一种涡卷式机械的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种涡卷式机械，特别是一种涡卷式压缩机，它有一个外壳和一个旋转轴，旋转轴上设置有一个柱形空腔，在这个柱形空腔内安装一个涡卷弹簧；有一个偏置轴，它可旋转固定在外壳上，偏置轴的一端可旋转插入到涡卷弹簧的中心，在偏置轴的作用下，涡卷弹簧被侧向压向一侧，且设置偏置轴安装的偏心量，使得涡卷弹簧相邻圈相切密封，同时涡卷弹簧的两侧面分别和柱形空腔底部以及一个密封端盖密封接触，这样就形成了多个密封腔，当旋转轴连续旋转时，每个密封腔的体积逐步缩小，实现对流体的压缩。这种涡卷式机械多个腔连续工作，输出流体压力均匀，密封容易实现，加工精度要求低，成本低，具有很好的实用价值。
【专利说明】一种満卷式机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡卷式机械装置，更具体的说，本发明涉及一种涡卷式压缩机。
【背景技术】
[0002]从1905年法国人Leon Creux提出涡旋机械的工作原理，并申请美国专利。经过上百年的发展和完善，涡旋式机械已经在许多制冷压缩应用领域中广泛采用。在一般的涡旋式压缩机中，压缩室通常由两个螺旋形带相互缠绕限定出的。两个螺旋带相互缠绕从各自的基板伸出，它们相互密封配合，从而限定出压缩室。驱动一个带基板的螺旋带，使之相对于另一个做圆周轨道运动，从而使得每个限定的压缩室体积逐步改变，从而达到压缩流体的作用。
[0003]涡旋式机械之所以经过这么长时间才得以广泛运用，只要是由于零件的精度要求与轴向力的平衡制约了其产业化。两个带基板的涡旋带加工精度要求高，形位公差都在微米级。现代的加工技术的飞跃发展才使之成为可能性，但是加工成本依然相当高昂。而且涡旋式机械的工作腔不易实施外部冷却，压缩过程的热量难排出，因此只能够压缩绝热指数小的气体或者内冷却。对于大排量涡旋压缩机也很难实现。受齿高限制，排量大直径大，不平衡旋转质量增大，机器不紧凑且重量增加。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种涡卷式机械，它具有上述涡旋式机械的诸多优点，如:结构简单、体积小、重量轻、容积效率高、机械效率高、多压缩室同时工作，工作连续，压缩力矩变化平稳等；同时又能克服上述涡旋式机械的主要缺陷。从而提供一种性价比更高的新型压缩机械。
[0005]本发明所提供一种涡卷式机械，它包括:一个壳体，它固定不动；一旋转轴，它可旋转安装在壳体上，在旋转轴上具有一个柱形空腔；一个涡卷弹簧，它被设置在旋转轴的柱形空腔内，且它的一个侧面和柱形空腔的底面密封接触，同时涡卷弹簧的一端和旋转轴固定在一起；一个偏置轴，它的旋转中心轴和上述旋转轴的旋转中心轴平行，但是不重合，这偏置轴安装在壳体上，一端伸入到涡卷弹簧的中心孔内，在偏置轴的压力作用下，涡卷弹簧被偏心压向一侧，使得涡卷弹簧带相邻圈相切密封；一个密封端盖，它盖在旋转轴柱形空腔上，同时它和上述涡卷弹簧的另一个侧面密封接触；这样涡卷弹簧带相邻圈相切密封且两侧面分别和柱形空腔的底面以及密封端盖密封接触，从外向内限定出体积逐步缩小的多个密封腔，当旋转轴连续旋转时，流体被逐步往内输送。
[0006]上述涡卷式机械，显然具有上述涡旋式机械的诸多优点，同时只要在合适位置施加一定的压力，就易于实现涡卷弹簧两侧面及涡卷弹簧带相邻圈的相切密封，而不需要很高的加工精度，从而有效降低了它的制造成本；同时旋转轴和密封端盖组装后外围的空间也可用于对涡卷式机械的冷却，保障其运行在允许的温度范围内；同时该涡卷式机械的不平衡旋转质量小，机器相对紧凑，可允许其高速运转或实现大排量。
[0007]下面结合附图及实施例对本发明进一步阐述，应该理解为，尽管以下的的详细说明和特定示例表示了本发明的优先实施例，但它们仅仅是示意性的，并不意味着对本发明范围的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明实施例1的涡卷式机械的正视图；
