专利名称：涡形机械的十字联轴节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡形机械。特别地，本发明涉及一种在这些涡形机械中使用的独特的十字联轴节。
在本领域通常被称为“涡形”机械的这类机器用于各类型流体的置换。这种涡形机械可被成形为一种扩展器、一种排水航态发动机、一个泵、一个压缩机等。本发明的特点是适合于这些机器的任何一种。然而，为了描述和说明，所披露的实施例是一种密封制冷压缩机。
一般说来，涡形装置包括两个类似形状的螺旋涡卷，每一个被安装在一个单独的端板上，以限定一个涡形件。所述两个涡形件相互配合在一起，其中一个螺旋涡卷与另一个可转动地旋转180度。所述机器通过使得一个涡形件(轨道运行涡形件)相对于另一个涡形件(非轨道运行涡形件)沿轨道运行而工作，以在各自涡卷的侧面之间产生移动线触点。这些移动线触点限定了流体的移动隔离新月形空穴。这种螺旋涡卷共同形成为一个圆的渐开线。理论上，工作过程中在所述涡形件之间没有相对转动，所述运动只是曲线移动(没有本体任何线的旋转)。所述涡形件之间的相对转动通常采用一个十字联轴节来阻止。
移动流体空穴带着要被处理的流体从所述涡形机械的第一区域(提供有一个流体入口)到达该涡形机械的第二区域(提供有一个流体出口)。当从所述第一区域向着第二区域移动时，所述密封空穴的体积发生变化。在任何一个时刻，将有至少一对密封空穴，当在同一时间有几对密封空穴时，每一对空穴将有不同的体积。在一个压缩机中，所述第二区域的压力高于第一区域的压力，并且中心定位在所述机器内，第一区域被设置在所述装置的外周边。
阻止涡形件之间相对转动的联轴节可采取各种不同的形式，但一般包括两对从一环形圈伸出的键。一对键配合在所述轨道运行涡形件的槽内，另一对键配合在非轨道运行的涡形件或一个如轴承箱这样的固定体的槽内。
尽管这种被连接在所述两个涡形件之间的十字联轴节有效地防止这些相应涡形件之间的转动，但是就所述涡形件之间的联轴节的定位而言，存在设计和/或组装的问题。可替换地，在其它的应用场合，会需要其它的支撑结构和/或增加的壳体尺寸来支撑所述十字联轴节径向向外于所述涡形件。
在一个实施例中，本发明提供了一个十字联轴节，其能够直接相互连接所述两个涡形件，以便有效地防止它们之间的相对旋转，同时避免现有设计中存在的潜在设计问题，且减小所需定位表面的数量。本发明提供了一个十字联轴节，其仅具有一对柱来配合所述涡形件。轨道涡形件接触所述一对键的下部分，非轨道涡形件接触该对键的上部分。在一个实施例中，该单独的一对键被连接到一个环形圈，在另一个实施例中，该单独的一对键被连接到在所述键之间延伸的一个环形圈弧形部分上。
在本发明的又一个实施例中，一个十字联轴节直接将所述轨道运行涡形件与主轴承箱相互连接，以防止该轨道运行涡形件的转动。这一十字联轴节也具有单独一对键与所述轨道运行涡形件和主轴承箱配合。该单独一对键能够被连接到一个环圈上，或者它们能够被连接到一个环形圈的弧形部分上。
通过下面的详细描述以及附加的权利要求和附图，对本领域的技术人员来说，本发明的其它优点和目的将变得更加清楚。
在描述实现本发明目的的最佳模式的附图中
图1是包括本发明一个十字联轴节的涡形制冷压缩机的纵向截面图；图2是图1所示制冷压缩机的横截面图，该截面是沿图1中的线2-2截取的；图3是图1和图2所示的十字联轴节的顶视图；图4是图3所示十字联轴节的侧视图；图5是图3和图4所示十字联轴节的透视图；图6是本发明另一实施例的十字联轴节的透视图；图7是按照本发明另一实施例的由一个十字联轴节相互连接起来的涡形机械的一个固定件和一个非轨道运行涡形件的图解透视图；图8是图7所示十字联轴节的透视图；图9是本发明另一实施例的十字联轴节的透视图；以及图10是本发明又一实施例的十字联轴节的透视图。
虽然本发明的原理可应用于许多不同类型的涡形机械，但是为了示范说明，这里所描述的是一种密封涡形压缩机，尤其是一种已经发现在空气调节和制冷系统的制冷压缩机中特别实用的密封涡形压缩机。
