专利名称：容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及容积式流体装置，更具体地说，本实用新型涉及容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置。
容积式涡旋流体压缩装置的技术是众所周知的，例如授与Creux的美国专利第802,182号揭示了一个涡旋型装置。该装置包括两个涡旋元件，每个涡旋元件有一个端板和一个螺旋形的涡卷。这两个涡卷具有相同的几何形状，彼此相互啮合且保持一定的角度和径向偏移，以在它们螺旋形的曲面之间造成多处线接触。如此，相互啮合的涡卷形成了至少一对被密封住的气室。当一个涡卷相对于另一个涡卷作轨迹为圆的平动(这里称之为公转)时，上述接触线就沿着螺旋曲面移动，因而密封气室容积随之改变。容积之增加或减小取决于两涡卷之间相对运动的方向，这样，该装置可以用来压缩膨胀或吸送流体。
下面参照
图1a-1d所示的传统的涡旋式压缩机的一般运行原理作一些说明。
图1a-1d示意性地示出了相互啮合的螺旋形的涡卷1和2作相对运动以压缩流体。涡卷1和2相互啮合并在相互之间保持一定的角度偏移和径向偏移。
图1a显示了每个涡卷的外端与另一涡卷相接触，也就是吸入阶段刚好完成，一对对称的密封气室A1和A2刚好形成。
图1b-1d依次显示了曲柄轴旋转了一定角度后涡卷的位置，当曲柄轴旋转时，密封气室A1和A2以径向和一定的角度逐渐向啮合涡卷的中心移动，同时A1和A2的容积逐步减小。当曲柄轴的角度从
图1c所示的状态到达
图1d所示的状态时，密封气室A1和A2在中心部位A处汇合在一起，当曲柄轴继续旋转时，上述汇合后的气室进一步减少它的容积。在涡卷作相对的、轨迹为圆的平动时，
图1b-1d所示的外部空间逐步变化以形成新的密封气室。其中封闭着将被压缩的下一个流体的容积(如同
图1c和
图1a所示的状态)。
图2揭示了已有技术中的另一个涡旋型装置。该压缩机10包括主机架20，压缩机前壳21，电磁离合器22和第一涡旋元件(或叫做静涡旋元件)60；主机架20上装有主径向滚珠轴承32(或叫做主轴承)，主轴40由主轴承32和装在前壳21上的副径向滚珠轴承34(或叫做副轴承)所支承，并可绕其中心轴线S1在电磁离合器22的驱动下旋转。
一驱动曲柄销42从主轴40的尾端伸出，主轴40和驱动曲柄销42构成所谓的“曲柄轴”。该驱动曲柄销42的中心轴线S2与主轴40的中心轴线S1彼此之间有一偏移。该偏移距离等于第二涡旋元件50(或叫动涡旋元件)的公转半径Ror。所谓公转半径是动涡旋元件50相对于静涡旋元件60作轨迹为圆的平动的轨迹半径。
静涡旋元件60具有一个端板61，静涡卷62从其平面垂直延伸。静涡旋元件60的端板61与轴线S1相垂直并固定在主机架20的一个平面64上。并使一个涡旋元件的涡卷的前端和另一个涡旋元件的端板的底部之间保持恰当的间隙。
动涡旋元件50包括有一端板51，动涡卷52从其平面垂直延伸，而自端板后表面延伸出轴承座53。
涡卷52和62互相啮合，并在角度上保持180度的相位差，而在径向则保持公转半径Ror的位移。如此，涡卷52和62以及端板51和61之间至少形成一对密封气室。动涡旋元件50通过无内圈滚针轴承43(或叫做驱动轴承)和驱动关节41与驱动曲柄销42连接，欧丹环45的作用是防止动涡旋元件50自转。在主轴40的驱动下，动涡旋元件50以公转半径Ror相对于静涡旋元件60作轨道运动以压缩气体。工作气体从入口91经通道93进入由涡旋元件50、60所形成的吸气室95，然后被涡卷所压缩，最后由排气孔70，经过排气阀71和排气通道72排出。
图3a-3d示出了上述压缩机10的驱动机构。在图3a中，曲柄销42固接在主轴40上，标号140为在曲柄销42上的一个平面(或叫做驱动平面)；在图3b中，O1为主轴40的旋转中心，O2为曲柄销42的中心，O1与O2的距离为Ror。α为驱动平面140与O1和O2之连线的夹角，在该压缩机中α＝20°，角度α可以不同于该值，依压缩机的用途而定。B为主轴40的旋转方向，F2为驱动平面140所受的力。在图3c中，标号141为关节41的外圈，标号142为关节41内的一个平面(或叫做被驱动平面142)，该平面142与曲柄销42上的驱动平面140相配合，F1为曲柄销42通过驱动平面140作用在被驱动平面142上的驱动力。根据牛顿第三定律，作用力等于反作用力且方向相反，所以，F2＝-F1。图3d示出了曲柄销42插入与之配合的关节41的情况，当主轴40旋转时，曲柄销42上的驱动平面140紧紧地压着并推动关节41上的被驱动平面142，关节41再推动镶在动涡旋元件50上的滚针轴承43，从而推动动涡旋元件50以公转半径Ror相对于静涡旋元件60作轨道运动，以压缩气体。
但是，在上述的动涡卷元件50的驱动机构中，当主轴40旋转时，由于关节41上的被驱动平面142与曲柄销42上的驱动平面140是全平面接触，并且紧紧地贴在一起，故此，曲柄销42的相对于滚针轴承43的偏斜以及关节41和滚针轴承43的制造误差都会通过上述全平面的接触再通过关节41传递给滚针轴承43，这样，就会引起关节外圈141与滚针轴承43沿轴线方向的不均匀接触。此外，如图3a所示，当曲柄轴受载时，曲柄销42上的驱动平面140受到力F2的作用，主轴40被迫在主轴承32和副轴承34所提供的径向间隙范围内产生微小的径向移动(如图3a中的箭头E所示)，这样，固接在主轴40上的曲柄销42就产生相对于滚针轴承43的偏斜。另外，加工和安装误差也会引起关节外圈141相对于滚针轴承43的偏斜，例如主轴承32与副轴承34的外圈孔位的加工与安装误差、主轴40的加工误差、曲柄销42的加工误差、关节41的加工误差以及驱动平面140和被驱动平面142的加工误差。图4a-4b示意性地揭示了上述的关节外圈141相对于滚针轴承43的偏斜和沿轴线方向的不均匀接触，这样的运行状况将引起关节外圈141与滚针轴承43的接触应力和滚针轴承43内部接触应力的不均匀分布(或叫做偏磨现象)，相应地，在压缩机工作期间容易损坏关节41和滚针轴承43。
图5a-5e为日本Sanden公司的中国专利86100881所示的摆杆驱动装置.标号81为主轴，标号83为固接在主轴尾端上的曲柄圆销，标号82为关节，标号84为镶在动涡旋元件上的无内圈滚针轴承，即驱动轴承。在图5a中，O3为主轴81的旋转中心，O4为关节的几何中心，O5为曲柄圆销的几何中心，O3与O4的距离等于公转半径Ror，B为主轴81的旋转方向。主轴81的旋转通过曲轴圆销83和关节82传递到动涡旋元件上，从而推动涡旋元件以公转半径Ror相对于静涡旋元件作轨道运动以压缩气体。在图5b-5e中，标号31为曲柄圆销83的外表面，标号85为设置在关节82上的孔的内表面。为了避免发生上述的偏磨现象，采取了如下措施曲柄圆销83的外表面31或关节82的孔的内表面85被加工成特殊形状在图5b中，曲柄圆销的外表面31被加工成曲面；在图5c中，关节82的孔的内表面85被加工成曲面；在图5d-5e中，关节82的孔的内表面85被加工成阶梯圆孔。这样，对于图5b-5d所示的情况，关节82的孔的内表面85只能通过P点与曲柄圆销83的外表面31接触，并且关节82能以P点为支点作微小转动，使得关节82能自动补偿关节82的外圈和滚针轴承84的相对偏斜，从而使得关节82的外圈与滚针轴承4沿轴线方向均匀接触。但是，因为曲柄圆销83相对于滚针轴承84的偏斜是由诸多因素造成的，例如主轴81的支撑轴承的外圈孔位的加工与安装误差、主轴81的加工误差和曲柄圆销83的加工误差，以及如前所述当曲柄轴驱动时，曲柄圆销83将受到驱动力的反作用力，该反作用力会迫使主轴81在支撑轴承所提供的径向间隙范围内产生微小的径向移动。所以，曲柄圆销83相对于滚针轴承84的偏斜是不确定的，可以出现如图5e所示的情况，这时，曲柄圆销83的驱动力迫使关节82的孔的内表面85沿C线与曲柄圆销83的外表面接触，并且紧紧地贴在一起。因为曲柄圆销83的外表面是圆柱面和关节82的孔的内表面85是阶梯圆孔，所在，其接触是C线接触，并且该C线是沿轴线方向的。这样，曲柄圆销83的相对于滚针轴承84的偏斜，通过C线接触传递给关节82，使得关节82的外圈与滚针轴承84沿轴线方向不均匀接触，出现偏磨现象，故此，该措施对于图5e所示的曲柄圆销83的相对偏斜的情况是不成功的。虽然，关节82的孔的内表面85被加工成阶梯圆孔的措施对于图5d所示的曲柄圆销83的相对偏斜的情况是成功的，因为曲柄圆销83相对于滚针轴承84的偏斜是不确定的，所以，对于关节82的孔的内表面85被加工成上述的阶梯圆孔的措施对于避免各种情况下的磨偏现象来说是不成功的。而且，对于图5b-5c的情况，由于曲柄销83的外表面31和设置在关节82上的孔的内表面85是点接触，接触应力较大，整个压缩机的驱动只能通过点P来传递，压缩机的频繁停启将会引起较大磨损，点P将被磨损为平面，使得关节82难以绕P作微小转动，从而使得关节82难以自动补偿关节82的外圈和滚针轴承84的相对偏斜。
故此，本实用新型的目的是提供一种有效的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，它能自动补偿关节和驱动轴承的相对偏斜，从而保证关节和驱动轴承的正常工作状态。
很经济地实现上述根本目的而没有增加加工制造的复杂性是本实用新型的另一个目的。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其中在上述曲柄销驱动平面上设置一个凸台，所述曲柄销驱动平面的凸台垂直于驱动轴线。当主轴旋转时，上述的曲柄销驱动平面的凸台通过与关节被驱动平面的线接触推动驱动轴承，从而驱动第二涡旋元件相对于第一涡旋元件做轨迹为圆的平动。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述曲柄销驱动平面的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述曲柄销驱动平面的凸台的宽度等于所述曲柄销驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
还可以提供一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其中在上述关节的被驱动平面上设置一个凸台，所述关节被驱动平面的凸台垂直于驱动轴线。当该凸台被曲柄销的驱动平面所驱动时，上述的曲柄销驱动平面通过与关节被驱动平面的凸台的线接触推动驱动轴承，从而驱动第二涡旋元件相对于第一涡旋元件做轨迹为圆的平动。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述关节被驱动平面的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述关节被驱动平面的凸台的宽度等于所述关节被驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
此外，还可提供一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其中在上述曲柄销的驱动平面与关节的被驱动平面之间插入一个调心片，该调心片具有至少一个凸台，所述调心片的凸台垂直于驱动轴线。当主轴旋转时，上述的曲柄销驱动平面通过上述调心片和关节的被驱动平面推动驱动轴承，从而驱动第二涡旋元件相对于第一涡旋元件做轨迹为圆的平动。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述调心片的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述调心片的凸台的宽度等于或略小于所述曲柄销驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
在所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置中，所述调心片的长度等于曲柄销的长度。
本实用新型的优点是曲柄销具有一个驱动平面，并且插入关节，关节上有一个与其配合的被驱动平面，在曲柄销的驱动平面或关节的被驱动平面的中心附近设置一个凸台，使得关节能绕该凸台作微小转动，以便自动补偿关节和驱动轴承的相对偏斜，从而保证关节与驱动轴承的接触应力和驱动轴承内部接触应力的均匀分布。这种自动调节的能力被称为驱动机构的调心性，它对于任一非调心的驱动轴承都有效。
参照附图阅读下文的详细说明，本实用新型将较容易理解。
图1a-1d示出了已有技术中的涡旋式压缩机中的涡卷作轨迹为圆的平动之情况；图2是一个已有技术中的具有普通驱动系统的涡旋式压缩机的剖视图；图3a-3d是一组视图，它们被用来详细说明图2中的普通驱动系统；
图4a-4b是一组视图，它们被用来详细说明发生在图2中的普通驱动系统中的偏磨现象；图5a-5e示出了已有技术中的摆杆驱动装置；图6a-6b是一组视图，它们被用来说明本实用新型的第一实施例；图7是一个视图，它被用来说明本实用新型的第二实施例；图8是一个视图，它被用来说明本实用新型的第三实施例；图9是一个视图，它被用来说明本实用新型的第四实施例.
参看图6a-6b，它们表示了本实用新型的第一实施例。如图6a所示，曲柄销42固接在主轴40上，在曲柄销42的驱动平面140的中心上设置一个凸出圆弧曲面420，该曲面420的宽度d等于驱动平面140的宽度，图6b示出了关节41与曲柄销42的之间的安装关系。关节41内有一个与曲柄销42的驱动平面140相配合的被驱动平面142。这样，关节41的被驱动平面142就象跷跷板似地绕曲柄销42上的曲面凸台420的顶部作相对于曲柄销42的驱动平面140的微小转动，其转动轴线垂直于主轴40的轴线方向，其接触是线接触(如图6b所示的L线)，从而自动补偿由加工与安装和受载引起的曲柄销42与滚针轴承43的相对偏斜，使得关节41的外圈沿轴线方向与滚针轴承43均匀接触，从而使得关节41与滚针轴承43的接触应力和滚针轴承43的内部接触应力均匀分布，这样就保证了关节41和滚针轴承43的正常工作状态。
参看图7，它表示了本实用新型的第二实施例。在曲柄销42的驱动平面140的中心上设置一个三角形似的凸台421，这样，关节41通过其被驱动平面142可以绕三角凸台421的顶部作微小转动，使得关节41的外圈与滚针轴承43均匀接触。
参看图8，它表示本实用新型的第三实施例。为了方便于加工和制造，在曲柄销42的安装平面140的中心设置一个窄面凸台422，该凸台422顶部是一个非常狭窄的平面，这样，关节41通过其被驱动平面142可以绕窄面凸台422的顶部作微小转动，使得关节41的外圈与滚针轴承43均匀接触。
参看图9，它表示了本实用新型的第四实施例。为了更方便于加工和制造，应用图5b-5e所示的方式构成一个调心驱动片410，其长宽与关节41内的被驱动平面142之长宽相等，在调心驱动片410的中心上设置一个窄面凸台411。将调心驱动片410插入关节41的被驱动平面142和曲柄销42的驱动平面140之间，使得窄面凸台411的顶部朝向曲柄销42上的安装平面140(图9示出了这种安装)，也可以反过来安装(类似于图8的情况)。如图9所示，关节41可以通过调心驱动片410上的窄面凸台411的顶部在曲柄销42的驱动平面140上作微小转动，使得关节41的外圈与滚针轴承43均匀接触，从而保证关节41和滚针轴承43的正常工作状态。
上面所描述的，虽然是本实用新型的较佳实施例，但本技术领域中的熟练人员将能据此而作出属于本实用新型范围内的对结构、布局和零件的改变或变化。本实用新型由所附的权利要求书所限定。权利要求书要求保护的范围将包括与权项在意义或结构相等效的一切装置。
权利要求1.一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其特征在于在上述曲柄销驱动平面上设置一个凸台，所述曲柄销驱动平面的凸台垂直于驱动轴线。
2.根据权利要求1所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述曲柄销驱动平面的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半。
3.根据权利要求1所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述曲柄销驱动平面的凸台的宽度等于所述曲柄销驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
4.一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其特征在于在上述关节的被驱动平面上设置一个凸台，所述关节被驱动平面的凸台垂直于驱动轴线。
5.根据权利要求4所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述关节被驱动平面的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半。
6.根据权利要求4所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述关节被驱动平面的凸台的宽度等于所述关节被驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
7.一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其中，所述压缩装置主要包括一个具有流体进出口的壳体；一个第一涡旋元件，它固定在壳体内，具有一个第一端板和从它平面垂直延伸出来的第一涡卷；一个第二涡旋元件，它具有一个第二端板和从它平面垂直延伸出来的第二涡卷，上述两个涡卷彼此相啮合，形成密封气室；一曲柄轴，它由一主轴和一从该主轴尾部伸出的曲柄销构成，主轴由固定在壳体上的轴承支撑，曲柄销具有一个驱动平面；曲柄销外周插入一个关节，关节上有一个与上述驱动平面配合的被驱动平面，关节再插入镶在第二涡旋元件上的驱动轴承里；其特征在于在上述曲柄销的驱动平面与关节的被驱动平面之间插入一个调心片，该调心片具有至少一个凸台，所述调心片的凸台垂直于驱动轴线。
8.根据权利要求7所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述调心片的凸台处于所述驱动轴承沿驱动轴线方向的长度的一半。
9.根据权利要求7所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述调心片的凸台的宽度等于或略小于所述曲柄销驱动平面沿垂直于驱动轴线方向的宽度。
10.根据权利要求7所述的容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置，其特征在于所述调心片的长度等于曲柄销的长度。
专利摘要一种容积式涡旋流体压缩装置的调心驱动装置,它有一由一主轴和该主轴尾端伸出的曲柄销构成的曲柄轴,以及由曲柄销所带动的驱动关节,主轴由固定在壳体上的轴承支撑。曲柄销具有一个驱动平面,关节上有一个与其配合的被驱动平面。在曲柄销的驱动平面或关节的被驱动平面的中心附近设置一个垂直于主轴轴线方向的小凸台,使得关节能绕该小凸台作微小转动,以便自动补偿关节和驱动轴承的相对偏斜。
文档编号F04C29/00GK2364249SQ9820912
公开日2000年2月16日 申请日期1998年1月26日 优先权日1998年1月26日
发明者艾沂洪 申请人:艾沂洪