[0009]图2是图1的A-A剖视图；
[0010]图3是图2的D局部视图；
[0011]图4是图2的B-B剖视图；
[0012]图5是图4的E局部视图；
[0013]图6是本发明实施例2的涡卷式机械的剖视图；
[0014]图7是图6的G局部视图；
[0015]图8是图6的F-F剖视图。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]参照附图，在各附图中同样的标号表示相同的部件，如图1至图5所示，一种涡卷式机械，其包含:一壳体4，它固定不动；壳体4的左侧通过多颗螺丝22锁有左端盖5，密封圈12固定在左端盖5上，右侧通过螺丝22锁有右端盖I ;一旋转轴2，它通过两个轴承10可旋转安装在壳体4上，卡簧11对旋转轴2做轴向定位，两个轴承10之间通过套筒6和套筒8定位，在旋转轴2上通过螺丝21锁有环2b以形成一个柱形空腔，密封圈9和O型圈23的组合使用以形成一道密封线；一涡卷弹簧34，它被设置在旋转轴2的柱形空腔内，且它的一个侧面和柱形空腔的底面垫片2a密封接触，同时涡卷弹簧34的一端和锁在旋转轴2上的环2b固定在一起；一偏置轴3，在锁在壳体4上的右端盖I上安装有套筒27，偏置轴3安装在这个套筒27内，同时偏置轴3上设有密封槽用于安装两个密封圈36，偏置轴3的中心轴和上述旋转轴2的旋转中心轴平行，但是不重合，它的一端伸入到涡卷弹簧34的中心孔内，在偏置轴3的侧压力作用下，涡卷弹簧34被偏心压向一侧，使得涡卷弹簧34相邻圈相切密封；一密封端盖7，它盖在旋转轴2的柱形空腔上，同时它和上述涡卷弹簧34的另一个侧面密封接触；涡卷弹簧34相邻圈相切密封且两侧面分别和柱形空腔的底面以及密封端盖密封接触，从外向内限定出体积逐步缩小的多个密封腔，当旋转轴2连续旋转时，流体被逐步往内输送。
[0018]如图2至图5所示，上述涡卷弹簧34的一端和固定锁在旋转轴2上的环2b固定在一起，另一端和一个轴套14固定在一起，这个轴套内套有另一个固定涡卷弹簧34用的套14a，涡卷弹簧34绕在轴套14的外围螺旋面上，并绕入轴套14和14a之间的夹缝内固定住，偏置轴3的一端伸入到这个轴套14内的套14a的内孔内，且偏置轴3和这个轴套14可相对旋转，同时在偏置轴3内设有一个排出口 3a，用于排出流体。
[0019]如图2和图5所示，上述密封端盖7上至少设置有一个孔，这个孔用于插接上述的偏置轴3，同时端盖7和偏置轴3之间通过密封圈35密封，同时密封端盖7上至少设置有一个缺口 7b，这个缺口直接用于吸入流体。
[0020]如图2和图5所示，上述的偏置轴3的一端伸入到轴套14内的套14a的内孔内，偏置轴3上伸入到轴套14内的这一段轴心和偏置轴3可旋转安装在套筒27内的这段轴的轴心平行但不重合，这样转动偏置轴3，即可调节偏置轴3对涡卷弹簧34的侧压力。偏置轴3旋转一定角度，偏置轴3对涡卷弹簧34的侧压力即发生变化，可使得涡卷弹簧34在相邻圈相切密封或不相切密封两种状态之间切换；当旋转轴2连续旋转时，在相邻圈相切密封状态时涡卷式机械基本上是全容量下运行，在相邻圈不相切密封状态时涡卷式机械基本上是零容量下运行。
[0021]如图1和图2所示，上述的偏置轴3来或回旋转一定角度，由一个操纵杆16操纵，操纵杆16通过键26和偏置轴3固定在一起,直接在操纵杆16和固定外壳之间挂一个弹簧，以保证偏置轴3对涡卷弹簧34的侧向压力或者让操纵杆16以时间脉冲方式操纵，即用一个气缸和一个阀门，阀门开关以时间脉冲方式操纵，气缸推动操纵杆16摆动，当然也可以用电磁铁或电机以时间脉冲方式直接拉动操纵杆16摆动。以便调节该涡卷式机械的容量。
[0022]如图2和图3所示，上述涡卷式机械包含一个排气流动路线和一个止回阀，该排气流动路线用于传送来自涡卷式机械的压缩流体，既从吸入口 4a吸入流体，到达内部入口7a，再通过涡卷弹簧34压缩后，从排出口 3a排出，而止回阀设置在流动路线内部的排出口3a的前端，以防止高压流体反向流动，止回阀由固定在偏置轴3前端的固定套30、活动套29、弹簧31以及O型圈32组成，当压缩流体要排出时，活动套29压动弹簧31后移一定距离，压缩流体即排出；相反活动套29通过O型圈32压在固定套30端面上实现密封，流体无法反向流动。
[0023]如图2和图4和图5所示，上述涡卷式机械包含一个侧向压力室，它由密封端盖7和锁在外壳4上的右端盖I限定出，在密封端盖的合适位置开设有一个小孔7a，使得涡卷式机械工作时，侧向压力室保持一定的压力作用在密封端盖7上，保证涡卷弹簧34两侧面和密封端盖7以及旋转轴2的柱形空腔的底面的良好密封接触，另外还加安装有弹簧33以增加这个压力，提高密封效果。O型圈24被设置在密封端盖7和锁在外壳4上的右端盖I之间，提高这个侧向压力室的密封效果。
[0024]方案I所示的涡卷式机械可以设置一个蒸汽注射系统，用于将蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，该蒸汽注射系统还包含一个以脉冲宽度调制方式操纵的电磁阀，该电磁阀用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
[0025]实施例2
[0026]如图6至图8所不,实施例2和实施例1具有相似的结构，既其同样包含:一壳体40，它固定不动；壳体40的左侧通过多颗螺丝锁有左端盖，右侧通过螺丝锁有右端盖41 ;一旋转轴42，它通过两个轴承可旋转安装在壳体40上，卡簧对旋转轴42做轴向定位，两个轴承之间通过套筒定位，在旋转轴42上通过螺丝锁有环42b以形成一个柱形空腔；一涡卷弹簧47，它被设置在旋转轴42的柱形空腔内，且它的一个侧面和柱形空腔的底面垫片42a密封接触，同时涡卷弹簧47的一端和锁在旋转轴42上的环42b固定在一起；一偏置轴43，在锁在壳体40上的右端盖41上安装有设置有孔，偏置轴43安装在这个孔内，这个偏置轴43的中心轴和上述旋转轴42的旋转中心轴平行，但是不重合，它的一端伸入到涡卷弹簧47的中心孔内，在偏置轴43的侧压力作用下，涡卷弹簧47被偏心压向一侧，使得涡卷弹簧47相邻圈相切密封；一密封端盖49，它盖在旋转轴42的柱形空腔上，同时它和上述涡卷弹簧47的另一个侧面密封接触；涡卷弹簧47相邻圈相切密封且两侧面分别和柱形空腔的底面垫片42a以及密封端盖底面垫片45密封接触，从外向内限定出体积逐步缩小的多个密封腔，当旋转轴42连续旋转时,流体被逐步往内输送。
[0027]如图6至图8所示，上述涡卷弹簧47的一端和固定锁在旋转轴42上的环42b固定在一起，另一端和一个轴套48固定在一起，这个轴套内套有一个滚针轴承44，涡卷弹簧47绕在轴套48的外围螺旋面上，并绕入轴套48上设置的夹缝内固定住，偏置轴43的一端通过键条52固定有偏心套51，偏心套51再伸入到滚针轴承44的内孔内，同时在偏置轴43内设有一个排出口 43a，用于排出流体。
[0028]如图6所示，上述密封端盖49上除了设置有插接上述的偏置轴43的一个孔外，还设置有另一个孔用于插接一个吸入套管50,在吸入套管50内设置有一个吸入口 50a,用于吸入流体。
[0029]如图6至图8所示，上述的偏置轴43的一端固定有偏心套51，同时偏置轴43可旋转固定在右端盖41上，这样转动偏置轴43，即可调节偏置轴43对涡卷弹簧47的侧压力。偏置轴43旋转一定角度，偏置轴43对涡卷弹簧47的侧压力即发生变化，可使得涡卷弹簧47在相邻圈相切密封或不相切密封两种状态之间切换；当旋转轴42连续旋转时，在相邻圈相切密封状态时涡卷式机械基本上是全容量下运行，在相邻圈不相切密封状态时涡卷式机械基本上是零容量下运行。。
[0030]如图6和图8所示，上述的偏置轴43来或回旋转一定角度，由一个操纵杆56操纵，操纵杆56通过键55和偏置轴43固定在一起，，直接在操纵杆56和固定外壳之间挂一个弹簧，以保证偏置轴43对涡卷弹簧47的侧向压力或者让操纵杆56以时间脉冲方式操纵，操纵杆56以时间脉冲方式操纵，即用一个气缸和一个阀门，阀门开关以时间脉冲方式操纵，气缸推动操纵杆56摆动，当然也可以用电磁铁或电机以时间脉冲方式直接拉动操纵杆56摆动。以便调节该涡卷式机械的容量。
[0031]如图6至图8所示，上述涡卷式机械包含一个排气流动路线和一个止回阀，该排气流动路线用于传送来自涡卷式机械的压缩流体，既从吸入口 50a吸入流体，再通过涡卷弹簧47压缩后，从排出口 43a排出，而止回阀设置在流动路线内部的排出口 43a的前端，以防止高压流体反向流动，止回阀由固定在偏置轴43前端的固定套39、活动套38、弹簧53以及O型圈37组成，当压缩流体要排出时，活动套38压动弹簧53后移一定距离，压缩流体即排出；相反活动套38通过O型圈37压在固定套39端面上实现密封，流体无法反向流动。
[0032]如图6所示，上述涡卷式机械包含一个侧向压力室，它由密封端盖49和锁在外壳40上的右端盖41限定出，在密封端盖的合适位置开设有一个小孔49a，使得涡卷式机械工作时，侧向压力室保持一定的压力作用在密封端盖49上，保证涡卷弹簧47两侧面和密封端盖49以及旋转轴42的柱形空腔的底面的良好密封接触。O型圈57被设置在密封端盖49和锁在外壳40上的右端盖41之间，提高这个侧向压力室的密封效果。
[0033]如图6所示，上述涡卷式机械可以设置一个冷却室，这个冷却室由旋转轴42和固定在旋转轴上的零件以及密封端盖49配合后和外壳40之间的空腔限定，密封圈46用于提高冷却液和压缩流体之间的相对密封，冷却液从入口 40a灌入冷却室内，吸收热量后，再从出口 40b流出，使得涡卷式机械工作时，温度不超过限定值。设置包含一个温控阀的冷却循环回路，当冷却液达到一定温度的时候，温控阀门开始打开，冷却液才开始循环流动，冷却液流入冷却室，吸热后流出冷却室，到达散热器，散热后再流回冷却室。
[0034]方案2所示的涡卷式机械可以设置一个蒸汽注射系统，用于将蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，该蒸汽注射系统还包含一个以脉冲宽度调制方式操纵的电磁阀，该电磁阀用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
[0035]尽管上述详细说明描述了本发明的优先实施例，但应该理解，不脱离所附权利要求的范围和全部意思，本发明可以进行修改，变动和变换。
【权利要求】
1.一种涡卷式机械，其包含: 一壳体，它固定不动； 一旋转轴，它可旋转安装在壳体上，在旋转轴上具有一个柱形空腔； 一涡卷弹簧，它被设置在旋转轴的柱形空腔内，且它的一个侧面和柱形空腔的底面密封接触，同时涡卷弹簧的一端和旋转轴固定在一起； 一偏置轴，它安装在壳体上，它的中心轴和上述旋转轴的旋转中心轴平行，但是不重合，它的一端伸入到涡卷弹簧的中心孔内，在偏置轴的侧压力作用下，涡卷弹簧被偏心压向一侧，使得涡卷弹簧的相邻圈相切密封； 一密封端盖，它盖在旋转轴柱形空腔上，同时它和上述涡卷弹簧的另一个侧面密封接触； 涡卷弹簧的相邻圈相切密封且两侧面分别和柱形空腔的底面以及密封端盖密封接触，从外向内限定出体积逐步缩小的多个密封腔，当旋转轴连续旋转时，流体被逐步往内输送。
2.根据权利要求1所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷弹簧的一端和旋转轴固定在一起，另一端和一个轴套固定在一起，偏置轴的一端伸入到这个轴套内，且偏置轴和这个轴套可相对旋转。
3.根据权利要求2所述的涡卷式机械，其特征是:上述偏置轴内设有一个排出口，用于排出流体。
4.根据权利要求3所述的涡卷式机械，其特征是:上述密封端盖上至少设置有一个孔，这个孔用于插接上述的偏置轴。
5.根据权利要求4所述的涡卷式机械，其特征是:上述密封端盖上至少设置有一个缺口，这个缺口直接用于吸入流体或设置吸入流体的通道。
