c。銜鐵38b滑動地裝在線圈38a的內表面，向下移動則關閉小孔366的開口。小孔366經連接通道374和毛細管368始終與排洩腔281相連通。
壓縮機1工作時，少量的由排洩腔281排放出來的壓縮氣體，經過孔385c始終向汽缸361的上空間供氣。當線圈38a不通電時，小孔381b的開口被銜接38b所關閉，這時，汽缸361中的壓縮氣體的壓力大於彈簧363的反彈力，活塞362向下移動關閉孔361a、361b。由於這二個孔被關閉的結果，中間腔室282和連接腔283之間的連接就中斷了，因而壓縮機的壓縮容積是正常值。
線圈38a通電時，在線圈38a周圍有磁力線產生，由於磁力線的作用，將銜鐵38b往上推移，壓縮氣體經小孔366流進工作腔382，活塞362受彈簧363的彈力作用向上移動，因此，連通腔283通過汽缸361與中間壓力腔室282相通，壓縮體積減少。
參閱圖5所示的控制機構的第四個實施例，該實施例是在圖3和圖4所示的控制機構的基礎上，稍加改進的控制元件，其中第三個實施例的電磁閥38被替換成波紋管閥門元件39，波紋管閥門元件39包括裝在第一工作腔室393中的波紋管部分391，和連接在波紋管部分391外端底面上的針形部分392，第一工作腔室393經連接通道397與連通腔283相通，針形部分392滑動地穿過小孔396並伸入工作腔室394。小孔398連接在第一和第二工作腔室393、394之間，第二工作腔室經毛細管368與汽缸361和排洩腔室281連通。球395裝在彈簧396的頂端，彈簧396裝在第二工作腔室394上並與針狀部分392的端部相連。因此，由於彈簧396的彈力和波紋管部分391的作用，球395受控打開或關閉小孔396。
壓縮機1工作時，從排洩腔室281中排洩出來的少量的壓縮氣體，通過孔381一直向第二工作腔室394a供氣。當第一工作腔室393中的氣體壓力大于波紋管部分391中的壓力時，波紋管部分391就收縮，球395受彈簧396彈力的作用與針形部分392一起向上移動，並關閉連接第一工作腔室393和第二工作腔室394之間的連接小孔398的開口。由於壓縮氣體的壓力克服了彈簧363的反彈力推動，活塞362向下移動，並關閉開口361b，切斷了連通腔283與中間壓力腔室282之間的連繫，因而，壓縮容積增加。當第一工作腔室393中的氣體壓力降低到波紋管部分391中的氣體壓力大於第一工作腔室393中的氣體壓力時，波紋管部分391中的氣體就膨脹，波紋管變直，針形部分向下移動並克服彈簧395的彈力推動球395。第二工作腔室394中的壓縮氣體經小孔398流入第一工作腔室393。因為第二工作腔室394的壓力降低，活塞362受彈簧363的彈力作用向上移動，因此，連通腔283通過汽缸361和孔361a、361b與中間壓力腔室相通，隨之，壓縮容積減小。
參照圖6所示的控制機構的第五個實施例。控制機構40包括汽缸401、活塞閥402、波紋管403和彈簧404。
活塞閥402滑動地裝在汽缸內，該活塞閥有兩個開口402a和402b。裝在汽缸401底部和活塞402下端面之間的彈簧404也將活塞402向上推。波紋管403裝在活塞閥402的裡面，它包括閥部分403a和波紋管部分403b，閥部分403a穿過活塞402上部的開口402a伸到活塞閥402的外面。汽缸401經過其中裝有節流孔406的管道404、405與排洩腔室281相通。
因為活塞閥402的裡面通過開口402b、汽缸401和開口361a與連通腔283相連，如果連通腔283中的氣體壓力降低到低于波紋管403b中的氣體的壓力，波紋管部分403b就伸直。在這種情況下，閥部分403a打開活塞閥402的開口402a，從節流孔406輸送到汽缸401頂部空間的少量壓縮氣體經活塞402和汽缸401流入連通腔283，此時，處於關閉開口361b的位置上的活塞403受彈簧404反彈力的作用向上移動，使連通腔263和中間壓力腔室282之間溝通，隨之，壓縮比降低。
