專利名稱：具有壓縮腔卸壓槽的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的制作方法
在容積式壓縮機(jī)中，需要有一個(gè)較大的排出口面積，以提高流動(dòng)效率。伴隨排出口面積加大的是余隙容積增大。余隙容積是在壓縮/排出行程的末尾處于排出閥上游的壓縮氣體的量。這種已被做功的壓縮氣體在吸入行程中流入吸入腔，這相當(dāng)于功和能的損失。
在一高壓密閉旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)中，吸入部和排出部之間通過排出口受排出閥控制的正常流通通道由穿過旋轉(zhuǎn)活塞的一流體通道進(jìn)行補(bǔ)充。旋轉(zhuǎn)活塞的內(nèi)部通過一個(gè)或多個(gè)流體通道與殼體的外部相通。旋轉(zhuǎn)活塞與穿過旋轉(zhuǎn)活塞的流體通道以一種閥調(diào)節(jié)作用而共同工作。排出過程開始于曲柄角約為210°處，以使得在該點(diǎn)左右，旋轉(zhuǎn)活塞露出電機(jī)端軸承和/或泵端軸承中的一槽的兩端，形成穿過旋轉(zhuǎn)活塞的流通。通過露出槽的兩端，槽構(gòu)成一增補(bǔ)排出口，增加了排出口面積。與傳統(tǒng)的排出擴(kuò)大方式中余隙容積增大并排回吸入部的情況不同，旋轉(zhuǎn)活塞的閥調(diào)節(jié)作用封住槽內(nèi)的排出氣體，使其不與受壓縮的截留容積相通，直到吸入完成，或至少到它不會(huì)因反饋效應(yīng)與吸入口相連通的時(shí)間延遲而減少被壓縮的物質(zhì)。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于增大排出腔中的蒸汽在壓縮過程的末尾必須通過的凈流動(dòng)面積。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于在增大排出流動(dòng)面積的同時(shí)限制余隙容積損失。以上這些和在下面將體現(xiàn)出來的其它目的，可由本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)。
根本的是，旋轉(zhuǎn)活塞與一槽共同工作起閥調(diào)節(jié)作用，使該槽可用作增補(bǔ)的排出流動(dòng)面積，而同時(shí)又防止其中的氣體構(gòu)成吸入流的一部分。


圖1是一旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)沿吸入結(jié)構(gòu)處剖開的垂直剖視圖；圖2是沿圖1中的2-2線剖開的剖視圖；圖3是與圖1相應(yīng)的、沿排出結(jié)構(gòu)處剖開的局部垂直剖視圖，它是本發(fā)明的主題部分；圖4是采用本發(fā)明的電機(jī)軸承的泵端視圖；圖5-8是于與圖2相對(duì)應(yīng)的視圖，它們的旋轉(zhuǎn)活塞的位置分別改變到正常的30°、50°、210°和280°。
在圖1到圖3中，標(biāo)號(hào)10總地表示立式高壓旋轉(zhuǎn)活塞壓縮機(jī)。標(biāo)號(hào)12總地表示密閉殼或箱。吸入管16密封連接于殼體12，它提供吸入儲(chǔ)氣器14與吸入腔S之間的流通，其中儲(chǔ)氣器14連接于蒸發(fā)器(未示出)。吸入腔S由汽缸20中的孔20-1、環(huán)形活塞22、泵端軸承24和電機(jī)端軸承28所構(gòu)成。
偏心軸40包括支承性地容納于泵端軸承24的孔24-1中的部分40-1，容納于活塞22的孔22-1中的偏心器40-2和支承性地容納于電機(jī)端軸承28的孔28-1中的部分40-3。孔28-1中形成有配油槽28-2。吸油管34從部分40-1上的一個(gè)孔延伸入貯油槽36。定子42用過盈配合、焊接或其它任何合適的方法固定于殼體12。轉(zhuǎn)子44適當(dāng)?shù)毓潭ㄓ谳S40上，諸如用過盈配合，并定位于定子42的孔42-1內(nèi)，與它共同工作而形成一電機(jī)。葉片30被彈簧31偏壓而與活塞22相接觸。
