专利名称：用于涡旋卷叶的可变侧面间隙的制作方法
技术领域：
本发明涉及侧面间隙(relief)中的一改进，以纠正非恒定形成半径的涡旋式压缩机卷叶(wrap)上的转动偏离。
涡旋式压缩机正被广泛地利用在制冷压缩应用中。已知道，涡旋式压缩机具有两个涡旋件，每个涡旋件具有一基部和一从基部伸展的大体螺旋状的卷叶，两个螺旋卷叶相互配合以界定多个压缩腔体。其中一个涡旋件被驱动以相对于另一个转动。在一种类型的涡旋式压缩机中，两个构件都转动，本发明也延伸至该类型的压缩机。因为两涡旋件彼此相对转动，这减小了涡旋卷叶之间腔体的尺寸以压缩截留的流体。
传统上，涡旋式压缩机具有以圆的渐开线形式形成的螺旋卷叶，这些螺旋卷叶具有一恒定形成半径，因此从一个共同中心逐渐向外伸展，这些传统的涡旋卷叶典型地也具有一致的厚度。许多涡旋式压缩机的早期设计依赖于一理想卷形物的模型，其中两涡旋卷叶是理想的渐开线，并且两者完全围绕一共同的中心定中心。但是，制造公差和偏差常常会导致机械误差，特别是在涡旋卷叶的起始和终止点的邻近处。在涡旋卷叶的其余部分接触之前，这些机械误差导致其中一个涡旋卷叶接触另一个涡旋卷叶。即，因为制造过程中的机械误差，有时存在无意中的接触，这会产生不期望的噪音。
已有技术试图通过在各卷的起始和/或终止点、涡旋式压缩机的侧面中形成一个间隙来解决该问题。这使得在涡旋卷叶的其余部分接触之前正式接触的这些区域在涡旋卷叶的其余部分接触的大约相同时间或者甚至之后接触，该过程减小或消除了无意中的接触且相应地减小了不期望的噪音。
对于以圆的渐开线为基础且在连续的各卷叶之间具有恒定间距或间隔的传统涡旋卷叶，两卷形物的转动偏离通常不会导致无意中的接触及任何相关的不期望噪音这样的困难。因为连续的各卷叶具有相等的间隔，即恒定的间距，卷叶的任何相对转动导致在各卷叶之间的接触点引起相等的误差，因此各卷叶之间的相对接触没有改变。通常地，与各卷叶之间相对转动相关的唯一问题是性能的下降，因为在接触点引起的误差导致一系列的点开启而形成了间隙，压缩的蒸汽可以通过该间隙漏出。
最近，涡旋式压缩机的设计者通过不是形成圆的渐开线形式的涡旋卷叶已获得了更多的操作优点。例如，混合式涡旋卷叶和高次涡旋卷叶常常利用在当今的涡旋式压缩机中。在这些涡旋式压缩机中，沿着整个卷形物不存在一个恒定的形成半径，某些涡旋卷叶由多段形成，每段形成一个圆弧，各段连接在一起以形成整个卷形物。但是，沿着整个卷形物形成半径是变化的，而且，其他类型的涡旋卷叶具有变化的形成半径和变化的外形。
当转动偏离发生在非恒定形成半径涡旋式压缩机中时，在转动偏离过程中最初的接触点移动。它不一定发生在卷叶的起始或终止端，它可以在操作中瞬时地从卷叶的一个部分移动至另一个部分，因此导致了一系列无意中的接触。这倍增了产生不期望噪音的可能。因此，上述的解决办法不适用于具有一非恒定形成半径的涡旋式压缩机中。
在本发明的公开实施例中，提供了一个涡旋式压缩机，其中，依据卷叶上各位置的形成半径，在侧面卷叶中设置间隙。申请人已认识到不期望的接触最易发生在具有较大形成半径的区域。因此，形成半径越大，就提供越大的间隙。如果形成半径低于一最小值，可以不需要侧面间隙。设计者可以依赖这样一种假设，将要发生的接触将发生在设置了间隙的较大形成半径位置。将间隙量减小到最小程度是有益的，因为间隙的确减小了压缩机的容量。
在一个实施例中，至少在形成半径超过预定最小值的区域，间隙与形成半径成比例。
本发明的这些和其他特征从以下的说明和附图中可得到最好的理解，以下是简要的描述。
图1A示出了一个涡旋式压缩机。
图1B示出了具有一非恒定形成半径的一涡旋卷叶例子的一部分。
图2是如图1B示出的一涡旋式压缩机的形成半径的曲线图。
图3是用于图1和图2示出的涡旋式压缩机的间隙的曲线图。
图4A示出了图1中的涡旋卷叶一侧的一部分上的侧面间隙。
图4B示出了图1中的卷叶另一部分上的侧面间隙。
一个涡旋式压缩机15示出在图1A中。如图所示，转动涡旋件16具有与非转动涡旋件18的卷叶相互配合的一卷叶。已知道，转动涡旋件被驱动以相对于非转动涡旋件转动。
涡旋件16、18其中一个的涡旋式压缩机卷叶20示出在图1B中。卷叶20是当今卷叶产品的一个例子。必须意识到本发明延伸至任何具有一非恒定形成半径的涡旋式压缩机，不仅限于卷叶20。
如图所示，涡旋卷叶20具有带不同形成半径的区域A-F和A1-F1。如图2所示，各相同部分的形成半径相当小，因此，在这些区域不需要任何侧面间隙。在其他部分的形成半径较大，为此原因，在那些区域可能需要侧面间隙。如果发生了转动偏离，带有较大形成半径的各部分例如A和E很容易与相对的涡旋卷叶相接触。因此，通过在各部分例如A和E上形成间隙，本发明将会减少不想要的接触和运作噪音。
图2示出了图1B所示涡旋式压缩机的形成半径Rg。如图所示，形成半径在区域A向上增加，而后下降。从区域A的末端，形成半径不变地通过区域B。从区域B的末端形成半径下降地通过区域C，一不变的、相当小的形成半径区域发生在区域D。形成半径增加地通过区域E，从区域E形成半径再次下降到区域F上的一不变的小形成半径。通过区域F形成半径是小的且为常数。从图1B可以理解，存在一卷叶内表面和一卷叶外表面，并且区域A1-F1和A-F位于各侧上。在内外表面上各区域的范围不同。
图3示出了沿图2中所示的各点对于涡旋式压缩机可采用的间隙。可看出，通过区域A，因为半径增加且下降，间隙分别地较高和较低。在区域B上间隙是常数。在区域C的一部分上间隙下降至零。在区域C的末端和整个区域D形成半径相对较小。在区域C中的一点Z，形成半径下降到一预定值L之下。见图2。当形成半径下降到L之下时，就不需要间隙。因此，在区域C的末端和整个区域D不需要间隙。因为形成半径再次增加，所以区域E具有间隙。显著地，在区域A和区域E的开始及E的末端或末端邻近处，形成半径可在L之下，因此在这些区域无需使用间隙。区域F具有低于预定最小值L的一形成半径，设计者可以确定不需要侧面间隙。
简言之，在本发明的主要特征中，一涡旋侧面卷叶上的间隙的位置和大小由卷叶上各个点的形成半径所确定。
图4A和图4B以虚线示出了区域A1和E1中侧面上的侧面间隙26和28。区域A1-F1具有与图2所示相似的一形成半径。从图3应可以理解，区域26可向下延伸通过区域B1及区域C1的一部分。侧面间隙的尺寸被大大放大了。实际上，真正的侧面间隙非常小，在该图中是看不见的。
在形成按照本发明的涡旋件的过程中，必须考虑各卷叶的初始设计，然后以卷叶设计的形成半径为基础，制定一侧面间隙。实际的间隙非常小，它被放大地示出在图4A和图4B中。首先对卷叶进行切削以形成包括间隙的最终想要的外形。
而且，一个涡旋件示出在这些图中的同时，应理解到涡旋件16和18都具有间隙。
尽管已公开了本发明的一个较佳实施例，本领域的一般技术人员应认识到某些改进将处在本发明的范围之内。为此原因，以下的权利要求书应用来决定本发明的真正范围和内容。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，它包括一个第一涡旋件，所述第一涡旋件具有一个基部和从所述基部伸展的一个螺旋形的卷叶；一个第二涡旋件，所述第二涡旋件具有一个基部和从所述基部伸展的一个螺旋形的卷叶，所述第一和第二涡旋件中至少一个相对于另一个转动，其特征在于所述第一和第二涡旋件中的一第一的所述螺旋形的卷叶具有一个非恒定的形成半径，所述一涡旋件卷叶的所述第一的侧面的一部分在所述第一涡旋件卷叶具有较大形成半径的位置被切去。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，两涡旋件卷叶在较大形成半径的区域具有设置间隙的部分。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，至少在所述涡旋件卷叶的一部分上，所述间隙与形成半径的大小成比例。
4.如权利要求3所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述形成半径大于一预定最小值的位置，所述间隙与所述形成半径成比例。
5.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述形成半径小于所述预定最小值的位置，不设置间隙。
全文摘要
对于具有一非恒定形成半径的一种涡旋式压缩机,使其涡旋卷叶形成一个侧面间隙,该间隙在具有最大形成半径的位置最大。在具有非恒定形成半径的涡旋式压缩机中,在具有最大形成半径的区域,存在很大的接触可能性。因此,侧面间隙设置在具有较大形成半径的区域。此外,侧面间隙较佳地与形状半径成比例。而且在具有低于一预定最小值的形成半径的区域,不需要有侧面间隙。
文档编号F04C18/02GK1263212SQ0010092
公开日2000年8月16日 申请日期2000年1月4日 优先权日1999年1月27日
发明者J·W·布什 申请人:开利公司