专利名称：带法兰的套筒导向件的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及一种涡旋机械的涡旋件的安装配置。更特别地，本发明涉及一种带法兰的套筒导向件，该套筒导向件用于安装其中一个具有轴向柔性的涡旋件。
背景技术：
和
发明内容
0002在本领域中有一种被称为“涡旋式”机械的机械被用于各类流体的移位。这种机械可被配置成膨胀机、移位发动机(displacement engine)、泵、压缩机等，本发明的特征可应用于任何一种上述机械。然而，为了说明的目的，所公开的实施例是密封制冷剂压缩机的形式。
0003一般来说，涡旋机械包括两个形状相似的螺旋形涡卷，每个涡卷安装在一个单独的端板上，形成涡旋件。两个涡旋件相互配合在一起，其中一个涡卷相对于另一个涡卷转动移位180°。该机械在运行时是通过一个涡旋件(“轨道运行涡旋件”)相对于另一个涡旋件(“固定涡旋件”或“非轨道运行涡旋件”)的轨道运动，从而在相应涡卷的侧面之间产生移动的线接触，以限定移动的、隔离的月牙形流体腔。螺旋形涡卷一般被构造为圆的渐开线，而实际上在运行过程中，涡旋件之间没有相对的转动，即运动是纯粹的曲线移动(即在本体中没有任何线的转动)。流体腔将被处理的流体从涡旋机械内设有流体入口的第一区输送到涡旋机械内设有流体出口的第二区。密封腔的容积随着其从第一区向第二区的移动而变化。在任何瞬间至少有一对密封腔；并且当同时有几对密封腔时，每对密封腔都具有不同的容积。在压缩机中，第二区的压力高于第一区的压力，并且第二区位于机械内的物理中心，第一区位于机械的外周。
0004两种类型的接触限定了在涡旋件之间形成的流体腔，存在由径向力产生的涡卷的螺旋面或侧面之间沿轴向延伸的切线接触(“侧面密封”)，以及由轴向力产生的在每个涡卷的平面边缘表面(“顶端”)与相对的端板之间的面接触(“顶端密封”)。为了得到高效率，两种形式的接触都必须获得良好的密封；但是，本发明主要涉及顶端密封。
0005涡旋式机械的概念已经公知一段时间了，并且被认为具有独特的优点。例如，涡旋机械具有高等熵及容积效率，因此对于给定容积来说，涡旋机械相对较小，并且重量轻。由于涡旋机械不使用大的往复部件(例如，活塞、连杆等)，因此它们比许多机械更安静且更无振动；并且由于在压缩的同时，多个对置的腔内的所有流体都沿一个方向流动，因此压力产生的振动更小。由于使用相对少的活动部件并且涡旋件之间的移动速度相对较低，所以这种机械也具有高可靠性和耐久性。具有径向柔性以允许侧面泄漏的涡旋机械对流体污染具有固有的容忍能力。
0006涡旋式机械设计中一个不同的方面涉及用于在所有运行条件下、以及在变速机械的所有速度下，都获得顶端密封的技术。按照惯例，这通过下面方式来实现(1)使用极端精确且非常昂贵的加工技术，(2)配置具有螺旋形顶端密封的涡卷端部，不幸的是，该涡卷端部难于装配并且通常是不可靠的，或者(3)应用通过使用压缩的工作流体使轨道运行涡旋件或者非轨道运行涡旋件向着对置的涡旋件轴向偏压而产生的轴向回复力。后面的技术具有一些优点，但也存在问题。即，除使用回复力来平衡轴向分离力之外，由于依赖于吸入和排出压力的由压力产生的径向力、以及由与速度相关的轨道运行产生的内部负载，所以还需要平衡作用在涡旋件上的倾斜力矩。这样，轴向平衡力必须相对较高，并且仅在一定的压力和速度相组合时才是最理想的。
0007轴向回复力的利用需要两个涡旋件中的一个以相对于另一个涡旋件做轴向运动的方式安装。这通过在受让人的美国专利No.5,407,335中公开的借助多个螺钉和多个套筒导向件将非轨道运行涡旋件固定到一个主轴承箱上来实现，该专利中公开的内容在此引入作为参考。在利用螺钉和套筒导向件的安装系统中，用非轨道运行涡旋件上形成的臂来反抗套筒导向件并与之滑动接合。套筒导向件维持涡旋件的同轴度。非轨道运行涡旋件在轴向、径向和切线方向上受到气体力的作用，其作用矩心位于涡旋叶片或者涡卷的中间高度或者在中间高度附近。非轨道运行涡旋件也受到顶端和底部摩擦力的作用，顶端和底部摩擦力中任意一个可以大于另一个，但是可以假定它们是相等的，因此矩心位于涡卷或涡旋叶片的中间高度或者在中间高度附近。非轨道运行涡旋件还受到来自轨道运行涡旋件的向心加速度形成的侧面触点压力，与叶片底部相比，该力更靠近叶片顶端。所有这些力一起产生一个位于一点的作用矩心，该点仅仅离开涡卷或涡旋叶片的中间高度而朝向叶片顶端。
0008在装有其中一个轴向柔性涡旋件的涡旋机械上，有必要设置一个限制器来限制轴向柔性涡旋件的轴向运动。
0009当轨道运行涡旋件是轴向柔性件时，在压缩机运行过程中，对着非轨道运行涡旋件偏压轨道运行涡旋件，并通过一个主轴承箱或者涡旋机械的一个固定部件把轨道运行涡旋件限制在远离非轨道运行涡旋件的轴向运动中。
0010当非轨道运行涡旋件是轴向柔性件时，典型地，非轨道运行涡旋件以在一组套筒导向件上做轴向运动的方式安装。在压缩机的运行过程中，对着轨道运行涡旋件偏压非轨道运行涡旋件，并且非轨道运行涡旋件通过沿着套筒导向件的滑动而进行远离轨道运行涡旋件的轴向移动。典型地，通过螺钉将套筒导向件安装在涡旋机械的主轴承箱上或者一个固定部件上，螺钉的头部作为限制器来限制非轨道运行涡旋件的轴向运动。
0011在大多数现有技术涡旋机械的设计中，利用螺钉头部作为限制器是令人满意的。设计了需要对轴向位移量进行更严格控制的更新的涡旋机械。在不增加额外的涡旋机械制造成本的基础上，螺钉与套筒导向件的结合以及与此设计相关的所有公差的堆叠不会允许对轴向位移量进行更严格的控制。
0012本发明提供一种套筒导向件技术，该套筒导向件与涡旋机械的其它部件一起精确控制非轨道运行涡旋件的轴向运动。套筒导向件优选地与隔板一起工作来精确控制轴向运动量，并由于隔板固定在压缩机的壳体上，从而为非轨道运行涡旋件提供了一个正向限制器。