參照?qǐng)D3，電機(jī)端軸承28中形成有排出口28-5，它部分疊置于孔20-1上和疊置于排出槽20-3上，這從圖2中可清楚地看到，該排出槽提供了從壓縮腔C到排出口28-5的流動(dòng)通道。與傳統(tǒng)的方式一樣，排出口28-5上依次疊置有排出閥38和與其隔開的閥擋39。以上所描述的壓縮機(jī)10基本為傳統(tǒng)的。本發(fā)明在泵端軸承24和/或電機(jī)端軸承28中加入一槽，并在由孔22-1所形成的活塞22內(nèi)部與處于排出壓力下的殼體或箱體12內(nèi)部之間加了流體通道。特別是在泵端軸承24的表面24-3上形成一槽24-2和/或在電機(jī)端軸承28的表面28-4上形成一槽28-3。如從圖4中可清楚看到的，槽28-3呈扭曲的平行四邊形，其寬度小于環(huán)形活塞22壁的徑向厚度。側(cè)部28-3A和28-3C彼此平行，側(cè)部28-3B連接側(cè)部28-3A和28-3C。側(cè)部28-3D相應(yīng)于環(huán)形活塞22壁的外側(cè)弧形而彎曲，以防活塞22過早露出槽28-3而在吸入過程末尾之前形成連通。側(cè)部28-3E相應(yīng)于環(huán)形活塞22壁的內(nèi)側(cè)弧形而彎曲，以防止在排出過程開始前形成穿過活塞22的連通。
作為常規(guī)潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)的一部分，槽28-2延伸于孔28-1的整個(gè)軸向長(zhǎng)度，槽40-2A延伸于偏心器40-2的軸向長(zhǎng)度。因此，通常在由活塞22和偏心器40-2形成的、分別與軸承24和28共同工作的腔22-3與22-4之間有一定程度的流通，并通過槽28-2與殼體12內(nèi)部有一定程度流通。槽28-2和40-2A由孔40-4上延伸出來的徑向通道(虛線所示)輸送潤(rùn)滑油，它們足以在不變地提供充分潤(rùn)滑的同時(shí)用作增補(bǔ)排出，或者可以利用擴(kuò)大槽28-2和/或40-2A來達(dá)到足夠的增補(bǔ)排出。然而，較為可取的是，如果有槽24-2的話，可在泵端軸承24中提供孔或通道24-4，以使腔22-3與位于貯油槽36上方的腔35相連，這是合乎要求的。同樣，如果有槽28-3的話，可在電機(jī)端軸承28中提供孔或通道28-6，以使腔22-4與消音器32內(nèi)部相連，這也是合乎要求的。
槽24-2和28-3的形狀選擇成可提供一較大的流動(dòng)通道面積，以防止槽與吸入部之間相通，又允許壓縮腔與殼體12內(nèi)部之間在排出過程開始時(shí)相通。上述扭曲的平行四邊形可滿足這些目的。接下來的討論說明考慮到，活塞22與孔20-1之間的接觸通過吸入口20-2的點(diǎn)為最早的使槽24-2和/或槽28-3與壓縮腔C相通的時(shí)刻。但由于槽24-2和/或槽28-3與吸入腔S相通同其發(fā)生于吸入口處的效應(yīng)之間的時(shí)間延遲，該點(diǎn)在循環(huán)周期中可以位于更早。在提高通過槽24-2和/或槽28-3的連通中需要考慮諸如操作速度之類的因素。
再參照?qǐng)D2和圖5-8，示出了活塞22與槽24-2之間各種不同的共同工作，但活塞22與槽28-3之間會(huì)發(fā)生相同的共同工作。假定12點(diǎn)的位置為0°，并按逆時(shí)針方向計(jì)量，吸入行程的末尾在曲柄角約為50°處結(jié)束，吸入腔S變成壓縮腔C。吸入行程末尾的確切位置受葉片30與吸入通道20-2之間的間隔以及通道20-2相對(duì)于孔20-1的圓周度的影響。壓縮過程的進(jìn)程依次示于圖5、6、2、7和8中。從圖5開始，槽24-2僅與活塞22內(nèi)部相通，進(jìn)而通入殼體12內(nèi)部。吸入過程已經(jīng)完成，壓縮腔正處于其最大的容積。隨后到圖6位置，槽24-2完全被疊置于其上面的環(huán)形活塞22隔離。壓縮腔C容積減小，吸入腔S開始形成。接著到圖2位置，槽24-2僅與壓縮腔C相通，因而槽24-2內(nèi)所含的任何壓縮制冷劑已通過槽與活塞22的共同工作，在它與吸入部隔離后被送給壓縮腔C。吸入腔S已經(jīng)形成，壓縮腔C的容積繼續(xù)減小。而后到圖7位置，活塞22相對(duì)于槽24-2的位置使得槽的一端露出于壓縮腔C中，而另一端露出于孔22-1內(nèi)，因而通過槽24-2，形成一穿過活塞22的流體通道。排出過程已經(jīng)開始，一些流體通過排出口28-5排出壓縮腔C，一部分通過槽24-2以及通道22-3、40-2A、28-6和28-2中的一個(gè)或多個(gè)而排出。壓縮腔C繼續(xù)減小，吸入腔繼續(xù)增大。然后到圖8位置，活塞22疊置于槽24-2上并與它共同工作，使其不與壓縮腔C相通，但卻與活塞孔22-1內(nèi)部相通。壓縮腔C隨吸入腔S的增大而繼續(xù)減小，排出和吸入行程接近完成。
通過以上的描述應(yīng)該清楚，槽24-2(1)不與吸入腔相通，(2)當(dāng)它與吸入部隔離時(shí)僅與壓縮腔相通，因而與槽24-2相關(guān)的、相當(dāng)于余隙容積的容積始終被送給截留容積，以增加被壓縮的物質(zhì)，(3)在排出行程中僅產(chǎn)生穿過活塞22的連通，以此起到增補(bǔ)排出口的作用。相應(yīng)的操作同樣也適用于槽28-3。
在操作中，轉(zhuǎn)子44和偏心軸40作為一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)，偏心器40-2使活塞22產(chǎn)生移動(dòng)。貯油槽36中的潤(rùn)滑油通過吸油管34而被吸入起離心泵作用的孔40-4。泵壓作用將取決于軸40的轉(zhuǎn)速。輸送到孔40-4的潤(rùn)滑油能流入一系列徑向延伸的通道，在部分40-1、偏心器40-2和部分40-3中分別潤(rùn)滑軸承24、活塞22和軸承28。活塞22以一種傳統(tǒng)的方式與葉片30共同工作，以使得氣體通過吸入管16和通道20-2而被吸到吸入腔S。吸入腔S內(nèi)的氣體被截留、壓縮和通過一部分由槽20-3形成的流動(dòng)通道從壓縮腔C排入排出口28-5。高壓氣體打開閥38，通入消音器32的內(nèi)部。壓縮氣體通過消音器32進(jìn)入殼體12的內(nèi)部，并通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子44和定子42之間的環(huán)形間隙以及排出管道60而送至制冷回路(未示出)中的冷凝器。在壓縮過程完成時(shí)，活塞22將在槽20-3的區(qū)域內(nèi)與孔20-1相切。傳統(tǒng)的余隙容積就是槽20-3的容積、排出口28-5的容積和為形成槽28-3所去除的材料的體積。
添加于上述傳統(tǒng)操作上的是因槽24-2和/或槽28-3的存在所需的操作。具體地說，槽24-2和/或槽28-3在曲柄角通常為50°處露出，這是在吸入腔S被密封并在下一次壓縮過程中變成壓縮腔C之后。雖然槽24-2和/或槽28-3露出，但它還沒有使排出腔容積與位于孔22-1內(nèi)的容積相通。槽24-2和/或槽28-3內(nèi)的截留容積是處于排出管道壓力和溫度下，并在壓縮腔C內(nèi)膨脹，該壓縮腔C隨后處于一低得多的壓力和溫度下。由于吸入過程已經(jīng)發(fā)生，該再膨脹蒸汽不會(huì)改變已經(jīng)充滿吸入腔S的吸入腔蒸汽的量。因此，流過壓縮機(jī)10的物質(zhì)沒有減少。然而，它會(huì)在壓縮過程開始時(shí)升高壓縮腔C中的溫度和壓力。這種壓力和溫度的升高會(huì)增加所需要的總的壓縮能量。在曲柄角接近210°處，即排出過程開始時(shí)所處的角，槽24-2和/或槽28-3使排出腔容積與活塞22內(nèi)的容積相連，更具體地說是分別與腔22-3和22-4相連，這增大了排出流動(dòng)面積。排出流動(dòng)面積的增大可減小排出流動(dòng)速度和相關(guān)的流動(dòng)損失，進(jìn)而減小排出過程能耗。這種排出過程能耗的減小大于前面壓縮能耗的增加，因此總壓縮能耗得以減小。槽24-2和/或槽28-3使處于排出壓力的排出蒸汽分別與孔22-1內(nèi)的腔22-3和22-4相通，最終與處于排出管道壓力的殼12內(nèi)部相通。實(shí)質(zhì)上，槽24-2和/或槽28-3是電機(jī)端軸承28中的排出口28-5的增設(shè)部分。
盡管已示出和描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行其它變化。例如，本發(fā)明可被用來減小傳統(tǒng)排出口的尺寸，進(jìn)而減小其余隙容積損失，尤其是當(dāng)槽24-2和槽28-3均被采用時(shí)。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)僅由所附權(quán)利要求的范圍所限定。
權(quán)利要求
1.在一種高壓旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)(10)中，該壓縮機(jī)具有一處于排出壓力下的內(nèi)部；一環(huán)形活塞(22)，它設(shè)置在由一汽缸孔(20-1)形成的一腔內(nèi)，孔的兩端有軸承裝置(24；28)；和一葉片(30)，與所述環(huán)形活塞共同工作，增補(bǔ)排出裝置的特征在于一個(gè)槽(24-2；28-3)，位于一個(gè)所述軸承裝置中，所述環(huán)形活塞具有與所述內(nèi)部相流通的孔(22-1)，它與所述槽以類似閥調(diào)節(jié)作用共同工作，從而所述活塞與槽以類似閥調(diào)節(jié)作用共同工作，只有當(dāng)所述壓縮腔進(jìn)行排氣時(shí)，所述活塞和槽才共同工作，以在由兩個(gè)所述軸承裝置、所述活塞、所述汽缸孔和所述葉片所形成的一壓縮腔(C)與所述活塞中的所述孔之間形成一流體通道，因而使所述槽起一增補(bǔ)的排出通道的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的增補(bǔ)排出裝置，其特征在于，一個(gè)槽位于一個(gè)所述軸承裝置中。
3.如權(quán)利要求1所述的增補(bǔ)排出裝置，其特征在于，所述槽約為1毫米到5毫米深。
4.如權(quán)利要求1所述的增補(bǔ)排出裝置，其特征在于，所述槽周邊的一部分(28-3E)的弧形與所述環(huán)形活塞內(nèi)壁的形狀相對(duì)應(yīng)，還有一部分(28-3D)的弧形與所述活塞外壁的形狀相對(duì)應(yīng)，因而所述閥調(diào)節(jié)作用可達(dá)到最佳。
5.如權(quán)利要求1所述的增補(bǔ)排出裝置，其特征在于，兩個(gè)所述軸承裝置、所述活塞、所述汽缸孔和所述葉片共同工作而形成一吸入腔(S)，所述閥調(diào)節(jié)作用阻止所述槽與所述吸入腔構(gòu)成流通。
6.如權(quán)利要求1所述的增補(bǔ)排出裝置，其特征在于，所述閥調(diào)節(jié)作用允許封于所述槽內(nèi)的壓縮氣體在壓縮過程中的早期點(diǎn)以及在排出之前供給所述壓縮腔。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)活塞壓縮機(jī)的環(huán)形活塞與一槽以一種閥調(diào)節(jié)作用而共同工作,以使得該槽可用作一增補(bǔ)的排出流動(dòng)面積,而其中的氣體被防止構(gòu)成吸入流的一部分。該槽可以在電機(jī)端軸承和/或泵端軸承中,它在壓縮腔經(jīng)歷排出的同時(shí),允許流體從壓縮腔流到與殼體內(nèi)部相流通的活塞內(nèi)部。
文檔編號(hào)F04C18/356GK1186176SQ97114180
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月9日
發(fā)明者弗朗西斯P·威爾遜, 安德列亞B·達(dá)科斯塔, 詹姆斯W·布什 申請(qǐng)人:運(yùn)載器有限公司