專利名稱：固定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種帶固定葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)，特別是一種用于這種類型的壓縮機(jī)的活塞—葉片組件的新的結(jié)構(gòu)，其中活塞在圓柱體中進(jìn)行圓形的平移運(yùn)動(dòng)。
在帶固定葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)式密封壓縮機(jī)中，當(dāng)所述葉片的頂部在例如彈簧的推力裝置的作用下抵靠在活塞的外表面上時(shí)，由于所述葉片的頂部跟隨滾動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)滾動(dòng)活塞和圓柱體以及滾動(dòng)活塞和固定葉片之間的接觸線，在圓柱體內(nèi)高壓或排出腔和低壓或吸入腔之間形成分隔。
而且，由于存在于壓縮機(jī)殼體內(nèi)部(保持在系統(tǒng)的高排出壓力)和圓柱體內(nèi)側(cè)(在壓縮周期的大部分時(shí)間里保持在低壓)之間的高的壓差，固定葉片被強(qiáng)制抵靠在滾動(dòng)活塞的外表面上。所述力的作用以及葉片頂部的形狀引起滾動(dòng)活塞和固定葉片之間的有限的潤(rùn)滑，即處于動(dòng)液油楔的形成和部件間金屬接觸之間的中間相。其結(jié)果，這種潤(rùn)滑變得不充分，允許部件間的金屬接觸，引起固定葉片頂部和滾動(dòng)活塞的外接觸表面上的磨損，導(dǎo)致所述活塞直徑的變化，損害其使用壽命并因而影響壓縮機(jī)的可靠性。
這種接觸除了產(chǎn)生難以減低的摩擦噪音外，還增加壓縮機(jī)的能量損失，從而損害其效率。
然而，滾動(dòng)活塞和固定葉片之間的接觸外形引起壓縮機(jī)壓縮腔和吸入腔之間的泄漏，降低所述壓縮機(jī)的體積容量。
已知的使?jié)L動(dòng)活塞和固定葉片之間的磨損問題減至最小的技術(shù)方案是在制造固定葉片時(shí)使用更耐磨的材料。也可使用復(fù)合材料，這種材料除了高的使用壽命外，還具有低的比重和低磨擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。然而，如本申請(qǐng)人的巴西專利申請(qǐng)PI9102901中所述的使用特殊材料制造接觸部件的技術(shù)方案，其中固定葉片的自由端設(shè)置一與滾動(dòng)活塞接觸并由更耐磨的材料制成的插塊，但這種方案由于所述材料的高成本而增加壓縮機(jī)的成本。
這些方案盡管減小了在葉片和滾動(dòng)活塞中磨損的問題，但不能減小壓縮機(jī)的噪音和能量損失問題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是減小轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)的葉片的頂部和活塞外表面之間的金屬接觸和磨損，而不會(huì)引起壓縮機(jī)能量效率的損失。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種解決上述問題的方案，它不需使用特殊的材料來制造相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸部件，而不會(huì)改變壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
本發(fā)明的再一個(gè)特定的目的是提供一種葉片—活塞組件，它允許在所述葉片和活塞之間形成永久的密封油膜，從而除了降低摩擦噪音外，使壓縮機(jī)的壓縮腔和吸入腔之間的泄漏減至最小。
用于本發(fā)明中的轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)包括一活塞，活塞由一偏心軸驅(qū)動(dòng)沿一圓柱體的內(nèi)表面做圓形的平移運(yùn)動(dòng)，圓柱體上有一徑向槽口，其中設(shè)置一固定葉片，葉片的自由端為與活塞的側(cè)表面永久接觸的弧形表面，活塞側(cè)表面的周向延伸的至少一部分輪廓的弧度與固定葉片的接觸端表面的弧度基本相等并同心，設(shè)置有作用在活塞和固定葉片上的接合裝置以限制所述活塞繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得當(dāng)活塞在其平移運(yùn)動(dòng)過程中擺動(dòng)到包含圓柱體的徑向槽口的徑向平面兩側(cè)并圍繞固定葉片的接觸端表面時(shí)，只有活塞側(cè)表面的周向延伸的具有所述弧度的接觸部分保持與固定葉片的接觸端表面的接觸。
在上述新的這種結(jié)構(gòu)中，由于在固定葉片和活塞的接觸表面之間提供了永久油膜，可大大減少固定葉片和活塞外表面之間的間斷的金屬接觸，使壓縮機(jī)工作過程中由所述接觸引起的磨損和噪音減至最小，從而增加壓縮機(jī)的效率和可靠性。
下面參照附圖描述本發(fā)明，附圖中

圖1為一種安裝有一用于本發(fā)明的類型的固定葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)式密封壓縮機(jī)的部分縱向垂直截面圖；圖2為沿圖1中II—II線截取的部分截面圖，示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的活塞—葉片組件；圖3為與圖2相似的部分截面圖，但示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的并與活塞一起工作的固定葉片；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的固定葉片和活塞接觸區(qū)域的放大視圖；圖5為與圖4相似的視圖，示出本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖6為與圖4相似的視圖，示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。
如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)密封式壓縮機(jī)包括一圓筒形殼體1，其中一圓柱體10是剛性固定的，并容放著一活塞20，該活塞由一偏心軸2驅(qū)動(dòng)，偏心軸由一主軸承3和一副軸承4支承。
偏心軸2由一電機(jī)的轉(zhuǎn)子5驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的定子6與殼體1的內(nèi)壁相連。
圓柱體10設(shè)有一徑向槽11，其中安放著一固定葉片30，在所述葉片在所述徑向滑動(dòng)槽11中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，該葉片通常由一彈簧40偏移至一葉片自由端31與活塞20的側(cè)表面21永久接觸的位置。
殼體1的下部用作用于潤(rùn)滑油的泵7，潤(rùn)滑油用于潤(rùn)滑壓縮機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件。如圖2所示，固定葉片30在圓柱體10中圍繞活塞20并在主軸承3和副軸承4的內(nèi)表面之間限定一壓縮腔50和一吸入腔60，壓縮腔50具有一通過一設(shè)在副軸承4上的孔與殼體1內(nèi)側(cè)連通的排出槽51，而吸入腔具有一通過副軸承4與吸入連接器62相連的吸入孔61(見圖1)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在壓縮機(jī)操作過程中，活塞20沿圓柱體10的內(nèi)表面平移運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，也即繞圓柱體中心線的平移運(yùn)動(dòng)和繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述活塞20的轉(zhuǎn)動(dòng)速度(WR)由以速度W轉(zhuǎn)動(dòng)的所述偏心軸2引起的牽引和由與葉片、圓柱體和所述活塞20的側(cè)壁的接觸引起的摩擦決定。所述活塞20的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致活塞與葉片自由端31之間的摩擦接觸，由于摩擦引起磨損和功率損失。所述磨損是由于活塞20和葉片自由端31之間的相對(duì)速度(Vt)造成的。摩擦接觸是由于難以在所述表面的相切的接觸表面之間保持油膜，其原因是由于表面的形狀及活塞20和固定葉片30之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過增加葉片自由端31和活塞20的側(cè)表面21之間的弧形接觸表面的接觸面積，以及通過在活塞20和固定葉片30之間設(shè)置特別用于消除所述活塞和葉片之間的如上所述的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接合裝置，可減小葉片自由端31處的磨損。所述接合裝置在所述活塞20和固定葉片30之間形成周向鎖定，防止所述活塞20繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但允許所述活塞和葉片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而所述活塞20沿圓柱體10的內(nèi)表面線性移動(dòng)。
在本技術(shù)方案中，活塞20不再有如現(xiàn)有技術(shù)那樣由偏心軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，而只有由偏心軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的繞其與所述固定葉片30的接合點(diǎn)在圓柱體10中的擺動(dòng)，其結(jié)果產(chǎn)生上述平移運(yùn)動(dòng)。所述擺動(dòng)發(fā)生在與圓柱體10的軸線橫交的方向，從與徑向槽21和固定葉片30共面的徑向平面的一側(cè)至另一側(cè)。在所述擺動(dòng)期間，當(dāng)活塞20與圓柱體10中的葉片槽閉合時(shí)，其運(yùn)動(dòng)將主要是滾動(dòng)。在與其相對(duì)的部分，運(yùn)動(dòng)將是滑動(dòng)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖3和4所示，活塞葉片接合裝置限定成沿活塞20的軸向延伸設(shè)置的一止擋凹槽22，其中裝入至少葉片自由端31的一部分，其輪廓的曲率與所述止擋槽22的曲率基本相等且同心。在該結(jié)構(gòu)中，所述止擋槽22具有凹形，其曲率與葉片自由端31的接觸端表面的凸形的曲率相似，以覆蓋所述固定葉片30的整個(gè)寬度，并具有至少等于葉片自由端31的周向延伸的周向延伸。
盡管圖中未示出，止擋槽22可具有任何多邊形橫截面，只要所述止擋槽22的與葉片自由端31接觸的部分具有與葉片自由端31相同的形狀，從而在所述活塞20運(yùn)動(dòng)過程中在該區(qū)域保持油膜。與其橫截面無關(guān)，止擋槽22的周向延伸應(yīng)比葉片自由端31的周向延伸大，從而允許活塞在其平移運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行擺動(dòng)并避免在所述運(yùn)動(dòng)過程中所述活塞20和固定葉片30之間裝配的脫離。
在另一種實(shí)施例的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，葉片自由端31至少在其長(zhǎng)度的一部分上設(shè)置一凹形止擋槽，用于接受活塞20的相應(yīng)的伸出部分，所述部分或結(jié)合或安裝到所述活塞20的側(cè)表面21上。所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成沿活塞20的軸向長(zhǎng)度保持不相切但連續(xù)的接觸面。
在圖3和4所示的實(shí)施例中，為了允許活塞20擺動(dòng)到徑向槽11的徑向平面的兩側(cè)的擺動(dòng)，止擋槽22的周向延伸大于葉片自由端31的周向延伸，從而在由所述凹槽22和固定葉片30限定的兩表面的相互接觸部分產(chǎn)生側(cè)向間隙，從而避免所述固定葉片30和活塞20之間的脫離。在圖5所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如巴西專利申請(qǐng)PI9102901中所述的葉片自由端承載插塊70在本結(jié)構(gòu)中具有抵靠著活塞20的側(cè)表面21的凹形面71，并由下述的鎖緊裝置80鎖緊在該位置，插塊還有一相對(duì)的凸形面72，其表面曲率等于止擋槽32的凹形接觸端表面的曲率，該止擋槽設(shè)置在葉片自由端31并占據(jù)固定葉片30的整個(gè)寬度和厚度。在所述插塊70和葉片自由端31的相互接觸表面之間保持一層油膜，避免相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的各部件之間的磨損摩擦。在該結(jié)構(gòu)中，活塞20的周向鎖定通過使插塊70保持在葉片自由端31中而獲得。活塞20和插塊70之間的周向鎖定由鑰匙形的鎖合機(jī)構(gòu)80實(shí)現(xiàn)，它具有一置于設(shè)在活塞20中的徑向槽23中的端部和一置于插塊70的接觸面中的徑向槽73中的相對(duì)端部，所述槽設(shè)計(jì)成至少占據(jù)活塞和所述插塊70的軸向延伸部分的一部分。在另一種未示出的實(shí)施例中，鎖合機(jī)構(gòu)80可具有一安裝到活塞20上的端部和一安裝到葉片自由端31的相對(duì)端部。在如圖6所示的本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，活塞20和固定葉片30分別具有止擋槽22，32，其中最好設(shè)置一圓柱形的插塊90。在所述圓柱形插塊90和各所述止擋槽22，32的接觸表面之間保持一層油膜，從而避免吸入腔50和排出腔60之間的磨損摩擦和氣體泄漏。在該結(jié)構(gòu)中，插塊90用作活塞20和固定葉片30之間的周向鎖定部件，從而在所述活塞20沿圓柱體10的內(nèi)表面作平移運(yùn)動(dòng)過程中避免所述部件的脫離。
在上述任一種實(shí)施例中，固定葉片30和活塞20之間接觸面積的增加以及繞與葉片自由端31的接合點(diǎn)的相對(duì)擺動(dòng)允許在所述部件之間保持一層油膜，從而減小葉片自由端31的磨損以及所述磨損的后果。
由于這些結(jié)構(gòu)，在所述活塞沿圓柱體10的內(nèi)表面平移運(yùn)動(dòng)的過程中，只有活塞20側(cè)表面21的周向延伸部分的與葉片自由端31一起工作的接觸部分保持與活塞接觸。
在上述技術(shù)方案中，接合部件和任何相關(guān)部件之間的沿葉片30前后方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由圓柱體10的端壁避免，該端壁由主軸承3和副軸承4限定。
權(quán)利要求
1.一種帶固定葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)，包括一活塞(20)，活塞由一偏心軸(2)驅(qū)動(dòng)沿一圓柱體(10)的內(nèi)表面做圓形的平移運(yùn)動(dòng)，圓柱體上有一徑向槽口(11)，其中設(shè)置一固定葉片(30)，所述葉片的自由端(31)為與所述活塞(20)的側(cè)表面(21)永久接觸的弧形表面，其特征在于，所述活塞(20)側(cè)表面(21)的周向延伸的至少一部分輪廓的弧度與所述固定葉片(30)的接觸端表面(31，32，90)的弧度基本相等并同心，設(shè)置有作用在所述活塞(20)和所述固定葉片(30)上的接合裝置(22，31，32，70，80，90)以限制所述活塞(20)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得當(dāng)所述活塞(20)在其平移運(yùn)動(dòng)過程中擺動(dòng)到包含所述圓柱體(10)的徑向槽口(11)的徑向平面兩側(cè)并圍繞所述固定葉片(30)的接觸端表面時(shí)，只有所述活塞(20)側(cè)表面(21)的周向延伸的具有所述弧度的接觸部分(22，72)保持與所述固定葉片(30)的接觸端表面(31，32)的接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述接合裝置包括一至少設(shè)置在由所述葉片(30)的接觸端表面和所述活塞(20)的側(cè)表面(21)限定的部分之一上的止擋凹槽(22，32)，和一與所述部分的另一部分接合并裝配在所述第一部分的止擋凹槽(22，32)中的相應(yīng)的突出部分(31，70，90)，從而使所述活塞(20)相對(duì)于所述葉片(30)周向鎖定，所述止擋凹槽(22，32)和所述突出部分(31，70，90)限定具有相同的弧度并在所述活塞(20)和固定葉片(30)之間永久相互接觸的表面。