另一方面，如果連通腔283中的氣體壓力升高，並變得比波紋管部分403b中的氣體壓力大時，彈性部分403b就收縮。因為波紋管部分403b的動作牽動了閥部分403a，所以閥部分403a將開口402a關閉。在這種情況下，一直有少量的壓縮氣體從排洩腔室281流至汽缸401的頂部空間，推動活塞克服彈簧404的彈力向下移動，隨之，開口361被活塞閥402關閉，壓縮比降低。在這一實施例中所公開的閥部分403a的結構只是一種簡單的構造，也可以使用如圖7所示的針-球式閥門機構41，波紋管部分的推力也受波紋管403的位置的控制。如圖7所示，波紋管403的位置由擰入活塞閥402底部的螺釘42來確定。
權利要求
1.一種渦旋式壓縮機，包括一個帶有進、出口的殼體、一個固定安裝在所述殼體內的固定渦形件，該渦形件具有一個圓端盤和從該圓端盤起伸入到所述殼體內部的第一個螺旋形元件、一個迴轉渦形件，該渦形件也具有一個圓端盤和從該圓端盤伸出的第二個螺旋形元件、所述第一個和第二個螺旋元件以一定角度和徑向偏心相互裝配在一起，形成多條線接觸，在所述殼體內至少圍定一對流體阱、一個與所述迴轉渦形件活動連接實現所述迴轉渦形件迴轉運動的驅動機構、一個自轉止動機構用來防止所述迴轉渦形件在作迴轉運動改變流體阱容積時產生自轉運動、所述固定渦形件的圓端盤將所述殼體的內部分成前腔室和後腔室、所述前腔室與所述入口相連、所述後腔室被分成與所述出口相連的排洩腔室和由兩個渦形件形成的中心流體阱以及中間壓力腔室，本發明的特徵在於包括至少有一對穿過所述固定渦形件的所述圓端盤構成流體阱和所述中間壓力腔室之間的流體通道的孔、一個穿過所述固定渦形件的所述圓端盤構成所述中間壓力腔室和所述前腔室之間的流體通道的連通通道、一個裝在所述中間壓力腔室的某一部分上用來控制所述中間壓力腔室和所述吸入腔室之間的流通的控制裝置、和一個受所述排洩腔室中的壓縮流體控制的所述控制裝置的閥門元件。
2.根據權利要求
1所述的渦旋式壓縮機，其特徵在於所述控制裝置包括一個汽缸和滑動地置於所述汽缸中的活塞，所述汽缸與所述中間壓力腔室、所述前腔室和所述排洩腔室相連，以及受電磁閥裝置控制的位於所述汽缸和所述排洩腔室之間的連通通道。
3.根據權利要求
1所述的渦旋式壓縮機，其特徵在於所述的控制裝置包括一個汽缸和滑動地置於所述汽缸內的活塞，所述汽缸的下部分別與所述中間壓力腔室和前腔室連通，該連通通道的開、斷受所述活塞滑動動作的控制，所述汽缸的頂部與所述排洩腔室連通，所述汽缸與所述排洩腔室的連通受波紋管閥門元件的控制。
4.根據權利要求
1所述的渦旋式壓縮機，其特徵在於所述的控制裝置包括一個汽缸、一個滑動地裝在所述汽缸內的活塞和控制閥門元件，所述油缸的頂部通常與所述的排洩腔室相連，所述控制閥門元件控制所述排洩腔室與所述前腔室之間的連通。
5.根據權利要求
4所述的渦旋式壓縮機，其特徵在於所述的閥門元件置於所述的活塞中。
專利摘要
本發明包括一個帶有流體進、出口殼體，一個固定安裝在該殼體內固定渦形件，該渦形件具有一個圓端盤和從該圓端盤伸出的第一個螺旋形元件。固定渦形件的端盤將殼體的內腔分成與流體入口相連的前腔室和後腔室。後腔室被分成與流體出口相連排洩腔室和中間壓力腔室。固定渦形件的端盤至少有二個使流體阱與中間壓力腔室相連的孔。該端盤還具有使前腔室與中間腔室相連的連通孔。一個置於中間壓力腔室內的控制機構，用來控制前腔室和中間壓力腔室之間的連通。
文檔編號F04C18/02GK86105602SQ86105602
公開日1987年4月1日 申請日期1986年6月18日
發明者寺內清, 其部淳 申請人:三電有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan