双容积比的涡旋机械的制作方法

专利名称：双容积比的涡旋机械的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及涡旋机械(Scroll machine)，更具体地说，本发明涉及双容积比的涡旋机械，它具有使用倒装密封件(flip seals)的多功能浮动密封系统。涡旋机械能在两种设计压力比下工作。
涡旋型机械公认具有显著的优点。例如，涡旋机械具有高的等熵效率和容积效率，因此对于给定功率，它体积小而重量轻。它们比许多压缩机更安静和振动更小，因为它们没有使用大的往复运动部件(例如活塞，连杆等)。全部的流体沿一个方向流动，并同时在多个相对的腔内压缩，这样，振动引发的压力较小。这种机械还倾向于具有高的可靠性和耐久性，这是因为使用较少的活动部件，在涡旋件之间较低的移动速度以及对流体污染固有的可忽略性。
一般来说，涡旋机械具有两个相似形状的螺旋形卷片(Spiral wrap)，每个卷片安装在单独的端板上，形成涡旋元件。两个涡旋元件相互配合到一起，其中一个涡旋卷片相对于另一个涡旋卷片转动位移180°。装置工作时是借助一个涡旋元件(旋转涡旋元件)相对于另一个涡旋元件(非旋转涡旋元件)旋转，以在相应的卷片的侧面之间产生运动线接触。这种运动线接触形成限定而成的运动的、相互隔离的新月形流体腔(Pocket)。螺旋形涡旋卷片一般形成圆的渐开线。理想的是当工作时，在涡旋元件之间没有相对的转动，移动是纯粹的曲线平移(在件体上没有任何直线的转动)。在涡旋元件之间的相对转动一般用欧氏连轴节制止。
移动的流体腔将被处理的流体由涡旋机械中设置流体入口的第一区域携带至涡旋机械中设置流体出口的第二区域。当密封的流体腔由第一区域移动至第二区域时，其容积改变。在任何瞬间至少有一对密封流体腔，如果同时有数对密封腔，每对腔都具有不同的容积。在压缩机内，第二区域处于比第一区域更高的压力，以及在物理学上处于机械的中心，第二区域处于机械的外围。
两种类型的接触限定了涡旋元件之间形成的流体腔。首先，存在由于径向力引起的在卷片的螺旋面或侧面之间的轴向延伸的切线接触(侧面密封)。其次，存在由轴向力引起的在每个卷片的平面边缘表面(端部)和相对的端板之间的面接触(端部密封)。为了高效率，达到两种类型的接触都必须良好密封，然而，本发明仅与端面密封有关。
为了提高效率，重要的是使每个涡旋元件的卷片端部与另一个涡旋元件的端板密封配合，从而使其间的泄漏最小化。实现这点的一种方式不是使用端部密封件(它们的装配非常困难，经常存在可靠性问题)，而是使用处于承压流体，使一个涡旋元件向另一个涡旋元件轴向偏压。当然，这也需要密封件以便隔离处于希望压力下的偏压流体。因此，在涡旋机械领域内，对轴向偏压技术—包括改进的密封件，有持续不断的需求，以便于轴向偏压。
本发明的一个方面提供一种独特的密封系统，用于涡旋装置的轴向偏压腔。本发明的密封件实施在涡旋压缩机中，并适用于仅利用排出压力，利用排出压力和独立的中间压力，或者仅单独利用中间压力来提供所需轴向偏压力以改进端部密封的各种机器中。此外，本发明的密封件特别适合于向着旋转涡旋元件偏压非旋转涡旋元件的那些用途。
作为空调用涡旋压缩机的一般的涡旋机械是单容积比的装置。涡旋压缩机的容积比是在结束吸气时吸入气体的体积和排气口开启时的气体体积之比。典型的涡旋压缩机的容积比是“固有”的，因为它是由初始的吸入腔的尺寸和有效涡旋卷片的长度确定的。固有容积比和被压缩的制冷剂的类型决定了涡旋压缩机的单一的设计压力比，这里，避免了由于压力比失配引起的压缩损失。通过将设计压力比选择得严格匹配压缩机的初始功率点(rating point)，然而，该功率点可能会向第二功率点偏压。
空调用涡旋压缩机的设计规范一般包括这样的要求，使驱动涡旋元件的电动机必须能够经受降低的供电电压，而不产生过热。当在降低的供电电压工作时，压缩机必须在高的载荷条件下工作。当使电动机的尺寸满足降低的供电电压的要求时，对电动机的设计改变通常与在压缩机的初始功率点提高电动机效率的愿望相矛盾。一般，增加电动机的输出扭矩会改进电动机的低压工作性能，但这样也降低了压缩机在初始功率点的效率。相反，在设计的电动机扭矩中能够实现的任何降低，当它仍能通过低电压规范时，选择这种电动机就是可行的，它可在压缩机的初始功率点以较高的效率工作。
本发明的另一方面是通过一组固有容积比及其相应的设计压力比改进涡旋压缩机的工作效率。为了示范目的，本发明描述了具有两个固有容积比和两个相应的设计压力比的压缩机。应该理解，如果希望，可以在压缩机中结合另外的固有容积比和相应的设计压力比。
对于本领域技术人员，本发明的其它优点和目的将通过下述的详细的说明，权利要求书和附图明确地表示出来。
图6是按照本发明另一实施例的压缩机的局部放大图；图7是按照本发明另一实施例的压缩机的局部放大图；图8是按照本发明另一实施例的压缩机的局部放大图；图9是按照本发明另一实施例的压缩机的局部放大图；

图10是按照本发明另一实施例的压缩机的局部放大图；图11是按照图3所示的本发明的密封系统的局部放大平面图；图12是图2所示的圆圈4-4的放大的垂直剖面图；图13是按照本发明另一实施例的密封槽的横剖面图；以及图14是按照本发明另一实施例的密封槽的横剖面图。
现参见附图，在各图中，对于相同的和对应的部件使用相同的标号表示，在图1和2中所示的涡旋压缩机具有按照本发明的独特的双容积比，它的标号为10。涡旋压缩机10一般具有圆筒形的密封壳体12，在其上端焊接有罩盖14，在其下端焊接有底板16，底板16带有一组与之一体成形的安装脚(图中未示出)。罩盖14配置有制冷剂排放配件18，它可以具有普通的排放活门(图中未示出)。固定在壳体上的其它主要元件包括横向延伸的间壁22，它沿周边焊接在罩盖14与壳体12焊接的相同位置；主轴承盖24，它适合固定到壳体12上；以及下轴承盖26，它具有一组径向向外延伸的脚条，每个脚条也适合固定到壳体12上。横截面总体上为方形但在隅角倒圆的电动机静子28压配合在壳体12内。静子的倒圆的隅角之间的平直部分在静子和壳体之间提供了通道，便于润滑剂由壳体的顶部至底部的返回流动。
驱动轴或曲轴30在其上端具有偏心的曲轴销32，并转动支承在主轴承盖24内的轴承34内以及下轴承盖26内的第二轴承36内。曲轴30在下端具有较大直径的同心膛孔38，它与径向向外倾斜的较小直径的膛孔40贯通，此膛孔40由此向上延伸至曲轴30的顶部。在膛孔38内设置搅拌器42。内壳体12的下部限定了油贮槽44，它充填润滑油，油面稍高于转子46的下端，膛孔38起到泵的作用，向上泵送润滑油至曲轴30并进入通道40，最终到达压缩机的所有各种需要润滑的部分。
曲轴30被电动机驱动，电动机具有静子28，通过它的绕组48及转子46，后者与曲轴30压配合，并分别具有上、下配重50和52。
主轴承盖24的上表面设置有圆形的平的推力轴承表面54，在其上设置具有普通的螺旋叶片或卷片58的旋转涡旋元件56，叶片或卷片由端板60向上延伸。由旋转涡旋元件56的端板60的下表面向下伸出具有轴颈轴承62的圆柱形轴毂，在该轴毂内转动地设置主动衬套64，主动衬套64具有内膛孔66，其中设置驱动用的曲轴销32。曲轴销32在一个表面上具有平台，它与在膛孔66的一部分中形成的平台表面驱动啮合(图中未示出)以提供径向顺从的(radially compliant)驱动结构，就如美国专利4,877,382所示，该专利公开的内容在此引作参考。欧氏联轴节68设置在旋转涡旋元件56和轴承盖24之间，并用键固定到旋转涡旋元件56和一个非旋转涡旋元件70上，以防止旋转涡旋元件56的旋转运动。
非旋转涡旋元件70也设置有卷片72，后者由端板74向下延伸，它的定位与旋转涡旋元件56的卷片58相啮合。非旋转涡旋元件70在中央设置有排放通道76，它与向上开口的凹槽78贯通，后者又与由罩盖14和间壁22限定的排放减声腔(discharge muffler chamber)80流体连通。在非旋转涡旋元件70内还形成第一和第二环形槽82和84。槽82和84限定了轴向压力偏压腔，接收被卷片58和72压缩的承压流体，从而对非旋转涡旋元件70施加轴向偏压力，以此推动相应的卷片58，72的端部分别与端板74和60的相对的端板表面密封配合。最外的凹槽82通过通道86接收增压流体，最内的凹槽84通过一组通道88接收增压流体。在非旋转涡旋元件70和间壁22之间设置三个环形的压力致动密封件90，92和94。密封件90和92将最外的凹槽82与吸收腔96和最内的凹槽84隔离，而密封件92和94将最内的凹槽84与最外的凹槽82和排放腔80隔离。
减声板22具有设置在中央的排放口100，它接收来自非旋转涡旋元件70的凹槽78的压缩的制冷剂。当压缩机10在其全功率或最高的设计压力比工作时，排放口100排放压缩的制冷剂至排放腔80。减声板22也具有一组排放通道102，处于由排放口100径向向外位置。排放通道102沿周边间隔分布，其径向距离使它们位于最内凹槽84的上面。当压缩机10在其降低的功率或低的设计压力比工作时，通道102排放压缩的制冷剂至排放腔80。通过通道102的制冷剂的流动用安装在间壁22上的活门104控制。阀挡106将活门104定位和保持在减声板22上，使它盖住和封闭通道102。
参见图3和4，示出保温系统110和除压系统112。保温系统110具有轴向延伸通道114，径向延伸通道116，双金属盘118和保持器120。轴向通道114与径向通道116交叉而将凹槽84与吸收腔96连接起来。双金属盘118位于圆膛孔122内，具有设置在中央的凹陷124，它与轴向通道114配合以便封闭通道114。双金属盘118用保持器120保持在膛孔122内。当凹槽84内制冷剂的温度超过预定的温度时，双金属盘118将迅速开启或改变为拱形，使凹陷124和通道114分开。制冷剂随后由凹槽84通过双金属盘118内的一组孔126流进通道116和吸收腔96。由于环形密封件92的密封丧失，凹槽82内的增压气体将泄出至凹槽84。
当凹槽84内的增压气体泄出时，环形密封件92丧失密封，因为它与密封件90和94相似，部分地是由相邻凹槽82和84之间的压力差供能的。凹槽84内承压流体的丧失因此引起凹槽82和凹槽84之间流体的泄漏。这样导致凹槽82和84内的承压流体提供的轴向偏压力的撤除，这样就导致涡旋卷片的端部与相对的端板分离，导致排放腔80和吸收腔96之间出现泄漏路径。流泄漏路径倾向于防止在压缩机10内超温的建立。
除压系统112具有轴向延伸通道128，径向延伸通道130和泄压阀组件132。轴向通道128与径向通道130交叉以便连接凹槽84与吸收腔96。泄压阀组件132处于通道130的外端的圆膛孔134内。泄压阀组件132在现技术中是已知的，因此不详细说明。当凹槽84内制冷剂的压力超过预定的压力时，泄压阀组件132将开启以便使流体在凹槽84和吸收腔96之间流动。借助阀组件132泄出流体压力影响压缩机10，其方式与上述保温系统110相同。阀组件132产生的泄漏路径倾向于防止压缩机10内产生超压。如果与凹槽84连通的压缩腔在曲轴循环的一部分时暴露于排出压力，则阀组件132对超高排出压力的响应会得到改进。如果需要在上设计压力比140和下设计压力比142(图5)之间压缩的有效涡旋卷片58和72的长度小于360°，就是这样的情况。
参见图5，示出了空调用的典型压缩机的工作包络线。图中还示出了上设计压力比140和下设计压力比142的相对位置。上设计压力比140的选择用于优化压缩机10在电动机低电压试验点的工作。当压缩机10在此点工作时，被涡旋元件56和70压缩的制冷剂通过排放通道76，凹槽78和排放口100进入排放腔80。排放通道102被活门104关闭，活门104由排放腔80内的流体压力推动顶住间壁22。增加压缩机10在上设计压力比140的总效率可使电动机设计扭矩减少，从而在该功率点获得增加的电动机效率。下设计压力比142用来匹配压缩机10的功率点，以进一步改进效率。
因此，如果压缩机10的工作点超过下设计压力比142，涡旋腔内的气体沿卷片58和72的全长以正常的方式压缩，以通过通道76，凹槽78和排放口100排放。如果压缩机10的工作点等于或低于下设计压力比142，涡旋腔内的气体可以通过在达到涡旋卷片58和72的内端之前开启活门104而通过通道102排放。这种气体早期排放避免了由于压缩比失配引起的损失。
最外的凹槽82以典型的方式作用，以抵销涡旋压缩腔内的部分气体分离力。凹槽82内的流体压力使非旋转涡旋元件70的叶片端部轴向偏压，从而与旋转涡旋元件56的端板60接触，并使旋转涡旋元件56的叶片端部轴向偏压从而与非旋转涡旋元件70的端板74接触。最内的凹槽84以典型的方式作用，当压缩机10的工作条件低于下设计压力比142时在减少的压力下作用，当压缩机10的工作条件等于或超过下设计压力比142时在增加的压力下作用。在这种模式，凹槽84可用于改进轴向压力平衡模式，因为它提供了使端部接触力最小化的补充机会。
为了减少用于早期排放端的轴向通道88和102引起的再膨胀损失，被最内凹槽84限定的容量应保持最小。一种代替的方法是在凹槽84内安装挡板150，如图1和6所示。挡板150控制由压缩腔进入凹槽84的气体体积。挡板150的工作方式与活门板104相似。挡板150的角移动受到限制，但可以在凹槽84内轴向移动。当挡板150在凹槽84的底部与非旋转涡旋元件70接触时，进入凹槽84的气流最小。仅有一个极小的排出孔152连接凹槽84与压缩腔。排出孔152与轴向通道88排成一线。因此膨胀损失得到最小化。当挡板150离开凹槽84的底部时，早期排放用的足够的气体流通过挡板150上偏置的一组孔154。该组孔154中的每个孔与相应的通道102排成一线，而不与任何通道88排成一线。当使用挡板150并如上述借助在设计压力比140和142之间具有360°的有效涡旋长度(active scroll length)而优化泄压阀组件132的响应时，该增强的响应换来的是开启挡板150的可能性。
现在参见图6，该图示出了按照本发明另一实施例的非旋转涡旋元件70的凹槽78和84的放大的横剖面图。在此实施例中，排放活门160位于凹槽78内。排放活门160具有活门座162，活门板164以及保持器166。
现在参见图7，图中示出了按照本发明另一实施例的非旋转涡旋元件70的凹槽78和84的放大的横剖面图。在此实施例中，活门104和挡板150用一组连接元件170连接。连接元件170要求活门104和挡板150一起移动。连接活门104和挡板150的优点是避免了它们两者之间任何的动态相互作用。
现在参见图8，图中示出了按照本发明另一实施例的非旋转涡旋元件70的凹槽78和84的放大的横剖面图。在此实施例中，活门104和挡板150被单一的整体式活门104′所代替。使用单一的整体式活门104′具有与图7相同的优点，即避免了动态相互作用。
现在参见图9，图中示出了按照本发明另一实施例的非旋转涡旋元件270的凹槽78和84的放大的横剖面图。涡旋元件270与涡旋元件70相同，但一对径向通道302代替了通过间壁22的一组通道102。此外，曲面柔性活门304沿凹槽78的周边设置，它代替了活门104。曲面柔性活门304是一柔性圆筒，它设计成可以弯曲，从而开启径向通道302，其方式与活门104开启通道102相似。这种设计的优点是可使用没有通道102的标准间壁22。虽然本实施例公开了径向通道302和柔性活门304，但在本发明的范围内可以取消通道302和活门304，并把环形密封件94设计成实现最内凹槽84和排放腔80之间的活门功能。由于环形密封件94是压力致动的密封件，排放腔80内的比凹槽84内的压力高的压力就会驱动密封件94。因此，如果凹槽84内的压力会超过排放腔80内的压力，密封件94就可以设计为开启，使高压气体通过。
现在参见图10，图中示出了按照本发明另一实施例的非旋转涡旋元件370的凹槽78和84的放大的横剖面图。涡旋元件370与涡旋元件70相同，但一对径向通道402代替了通过间壁22的一组通道102。此外，活门404被保持弹簧406偏压顶住通道402。一活门导杆408控制活门404的移动。活门404设计成用来开启径向通道402，其方式与活门104开启通道102相似。这种设计的优点也是可使用没有通道102的标准间壁22。
虽然没有专门说明，在本发明的范围内可以这样设计活门404的形状，使它们实现开启通道402的功能，使通过通道88产生的角膨胀损失最小化，其方式与挡板150相同。
参见图1，2，11和12，环形密封件90，92和94每个都制成L形环形密封件，外L形密封件90设置在位于非旋转涡旋元件70内的沟槽200内。密封件的一个脚条延伸进入沟槽200，而另一个脚条通常水平延伸，如图1，2和12所示，以提供非旋转涡旋元件70和减声板22之间的密封。密封件90的功能是隔离凹槽82的底部与压缩机10的吸气区。L形密封件90的初始成形直径小于沟槽200的直径，因此装配密封件90进入沟槽200时，要将密封件90撑开。最好，密封件90在与钢部件结合时，使用含有10％玻璃纤维的Teflon材料制造。
中间L形密封件92位于非旋转涡旋元件70内的沟槽204内。密封件92的一个脚条延伸进入沟槽204，而另一个脚条通常水平延伸，如图1，2和12所示，以提供非旋转涡旋元件70和减声板22之间的密封。密封件92的功能是隔离凹槽82的底部与凹槽84的底部。L形密封件92的初始成形直径小于沟槽204的直径，因此装配密封件92进入沟槽204时，要将密封件92撑开。最好，密封件92与钢部件接触时使用含有10％玻璃纤维的Teflon材料制造。
内L形密封件94位于非旋转涡旋元件70内的沟槽208内。密封件94的一个脚条延伸进入沟槽208，而另一个脚条通常水平延伸，如图1，2和12所示，以提供非旋转涡旋元件70和减声板22之间的密封。密封件94的功能是隔离凹槽84的底部与压缩机10的排放区。L形密封件94的初始成形直径小于沟槽208的直径，因此装配密封件94进入沟槽208时，要将密封件94撑开。最好，密封件94与钢部件接触时使用含有10％玻璃纤维的Teflon材料制造。
密封件90，92和94因而提供三种不同的密封，即密封件94的内直径密封，密封件90的外直径密封以及密封件92的中间直径密封。减声板22和密封件94之间的密封隔离了凹槽84底部的中间压力流体与排出压力流体。减声板22和密封件90之间的密封隔离了凹槽82底部的中间压力流体与吸入压力流体。减声板22和密封件92之间的密封隔离了凹槽84底部的中间压力流体与凹槽82底部的不同中间压力下的流体。密封件90，92和94是压力致动的密封件，详见下述。
沟槽200，204和208的形状全部相似。沟槽200的说明如下。应该理解，沟槽204和208具有与沟槽200相同的特点。沟槽200具有总体上垂直的外壁240，总体上垂直的内壁242和切槽部分244。壁240和242之间的距离，即沟槽200的宽度，设计为稍大于密封件90的宽度。这样做的目的是允许来自凹槽82的承压流体进入密封件90和壁242之间的区域。在此区域内的增压流体将作用于密封件90，压迫它顶住壁240，从而增强壁240和密封件90之间的密封性能。切槽部分244位于密封件90的总体上水平的部分的下面，如图12所示。切槽部分244的目的是使凹槽82内的承压流体作用于密封件92的水平部分，推动它顶住减声板22以增强密封性能。因此，凹槽82内的承压流体作用于密封件90的内表面，以压力致动密封件90。如上所述，沟槽204和208与沟槽200相同，因此为密封件92和94提供同样的压力致动。
为了将密封件90，92和94分别装配进沟槽200，204和208中而将它们撑开有助于在压缩机10工作时将密封件保持在沟槽内。这样做有两个重要的原因。首先，密封件必须在沟槽内保持自由浮动，以便使密封件向减声板22的移动最小。密封件移动的最小化是由于非旋转涡旋元件70的移动是借助密封件90，92和94的移动实现的。其次，重要的是密封件94仅在一个方向上密封。密封件94用于在满溢启动(floodedstarts)时由凹槽84底部释放高的中间压力。高的中间压力的释放降低了内部涡旋压力和由之导致的应力和噪声。
本发明的独特的L形密封件90，92和94具有较简单的结构，容易安装和检查，有效地提供了所需的复杂的密封功能。本发明的独特的密封系统具有三个L形密封件90，92和94，它们被撑开安装到位，随后由压力致动。本发明的独特的密封组件降低了压缩机的总体制造费用，减少了密封组件用的部件数量，通过使密封件的磨损最小化而改进耐久性，并提供了空间以增加排放减声器容积从而改善排放脉冲的衰减，而又不增加压缩机的总尺寸。
本发明的密封件还提供了在满溢启动(flooded starts)时的释放程度。密封件90，92和94设计为仅在一个方向密封。这样，这些密封件可以用于在满溢启动时由中间腔或凹槽82和84释放高压流体至排放腔，从而降低涡旋间(inter-scroll)压力和由之而来的应力和噪声。
现在参见图13，图中示出了按照本发明另一实施例的沟槽300。沟槽300具有向外倾斜的外壁340，总体上垂直的内壁242和切槽部分244。因此，沟槽300与沟槽200相同，但用向外倾斜的外壁340代替了总体上垂直的外壁240。沟槽300和密封件90的功能、工作方式和优点与上述沟槽200和密封件90的相同。外壁的倾斜增加了凹槽82内的承压流体作用于密封件90的内表面以压力驱动密封件90的能力。应该理解，沟槽200，204，208每个都可制成与沟槽300相同的结构。
现在参见图14，图中示出了按照本发明另一实施例的密封件沟槽400。沟槽400具有向外倾斜的外壁340以及总体上垂直的内壁442。因此，沟槽400与沟槽300相同，但取消了切槽部分244。沟槽400和密封件90的功能，工作方式和优点与上述沟槽200，300和密封件90相同。撤除切槽部分244成为可能，是在密封件90下面增加了波动弹簧(wavespring)450。波动弹簧450向上向减声板22偏压密封件90的水平部分，以为凹槽82内承压气体提供通道，以作用于密封件90的内表面而压力驱动密封件90。应该理解，沟槽200，204和208每个可以制成与沟槽400相同的结构。
虽然上面详细的说明涉及本发明的最佳实施例，但应该理解，在不脱离所附权利要求书的范围和正确含义的条件下，本发明可以进行改进、变化和替换。
权利要求
