帶導向的渦旋壓縮的制造方法

帶導向的渦旋壓縮的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種渦旋壓縮機，其包括殼體和布置在所述殼體中的渦旋壓縮機本體。所述渦旋壓縮機本體包括第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一渦旋本體和第二渦旋本體具有相應的基部和從相應的基部突出的相應的渦旋肋。所述渦旋肋構造成相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動，以便壓縮流體。導向環與所述第一渦旋本體的周邊表面接合，以限制所述第一渦旋本體在徑向上的運動。此外，所述第一渦旋本體具有徑向向外突出的限位突部，其抵接導向環的一部分，以限制第一渦旋本體在軸向和旋轉方向中的一個方向上的運動。
【專利說明】帶導向的渦旋壓縮機

【技術領域】
[0001]本發明總的來說涉及用于壓縮制冷劑的渦旋壓縮機，更具體地說，涉及一種裝置，其用于在所述渦旋壓縮機的運轉過程中控制和/或限制渦旋件之間相對的軸向、徑向和旋轉運動中的至少一種。

【背景技術】
[0002]渦旋壓縮機是用于各種應用的壓縮制冷劑的某一類型的壓縮機，這些應用例如為制冷、空氣調節、工業冷卻和冷凍應用，和/或可以使用壓縮流體的其它應用。這種現有渦旋壓縮機已知為例如從授權給Hasemann的美國專利N0.6，398，530 ;授權給Kammhoff等的美國專利N0.6，814，551 ;授權給Kammhoff等的美國專利N0.6，960, 070和授權給Kammhoff等的美國專利N0.7，112，046中舉例說明的渦旋壓縮機，所有這些專利轉讓給與本受讓人密切相關的Bitzer機構。由于本申請涉及能夠在這些或其它潤旋壓縮機設計中實施的改進，美國專利 N0.6，398，530 ；N0.7，112，046 ；N0.6，814，551 和 N0.6，960，070 的全部內容通過引用結合于此。
[0003]如這些專利所列舉的，渦旋壓縮機組件通常包括內部容納有渦旋壓縮機的外殼。渦旋壓縮機包括第一和第二渦旋壓縮機構件。第一壓縮機構件通常被靜止地布置并且固定在外殼中。第二渦旋壓縮機構件可相對于第一渦旋壓縮機構件移動，以便壓縮在相應基部上方突出并接合在彼此中的相應渦旋肋之間的制冷劑。傳統上，可動渦旋壓縮機構件為了壓縮制冷劑沿著圍繞中心軸線的軌道路徑被驅動。通常在同一外殼內設置適當的驅動單元，典型地為電動機，以驅動可動渦旋件。
[0004]在一些渦旋壓縮機中，已知具有軸向約束，利用該軸向約束固定渦旋件具有有限范圍的運動。這可能是令人期望的，由于當沿軌道運行渦旋和固定渦旋的溫度升高時會引起這些部件熱膨脹。用于控制這種約束的裝置的實例在授權給Caillat等的美國專利N0.5，407, 335中示出，其全部內容通過引用結合于此。
[0005]本發明旨在改進現有技術的狀況，因為它涉及渦旋壓縮機的上述特征和其它特征。


【發明內容】

[0006]在一個方面，本發明的實施方式提供了一種渦旋壓縮機，其包括殼體和布置在所述殼體中的渦旋壓縮機本體。所述渦旋壓縮機本體包括第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一渦旋本體和第二渦旋本體具有相應的基部和從相應的基部突出的相應的渦旋肋。所述渦旋肋構造成相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動，以便壓縮流體。導向環與所述第一渦旋本體的周邊表面接合，以限制所述第一渦旋本體在徑向上的運動。此外，所述導向環具有第一徑向向外突出的限位突部以限制第一渦旋本體在軸向和旋轉方向中的至少一個方向上的運動。
[0007]在【具體實施方式】中，所述第一渦旋本體在軸向方向上的運動被所述第一徑向向外突出的限位突部限制，所述第一徑向向外突出的限位突部構造成軸向抵接形成于所述導向環的底部中的凹口，并且配合在所述凹口內。在更具體的實施方式中，所述第一徑向向外突出的限位突部附接至所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面。在更具體的實施方式中，所述第一渦旋本體包括第一徑向向外突出的限位突部和第二徑向向外突出的限位突部，所述第一和第二徑向向外突出的限位突部間隔開大約180度，并且所述導向環具有適于接收所述第一和第二徑向向外突出的限位突部的兩個凹口。
[0008]在另一實施方式中，旋轉方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第三徑向向外突出的限位突部限制，其中所述第三徑向向外突出的限位突部被置于形成在所述導向環中的槽口內，并且所述第三徑向向外突出的限位突部沿旋轉方向抵接所述槽口的側部。在【具體實施方式】中，所述第三徑向向外突出的限位突部被附接到所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面。在某些實施方式中，所述第三徑向向外突出的限位突部具有開口，其構造成接收鍵聯接器的軸向突出部以限制所述鍵聯接器的旋轉運動。
[0009]在某些實施方式中，所述導向環構造成可拆卸地附接至所述曲軸箱，所述第一和第二渦旋本體被布置在所附接的導向環和曲軸箱中。【具體實施方式】還包括對所述第二渦旋本體起作用的鍵聯接器，所述鍵聯接器被布置在所附接的導向環和曲軸箱中。在更具體的實施方式中，所述導向環、曲軸箱和鍵聯接器具有與所述殼體的內徑大致相等的外徑。在其它實施方式中，所述第一渦旋本體的徑向運動通過所述第一渦旋本體和所述導向環之間的配合進行限制。
[0010]在其它實施方式中，旋轉方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第一徑向向外突出的限位突部限制，其中所述第一徑向向外突出的限位突部被置于形成在所述導向環中的槽口內，并且所述第一徑向向外突出的限位突部沿旋轉方向抵接所述槽口的側部。某些實施方式還包括對所述第二渦旋本體起作用的鍵聯接器，所述第一徑向向外突出的限位突部具有開口，其構造成接收所述鍵聯接器的軸向突出部以限制所述鍵聯接器的旋轉運動。
[0011]在另一方面，本發明的實施方式提供了一種壓縮渦旋壓縮機中的流體的方法。所述方法包括提供具有相應基部和從所述相應基部突出的相應渦旋肋的第一和第二渦旋壓縮機本體。所述方法還提供了所述渦旋肋相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動以便壓縮流體。在【具體實施方式】中，所述方法要求所述第一渦旋本體包括多個徑向向外突出的限位突部。此外，所述方法包括利用構造成與所述多個徑向向外突出的限位突部接合的導向環限制所述第一渦旋本體在徑向、軸向和旋轉方向上的運動。
[0012]當結合附圖閱讀下列詳細描述時，本發明的其它方面、目的和優點將變得更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]包含在說明書中并構成其一部分的附圖示出了本發明的多個方面，并且與描述一起用來解釋本發明的原理。在附圖中:
[0014]圖1是根據本發明的一實施方式的渦旋壓縮機組件的等角剖視圖；
[0015]圖2是圖1的渦旋壓縮機組件的上部的等角剖視圖；
[0016]圖3是圖1的渦旋壓縮機組件的所選部件的分解等角視圖；
[0017]圖4是根據本發明的一實施方式的示例性鍵聯接器和可動渦旋壓縮機本體的透視圖；
[0018]圖5是根據本發明的一實施方式構成的導向環的頂部等角視圖；
[0019]圖6是圖5的導向環的底部等角視圖；
[0020]圖7是根據本發明的一實施方式的導向環、曲軸箱、鍵聯接器及渦旋壓縮機本體的分解等角視圖；
[0021]圖8是圖7的部件以組裝方式示出的等角視圖；
[0022]圖9是根據本發明的一實施方式在外殼的頂端部的部件的等角剖視圖；
[0023]圖10是圖9的部件的分解等角視圖；
[0024]圖11是根據本發明的一實施方式的浮動密封件的底部等角視圖；
[0025]圖12是圖11的浮動密封件的頂部等角視圖；
[0026]圖13是渦旋壓縮機組件的替換實施方式的所選部件的分解等角視圖；以及
[0027]圖14是根據本發明的一實施方式構成的渦旋壓縮機組件的一部分的等角剖視圖。
[0028]盡管下面將參考一些優選實施方式對本發明進行描述，但是本發明不局限于這些實施方式。相反，本發明涵蓋包括在如所附權利要求限定的本發明的精髓和范圍內的所有替換方式、變型和等效方式。

【具體實施方式】
[0029]本發明的實施方式在附圖中示出為通常包括外殼12的渦旋壓縮機組件10，在外殼12中渦旋壓縮機14可由驅動單元16驅動。渦旋壓縮機組件10可布置在用于制冷、工業冷卻、冷凍、空氣調節或需要壓縮流體的其它適當應用的制冷劑回路中。合適的連接口用于連接到制冷回路并且包括延伸穿過外殼12的制冷劑入口 18和制冷劑出口 20。渦旋壓縮機組件10可通過驅動單元16的運轉進行操作，以操作渦旋壓縮機14，從而壓縮進入制冷劑入口 18并以壓縮的高壓狀態離開制冷劑出口 20的合適的制冷劑或其它流體。
[0030]用于渦旋壓縮機組件10的外殼可以具有多種形式。在本發明的【具體實施方式】中，外殼12包括多個殼體段。在圖1的實施方式中,夕卜殼12包括中央圓柱形殼體段24、頂端殼體段26，和用作安裝基部的單件式底部外殼28。在某些實施方式中，殼體段24、26、28由適當的鋼板形成并且焊接到一起，以制成永久性外殼12。然而，如果期望拆開殼體，則可以提供包括金屬鑄件或機加工部件的其它殼體組件，其中殼體段24、26、28利用緊固件進行附接。
[0031]從圖1的實施方式可以看出，中央殼體段24是圓柱形的，與頂端殼體段26連接在一起。在該實施方式中，隔板30布置在頂端殼體段26中。在組裝過程中，這些部件可被組裝成使得當頂端殼體段26被連接到中央圓柱形殼體段24時，圍繞外殼12的圓周的單一焊縫將頂端殼體段26、隔板30和中央圓柱形殼體段24相連。在【具體實施方式】中，中央圓柱形殼體段24被焊接到單件式底部殼體28，然而，如上所述，替換實施方式包括將外殼12的這些段相連(例如，緊固件)的其它方法。外殼12的組裝導致形成圍繞驅動單元16并部分圍繞渦旋壓縮機14的封閉腔室31。在【具體實施方式】中，頂端殼體段26大體為圓頂形并且包括相應的圓柱形側壁區域32，其抵接中央圓柱形殼體段24的頂部并且用于封閉外殼12的頂端。從圖1還可以看出，中央圓柱形殼體段24的底部抵接剛好位于底端殼體段28的凸起環形肋34的外側的平坦部。在本發明的至少一個實施方式中，中央圓柱形殼體段24和底端殼體段28用圍繞外殼12的底端的圓周的外部焊縫連接起來。
[0032]在【具體實施方式】中，驅動單元16呈電動機組件40的形式。電動機組件40可操作地旋轉和驅動軸46。此外，電動機組件40通常包括包含電線圈的定子50以及結合到驅動軸46上以與其一起旋轉的轉子52。定子50要么直接地要么通過適配器由外殼12支撐。定子50可以直接壓配合到外殼12中，或可以配備有適配器(未示出)并且壓配合到外殼12中。在【具體實施方式】中，轉子52安裝在由上、下軸承42、44支撐的驅動軸46上。給定子50通電是可操作的，以便可旋轉地驅動轉子52，從而使驅動軸46圍繞中心軸線54旋轉。 申請人:注意到，當術語“軸向”和“徑向”用在本文中來描述部件或組件的特征時，相對于中心軸線54對這些術語進行定義。具體而言，術語“軸向”或“軸向延伸”是指在平行于中心軸線54的方向上突出或延伸的特征，而術語“徑向”或“徑向延伸”表示在垂直于中心軸線54的方向上突出或延伸的特征。