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述止擋凹槽(32)由所述固定葉片(30)的凹形接觸端表面(31)限定，所述突出部分(70)由所述活塞(20)的側(cè)表面(21)支承并限定為所述側(cè)表面的外徑向突起(70)，其自由端限定所述活塞(20)側(cè)表面的具有所述弧度的圓周延伸部分，所述外徑向突起(70)被限制相對(duì)于所述活塞(20)側(cè)表面(21)周向移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述外徑向突起(70)由一抵靠在所述活塞(20)的側(cè)表面(21)上的插塊限定，并由一鎖定機(jī)構(gòu)(80)相對(duì)于所述活塞(20)周向鎖定，鎖定機(jī)構(gòu)同時(shí)作用在所述活塞(20)和插塊上。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述插塊鎖定機(jī)構(gòu)由一安裝到所述活塞(20)，和在所述插塊(70)和固定葉片(30)限定的部分之一上的鎖定件(80)限定。
6.如權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述鎖定件(80)為鑰匙形，其一部分置于設(shè)在所述活塞(20)側(cè)表面(21)上的徑向槽(23)中，另一部分置于相應(yīng)的設(shè)在所述插塊(70)的相鄰端上的槽(73)中，所述槽占據(jù)所述活塞(20)和插塊(70)的軸向延伸部分的至少一部分。
7.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述止擋凹槽(22，32)貫穿設(shè)置所述止擋凹槽(22，32)的部分的接觸縱向延伸部分。
8.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述止擋凹槽(22)設(shè)置在所述活塞(20)側(cè)表面(21)上，并在其底部限定所述活塞(20)側(cè)表面的具有所述弧度的所述接觸部分，所述突出部分由所述葉片(30)的凸形接觸端表面限定。
9.如權(quán)利要求8所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述止擋凹槽(22)的周向延伸部分超過所述葉片自由端(31)的周向延伸部分一定的值，在所述活塞(20)擺動(dòng)到包含圓柱體(10)的徑向槽口(11)的徑向平面的兩側(cè)的過程中，該值足以保持所述止擋凹槽(22)和所述葉片自由端(31)之間的接觸。
10.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，由所述活塞(20)側(cè)表面(21)和所述葉片(30)的自由端表面(31)限定的各表面上分別設(shè)有止擋凹槽(22，32)，通過提供一插塊(90)而獲得所述活塞(20)和所述固定葉片(30)之間的周向鎖定，該插塊占據(jù)所述凹槽(22，32)的整個(gè)縱向延伸部分并同時(shí)部分地置于所述止擋凹槽(22，32)中。
全文摘要
一種帶固定葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)式壓縮機(jī)，包括一活塞(20)，活塞由一偏心軸(2)驅(qū)動(dòng)沿一圓柱體(10)的內(nèi)表面做圓形的平移運(yùn)動(dòng)，圓柱體上有一徑向槽口(11)，其中設(shè)置一固定葉片(30)，葉片的自由端(31)為與活塞(20)的側(cè)表面(21)永久接觸的弧形表面，其特征在于，至少活塞(20)側(cè)表面(21)的周向延伸的至少一部分輪廓的弧度與固定葉片(30)的接觸端表面(31，32，90)的弧度基本相等并同心，設(shè)置有作用在活塞(20)和固定葉片(30)上的接合裝置(22，31，32，70，80，90)以限制所述活塞(20)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得當(dāng)活塞(20)在其平移運(yùn)動(dòng)過程中擺動(dòng)到包含圓柱體(10)的徑向槽口(11)的徑向平面兩側(cè)并圍繞固定葉片(30)的接觸端表面時(shí)，只有活塞(20)側(cè)表面(21)的周向延伸的具有所述弧度的接觸部分(22，72)保持與固定葉片(30)的接觸端表面(31，32)的接觸。
文檔編號(hào)F04C18/324GK1128060SQ9419292
公開日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1994年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月30日
發(fā)明者曼弗雷德·克呂格爾, 雷納多·帕夫 申請(qǐng)人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司