1.一种涡旋机械，它具有带有第一螺旋卷片的第一涡旋元件，第一螺旋卷片由第一端板向外伸出；带有第二螺旋卷片的第二涡旋元件，第二螺旋卷片由第二端板向外伸出，上述第二涡旋卷片与上述第一螺旋卷片相互穿插，以便当上述第二涡旋元件相对于上述第一涡旋元件旋转时，在它们之间限定一组移动的腔，上述移动的腔在处于吸入压力下的吸入压力区域和处于排出压力下的排出压力区域之间移动；驱动元件，用于引起上述第二涡旋元件相对于上述第一涡旋元件旋转；由上述第一和第二涡旋元件之一限定的第一偏压腔，上述第一偏压腔处于偏压压力下，上述偏压压力将上述第一和第二涡旋元件中的上述一个涡旋元件向另一个涡旋元件偏压；以及在上述偏压腔的上述排出压力区域之间设置的活门。
2.按照权利要求1所述的涡旋机械，它还具有由上述一个涡旋元件限定的第二偏压腔，上述第二偏压腔处于介于上述吸入压力和上述排出压力之间的中间压力下，上述中间压力将上述一个涡旋元件向上述另一个涡旋元件偏压。
3.按照权利要求2的涡旋机械，它还具有在上述排出压力区域和上述吸入压力区域之间的间壁。
4.按照权利要求3的涡旋机械，它还具有通道，延伸通过上述间壁以连接上述第一偏压腔和上述排出压力区域，上述活门可以工作以开启和关闭上述通道。
5.按照权利要求2的涡旋机械，其中上述第一偏压腔是圆形腔，上述第二偏压腔是环形腔，上述第一偏压腔与上述第二偏压腔是同心的。
6.按照权利要求1的涡旋机械，它还具有通道，延伸通过上述一个涡旋元件以连接上述第一偏压腔和上述排出压力区域，上述活门可以工作以开启和关闭上述通道。
7.按照权利要求1的涡旋机械，它还具有挡板，设置在上述第一偏压腔内。
8.按照权利要求7的涡旋机械，其特征在于上述挡板与上述活门相连接。
9.按照权利要求7的涡旋机械，其特征在于上述挡板与上述活门是一体的。
10.按照权利要求1的涡旋机械，它还具有热敏活门，设置在上述第一偏压腔和上述排出压力区域之间。
11.按照权利要求1的涡旋机械，它还具有压敏活门，设置在上述第一偏压腔和上述吸入压力区域之间。
12.按照权利要求1的涡旋机械，它还具有间壁，设置在上述排出压力区域和吸入压力区域之间。
13.按照权利要求12的涡旋机械，它还具有通道，延伸通过上述间壁以连接上述第一偏压腔和上述排出压力区域，上述活门可以工作以开启和关闭上述通道。
14.按照权利要求1的涡旋机械，其中上述第一偏压腔从至少一个上述移动的腔接收处于偏压压力的流体。
15.按照权利要求14的涡旋机械，它还具有由上述一个涡旋元件限定的第二偏压腔，上述第二偏压腔处于介于上述吸入压力和上述排出压力之间的中间压力，上述中间压力将上述一个涡旋元件向上述另一个涡旋元件偏压。
16.按照权利要求15的涡旋机械，其中上述第二偏压腔从至少一个上述移动的腔接收处于上述中间压力的流体。
17.一种涡旋机械，它具有带有第一螺旋卷片的第一涡旋元件，第一螺旋卷片从第一端板向外伸出；带有第二螺旋卷片的第二涡旋元件，第二螺旋卷片由第二端板向外伸出，上述第二螺旋卷片与上述第一螺旋卷片相互穿插；驱动元件，用于引起上述第二涡旋卷片相对于上述第一涡旋卷片旋转，从而上述螺旋卷片在处于吸入压力的吸入压力区域和处于排出压力的排出压力区域之间产生逐渐改变容积的腔；第一排放通道，设置在上述腔之一和上述排出压力区域之间；第一活门，用于开启和关闭上述第一排放通道；以及第二排放通道，设置在上述另一个腔和上述排出压力区域之间。
18.按照权利要求17的涡旋机械，它还具有第二活门，用于开启和关闭上述第二排放通道。
19.按照权利要求17的涡旋机械，它还具有由上述涡旋元件之一限定的第一偏压腔，上述第一偏压腔处于偏压压力下，上述偏压压力将上述一个涡旋元件向另一个涡旋元件偏压。
20.按照权利要求17的涡旋机械，其中上述第一偏压腔形成上述第一排放通道的一部分。