[0033]參考圖1，下部軸承件44包括大致圓柱形中心轂58，其包括提供圓柱軸承60的中心襯套和開口，驅動軸46被以軸頸安裝在圓柱軸承60上，以實現旋轉支撐。下部軸承件44的板狀凸出區域68從中心轂58徑向向外突出，并且用來將定子50的下部與潤滑油貯槽76分開。下部軸承件44的軸向延伸的周邊表面70可以與中央殼體段24的內徑表面接合，以使下部軸承件44居中定位，從而保持下部軸承件44相對于中心軸線54的位置。這可以通過下部軸承件44和外殼12之間的過盈壓配合支撐結構來實現。
[0034]在圖1的實施方式中，驅動軸46具有附接在驅動軸46的底端的葉輪管47。在【具體實施方式】中，葉輪管47具有比驅動軸46小的直徑，并且與中心軸線54同心對準。從圖1可以看出，驅動軸46和葉輪管47穿過下部軸承件44的圓柱形轂58中的開口。在其上端，驅動軸46被以軸頸安裝成在上部軸承件42內旋轉。上部軸承件42還可以被稱作“曲軸箱”。
[0035]驅動軸46還包括偏置偏心驅動段74，其具有圍繞相對于中心軸線54偏置的偏置軸線的圓柱形驅動面75 (在圖2中示出)。偏置驅動段74被以軸頸安裝在渦旋壓縮機14的可動渦旋壓縮機本體112的空腔內，從而當驅動軸46圍繞中心軸線54旋轉時，偏置驅動段74圍繞軌道路徑驅動可動渦旋壓縮機本體112。為了對所有的各種軸承面進行潤滑，夕卜殼12在其底端設置內部提供適當潤滑油的潤滑油貯槽76。葉輪管47具有潤滑油通道和形成在葉輪管47的端部的入口 78。當驅動軸46旋轉時，葉輪管47和入口 78 一起充當油泵，從而將油從潤滑油貯槽76泵送至限定在驅動軸46內的內部潤滑油通道80中。在驅動軸46旋轉期間，離心力用來驅動潤滑油克服重力作用向上通過潤滑油通道80。潤滑油通道80具有從其伸出的各種徑向通道，以通過離心力將油供應給合適的軸承面，從而根據需要對滑動表面進行潤滑。
[0036]如圖2和3所示，上部軸承件或曲軸箱42包括:中心軸承轂87，驅動軸46被以軸頸安裝在其中進行旋轉；和支撐可動渦旋壓縮機本體112的止推軸承84(也參見圖9)。盤狀部分86從中心軸承轂87向外延伸，該盤狀部分終止于由分散間隔的柱89限定的斷續周邊支撐面88。在圖3的實施方式中，中心軸承轂87在盤狀部分86的下方延伸，而止推軸承84在盤狀部分86上方的延伸。在某些實施方式中，斷續周邊支撐面88適于與外殼12過盈壓配合。在圖3的實施方式中，曲軸箱42包括四個柱89，每個柱具有構造成接收螺紋緊固件的開口 91。應當理解，本發明的替換實施方式可以包括具有多于或少于四個柱的曲軸箱，或各柱可以全部是單獨的部件。本發明的替換實施方式還包括各柱與導向環而不是與曲軸箱成一體的實施方式。
[0037]在諸如圖3所實施方式的某些實施方式中，每個柱89具有與外殼12的內表面徑向向內間隔開的弧形外表面93、成角度的內表面95以及可以支撐導向環160的大致平坦的頂面97。在該實施方式中，斷續周邊支撐面88抵接外殼12的內表面。此外，每個柱89在其外頂部具有倒角邊緣94。在【具體實施方式】中，曲軸箱42在相鄰柱89之間包括多個空間244。在所示實施方式中，這些空間244為大致凹形，并且曲軸箱42的以這些空間244為界的部分不接觸外殼12的內表面。
[0038]上部軸承件或曲軸箱42還通過軸承支架經由推力軸承84的軸向推力面96給可動渦旋壓縮機本體112提供軸向推力支撐。盡管，如圖1-3所示，曲軸箱42可以由單一部件整體提供，但是圖13和14示出了替換實施方式，其中軸向推力支撐由單獨的套環件198提供，該套環件沿環形階梯接合面100組裝并同心地設置在上部軸承件199的上部中。套環件198限定中心開口 102，其尺寸大到除了與偏心偏置驅動段74隔開之外還足以與可動渦旋壓縮機本體112的圓柱形襯套驅動轂128隔開，并允許偏心偏置驅動段74進行軌道偏心運動。
[0039]現在進一步詳細描述渦旋壓縮機14，該渦旋壓縮機包括第一和第二渦旋壓縮機本體，其優選地包括靜止的固定渦旋壓縮機本體110和可動渦旋壓縮機本體112。雖然術語“固定”在本申請的上下文中通常指靜止的或不可移動的，更具體地說，“固定”是指非軌道運行的未被驅動的渦旋件，但是應當承認，由于熱膨脹和/或設計公差，一些有限范圍的軸向、徑向和旋轉運動是可能的。
[0040]可動渦旋壓縮機112布置成相對于固定渦旋壓縮機本體110進行軌道運動，以便壓縮制冷劑。固定渦旋壓縮機本體包括從板狀基部116軸向突出的第一肋114，并且設計成螺旋形。類似地，可動渦旋壓縮機本體112包括從板狀基部120軸向突出的第二渦旋肋118，并且呈類似的螺旋形。渦旋肋114、118彼此接合并且密封地抵接在相應的另一壓縮機本體112、110的基部120、116的相應表面上。結果，多個壓縮腔室122形成在壓縮機本體112、110的渦旋肋114、118和基部120、116之間。在腔室內122內，發生制冷劑的逐步壓縮。制冷劑以初始低壓流過外部徑向區域中環繞渦旋肋114、118的引入區域124(例如參見圖1-2)。隨著在腔室122內逐步壓縮(因為腔室徑向向內被逐步限定)，制冷劑經由被居中限定在固定渦旋壓縮機本體110的基部116內的壓縮出口 126排出。已經壓縮至高壓的制冷劑可以在渦旋壓縮機14運轉期間經由壓縮出口 126從腔室122排出。
[0041]可動渦旋壓縮機本體112與驅動軸46的偏心偏置驅動段74接合。更具體地，可動渦旋壓縮機本體112的接收部包括圓柱形襯套驅動轂128，其利用設置在其中的可滑動軸承面可滑動地接收偏心驅動段74。詳細地，偏心偏置驅動段74與圓柱形襯套驅動轂128接合，以便在驅動軸46圍繞中心軸線54旋轉期間使可動渦旋壓縮機本體112圍繞關于中心軸線54的軌道路徑運動。考慮到該偏置關系導致相對于中心軸線54的重量失衡，該組件通常包括以固定角取向安裝到驅動軸46上的配重130。配重130用來抵消由偏心偏置驅動段74和繞軌道路徑2被驅動的可動渦旋壓縮機本體112引起的重量失衡。配重130包括附接套環132和偏置重量區域134 (參見圖2和3中最佳示出的配重130)，其起到配重作用，從而平衡圍繞中心軸線54旋轉的部件的總重量。這通過內部平衡或抵消慣性力來減小整個組件的振動和噪音。
[0042]參考圖4和7，可以看出渦旋壓縮機14的導向運動。為了引導可動渦旋壓縮機本體112相對于固定渦旋壓縮機本體110的軌道運動，可以設置適當的鍵聯接器140。鍵聯接器140在渦旋壓縮機領域通常稱作“歐氏聯軸器”。在該實施方式中，鍵聯接器140包括外環本體142并且包括兩個沿軸向突出的第一鍵144，其沿第一橫向軸線146直線隔開并且在固定渦旋壓縮機本體110的兩個相應的鍵槽軌道或槽口 115 (在圖1和2中示出)中緊密和直線地滑動，所述鍵槽軌道或槽口也沿第一軸線146直線隔開和對準。槽口 115由靜止的固定渦旋壓縮機本體110限定，使得鍵聯接器140沿第一橫向軸線146的直線運動是相對于外殼12并垂直于中心軸線54的直線運動。鍵可以包括槽口、凹槽或者如圖所示從鍵聯接器140的環本體142軸向(即，平行于中心軸線54)突出的突起部。這種沿第一橫向軸線146的運動控制引導可動渦旋壓縮機本體112的整個軌道路徑的一部分。
[0043]具體參考圖4，鍵聯接器140包括四個軸向突出的第二鍵152，其中，成對相對的第二鍵152相對于與第一橫向軸線146垂直的第二正交的橫向軸線154大體上平行地直線對準。存在兩組協同作用以接收突出的滑動導向部分254的第二鍵152，該滑動導向部分在可動渦旋壓縮機本體112的相反側從基部120突出。導向部分254與兩組第二鍵152直線接合，并通過導向部分254沿兩組第二鍵152的滑動直線導向運動被引導沿第二正交的橫向軸線進行直線運動。
[0044]從圖4可以看出，四個滑動接觸表面258設置在鍵聯接器140的四個軸向突出的第二鍵152上。如圖所示，每個滑動接觸表面258被包含在其自身的單獨象限252 (象限252由相互垂直的橫向軸線146、154限定)中。如圖所示，滑動接觸表面258的協同作用對設置在第一橫向軸線146的每一側。
[0045]通過鍵聯接器140，可動渦旋壓縮機本體112具有沿第一橫向軸線146和第二正交的橫向軸線154相對于固定渦旋壓縮機本體110受約束的運動。由于只允許平移運動，從而可以防止可動渦旋本體的相對旋轉。更具體地說，固定渦旋壓縮機本體110將鍵聯接器140的運動限制為沿第一橫向軸線146的直線運動；進一步地，鍵聯接器140在沿第一橫向軸線146運動時承載可動渦旋件112沿第一橫向軸線146與其一起運動。另外，可動渦旋壓縮機本體能夠通過由接收在第二鍵152之間并滑動的導向部分254提供的相對滑動運動沿第二正交的橫向軸線154相對于鍵聯接器140獨立運動。通過允許沿兩個相互垂直的軸線146、154同時運動，驅動軸46的偏心偏置驅動段74提供的在可動渦旋壓縮機本體112的圓柱形襯套驅動轂128上的偏心運動轉換為可動渦旋壓縮機本體112相對于固定渦旋壓縮機本體110的軌道路徑運動。
[0046]為了承載軸向推力負載，可動渦旋壓縮機本體112還包括在相對于導向凸緣部分262垂直的方向上(例如沿第一橫向軸線146)突出的凸緣部分268。這些附加的凸緣部分268優選被包含在由導向凸緣部分262形成的徑向邊界內，以最佳地實現尺寸減小的優點。然而，該設計的另一個優點在于，可動渦旋壓縮機本體112的滑動面254是打開的，并且不容納在一槽口內。在制造過程中這是有利的，因為它提供了后續的機加工操作，如精銑，以便可以如所需的那樣形成期望的公差和運行間隙。
[0047]通常，具有可動和固定渦旋壓縮機本體的渦旋壓縮機需要用于固定渦旋壓縮機本體110的某種類型的約束，其限制徑向運動和旋轉運動但是允許一定程度的軸向運動，以使固定和可動渦旋壓縮機本體110、112在渦旋壓縮機14的運轉過程中不被損壞。在本發明的實施方式中，該約束由導向環160提供，如圖5-9所示。圖5示出根據本發明的一實施方式構成的導向環160的頂側。導向環160具有頂面167、圓柱形外周面178和圓柱形第一內壁169。圖5的導向環包括四個孔161，諸如螺栓等緊固件可以插入這些孔，以允許將導向環160附接到曲軸箱42。在【具體實施方式】中，導向環160具有軸向凸起部分171 (也稱為安裝凸臺)，孔161設置在此處。本領域技術人員將認識到導向環的替換實施方式可以具有比用于緊固件的四個孔更多或更少的孔。導向環160可以是經機加工的金屬鑄件，或者，在替換實施方式中，可以是鐵、鋼、鋁、或一些其它同樣適用的材料的機加工部件。
[0048]圖6示出導向環160的仰視圖，其示出了形成于導向環160中的四個孔161連同兩個槽口 162。在圖6的實施方式中，槽口 162在導向環160上間隔開大約180度。每個槽口162在兩側以軸向延伸的側壁193為邊界。如圖6所示，導向環160的底側包括基部163，其在導向環160的整個圓周上是連續的，從而形成完整的圓柱形。但在兩個槽口 162的每一側，存在半圓形階梯部分164，其覆蓋了一些基部163，使得凸耳165形成在導向環160的位于各半圓形階梯部分164徑向向內的部分上。最內直徑或凸耳165以第一內壁169為邊界。
