專利名稱:渦旋式流體機械的制作方法
本發(fā)明一般地說涉及一種流體機械，更準確地說涉及像壓縮機、膨脹機、泵等渦旋式流體機械。
首先參照圖6至圖12，其中所示為以普通渦旋式壓縮機為例的典型結構，這種壓縮機屬于已公知的流體機械技術。如圖6和圖7所示，參考數字10標示的殼體包括一杯形件12和用于封閉杯形件的開口端的前端盤11。杯形件12靠裝配螺栓17牢固地安裝在前端盤11上。裝配螺栓17縱向穿過位于杯形件12的環(huán)形開口邊上的螺栓孔123和位于前端盤11的環(huán)形邊上的螺栓孔113。如圖所示，在前端盤11的前端面上安裝了一個向前凸出的帶凸緣的圓柱形套筒15，從圖中還可看到裝配的主旋轉軸14，該軸沿套筒15和前端盤11的中心軸線縱向延伸并分別穿過滾珠軸承16、13。此外，按照圖7所示的另一種方案，壓縮機還可裝有用于密封殼體10內部的O形密封圈30。30分別安裝在前端盤11的外圓表面和與此相配合的杯形件12的內圓表面之間及前端盤11的前端面和帶凸緣的套筒15的側面之間。從圖7中可看到，縱向穿過套筒15和前端盤11的中心孔的主軸14，除受到滾珠軸承16、13的支承之外，還受到軸密封件32可旋轉的支承。
參照圖6和圖7，圖中表示出在殼體10中安裝有定渦形件20，回轉渦形件21和回轉渦形件21的驅動和旋轉抑制機構22(后文有詳細說明)。此外，從圖中還可看出定渦形件20由側板部分201、螺旋形即渦形葉片部分202和從側板部分201的表面突起形成的筋部203組成，定渦形件靠穿過杯形件12的底部121的螺栓固定在杯形件12上。殼體10的內部空間分為吸入腔25和輸出腔26，由于在側板部分201的外圓表面和杯形件12的內圓表面之間有配合間隙，因此用放入類似O形密封圈30一類的方法加以密封。在側板部分201的中心部位開有一通孔31，用來連通兩個渦形件20、21之間的密閉空間23和輸出腔26。
從圖中還可看到，回轉渦形件21是由側板部分211和從211內側突起形成的螺旋形即渦形葉片212組成?；剞D渦形件裝進殼體10時、21的渦形葉片部分212與定渦形件20的互補渦形葉片部分202相互錯開180度地嵌套在一起。當把21、20放在相互嚙合位置時，在密閉空間23處，兩個渦形件202和212有多點互相接觸。更確切地說，在回轉渦形件21閉合運動時，換句話說，當兩個渦形件202和212的葉片延伸部位的外端開始與它們相互嚙合的件212和202的側面接觸時，如圖10所示，有四個接觸點A、B、C、D。為了確定這些渦形件相互嚙合時的正確的定位關系，通過回轉渦形件21的恒星式回轉運動中心Os(即主軸14或定渦形件20的中心軸線)與接觸點A和B或C和D的連線相交成直角的Y軸上的一點，在定渦形件20和回轉渦形件21上分別開有定位孔208和218。如圖6所示，定位孔208的一部分還加工有螺紋209，在杯形件12的底部121開有與定位孔208同軸的通孔122。