现在参看附图，在所有附图中相同的标记号表示相同或相应的件，在图1和图2中表示有一个涡形压缩机，其包括本发明的唯一一个联轴节，所述压缩机通常由标记号10表示。涡形压缩机10包括一个普通的圆柱形密封壳体，该壳体在其上端焊接有一个盖14，在其下端焊接有一个基座16，基座上整体形成有许多安装脚(未示出)。盖14提供有一个制冷剂排放接头18，该接头内可以安放一个通常的排放阀(未示出)。固定到壳体上的其它主要件包括一个横向延伸隔板22，适当固定到壳体12的一个主轴承箱24和具有许多径向向外延伸支腿(其每一个也被适当固定到壳体12上)的下级轴承箱26，所述隔板22绕盖14被焊接到壳体12上的相同点的所述壳体周边被焊接。横截面一般为正方形但四个角圆弧过渡的电动机定子28被加压配合在壳体12内。定子上的圆角之间的平面提供了所述定子和壳体之间的通道，其有助于润滑油从壳体顶部到底部的回流。
在其顶端具有偏心曲轴销32的一个驱动轴或曲轴30可转动地支撑在一个轴承34和一个第二轴承36上，所述轴承34安装在主轴承箱24内，轴承36安装在下级轴承箱26内。曲轴30在其下端有一个直径相对大的同心孔38，该孔与径向向外倾斜的从所述孔向上延伸到曲轴30顶部的直径较小的孔40连通。孔38内设置有一个搅拌器。壳体12内部的下部分确定了一个储油槽44，储油槽内充满润滑油，油位稍高于转子46的较下端，孔38起一个泵的作用，将润滑流体向上抽吸到曲轴30并进入孔40，并最终到达需要润滑的压缩机10的所有各部分。
曲轴30由一个电动机可转动地驱动，所述电动机包括定子28、穿过定子的绕组48和被加压配合在曲轴30上的转子46。一个上方平衡物50被固定到曲轴30上，一个下方平衡物52被固定到转子46上。
主轴承箱24的上表面被提供有一个平推入支承表面54，在该表面上设置一个具有通用螺旋叶片或涡卷58的轨道运行涡形件56，所述螺旋叶片或涡卷58从端板60向上延伸。从轨道运行涡形件56的端板60下表面向下伸出的部分是一个其中具有轴颈轴承62的圆柱形套，其中可转动地设置有一个具有内孔66的驱动轴衬64，所述内孔内可驱动地设置一个曲轴销32。曲轴销32在一个表面具有一平面，其可驱动地与在孔66的一部分上形成的一个平面(未示出)配合，以提供一个径向适应驱动装置，如在受让人U.S.Letters的美国专利4877382中所示的那样，该专利所公开的内容在此仅作为参考。十字联轴节68也被提供，其设置在轨道运行涡形件56和轴承箱24之间，所述十字联轴节68连接在轨道运行涡形件56和一个非轨道运行涡形件70上，以防止轨道运行涡形件56的旋转运动。
非轨道运行涡形件70也被提供有一个涡卷72，其从端板74向下延伸，该端板被设置成与轨道运行涡形件56的涡卷58啮合配合。非轨道运行涡形件70有一个同心设置的排放通道76，其与向上开口的凹78连通，所述凹口又与盖14和隔板22限定的排放消音腔80流体连通。在所述非轨道运行涡形件70上还形成一个环形凹口82，在该凹口内设置一个密封件84。凹口78和82以及密封件84配合作用限定一个轴向压力偏置件，其接收由涡卷58和72压缩的加压流体，以便在所述非轨道运行涡形件70上施加一个轴向偏置力，由此驱使相应涡卷58和72的顶部分别与端板74和60的相对端板表面密封配合。密封件84最好具有美国专利5156539中详细描述的形式，该专利所公开的内容在此仅作为参考。非轨道运行涡形件70被设计成以合适的方式安装到主轴承箱24上，如在前述的美国专利4877382或美国专利5102316中所披露的那样，这些专利所公开的内容在此仅作为参考。
本发明的目的在于图3-5中描述的独特的十字联轴节68。十字联轴节68包括一个带有两个向上伸出的径向相对整体形成柱的环90。每一个柱92包括一个轨道运行涡形配合键94和一个非轨道运行涡形配合键96。如在图1和图2中所示，环90置于轨道运行涡形件56和主轴承箱24之间，柱92从轨道运行涡形件56中的相应槽98中延伸穿过，与键94配合，且从非轨道运行涡形件70中的相应槽100延伸穿过，与键96配合。
在现有技术中的十字联轴节在四个位置带有四个键，四个键表面与所述环相切，四个面与所述环垂直。与所述环垂直的这些面为所有的接触表面。这样，由于四个键绕所述环设置，由非轨道运行涡形件(在主轴承箱上)装入的两个径向设置面垂直于由轨道运行涡形件装入的两个径向设置面。
十字联轴节68具有柱92，这样键94和96转动一个特定的角度，最好在30和60度之间。在所述优选实施例中，如图3所示，一个柱92从水平轴旋转55°，另一个柱92从水平轴旋转57°。这样，通过相应地设置槽98和100，柱92的所有四个面能够被用于抵抗所述运动。这就允许非轨道运行涡形件70和轨道运行涡形件56采用相同的柱。在靠近环90的一个高度，轨道运行涡形件56采用键94两个相对的面，同时在远离环90的一个高度，非轨道运行涡形件70采用键96另外两个相对面。四个键(键94和96每一个有两个)被提供用来与涡形件56和70配合，但仅需要两个柱92。这种设计结构更加紧凑，重量小、成本低。