[0049]第二內壁189沿每個半圓形階梯部分164的內徑延伸。每個半圓形階梯部分164還包括底面191、凹口部166和倒角唇形部190。在圖6的實施方式中，每個倒角唇形部190在半圓形階梯部分164的整個長度上延伸，使得倒角唇形部190也為半圓形。每個倒角唇形部190位于底面191的徑向最外邊緣上，并從底面191軸向延伸。此外，每個倒角唇形部190在其內徑上包括倒角的邊緣表面192。當組裝時，倒角的邊緣表面192構造成與曲軸箱的每個柱89上的倒角邊緣94配合。這些倒角表面的配合允許更容易更好配合的組裝，并且減少由于制造公差導致的組裝問題的可能性。
[0050]在圖6的實施方式中，凹口部166在導向環160上大約分開180度，并且每個位于半圓形階梯部分164的兩個端部之間的大約中間位置。凹口部166在各側以側壁部197為界。凹口部166從而沿徑向和軸向延伸到導向環160的半圓形階梯部分164中。
[0051]圖7示出根據本發明的一實施方式的渦旋壓縮機14組件的分解視圖。所示出的最上面的部件是導向環160，其適于配合在固定渦旋壓縮機本體110的頂部。固定渦旋壓縮機本體110具有一對第一徑向向外突出的限位突部111。在圖7的實施方式中，該對第一徑向向外突出的限位突部111中的一個附接至第一渦旋肋114的最外周面117，而該對第一徑向向外突出的的限位突部111中的另一個在周邊表面119的下方附接至固定渦旋壓縮機本體110的周邊部分。在其它實施方式中，該對第一徑向向外突出的限位突部111間隔開大約180度。此外，在【具體實施方式】中，該對第一徑向向外突出的限位突部111中的每一個在其中具有槽口 115。在【具體實施方式】中，槽口 115可以是U形開口、矩形開口，或具有一些其它合適的形狀。
[0052]固定渦旋壓縮機本體110還具有一對第二徑向向外突出的限位突部113，在該實施方式中，該對第二徑向向外突出的限位突部111間隔開大約180度。在某些實施方式中，第二徑向向外突出的限位突部113與第一徑向向外突出的限位突部111共用共同的平面。此外，在圖7的實施方式中，該對第二徑向向外突出的限位突部113中的一個附接至第一渦旋肋114的最外周面117，而該對第二徑向向外突出的的限位突部113中的另一個在周邊表面119的下方附接至固定渦旋壓縮機本體110的周邊部分。可動渦旋壓縮機本體112構造成保持在鍵聯接器140的鍵內并且與固定渦旋壓縮機本體110配合。如上文所說明，鍵聯接器140具有兩個軸向突出的第一鍵144，其構造成接收在第一徑向向外突出的限位突部111中的槽口 115內。當組裝時，鍵聯接器140、固定和可動渦旋壓縮機本體110、112全部構造成布置在曲軸箱42內，曲軸箱42可通過示出為位于導向環160上方的螺栓168附接至導向環160。
[0053]仍然參考圖7，固定渦旋壓縮機本體110包括板狀基部116 (參見圖14)和與板狀基部116軸向間隔開的周邊表面119。在【具體實施方式】中，周邊表面119的整體圍繞固定渦旋壓縮機本體110的第一渦旋肋114，并且構造成抵接導向環160的第一內壁169，但導向環和固定渦旋壓縮機本體在少于整個圓周上接合的各實施方式可以被想到。在本發明的【具體實施方式】中，第一內壁169被精確地規定公差以緊密配合在周邊表面119周圍，從而限制第一渦旋壓縮機本體110的徑向運動，并因此為第一渦旋壓縮機本體110提供徑向約束。板狀基部116還包括徑向延伸的頂面121，其從周邊表面119向內徑向延伸。徑向延伸的頂面121朝向階梯形部分123 (參見圖8)徑向向內延伸。從該階梯形部分123，圓柱形內轂區172和外周緣174軸向延伸(即，當組裝到渦旋壓縮機組件10中時，平行于中心軸線54)。
[0054]圖8示出了被完全組裝的圖7的部件。導向環160將固定渦旋壓縮機本體110相對于可動渦旋壓縮機本體112和鍵聯接器140牢固地保持在位。螺栓168附接導向環160和曲軸箱42。從圖8可以看出，該對徑向向外突出的限位突部111的每一個定位在導向環160的相應槽口 162中。如上所述，該對第一徑向向外突出的限位突部111中的槽口 115構造為接收兩個軸向突出的第一鍵144。采用這種方式，該對第一徑向向外突出的限位突部111與導向環槽口 162的側部193接合，以防止固定渦旋壓縮機本體110旋轉，而鍵聯接器的第一鍵144與槽口 115的側部接合，以防止鍵聯接器140旋轉。限位突部111還提供了附加的(對于限位突部113)軸向限位擋塊。
[0055]雖然在圖8的視圖中不可見，但是該對第二徑向向外突出的限位突部113 (參照圖7)的每一個被套入導向環160相應凹口部166中，以限制固定渦旋壓縮機本體110的軸向運動，從而限定固定渦旋壓縮機本體110軸向運動的可用范圍的極限。導向環凹口部166構造成在導向環160和該對第二徑向向外突出的限位突部113之間提供一些間隙，以在渦旋壓縮機運轉過程中在固定和可動渦旋壓縮機本體110、112之間提供軸向約束。然而，徑向向外突出的限位突部113和凹口部166也將固定渦旋壓縮機本體110軸向運動的程度保持在可接受的范圍內。
[0056]應當注意的是，“限位突出”一般用來指徑向向外突出的限位突部111、113的任一者或兩者。本發明的實施方式可以包括各對徑向向外突出的限位突部中的僅僅一對，或者可能僅僅一個徑向向外突出的限位突部，并且本文的特定權利要求可包括這些各種替代實施方式。