0013通过下面的详细说明，本发明的适用性的其它方面将变得明显。应该理解的是，表明本发明优选实施例的详细描述和特定例子仅仅是说明的目的，不是对本发明范围的限制。
0014通过详细描述和附图，将会更加充分理解本发明，其中0015图1是装有本发明非轨道运行涡旋件安装配置的涡旋压缩机的垂直截面图；0016图2是图1所示压缩机的顶视图，其中移去了盖、隔板和浮动密封；0017图3是图1所示安装配置的局部放大图；0018图4-11是与图3相近似的视图，但表示了按照本发明其它实施例的安装配置。
具体实施例方式
0019下面对优选实施例的说明仅仅是示范性质，而不是对发明、其应用或使用的限制。
0020在图1中表示了装有本发明非轨道运行涡旋件安装配置的涡旋压缩机，用附图标记10表示。压缩机10包括一个大致为圆柱形的密封壳体12，壳体12的上端焊接有一个盖14，其下端焊接有一个底座16，底座16具有多个与其形成一体的安装支脚(未示出)。盖14设有制冷剂排出装置18，制冷剂排出装置内可设有普通排泄阀(未示出)。其它固定在壳体上的主要元件包括一个横向延伸的隔板22，隔板在它的周边、在与盖14被焊接在壳体12上的同一点上被焊接，一个固定的主轴承箱或主轴承体24适当地固定在壳体12上，一个下部轴承箱26具有多个沿径向向外伸出的支腿，每条支腿都适当地固定在壳体12上。一个横截面大致成方形而角部倒圆的电动机定子28被压配在壳体12内。位于定子上倒圆的角部之间的平面构成了定子和壳体之间的通道，使得润滑剂容易从壳体的顶部流到底部。
0021在上端具有偏心曲柄销32的驱动轴或曲轴30可旋转地以轴颈支承在主轴承箱24内的轴承34和下部轴承箱26内的第二轴承36内。曲轴30的下端有一大直径的同心孔38与一沿径向向外倾斜的小直径的孔40连通，该孔40从连通处向上延伸到曲轴的顶部。在孔38内设有一个搅拌器42。内部壳体12下部装有润滑油，孔38作为泵，将润滑液体泵送到曲轴30的上方，进入到孔40内，并最终到达压缩机中需要润滑的所有部分。
0022曲轴30由一台电动机旋转驱动，该电动机包括定子28、套在其上的线圈44和压配合在曲轴30上的转子46，并分别具有上、下配重48和50。可以设置一个配重护罩52，以降低由配重50在油槽内油中的旋转而引起的工作损耗。配重护罩52在受让人的美国专利No.US5,064,356中有充分的说明，该专利的名称为“涡旋压缩机的配重护罩”，其公开的内容在此引入作为参考。
0023主轴承箱24的上表面设有一个平的止推轴承表面，在其上设置一个轨道运行涡旋件54，该涡旋件在其上表面具有通常的螺旋叶片或涡卷56。一个圆柱形轮毂从轨道运行涡旋件54的下表面向下伸出，该轮毂内具有一轴颈轴承58，轴承内可旋转地设置一个驱动轴衬60，该轴衬具有一个内孔62，内孔内驱动设置曲柄销32。曲柄销32在一个表面上有一平面，该平面驱动地接合一个在孔62的一部分内形成的平表面(未示出)，以提供一种径向柔性驱动配置，如同在上述受让人的美国专利No.US4,877,382中示出的那样，该专利公开的内容在此引入作为参考。在轨道运行涡旋件54和主轴承箱24之间键入设置一个欧氏联轴节64，以防止轨道运行涡旋件54发生旋转运动。在上述美国专利No.US4,877,382中公开了优选类型的欧氏联轴节64；然而，可以替换使用在受让人的美国专利No.US5,320,506中公开的联轴节，该专利的名称为“涡旋压缩机的欧氏联轴节”，其公开的内容在此引入作为参考。
0024还设置一个非轨道运行涡旋件66，其具有一个从一端板伸出的涡卷68。涡卷68定位成与轨道运行涡旋件54的涡卷56相啮合。非轨道运行涡旋件66具有一个在中心设置的排放通道70，该通道与一个向上开口的凹槽72连通，该凹槽与由盖14和隔板22限定的排放消音室74流体连通。在非轨道运行涡旋件66中还形成一个环形凹槽76，以限定一个轴向压力偏压室，该偏压室接纳被涡卷56和68压缩的加压流体，因此将一个轴向偏压力施加到非轨道运行涡旋件66上，从而促使涡卷56、68的顶端分别与相对的端板表面密封接合。
0025密封系统78通过密封接合隔板22和非轨道运行涡旋件66将液压密封在环形凹槽76内。密封系统78包括一个在非轨道运行涡旋件66内形成的外部密封沟槽80、一个在非轨道运行涡旋件66内形成的内部密封沟槽82、一个设置在外部密封沟槽80内的外部密封件84和一个设置在内部密封沟槽82内的内部密封件86。环形凹槽76位于外部密封沟槽80和内部密封沟槽82之间。通过流体通道88向环形凹槽76供应加压流体，该流体通道向着由非轨道运行涡旋件66的非轨道运行涡卷68和轨道运行涡旋件54的轨道运行涡卷56限定的流体腔开口。通过流体通道88供应的加压流体的压力是中等压力或者处于压缩机10的吸入压力与排出压力之间。环形凹槽76内的流体压力朝向轨道运行涡旋件54偏压非轨道运行涡旋件66，以增强两个涡旋件之间的顶端密封特性。
0026外部密封件84与非轨道运行涡旋件66和隔板22密封接合，以使环形凹槽76与吸入压力隔离。内部密封件86与非轨道运行涡旋件66和隔板22接合，以使环形凹槽76与排出压力隔离。
0027非轨道运行涡旋件66以下面的方式安装到主轴承箱24上，即不允许非轨道运行涡旋件66相对于主轴承箱24旋转，但允许非轨道运行涡旋件66相对于主轴承箱24做轴向移动。如图2所示，非轨道运行涡旋件66的端板具有多个径向向外伸出的凸缘部分90，凸缘部分围绕端板的周边在圆周上分隔。
0028参照图3可以清楚看出，非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的内部具有一个开口92，开口内安装一个伸长的圆柱形带法兰的套筒导向件94，该套筒导向件94的下端96位于主轴承箱24上。具有头部垫圈100的螺钉98通过套筒导向件94内轴向延伸的孔102延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件94的孔102的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件94被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件94安全地、固定地夹在主轴承箱24与垫圈100之间。垫圈100确保施加在套筒导向件94上的负载在圆周上是均匀的，并且也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件94的任何势偏移。应当注意到，如图3所示，套筒导向件94的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件94做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他每个凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件94、螺钉98和垫圈100。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件94之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0029套筒导向件94包括一个大直径部分或者法兰104，作为非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90向上轴向运动的限制器。隔板22与套筒导向件94的法兰104的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。法兰104作为非轨道运动涡旋件66的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与法兰104邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。
0030现在参考图4，表示了按照本发明另一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件194安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件194的下端196位于主轴承箱24上。具有头部垫圈100的螺钉98通过套筒导向件194内轴向延伸的孔202延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件194的孔202的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件194被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件194安全地、固定地夹在主轴承箱24与垫圈100之间。垫圈100确保施加在套筒导向件194上的负载在圆周上是均匀的，并且也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件194的任何势偏移。应当注意到，如图4所示，套筒导向件194的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件194做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件194、螺钉98和垫圈100。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件194之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0031套筒导向件194包括一个无级外部圆柱形表面204，用于容纳非轨道运行涡旋件66的轴向运动。隔板22与套筒导向件194的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。在本实施例中，隔板22的下边缘表面作为非轨道运动涡旋件66的凸缘部分90向上轴向运动的限制器。通过将隔板22的下边缘表面作为非轨道运动涡旋件66的凸缘部分90的上部限制器，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。虽然举例说明了隔板22的下边缘表面作为非轨道运行涡旋件66的上部限制器，但如果希望，将密封界面106或者密封界面108作为非轨道运行涡旋件66的上部限制器也落在本发明的范围内。
0032现在参考图5，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件294安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件294的下端296位于主轴承箱24上。具有头部垫圈100的螺钉98通过套筒导向件294内轴向延伸的孔302延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件294的孔302的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件294被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件294安全地、固定地夹在主轴承箱24与垫圈100之间。垫圈100确保施加在套筒导向件294上的负载在圆周上是均匀的，并且也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件294的任何势偏移。应当注意到，如图5所示，套筒导向件294的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件294做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件294、螺钉98和垫圈100。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件294之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0033套筒导向件294包括一个限定了一对开口环沟槽306的外部圆柱形表面304。每个开口环沟槽306位于相对于它们各自的套筒导向件294的端部相同的位置处，从而套筒导向件294是对称的，因此在装配过程中不需要定向。位于上部开口环沟槽306内的开口环308作为非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90向上运动的限制器。隔板22与套筒导向件294的开口环308的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将开口环308作为非轨道运动涡旋件66的凸缘部分90的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与开口环308邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。与图4所示实施例类似，在本实施例中，密封界面106或者密封界面108能够被用作非轨道运行涡旋件66的上部限制器。
0034现在参考图6，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件394安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件394的下端396位于主轴承箱24上。具有头部垫圈100的螺钉98通过套筒导向件394内轴向延伸的孔402延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件394的孔402的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。在螺钉98的垫圈100与套筒导向件394之间设置一个隔离片404。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件394以及隔离片404被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件394安全地、固定地夹在主轴承箱24与隔离片404之间。隔离片404确保施加在套筒导向件394上的负载在圆周上是均匀的，并且也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件394的任何势偏移。应当注意到，如图6所示，套筒导向件394的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件394做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件394、螺钉98和垫圈100。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件394之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0035位于套筒导向件394与螺钉98的垫圈100之间的隔离片404作为非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90向上轴向运动的限制器。隔板22与套筒导向件394的隔离片404的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将隔离片404作为非轨道运动涡旋件66的凸缘部分90的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与隔离片404邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。与图4所示实施例类似，在本实施例中，密封界面106或者密封界面108能够被用作非轨道运行涡旋件66的上部限制器。
0036现在参照图7，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件494安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件494的下端496位于主轴承箱24上。具有法兰504的螺钉498通过套筒导向件494内轴向延伸的孔502延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件494的孔502的直径大于螺钉498的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件494被精确定位，适当地扭转螺钉498，从而将套筒导向件494安全地、固定地夹在主轴承箱24与法兰504之间。法兰504确保施加在套筒导向件494上的负载在圆周上是均匀的，从而避免了在螺钉498的最后扭转过程中发生套筒导向件494的任何势偏移。应当注意到，如图7所示，套筒导向件494的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件494做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件494、螺钉498和法兰504。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉498和与之结合的套筒导向件494之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0037螺钉498的法兰504作为非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90向上轴向运动的限制器。隔板22与螺钉498的法兰504的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将法兰504作为非轨道运动涡旋件66的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与法兰504邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。与图4所示实施例类似，在本实施例中，密封界面106或者密封界面108能够被用作非轨道运行涡旋件66的上部限制器。
0038现在参照图8，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件594安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件594的下端596位于主轴承箱24上。螺钉98通过套筒导向件594内轴向延伸的孔602延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件594的孔602的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。在螺钉98和套筒导向件594之间设置一个隔离件604。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件594以及隔离件604被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件594安全地、固定地夹在主轴承箱24与隔离件604之间。隔离件604确保施加在套筒导向件594上的负载在圆周上是均匀的，也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件594的任何势偏移。应当注意到，如图8所示，套筒导向件594的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件594做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件594、螺钉98和隔离件604。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件594之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0039在本设计中，在机器运行期间，严格控制主轴承箱24的顶部和壳体12的上边缘之间的尺寸。隔板22与壳体12的上边缘邻接，以便相对于主轴承箱24的顶部精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。在本实施例中，密封界面106或者密封界面108作为非轨道运行涡旋件66向上运动的限制器。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将密封界面106或者密封界面108作为非轨道运动涡旋件66的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与壳体12的上边缘邻接来定位密封界面106和108，同时控制壳体12的上边缘与主轴承箱24的上表面之间的尺寸，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。
0040现在参照图9，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件694安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件694的下端696位于主轴承箱24上。具有头部垫圈100的螺钉98通过套筒导向件694内轴向延伸的孔702延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件694的孔702的直径大于螺钉98的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件694被精确定位，适当地扭转螺钉98，从而将套筒导向件694安全地、固定地夹在主轴承箱24与垫圈100之间。套筒导向件694限定了一个凹槽704，在该凹槽内定位螺钉98的垫圈100。垫圈100确保施加在套筒导向件694上的负载在圆周上是均匀的，也为螺钉98的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件94的任何势偏移。应当注意到，如图9所示，套筒导向件694的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件694做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件694、螺钉98和垫圈100。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉98和与之结合的套筒导向件694之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0041套筒导向件694包括一个无级外部圆柱形表面704，用于容纳非轨道运行涡旋件66的轴向运动。隔板22与套筒导向件694的上表面邻接，并作为非轨道运行涡旋件66向上轴向运动的限制器。隔板22与套筒导向件694的凹槽704的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将隔板22作为非轨道运动涡旋件66的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与套筒导向件694邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。
0042现在参照图10，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件794安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件794的下端796位于主轴承箱24上。具有头部垫圈800的螺钉798通过套筒导向件794内轴向延伸的孔802延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件794的孔802的直径大于螺钉798的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。在螺钉798的垫圈800与套筒导向件794之间设置一个隔离件804。隔离件804限定了一个上部凹槽806和一个下部凹槽808，在上部凹槽内安装隔离件800，在下部凹槽内安装套筒导向件794。凹槽806和808给组件提供了附加稳定性。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件794以及隔离件804被精确定位，适当地扭转螺钉798，从而将套筒导向件794安全地、固定地夹在主轴承箱24与隔离件804之间。隔离件804确保施加在套筒导向件794上的负载在圆周上是均匀的，也为螺钉798的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉798的最后扭转过程中发生套筒导向件794的任何势偏移。应当注意到，如图10所示，套筒导向件794的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件794做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件794、螺钉798、隔离件804和垫圈800。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉798和与之结合的套筒导向件794之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0043隔离件804作为非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90向上轴向运动的限制器。隔板22与套筒导向件794的隔离件804的上表面邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将隔离件804作为非轨道运动涡旋件66的凸缘部分90的上部限制器，然后定位隔板22，这样通过使隔板22与隔离件804邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。
0044现在参照图11，表示了按照本发明又一个实施例的涡旋件安装系统。一个伸长的圆柱形套筒导向件894安装在非轨道运行涡旋件66的凸缘部分90的开口92内。套筒导向件894的下端896位于主轴承箱24上。具有头部垫圈900的螺钉898通过套筒导向件894内轴向延伸的孔902延伸到主轴承箱24内带螺纹的开口中。如图所示，套筒导向件894的孔902的直径大于螺钉898的直径，以便容纳孔和螺钉之间一定的相对运动，以确保非轨道运行涡旋件66最终精确定位。一旦非轨道运行涡旋件66被精确定位，进而套筒导向件894被精确定位，适当地扭转螺钉898，从而将套筒导向件894安全地、固定地夹在主轴承箱24与垫圈900之间。垫圈900确保施加在套筒导向件894上的负载在圆周上是均匀的，并且也为螺钉898的头部提供了一个支承表面，从而避免了在螺钉98的最后扭转过程中发生套筒导向件94的任何势偏移。应当注意到，如图4所示，套筒导向件894的轴向长度足够长，以允许非轨道运行涡旋件66在离开轨道运行涡旋件54的方向上沿着套筒导向件894做轴向滑动，从而提供了一种轴向柔性安装配置。给其他凸缘部分90配置完全相同的套筒导向件894、螺钉898和垫圈900。分离运动的量可以相对较小(例如，对于直径为3″到4″、涡卷高度为1″到2″的涡旋件来说，为0.005″数量级)，因此即使所产生的分离力大于轴向回复力，例如在启动时发生的，压缩机仍然能够运行来压缩流体。由于通过螺钉898和与之结合的套筒导向件894之间的间隙来调整非轨道运行涡旋件66最后的径向和圆周向定位，因此不需要对主轴承箱24内带螺纹的开口进行否则就需要的精确定位，从而降低了与之相关的制造成本。
0045密封界面106或者密封界面108作为非轨道运行涡旋件66向上轴向运动的限制器。隔板22与螺钉898头部的顶端邻接，以便精确定位外部密封件84的密封界面106和内部密封件86的密封界面108(图1)。外部密封件84和内部密封件86是需要对非轨道运行涡旋件66的轴向运动量进行严格控制的环状L形密封件。将密封界面106或者密封界面108作为非轨道运动涡旋件66的上部限制器，然后定位隔板，这样通过使隔板22与螺钉898邻接来定位密封界面106和108，非轨道运行涡旋件66的轴向运动量就能够被控制在对于外部密封件84和内部密封件86的正常功能来说所必需的量。
0046本发明的说明仅仅是示范性质，因而，不脱离本发明要旨的变化落在本发明的范围内。这样的变化不被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种涡旋机械，包括一个壳体；设置在所述壳体内的第一涡旋件，所述第一涡旋件具有从第一端板伸出的第一螺旋形涡卷；设置在所述壳体内的第二涡旋件，所述第二涡旋件具有从第二端板伸出的第二螺旋形涡卷，所述第二涡卷与所述第一涡卷相互啮合；将所述第一涡旋件固定到所述壳体上的轴向柔性安装配置，所述轴向柔性安装配置允许所述第一涡旋件相对于所述第二涡旋件做轴向运动；其中所述壳体设置一个限制所述第一涡旋件的轴向运动的轴向限制器。
2.根据权利要求1所述的涡旋机械，其特征在于，所述壳体包括将所述壳体分为吸入压力区和排出压力区的隔板，所述隔板作为所述轴向限制器。
3.根据权利要求2所述的涡旋机械，其特征在于，通过所述第一端板接触所述隔板来限定所述轴向限制器。
4.根据权利要求2所述的涡旋机械，其特征在于，所述第一涡旋件包括径向向外伸出的凸缘部分。
5.根据权利要求4所述的涡旋机械，其特征在于，通过所述凸缘部分接触所述隔板来限定所述轴向限制器。
6.根据权利要求4所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件，所述套筒导向件包括与所述隔板接合的法兰，通过所述凸缘部分接触所述法兰来限定所述轴向限制器。
7.根据权利要求4所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件，所述套筒导向件限定一个沟槽；设置在所述沟槽内的开口环与所述隔板接合，通过所述凸缘部分接触所述开口环来限定所述轴向限制器。
8.根据权利要求4所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；设置在所述套筒导向件和所述隔板之间的隔离件，通过所述凸缘部分接触所述隔离件来限定所述轴向限制器。
9.根据权利要求8所述的涡旋机械，其特征在于，所述隔离件限定一个凹槽。
10.根据权利要求4所述的涡旋机械，还包括连接到所述壳体上的一个箱体；设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；延伸通过所述套筒导向件以将所述套筒导向件固定到所述箱体上的螺钉，所述螺钉包括与所述隔板接合的法兰，通过所述凸缘部分接触所述法兰来限定所述轴向限制器。
11.根据权利要求4所述的涡旋机械，还包括连接到所述壳体上的一个箱体；设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；延伸通过所述套筒导向件以将所述套筒导向件固定到所述箱体上的螺钉，所述隔板接合所述螺钉，通过所述第一端板接触所述隔板来限定所述轴向限制器。
12.根据权利要求1所述的涡旋机械，其特征在于，通过所述第一端板接触所述壳体来限定所述轴向限制器。
13.根据权利要求1所述的涡旋机械，其特征在于，所述第一涡旋件包括径向向外伸出的凸缘部分。
14.根据权利要求13所述的涡旋机械，其特征在于，通过所述凸缘部分接触所述壳体来限定所述轴向限制器。
15.根据权利要求13所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件，所述套筒导向件包括与所述壳体接合的法兰，通过所述凸缘部分接触所述法兰来限定所述轴向限制器。
16.根据权利要求13所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件，所述套筒导向件限定一个沟槽；设置在所述沟槽内与所述壳体接合的开口环，通过所述凸缘部分接触所述开口环来限定所述轴向限制器。
17.根据权利要求13所述的涡旋机械，还包括设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；设置在所述套筒导向件与所述壳体之间的隔离件，通过所述凸缘部分接触所述隔离件来限定所述轴向限制器。
18.根据权利要求17所述的涡旋机械，其特征在于，所述隔离件限定了一个凹槽。
19.根据权利要求13所述的涡旋机械，还包括连接到所述壳体上的一个箱体；设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；延伸通过所述套筒导向件以将所述套筒导向件固定到所述箱体上的螺钉，所述螺钉包括与所述壳体接合的法兰，通过所述凸缘部分接触所述法兰来限定所述轴向限制器。
20.根据权利要求13所述的涡旋机械，还包括连接到所述壳体上的一个箱体；设置在由所述凸缘部分限定的开口内的套筒导向件；延伸通过所述套筒导向件以将所述套筒导向件固定到所述箱体上的螺钉，所述壳体接合所述螺钉，通过所述第一端板接触所述壳体来限定所述轴向限制器。
全文摘要
本发明涉及一种涡旋机械，包括壳体和至少一个安装在壳体内的涡旋件，该涡旋件相对于涡旋机械内的另一个涡旋件做轴向运动。通过一个限制器来精确控制至少一个涡旋件的轴向运动量。通过至少一个涡旋件的端板与涡旋机械的另一个部件的接触来限定该限制器，该另一个部件被精确定位在涡旋机械的壳体内。另一个部件可以是壳体或者是与壳体接合的其它部件。
文档编号F01C1/02GK1932246SQ200610003679
公开日2007年3月21日 申请日期2006年1月11日 优先权日2005年9月12日
发明者C·斯托弗 申请人:科普兰公司