参看图6，其描述了本发明另一个实施例的十字联轴节168。十字联轴节168包括一个曲杆190，该曲杆带有两个向上伸出的径向相对整体形成柱192，其设置在曲杆190的相对两侧。每一个柱192包括一个轨道运行涡形配合键194和一个非轨道运行涡形配合键196。将曲杆190设计为置于轨道运行涡形件56和主轴承箱24之间，柱192从轨道运行涡形件56中的相应槽98中延伸穿过，与键194配合，且从非轨道运行涡形件70中的相应槽100延伸穿过，与键196配合。
十字联轴节168具有柱192，这样键194和196类似于键94和96那样转动。柱192的所有四个面能够用于抵抗运动。这就允许非轨道运行涡形件70和轨道运行涡形件56采用相同的柱。在靠近曲杆190的一个高度，轨道运行涡形件56采用键194的两个相对面，同时在远离曲杆190的一个高度，非轨道运行涡形件70采用键196另外两个相对面。四个键(键194和196每一个有两个)被提供用来与涡形件56和70配合，但仅需要两个柱192。这种设计结构更加紧凑，重量小、成本低。
参看图7和图8，其描述了本发明的又一个十字联轴节268。在图1-6中描述的实施例所有都表示出所述十字联轴节被用键连接到所述非轨道运行涡形件和轨道运行涡形件上。涡形压缩机设计者可以采用的另外一种选择是用键将所述十字联轴节连接在压缩机本体(即主轴承箱)和轨道运行涡形件之间。十字联轴节的这种设计具有本领域已知的优点和其自身的优点。如图7所示，主轴承箱224适合于与十字联轴节268匹配。
十字联轴节268包括一个环290，该环具有两个向上伸出的径向相对整体形成柱292。每一个柱292包括一个轨道运行涡形配合键294和一个主轴承箱配合键296。如图7所示，环290被设置在轨道运行涡形件56和主轴承箱224之间，柱292向上延伸穿过轨道运行涡形件56中的相应槽98，在远离环290的点与键294配合，柱292向上延伸穿过主轴承箱224中的相应槽300，在靠近环290的点与键296配合。
十字联轴节268具有柱292，这样键294和296类似于键94和96那样转动。从而，通过相应地设置槽98和300，柱292的所有四个面能够用于抵抗运动。这就允许主轴承箱224和轨道运行涡形件56采用相同的柱。在远离环290的一个位置，轨道运行涡形件56采用键294的两个相对面，同时在靠近环290的一个位置，主轴承箱224采用键296另外两个相对面。四个键(键294和296每一个有两个)被提供用来与涡形件56和主轴承箱224配合，但仅需要两个柱292。这种设计结构更加紧凑，重量小、成本低。
参看图9，其描述了本发明又一个实施例的十字联轴节368。十字联轴节368包括一个曲杆390，该曲杆带有两个向上伸出的径向相对整体形成柱392，其设置在曲杆390的相对两侧。每一个柱392包括一个轨道运行涡形配合键394和一个主轴承箱配合键396。将曲杆390设计为置于轨道运行涡形件56和主轴承箱224之间，柱392向上延伸穿过轨道运行涡形件56中的相应槽98，与键394配合，且向上延伸穿过主轴承箱224中的相应槽300，与键396配合。
十字联轴节368具有柱392，这样键394和396类似于键94和96那样转动。从而，柱392的所有四个面能够用于抵抗运动。这就允许主轴承箱224和轨道运行涡形件56采用相同的柱。在远离曲杆390的一个位置，轨道运行涡形件56采用键394的两个相对面，同时在靠近曲杆390的一个位置，主轴承箱224采用键396的另外两个相对面。四个键(键394和396每一个有两个)被提供用来与轨道运行涡形件56和主轴承箱224配合，但仅需要两个柱392。这种设计结构更加紧凑，重量小、成本低。
参看图10，其描述了本发明又一个实施例的十字联轴节468。十字联轴节468类似于图7和图8中所示的十字联轴节268，其设计为被用键连接到所述主轴承箱224和轨道运行涡形件56上。十字联轴节468包括一个环490，该环具有两个向上/向下伸出的径向相对整体形成柱492。每一个柱492包括一个轨道运行涡形配合键494和一个主轴承箱配合键496。环490设计为被设置在轨道运行涡形件56和主轴承箱224之间，柱492向上延伸穿过轨道运行涡形件56中的相应槽98，与键494配合，柱492向下延伸穿过主轴承箱224中的相应槽300，与键496配合。
十字联轴节468具有柱492，这样键494和496类似于键94和96那样转动。从而，通过相应地设置槽98和300，柱492的所有四个面能够用于抵抗运动。这就允许主轴承箱224和轨道运行涡形件56采用相同的柱。在远离环490一侧的一个位置，轨道运行涡形件56采用键494的两个相对面，同时在环490的另一侧，主轴承箱224采用键496的另外两个相对面。四个键(键494和496每一个有两个)被提供用来与轨道运行涡形件56和主轴承箱224配合，但仅需要两个柱492。这种设计结构更加紧凑，重量小、成本低。
尽管上面详细描述了本发明的优选实施例，但是应当清楚，在不超出附加的权利要求书的保护范围和本发明宗旨的前提下，可以对本发明进行修改、变更和变换。
权利要求
1．一种涡形机械，包括第一涡形件，其具有从第一端板向外延伸的一个第一螺旋涡卷；第二涡形件，其具有从第二端板向外延伸的一个第二螺旋涡卷，所述第二螺旋涡卷与所述第一螺旋涡卷相互交错，当所述第二涡形件相对于所述第一涡形件轨道运行时，在它们之间限定了许多移动腔；支撑所述第一和第二涡形件的固定件；使得所述第二涡形件相对于所述第一涡形件轨道运行的驱动件；十字联轴节，其设置在所述第二涡形件及所述第一涡形件和所述固定件中的一个件之间，所述十字联轴节防止所述第一和第二涡形件之间的相对旋转运动，所述十字联轴节包括与所述第二涡形件和所述一个件相配合的第一柱；与所述第二涡形件和所述一个件相配合的第二柱；设置在所述第一和第二柱之间的连接件。
2．如权利要求1所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱确定一个第一面和一个第二面，所述的一个件与所述第一柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第一柱的第二面配合。
3．如权利要求2所述的涡形机械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
4．如权利要求2所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面设置在所述连接件的相同侧。
5．如权利要求2所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面设置在所述连接件的相对侧。
6．如权利要求2所述的涡形机械，其特征在于，所述第二柱确定一个第一和第二面，所述的一个件与所述第二柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第二柱的第二面配合。
7．如权利要求6所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，且所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
8．如权利要求6所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面和第二面和所述第二柱的第一面和第二面被设置在所述连接件的相同侧。
9．如权利要求6所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面和第二面被设置在所述连接件的相对侧，所述第二柱的第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧。
10．如权利要求1所述的涡形机械，其特征在于，所述连接件是一个环形环。
11．如权利要求10所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱确定一个第一和第二面，所述的一个件与所述第一柱的第一面配合，所述第二涡形件配合所述第一柱的第二面。
12．如权利要求11所述的涡形机械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
13．如权利要求11所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面被设置在所述连接件的相同侧。
14．如权利要求11所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧。