[0057]如圖8所示，曲軸箱42和導向環160的設計允許鍵聯接器140，以及固定和可動渦旋壓縮機本體110、112具有與曲軸箱42和導向環160的直徑大致相等的直徑。如圖1所示，這些部件可以抵接或幾乎抵接外殼12的內表面，并且，同樣地，這些部件的直徑大致等于外殼12的內徑。還顯而易見的是，當鍵聯接器140與周圍的壓縮機外殼12 —樣大時，這會在鍵聯接器140內部提供了更多的空間用于更大的推力軸承，該更大的推力軸承又允許更大的渦旋組。這使渦旋壓縮機14在給定直徑的外殼12中可用的位移最大化，因此與傳統的渦旋壓縮機設計相比在更低的成本下使用更少的材料。
[0058]可以想到，在圖7和8的實施方式中，第一渦旋壓縮機本體110包括四個徑向向外突出的限位突部111、113，這些限位突部111、113可提供第一渦旋壓縮機本體110的徑向約束，以及軸向和旋轉約束。例如，徑向向外突出的限位突部113可以構造為與凹口部166緊密配合，使得這些限位突部113充分地限制第一渦旋壓縮機本體110沿第一橫向軸線146的徑向運動。另外，徑向向外突出的限位突部111的每一個可具有凹口部，其構造成抵接第一內壁169的與導向環160的槽口 162相鄰的部分，以沿第二橫向軸線154提供徑向約束。盡管這種方法可能潛在地需要為限位突部111、113或凹口部166和槽口 162保持一定的公差，但是在這些情況下，沒有必要為導向環160的整個第一內壁169精確地規定公差，因為該特定的特征不被需要來提供第一渦旋壓縮機本體110的徑向約束。
[0059]參考圖9-12，固定渦旋110的上側(例如與渦旋肋相反的側)支撐浮動密封件170，隔板30布置在浮動密封件170上方。在所示實施方式中，為了容納浮動密封件170，固定渦旋壓縮機本體110的上側包括環形部，更具體地說，圓柱形內轂區172以及與內轂區172徑向向外間隔開的外周緣174。內轂區172和外周緣174由基部116的徑向延伸的盤區176連接。如圖11所示，浮動密封件170的下側具有適于容納固定渦旋壓縮機本體110的內轂區172的圓形切口。另外，從圖9和10可以看出，浮動密封件的周邊壁173適于稍微緊密地配合在外周緣174的內側。采用這種方式，固定渦旋壓縮機本體110相對于中心軸線54居中保持浮動密封件170。
[0060]在本發明的【具體實施方式】中，浮動密封件170的中央區域包括多個開口 175。在所示實施方式中，所述多個開口 175中的一個以中心軸線54為中心。中心開口 177適于接收被固定到浮動密封件170的桿件181。如圖9至12所示，環形閥179被組裝到浮動密封件170，使得環形閥179覆蓋浮動密封件170中的所述多個開口 175，除了桿件181被插入的中心開口 177。桿件181包括具有多個開口 185穿過的上部凸緣183以及桿體187。從圖9可以看出，隔板30具有中心孔33。桿件181的上部凸緣183適于穿過中心孔33，而桿體187插入穿過中心開口 177。環形閥179根據需要沿桿件181上下滑動，以防止從高壓腔室180倒流。利用這種結構，隔板30和固定渦旋壓縮機本體110的組合用于使高壓腔室180與外殼12內的低壓區域188分離。桿件181引導和限制環形閥179的運動。雖然隔板30被示出為與頂端殼體段26的圓柱形側壁區域32接合并在其內被徑向約束，但是隔板30可替代地被圓柱形地設置并且被渦旋壓縮機14的一些部分或部件軸向支撐。
[0061]在某些實施方式中，當浮動密封件170被安裝在內轂區172和外周緣174之間的空間中時，浮動密封件170下方的空間利用鉆通固定渦旋壓縮機本體110到達腔室122 (示于圖2)的通氣孔(未示出)加壓。這向上推動浮動密封件170抵靠隔板30 (示于圖9)。圓形肋182壓靠在隔板30的下側，從而在高壓放氣和低壓吸氣之間形成密封。
[0062]雖然隔板30可以是沖壓鋼部件，但是它也可以被構造為鑄件和/或機加工件(且可以由鋼或鋁制成)，以提供靠近由渦旋壓縮機14輸出的高壓力制冷劑氣體進行操作所必要的性能和結構特點。通過以這種方式鑄造或加工隔板30，能夠避免對這些部件進行重沖壓。
[0063]在運轉期間，渦旋壓縮機組件10可操作，以在殼體入口 18處接收低壓制冷劑，并且壓縮該制冷劑用于輸送至高壓腔室180，在高壓腔室180處該制冷劑可通過殼體出口 20輸出。這允許低壓制冷劑流過電動機組件40，從而冷卻電動機組件40并從電動機組件40帶走可能因電動機運轉產生的熱量。低壓制冷劑然后可以縱向地流過電動機組件40，圍繞并流過其中的空隙空間到達渦旋壓縮機14。低壓制冷劑填充形成于電動機組件40和外殼12之間的腔室31。從腔室31，低壓制冷劑可以通過多個空間244流過上部軸承件或曲軸箱42，所述多個空間244由圍繞曲軸箱42的圓周的凹部限定，以便在曲軸箱42與外殼12之間形成間隙。所述多個空間244可以相對于曲軸箱42的圓周成角度地間隔開。
[0064]在流過曲軸箱42中的多個空間244之后，低壓制冷劑然后進入固定和可動渦旋壓縮機本體110和112之間的引入區域124。從引入區域124，低壓制冷劑在相反側(固定渦旋壓縮機本體110的每一側的一個引入口)進入渦旋肋114、118之間并被逐步壓縮通過腔室122，直到制冷劑在壓縮出口 126達到其最大壓縮狀態，制冷劑隨后從壓縮出口 126通過多個開口 175流過浮動密封件170并進入高壓腔室180。從該高壓腔室180，高壓壓縮的制冷劑隨后從渦旋壓縮機組件10流過殼體出口 20。