21.按照权利要求19的涡旋机械，它还具有由上述一个涡旋元件限定的第二偏压腔，上述第二偏压腔处于介于上述吸入压力和上述排出压力之间的中间压力，上述中间压力将上述一个涡旋元件向上述另一个涡旋元件偏压。
22.按照权利要求17的涡旋机械，它还具有间壁，设置在上述排出压力区域和上述吸入压力区域之间。
23.按照权利要求22的涡旋机械，其中上述第一排放通道延伸通过上述间壁。
24.按照权利要求23的涡旋机械，其中上述第二排放通道延伸通过上述间壁。
25.按照权利要求17的涡旋机械，它还具有热敏活门，设置在上述第一排放通道和上述吸入压力区域之间。
26.按照权利要求17的涡旋机械，它还具有压敏活门，设置在上述第一排放通道和上述吸入压力区域之间。
27.一种涡旋机械，它具有壳体；第一和第二涡旋元件，每个涡旋元件分别具有第一和第二端板，以及其上的第一和第二螺旋卷片，上述螺旋卷片相互啮合，上述第一涡旋元件限定了第一空腔；驱动元件，用于使上述涡旋元件进行相对的循环旋转运动，上述螺旋卷片形成相继的流体腔，它们在正常工作状态下在吸入压力区域和排出压力区域之间移动；限定上述排出压力区域和上述吸入压力区域之间的流体路径的器件；供给第一中间承压流体至上述第一空腔的器件；以及第一密封件，安装在上述第一涡旋元件上，上述第一密封件隔离上述第一空腔与涡旋机械的上述排出压力区域；以及第二密封件，安装在上述第一涡旋元件上，上述第二密封件隔离上述第一空腔与上述涡旋机械的上述吸入压力区域。
28.按照权利要求27的涡旋机械，其中上述第一密封件是L形元件，设置在上述第一涡旋元件的第一沟槽内。
29.按照权利要求28的涡旋机械，其中上述第二密封件是L形元件，设置在上述第一涡旋元件的第二沟槽内。
30.按照权利要求29的涡旋机械，它还具有第一偏压元件，设置在上述第一密封件和上述第一沟槽之间。
31.按照权利要求30的涡旋机械，它还具有第二偏压元件，设置在上述第二密封件和上述第二沟槽之间。
32.按照权利要求27的涡旋机械，其中上述第一涡旋元件是非旋转的涡旋元件。
33.按照权利要求27的涡旋机械，其中上述第一空腔是环形腔。
34.按照权利要求27的涡旋机械，其中上述第一中间承压流体将上述第一涡旋元件向上述第二涡旋元件偏压。
35.按照权利要求27的涡旋机械，其中上述第一涡旋元件的安装使相对于上述第二涡旋元件的轴向移动是有限的。
36.按照权利要求27的涡旋机械，它还具有分离上述吸入压力区域和上述排出压力区域的板，上述第一和第二密封件与上述分离板配合。
37.按照权利要求27的涡旋机械，其中由第一涡旋元件限定一个第二空腔，并上述涡旋机械还具有向上述第二空腔供给第二中间压力的器件以及安装在上述第一涡旋元件上的第三密封件，上述第三密封件隔离上述第一空腔与上述第二空腔。
38.按照权利要求37的涡旋机械，其中上述第三密封件是L形元件，设置在上述第一涡旋元件的沟槽内。
39.按照权利要求37的涡旋机械，它还具有一偏压元件，设置在上述第三密封件和上述沟槽之间。
全文摘要
本发明提供了一种涡旋机械,它具有一组固有容积比及各自相应的设计压力比。多于一种的固有容积比可使一个压缩机可在多种工作条件下得到优化。由压缩机的工作包络线来确定选择各固有容积比中的哪一个。每个容积比具有一个排放通道,它在涡旋机械的一个腔和排放腔之间延伸。除了最高的容积比外,全部容积比都使用一个活门来控制通过排放通道的流。
文档编号F04C28/26GK1349053SQ0113578
公开日2002年5月15日 申请日期2001年10月16日 优先权日2000年10月16日
发明者斯蒂芬·M·塞贝尔, 迈克尔·M·佩里沃兹奇克弗, 诺曼·贝克 申请人:科普兰公司