15．如权利要求11所述的涡形机械，其特征在于，所述第二柱确定一个第一和一个第二面，所述的一个件与所述第二柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第二柱的第二面配合。
16．如权利要求15所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
17．如权利要求15所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面和所述第二柱的所述第一和第二面被设置在所述连接件的相同侧。
18．如权利要求15所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧，所述第二柱的第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧。
19．如权利要求1所述的涡形机械，其特征在于，所述的一个件是所述第一涡形件。
20．如权利要求20所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱确定一个第一面和一个第二面，所述第一涡形件与所述第一柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第一柱的第二面配合。
21．如权利要求20所述的涡形机械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
22．如权利要求20所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面被设置在所述连接件的相同侧。
23．如权利要求20所述的涡形机械，其特征在于，所述第二柱确定一个第一面和一个第二面，所述第一涡形件与所述第二柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第二柱的第二面配合。
24．如权利要求23所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
25．如权利要求23所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面和所述第二柱的所述第一和第二面被设置在所述连接件的相同侧。
26．如权利要求1所述的涡形机械，其特征在于，所述的一个件是所述固定件。
27．如权利要求26所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱确定一个第一面和一个第二面，所述固定件与所述第一柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第一柱的第二面配合。
28．如权利要求27所述的涡形机械，其特征在于，所述第一面通常垂直于所述第二面。
29．如权利要求27所述的涡形机械，其特征在于，所述第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧。
30．如权利要求27所述的涡形机械，其特征在于，所述第二柱确定一个第一面和一个第二面，所述固定件与所述第二柱的第一面配合，所述第二涡形件与所述第二柱的第二面配合。
31．如权利要求30所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一面通常垂直于所述第一柱的第二面，所述第二柱的第一面通常垂直于所述第二柱的第二面。
32．如权利要求30所述的涡形机械，其特征在于，所述第一柱的第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧，所述第二柱的第一和第二面被设置在所述连接件的相对侧。
全文摘要
一种涡形机械的十字联轴节，具有两个柱而不是传统的四个柱。本发明十字联轴节的每一柱确定两个键。一个键用于配合轨道运行涡形件。另一个键在一个实施例中用于配合非轨道运行涡形件，或在另一个实施例中用于配合主轴承箱。十字联轴节的两个柱能够通过一个连续环连接，或者十字联轴节的两个柱能够通过一个在该两个柱之间延伸的连接件连接。
文档编号F04C18/02GK1317643SQ01103360
公开日2001年10月17日 申请日期2001年2月2日 优先权日2000年2月2日
发明者哈里·克伦德宁, 詹姆斯·E·贡德曼 申请人:科普兰公司