[0065]圖13和14示出了本發明的替換實施方式。代替形成為單一件的曲軸箱42，圖13和14示出了與獨立的套環件198組合的上部軸承件或曲軸箱199，套環件198為渦旋壓縮機14提供了軸向推力支撐。在【具體實施方式】中，套環件198沿環形階梯接合面100被組裝到上部軸承件或曲軸箱199的上部。具有單獨的套環件198允許配重230組裝在附接于導向環160上的曲軸箱199內。這與先前實施方式描述的配重130位于曲軸箱42外側的情形相比允許更緊湊的組件。
[0066]如上所述，并且從圖13的分解圖明顯的是，導向環160可以以其在先前實施方式中附接到曲軸箱42相同的方式經由多個螺紋緊固件被附接到上部軸承件或曲軸箱199。配重230的扁平輪廓允許其被套在上部軸承件199的內部部分201中而不與套環件198、鍵聯接器140，或可動渦旋壓縮機本體112干涉。
[0067]包括這里所引用的出版物、專利申請和專利在內的所有參考文獻通過引用結合于此，如同每個參考文獻單獨并明確指出通過引用結合于此并在這里全文給出。
[0068]在描述本發明的上下文中(特別是在所附權利要求書的上下文中)沒有數量詞修飾或用“所述”修飾以及類似的指代被解釋為包括單數和復數，除非本文另有說明或與上下文明顯矛盾。術語“包含”、“具有”、“包括”和“含有”應理解為開放式術語(即，表示“包括但不限于”)，除非另有說明。這里所列數值范圍僅作為單獨描述落入范圍內的每個獨立數值的簡寫方法，除非另有說明，并且每個獨立數值如單獨描述那樣結合在說明書中。本文描述的所有方法可以按任何合適的順序執行，除非本文另有說明或者與上下文明顯矛盾。本文提供的任何和所有實例或示例性措辭(例如，“諸如”)的使用僅用于更好地解釋本發明并且不用于限制本發明的范圍，除非另有說明。說明書中的措辭不應理解為表示對實施本發明必要的任何未要求保護的要素。
[0069]這里描述了本發明的優選實施方式，包括本發明人所知的用于實施本發明的最佳模式。通過閱讀上述描述，對優選實施方式進行的變化對本領域普通技術人員來說顯而易見。發明人期望熟練技術人員視情況使用這些變型，并且發明人希望本發明以除了本文明確描述之外的方式實施。因此，本發明包括適用法律所允許的記載在所附權利要求中的主題的所有修改和等同物。此外，本發明涵蓋所有可能變型中的上述要素的任意組合，除非本文另有說明或與上下文明顯矛盾。
【權利要求】
1.一種渦旋壓縮機，包括: 殼體； 渦旋壓縮機本體，其布置在所述殼體中，并且包括第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一渦旋本體和第二渦旋本體具有相應的基部和從相應的基部突出的相應的渦旋肋，其中所述渦旋肋相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動，以便壓縮流體；和 導向環，其與所述第一渦旋本體的周邊表面接合，以限制所述第一渦旋本體在徑向上的運動，所述第一渦旋本體具有構造成在軸向和旋轉方向中的至少一個方向上限制所述第一渦旋本體的運動的第一徑向向外突出的限位突部。
2.根據權利要求1所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一渦旋本體在軸向方向上的運動被所述第一徑向向外突出的限位突部限制，所述第一徑向向外突出的限位突部構造成軸向抵接形成于所述導向環的底部中的凹口，并且配合在所述凹口內。
3.根據權利要求2所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一徑向向外突出的限位突部附接至所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面。
4.根據權利要求2所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一渦旋本體包括第一徑向向外突出的限位突部和第二徑向向外突出的限位突部，所述第一和第二徑向向外突出的限位突部間隔開大約180度，并且所述導向環具有適于接收所述第一和第二徑向向外突出的限位突部的兩個凹口。
5.根據權利要求4所述的渦旋壓縮機，其中，旋轉方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第三徑向向外突出的限位突部限制，其中所述第三徑向向外突出的限位突部被置于形成在所述導向環中的槽口內，并且所述第三徑向向外突出的限位突部沿旋轉方向抵接所述槽口的側部。
6.根據權利要求5所述的渦旋壓縮機，其中，所述第三徑向向外突出的限位突部被附接到所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面。
7.根據權利要求5所述的渦旋壓縮機，其中，所述第三徑向向外突出的限位突部具有開口，其構造成接收鍵聯接器的軸向突出部以限制所述鍵聯接器的旋轉運動。
8.根據權利要求5所述的渦旋壓縮機，其中，旋轉方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第四徑向向外突出的限位突部進一步限制，所述第四徑向向外突出的限位突部構造成被接收在形成于所述導向環中的第二槽口內，并且所述第四徑向向外突出的限位突部沿旋轉方向抵接所述第二槽口的側部。
9.根據權利要求1所述的渦旋壓縮機，其中，所述導向環與曲軸箱分開地形成，所述導向環經由在所述導向環與所述曲軸箱之間軸向延伸的多個柱附接至所述曲軸箱，所述第一和第二渦旋本體被布置在所附接的導向環和曲軸箱中，并且還包括對所述第二渦旋本體起作用的鍵聯接器，所述鍵聯接器被布置在所附接的導向環和曲軸箱中并延伸到相鄰柱之間的空間中，由此所述空間允許所述導向環、曲軸箱和鍵聯接器具有與所述殼體的內徑大致相等的外徑。
10.根據權利要求9所述的渦旋壓縮機，其中，所述導向環通過多個螺紋緊固件被安裝到所述曲軸箱上。