現在，參照圖6至圖8，其中示出一種回轉渦形件21的旋轉抑制機構22的典型結構。22由牢固地嵌入前端盤11內表面的一個環(huán)形定圈221、貼緊安裝在前端盤11的內表面上與定圈221相對的定環(huán)222、牢固地嵌入回轉渦形件21的側板部分211的外表面的環(huán)形定圈214、貼緊安裝在側板211的外表面上與環(huán)形定圈214相對的動環(huán)215和許多滾珠224組成。這些滾珠在工作位置與相同數量的沿軸向方向貫穿定環(huán)222和動環(huán)215的槽窩222a和215a相嚙合。當回轉渦形件21按圖8所示順時針方向作恒星式回轉運動時，動環(huán)215將隨之以圖中標出的半徑為Ror的圓圈為中心作類似的恒星式回轉運動。在此運動期間，在回轉渦形件21上產生一個在圖視方向順時針的旋轉力或力矩。該力矩是根據反作用運動工作點和密閉空間23內的被壓縮的流體的驅動力工作點的當時的偏移量而定的。在這樣的工作條件下，會出現回轉渦形件21可能繞動環(huán)215的中心順時針旋轉的現象。
可是，如圖中所示，九個滾珠224卡在定環(huán)222上的槽窩222a的邊緣與動環(huán)215上的槽窩215a的邊緣之間，所以動環(huán)215不能轉動。因而能夠防止回轉渦形件21出現旋轉運動。
在如圖所示的工作位置，動環(huán)215的回轉中心位于其運動的最右點，此時抑制旋轉運動的作用力的分布情況如圖中箭頭fc1至fc5所示。在這一位置，圖中所示的位于最高點的滾珠224具有最大的抑制旋轉運動作用，當離開這一特定的最高位置時，抑制作用便減小，因此，位于下半部分的九個滾珠224實際上對阻止系統(tǒng)的旋轉運動完全不起作用。
同時，沿軸向施加在回轉渦形件21上的流體壓縮力的反用力的流體壓力即推力通過所有滾珠224施加在環(huán)形定圈214和環(huán)形定圈221上。
請參考回轉渦形件21的傳動機構。主軸14內端的加粗部分141由滾珠軸承13支承。此外，在加粗部分141的前端面偏心地安裝了一個沿軸向突出的驅動銷(未示出)。另一方面，通過滾針軸承28在從回轉渦形件21的側板部分211凸出的環(huán)形襯套213內安裝了一個相當厚的圓盤即短管形的可旋轉的軸套27。軸套27帶有一個與其成為一體的圓盤形的徑向配重271，在偏離軸套27的中心Oc的位置上有一個沿軸向延伸的偏心槽。此偏心槽中安裝有上文提及的可動驅動稍，軸套27靠滾針軸承可旋轉地支承在其位置上。
在這種結構的裝置中，靠回轉渦形件21的恒星式回轉運動將流體壓入密閉空間23后再從輸出口31輸出。在工作期間，會有一個流體壓縮產生的反作用力通過渦形葉片部分212沿圓周運動軌跡的切線方向作用在回轉渦形件21上。這個力最后將作用在軸套27的中心Oc，如圖9中的箭頭Fd所示。因為軸套27可能繞驅動銷來回移動，所以能產生繞驅動銷中心Od的轉動力矩，如箭頭Fd所示。當力Fd的方向線與通過軸套27的中心Oc和驅動銷的中心Od的線段之間的角度為θ時，力矩可以用下式表示Fd·ε2Sinθ。因此，可移動地支承在軸套27上的回轉渦形件21受到對驅動銷中心Od的轉動力矩的作用。這個力矩使渦形葉片部分212被推壓貼靠在渦形葉片部分202上。用Fp表示這個壓力，從關系式Fp·ε2CoSθ＝Fd·ε2·Sinθ可以導出以下公式Fp＝Fd·tgθ更確切地說，當具有偏心開口的軸套27和回轉渦形件21被拖動時，由于被壓縮流體的反作用，將自動產生一個推力作用在兩個渦形葉片部分212和202之間的線接觸部分，從而保證了密閉空間23的密封效果。
此外，如前文所示，軸套27的中心Oc可圍繞驅動銷的中心Od轉動。在這樣連接的情況下，值得注意的是，當渦形葉片部分202和212的厚度變化時(例如，由于它們的結構尺寸可能出現的誤差)，中心Oc和Os之間的距離會被修正。更準確地說，如圖9中所示，中心Oc會移動到Oc′或Oc″點，例如，沿著以Od為中心，以ε2為半徑的弧線移動。因此，其優(yōu)點是即使其結構尺寸存在這樣一種誤差，回轉渦形件21仍可以平滑移動。
在裝配上文所述的這種渦旋式壓縮機時，將螺栓17擰入螺栓孔113、123，先把杯形件12和前端盤11豎直裝配在一起。下一步將分別開在定渦形件20和回轉渦形件21上的定位孔208和218互相對正。其后，將定位棒18從杯形件12底部121上的通孔122插入定位孔208、218。此時，應注意使回轉渦形件21相對于插入的定位棒18在一定角度范圍內有一定的自由度。更準確地說，回轉渦形件21可以在軸套27內的一定范圍里移動，這就使動環(huán)215上的槽窩215a能夠移動與軸套27容許的角位移范圍相當的一定角度。請參看用于阻止回轉渦形件21自轉運動的回轉滑塊機構22，該機構在工作時分別與動環(huán)215和定環(huán)222的槽窩215a和222a的邊緣保持緊密的嚙合關系。在這樣緊密嚙合的情況下，可以保證定渦形件20和動渦形件21之間的相互嚙合的正確角度位置。工作中，其上安裝著定環(huán)222的前端盤11有沿與主軸14相反的方向旋轉移動的傾向，因此滾珠224分別被定環(huán)222的槽窩222a和動環(huán)215的槽窩215a的邊緣夾持住。這就是以相互嚙合關系裝入的定渦形件20和21動渦形件21的正確的角度定位過程。在這一方面，需注意把前端盤11上的螺栓孔113的內徑作得比螺栓17的外徑要大。由于有了這種結構安排，實際裝配中，才可能使前端盤11沿與主軸14的轉動相反的方向旋轉移動，以便把余下的螺栓17插入杯形件12上的螺栓孔123中。接著，擰緊螺栓17，前端盤11和杯形件12才能被固定在一個正確結合狀態(tài)，從而使定渦形件20和動渦形件21之間處于正確地嚙合的狀態(tài)。在擰緊螺栓17，杯形部件12和前端盤11確實互相連接好以后，將定位棒18從定位通孔122中抽出。然后，將螺栓19穿過孔122插入定渦形件20上的定位孔208，與208的螺紋209嚙合，從而將定位孔208、218和通孔122緊固在正確的定位狀態(tài)，如圖11或圖12中所示。
以下是上文所述的傳統(tǒng)裝配方法的大致過程。
(1)首先把螺栓17插入螺栓孔113和123，將杯形件12和前端盤11豎直裝配起來。
(2)將分別開在定渦形件20和回轉渦形件21上的定位孔208和218互相對正，然后把定位棒18插入定位孔208、218。
(3)沿與主軸14的轉動相反的方向旋轉移動前端盤11，直到仃止為止。
(4)用螺栓17將杯形件12和前端盤11完全固緊。
(5)最后，將定位棒18抽出，然后將螺栓19插入并且擰緊，以便將杯形件12和前端盤11固定在適當位置。
但是，按照傳統(tǒng)方法裝配渦旋式流體機械不能避免下述缺點。
按照上文所述的傳統(tǒng)的裝配方法，在把定位棒18插入定位孔208、218以后，要將前端盤11沿與主軸14的轉動相反的方向旋轉移動，直至仃止為止，然后把杯形件12和前端盤11緊固在一起，這些不可避免的復雜過程和增加的步驟都未被作為問題而受到注意。
本發(fā)明實現了考慮到上文所述的情況和麻煩的實際操作，本發(fā)明主要致力于提供一種經過改進的渦旋式流體機械，這種機械能夠有效地解決上述問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種經過改進的渦旋式流體機械，該流體機械能夠顯著減少其裝配步驟。