6.根据权利要求4所述的涡卷式机械，其特征是:上述的偏置轴的一端伸入到轴套内，同时在偏置轴和这个轴套之间设置有一个偏心套，这个偏心套和偏置轴固定在一起，且可相对于轴套旋转，这样转动偏置轴，即可调节偏置轴对涡卷弹簧的侧压力。
7.根据权利要求4所述的涡卷式机械，其特征是:上述的偏置轴的一端伸入到轴套内，伸入到轴套内的这一段轴心和偏置轴可旋转安装在外壳上的旋转中心平行但不重合，这样转动偏置轴，即可调节偏置轴对涡卷弹簧的侧压力。
8.根据权利要求6或7所述的涡卷式机械，其特征是:上述的偏置轴旋转一定角度，偏置轴对涡卷弹簧的侧压力即发生变化，可使得涡卷弹簧在相邻圈相切密封或不相切密封两种状态之间切换；当旋转轴连续旋转时，在相邻圈相切密封状态时涡卷式机械基本上是全容量下运行，在相邻圈不相切密封状态时涡卷式机械基本上是零容量下运行。
9.根据权利要求8所述的涡卷式机械，其特征是:上述的偏置轴来或回旋转一定角度，由一个操纵杆操纵，且它以时间脉冲方式操纵，以便调节该涡卷式机械的容量。
10.根据权利要求8所述的涡卷式机械，其特征是:上述的偏置轴来或回旋转一定角度，由一个操纵杆操纵，同时在操纵杆和固定外壳之间挂一个弹簧，以保证偏置轴对涡卷弹簧的侧向压力。
11.根据权利要求9所述的涡卷式机械，其特征是:还包含一个气缸和至少一个阀门，对上述的操纵杆实施操纵。
12.根据权利要求9所述的涡卷式机械，其特征是:还包含一个电磁铁，对上述的操纵杆实施操纵。
13.根据权利要求11所述的涡卷式机械，其特征是:所述的阀门是电磁阀，且它以脉冲宽带调制方式操纵。
14.根据权利要求1所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械包含一个排气流动路线和一个止回阀，该排气流动路线用于传送来自涡卷式机械的压缩流体，而止回阀设置在流动路线内部，以防止高压流体反向流动。
15.根据权利要求1所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械包含一个侧向压力室，它由密封端盖和外壳限定，在端盖的合适位置开设有一个小孔，使得涡卷式机械工作时，侧向压力室保持一定的压力作用在端盖上，保证涡卷弹簧两侧面和密封端盖以及旋转轴柱形空腔的底面的良好密封接触。
16.根据权利要求1所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械包含一个冷却室，这个冷却室由旋转轴和端盖配合后和外壳之间的空腔限定，冷却室内灌入冷却液，使得涡卷式机械工作时，温度不超过限定值。
17.根据权利要求16所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械包含一个冷却循环回路，当这个回路开始循环时，冷却液流入冷却室，吸热后流出冷却室，到达散热器，散热后再流回冷却室。
18.根据权利要求17所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械的冷却循环回路包含一个温控阀，当冷却液达到一定温度的时候，阀门才打开，冷却液才开始循环流动。
19.根据权利要求1所述的涡卷式机械，其特征是:所述的流体是气体。
20.根据权利要求19所述的涡卷式机械，其特征是:上述涡卷式机械包含一个蒸汽注射系统，用于将蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中，该蒸汽注射系统还包含一个阀，该阀用于控制蒸汽注入上述密封腔的至少其中之一中。
21.根据权利要求20所述的涡卷式机械，其特征是:上述阀是电磁阀。
22.根据权利要求21所述的涡卷式机械，其特征是:上述电磁阀，以脉冲宽度调制方式操纵。
【文档编号】F04C29/04GK104235018SQ201410382639
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】卢能才 申请人:卢能才