11.根據權利要求9所述的渦旋壓縮機，其中，所述導向環的底面和所述曲軸箱的頂面在所述導向環和所述曲軸箱的接合面處包括倒角面，以便于所述導向環和所述曲軸箱的組裝。
12.根據權利要求9所述的渦旋壓縮機，還包括構造成組裝到所述曲軸箱的階梯接合面中的套環件，所述套環件為所述第二渦旋本體提供軸向支撐。
13.根據權利要求12所述的渦旋壓縮機，其中，所述套環件的構造允許配重被置于所述曲軸箱中。
14.根據權利要求1所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一渦旋本體的徑向運動通過所述第一渦旋本體和所述導向環之間的滑動圓柱面進行限制。
15.根據權利要求1所述的渦旋壓縮機，其中，旋轉方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第一徑向向外突出的限位突部限制，其中所述第一徑向向外突出的限位突部被置于形成在所述導向環中的槽口內，并且所述第一徑向向外突出的限位突部沿旋轉方向抵接所述槽口的側部。
16.根據權利要求15所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一徑向向外突出的限位突部附接至所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面。
17.根據權利要求15所述的渦旋壓縮機，還包括對所述第二渦旋本體起作用的鍵聯接器，所述第一徑向向外突出的限位突部具有開口，其構造成接收所述鍵聯接器的軸向突出部以限制所述鍵聯接器的旋轉運動。
18.根據權利要求17所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一渦旋本體包括所述第一徑向向外突出的限位突部和第二徑向向外突出的限位突部，第二徑向向外突出的限位突部具有構造成接收所述鍵聯接器的軸向突出部的開口，所述第一和第二徑向向外突出的限位突部間隔開大約180度，并且所述導向環具有適于接收所述第一和第二徑向向外突出的限位突部的兩個相應的槽口。
19.根據權利要求17所述的渦旋壓縮機，其中，所述第一渦旋本體在軸向方向上的運動被所述第一渦旋本體上的第三徑向向外突出的限位突部限制，所述第三徑向向外突出的限位突部構造成軸向抵接形成于所述導向環的底部中的凹口，并且配合在所述凹口內。
20.一種壓縮渦旋壓縮機中的流體的方法，包括: 提供具有相應基部和從所述相應基部突出的相應渦旋肋的第一和第二渦旋壓縮機本體，所述渦旋肋相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動以便壓縮流體，所述第一渦旋本體包括多個徑向向外突出的限位突部； 利用構造成與所述多個徑向向外突出的限位突部接合的導向環限制所述第一渦旋本體在徑向、軸向和旋轉方向上的運動。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括將所述導向環可拆卸地附接至曲軸箱，使得所述第一和第二渦旋本體布置在所附接的導向環和曲軸箱內。
22.根據權利要求21所述的方法，還包括將鍵聯接器組裝到所述第二渦旋本體的基部上，以引導所述第二渦旋本體的運動，所述鍵聯接器構造成與所述多個徑向向外突出的限位突部中的至少一個接合。
23.根據權利要求20所述的方法，其中，限制所述第一渦旋本體在旋轉方向上的運動包括使所述導向環構造有一個或多個槽口，每個槽口適于接收所述第一渦旋本體上的徑向向外突出的限位突部。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，限制所述第一渦旋本體在軸向上的運動包括使所述導向環構造有一個或多個形成于所述導向環的底面中的凹口，每個凹口構造成接收所述第一渦旋本體上的徑向向外突出的限位突部。
25.根據權利要求24所述的方法，還包括將每個徑向向外突出的限位突部附接到所述第一渦旋本體的最外周面上。
26.根據權利要求20所述的方法，還包括使所述導向環構造成精確地配合在所述第一渦旋本體的周邊表面周圍，以便限制所述第一渦旋本體的徑向運動。
27.一種渦旋壓縮機，包括: 殼體； 渦旋壓縮機本體，其布置在所述殼體中，并且包括第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一渦旋本體和第二渦旋本體具有相應的基部和從相應的基部突出的相應的渦旋肋，其中所述渦旋肋相互接合，所述第二渦旋本體能夠相對于所述第一渦旋本體移動，以便壓縮流體；和 導向環，其可拆卸地附接到曲軸箱上，所述導向環具有多個槽口或凹口部，其構造成接收布置在所述第一渦旋本體上的對應的多個徑向向外突出的限位突部，所述導向環和多個徑向向外突出的限位突部構造成同時約束所述第一渦旋本體的軸向、徑向和旋轉運動。
28.根據權利要求27所述的渦旋壓縮機，其中，所述多個徑向向外突出的限位突部包括附接到所述第一渦旋本體的渦旋肋的最外周面的四個限位突部，所述四個徑向向外突出的限位突部圍繞所述第一渦旋本體的圓周間隔開大約90度。
29.根據權利要求27所述的渦旋壓縮機，其中，所述多個徑向向外突出的限位突部被設計成抵接相應的槽口或凹口部，以限制所述第一渦旋本體在軸向、徑向和旋轉方向上的運動。
【文檔編號】F04C18/02GK104271955SQ201380015610
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月21日 優先權日:2012年3月23日
【發明者】J·W.·布施 申請人:比策爾制冷機械制造有限公司