本發(fā)明的實際結構，概括地說，提供了對渦旋式流體機械結構的一種改進，機械中的定渦形件和回轉渦形件相互嚙合，每個渦形件都有一個從側板表面沿軸向方向突出的螺旋形的即渦形葉片部分，葉片部分是以這樣的方式突出的回轉渦形件可以通過安裝在前端盤上的主軸的旋轉運動相對于固定在杯形件上的定渦形件作恒星式回轉運動移動，同時靠裝在回轉渦形件和前端盤之間的旋轉抑制機構的作用限制回轉渦形件的旋轉運動，這樣，流體就可以隨著由動作變化產生的壓力被吸入和輸出。
上文所述的這種結構，其特征如下。
這種結構的優(yōu)點在于在前端盤和杯形件的相對配合面上分別開有凹槽，在這兩個零件的凹槽所圍定的空間裝入了一個彈性元件，因此，前端盤可以相對于杯形件做可調節(jié)的轉動，目的是使該機械可以在安裝臺架上豎直裝配。
請參照圖1至圖3，其中所示為本發(fā)明的最佳實施例，其中圖1是沿圖3中的Ⅰ-Ⅰ線取出的局部剖面圖，圖2是表示安裝在渦旋式壓縮機的圓周部分的螺栓17的狀況的局部剖面圖，圖3是從圖2中的箭頭Ⅲ方向觀看的相似的局部視圖，在定渦形件20和回轉渦形件21上分別開設了定位孔208和218。圖中標號100表示一個螺旋形彈簧或諸如此類的彈性元件，這一彈性元件嵌入在前端盤11的配合面上開出的制動槽11a與杯形件12的相對表面上開出的制動槽12a所圍成的空間里。如圖4和5所示，定位槽11a和12a被改進為橫斷面形的。簡單地說，制動槽的形狀應當是這樣的當靠螺栓17把前端盤11和杯形件緊固在一起的時候，制動槽的空間恰好能容納彈性元件100，因此不會在部件之間留下明顯的間隙。
下文所述為裝配這種渦旋式壓縮機的方法和本發(fā)明所特有的有益結構具有的優(yōu)點
(1)首先把螺栓17分別插入螺栓孔113和123，將杯形件12和前端盤11豎直裝配起來。
(2)把分別開在渦形件20和回轉渦形件21上的定位孔208和218互相對準，然后將定位棒18插入定位孔208、218。
(3)通過螺栓17將杯形件12和前端盤11完全緊固在一起。
(4)最后，把定位棒18抽出，然后將螺栓19插入并且擰緊，以便將杯形件12和前端盤11一起固緊在適當位置。
當在裝配過程中將前端盤和杯形件緊固在一起的時候，在前端盤靠安裝在前端盤11和杯形件12之間的彈性元件100的作用自動地旋轉移動的同時，前端盤被拉到其正確位置上，結果使兩個零件的嚙合不存在余留間隙?？壳岸吮P具有可以相對于杯形件旋轉移動的作用這一優(yōu)點，在安裝作業(yè)中再也不需要“沿與主軸14轉動相反的方向旋轉移動前端盤直至極限位置”的傳統(tǒng)的人工調整方法了，從而減少了安裝這些零件過程中的實際步驟。另件，在實際操作中，可以通過彈性元件100的恢復力矩選擇作用在前端盤上的旋轉力的大小，從而在渦旋式流體機械的安裝作業(yè)質量中保持一個最小的實際偏差。
根據本發(fā)明的這一實施例的結構，概括為在渦旋式流體機械的前端盤11和杯形件12的相對表面上開有定位槽，當把兩個部件安裝在一起時，其間有一個由定位槽圍成的空間，在這一空間嵌入了一個彈性元件，以使前端盤在豎直安裝時能相對于杯形件可調節(jié)地旋轉移動，最后，當符合了互補零件之間的預定調整要求以后，將前端盤和杯形件緊固在一起。
就上述這種有益的結構來講，本發(fā)明可有如下作用和效果當在安裝臺架上將前端盤和杯形件緊固在一起的時候，前端盤被自動地拉合，起到在相互嚙合的兩個部件之間基本不留側向間隙的作用。由于前端盤可以相對于杯形件旋轉移動，在安裝作業(yè)中，就完全不需要再用人工調整前端盤了，從而減少了安裝這些部件過程中的具體步驟，并且使作用在前端盤上的旋轉力基本不變，得到渦旋式流體機械的安裝作業(yè)質量基本上沒有偏差的結果。
附圖的簡要說明圖1至圖3是一組表示本發(fā)明的最佳實施例的視圖。其中圖1是沿圖3中的Ⅰ-Ⅰ線取出的局部剖視圖;圖2是表示螺栓17的安裝步驟的局部縱剖視圖;圖3是沿圖2中的箭頭Ⅲ方向觀看的局部視圖。
圖4和圖5是與圖1相似的表示圖1至圖3中所示結構的改進的局部剖視圖。
圖6至圖12是一組表示渦旋式壓縮機的傳統(tǒng)結構的視圖。其中圖6和7是通過實例說明流體機械的裝配情況的縱剖視圖;圖8是表示從回轉渦形件一側觀看的旋轉抑制機構的正視圖;圖9是作用在回轉渦形件上的推力圖解;圖10是表示回轉渦形件和定渦形件的渦形葉片部分和安裝定位孔的相對位置的示意圖;圖11是表示已裝配完畢的圖6中所示的流體機械的總體結構縱剖視圖。圖12是表示圖7中所示的流體機械的裝配狀態(tài)的與圖11相似的剖視圖。
定渦形件……20 渦形件……202側板部分……201 回轉渦形件……21渦形件……212 側板部分……211前端盤……11 主軸……14旋轉抑制機構……22 密閉空間……23制動槽……12a、11a 彈性元件……100
權利要求
1.一種渦旋式流體機械，其中有相互嚙合的定渦形件和回轉渦形件，每個渦形件都有從側板表面沿軸向突出的螺旋形即渦形葉片部分，該葉片部分是以如下的方式突出的，所述的回轉渦形件可以靠支承在前端盤上的主軸的旋轉運動相對于固定安裝在杯形件上的所述定渦形件做恒星式回轉運動移動，另一方面又靠安裝在所述回轉渦形件和所述前端盤之間的旋轉抑制機構的作用限制該回轉渦形件的旋轉運動，因此，流體就隨著機械中不斷變化的壓力差受控被吸入該流體機械并從中輸出，本發(fā)明的特征是在渦旋式流體機械的前端盤和杯形件的相對表面開有制動槽，從而當把所述前端盤和杯形件安裝在一起的時候，在其間圍成一個空間，在這個空間中嵌入一個彈性元件，以便在豎直裝配過程中使該前端盤可以相對于該杯形件做可調節(jié)的旋轉運動移動，在完成了上述互補元件之間的預定調整以后，將該前端盤和該杯形件最后緊固在一起。
2.根據權利要求
(1)所述的渦旋式流體機械，其特征是所述前端盤和所述杯形件的相對表面開有截面為三角形的制動槽。
3.根據權利要求
1所述的渦旋式流體機械，其特征是所述前端盤和所述杯形件的相對表面開有包括截面為矩形、不規(guī)則四邊形以及諸如此類的四邊形的制動槽。
4.根據權利要求
1所述的渦旋式流體機械，其特征是所述彈性元件是螺旋形彈簧。
專利摘要
一種渦旋式流體機械，有相互嚙合的定渦形件和回轉渦形件，各渦形件都有螺旋形即渦形葉片部分，該葉片部分的突出方式是回轉渦形件可相對于定渦形件做恒星式回轉運動移動，由于改進了涉及兩個渦形件定位操作的結構，可明顯減少渦旋式流體機械的裝配步驟。
文檔編號F04C29/00GK86103317SQ86103317
公開日1987年2月25日 申請日期1986年5月14日
發(fā)明者杉本民雄 申請人:三菱重工業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan