专利名称：具有可变腔室的配重的涡旋机的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转机械的平衡。更具体地，本发明涉及用以平衡旋转机械的配重，其中，该配重包括一个可用来优化该配重质量的可变大小的腔室。
背景技术：
在现有技术中，有一类用于输送各种流体的通常被称为“涡旋”设备的机械。这类设备可以制成膨胀机、位移发动机(displacementengine)、泵、压缩机等，本发明的许多特点适用于上述任何一种机械设备。然而，出于说明的目的，公开的实施例是密封的制冷剂压缩机的形式。
一般来说，一涡旋设备具有两个相似形状的螺旋形卷片，每个卷片安装在一个单独的端板上以限定一个涡旋元件。两个涡旋元件相互配合在一起，其中一个涡旋卷片相对于另一个涡旋卷片可绕动地旋转180°。该设备工作时是借助一个涡旋元件(“绕动涡卷”)相对于另一个涡旋元件(“固定涡卷”或“非绕动涡卷”)旋转，以在相应的卷片的侧面之间产生移动线接触，这种移动线接触限定了可移动的、相互隔离的新月形流体腔。这种螺旋形涡旋卷片一般形成圆的渐开线，理论上，在工作过程中，所述涡旋元件之间没有相对绕动；也就是说，所述运动为纯粹的曲线平移(即在主体上没有任何线绕动)。流体腔将被处理的流体由涡旋设备中设置有流体入口的第一区域携带至涡旋设备中设置有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；当同时有多对密封的流体腔时，每对腔都具有不同的容积。在压缩机内，第二区域具有比第一区域更高的压力，并且其位置处于设备的中心，第一区域被设置于设备的外围。
两种类型的接触限定了形成于涡旋元件之间的流体腔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”)，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”)。为了获得高效率，这两种类型的接触都必须达到良好的密封。
涡旋类型设备的概念已经提出一段时间并且公认具有一些明显的优点。例如，涡旋机械具有高绝热性和容积效率，并且在给定容积下，具有相对小的体积和重量。由于涡旋机械不使用大的往复部件(例如活塞，连杆等)，因此他们比许多压缩机更安静以及振动更小，并且，由于所有的流体流动是沿一个方向在多个相对的腔中同时压缩的，因此由压力引起的振动更小。这类机械也由于只使用相对很少的移动部件、涡旋件之间具有相对低的运动速率以及对流体杂质所固有的容许度而具有高稳定性和耐用性。
一个涡旋元件相对于另一个涡旋元件的旋转运动产生了不平衡，这种不平衡典型地通过使用一个或多个配重来抵消。当设计新压缩机和/或重新设计和改进现有压缩机时，有时候必须要设计一种新的配重。当配重的质量需要为特定的应用进行优化时，对新型配重的需求就成为典型的需要。每次需要一种新的质量的配重时，用于该特定质量的配重的新模具也要进行改良。新模具的改进导致了与新模具相关的时间和成本的增加。
发明内容
本发明提供了一种包括凹槽的配重。凹槽的尺寸和/或深度可以根据配重的质量的变化而改变。因此，可以通过改变配重内凹槽的尺寸和/或深度而制造质量不同但具有相同外径的配重以满足配重的所需质量。配重具有不同质量但仍然保持共有外径的实际情况消除了当使用不同质量的配重时在装配线上对加工进行改进和/或改造的必要，该装配线用于将配重装配到压缩机组件上。
本发明的更多领域的应用将在下文的具体描述中变得显而易见。应该理解到虽然指明了本发明的优选实施例，但是所有的具体描述和特定示例都是出于举例的目的而不是用于限制发明的范围。
本发明可以通过具体描述以及相应的附图而被更充分地理解，其中图1是沿具有根据本发明的可变质量配重的涡旋型制冷剂压缩机中心的垂直剖视图；图2是图1所示的配重以及用于制造该配重的铸模或冲模的俯视透视图；图3是图2所示的配重以及铸模或冲模的仰视透视图；图4是与图3相似的视图，但是显示了具有不同质量的配重；图5是根据本发明的另一实施例的配重和成型铸模或冲模的仰视透视图；图6是用于制造图2和3中所示配重的铸模组件的透视图；图7是用于制造图5中所示配重的铸模组件的透视图。
具体实施例方式
下面关于(多个)优选实施例的描述实质上仅是举例说明，而决不是用于限定发明及其应用或使用。
本发明的平衡系统可用于任何类型的旋转设备。只是出于举例的目的，本发明针对一种旋转压缩机，尤其是一种涡旋型制冷剂压缩机进行描述。
现参照附图，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中所示的具有根据本发明的平衡系统的涡旋压缩机通常由标号10表示。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带有多个与其一体成形的安装脚(图中未示出)。罩盖14配置了可带有普通排放阀(图中未示出)的制冷剂排放配件18。固定在壳体上的其它主要元件包括横向延伸的分隔板22，它沿周边焊接在罩盖14与壳体12焊接的相同位置上；主轴承座24，其适当地固定到壳体12上；以及下轴承座26，其具有多个径向向外延伸的腿，每个腿也适当地固定到壳体12上。横截面大体上为方形但在角部倒圆的电动机定子28压配合在壳体12内。定子上的倒圆角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回流到底部。
在上端具有偏心曲柄销32的驱动轴或曲轴30可旋转地以其轴颈支承在主轴承座24的轴承34和下轴承座26的第二轴承36内。曲轴30的下端有一直径较大的同心孔38与一沿径向向外倾斜的直径较小的孔40连通，该孔40从连通处向上延伸到曲轴30的顶部。在孔38内设有一个搅拌器42。内壳体12的下部形成一个集油槽44，其内充满润滑油，油位可略高于转子46的下端，孔38起到泵的作用，向上泵送润滑油至曲轴30并进入孔40，最后到达压缩机的各个需要润滑的部分。
曲轴30可旋转地被一电动机驱动，该电动机包括定子28、套在其上的绕组48和压配合在曲轴30上、并分别具有上、下配重50和52的转子46。
主轴承座24的上表面设有一个平坦止推轴承表面54，其上设置着一个具有普通的螺旋叶片或卷片58的旋转涡旋元件56。由旋转涡旋元件56的下表面向下伸出的为一其内设有一轴颈轴承60的圆筒形轴毂，在该轴毂中可绕动地设置着驱动衬套62，该衬套有一内孔64，其内可驱动地设置着曲柄销32。曲柄销32在一平面上具有一平台，该平面与在孔64的一部分中形成的平台表面驱动接合(图中未示出)以提供径向顺从的驱动配置，就如美国专利4,877,382中所示出的那样，该专利公开的内容被本文参考引用。还提供一欧氏联轴节66，其设置在旋转涡旋元件56和主轴承座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68上，以防止旋转涡旋元件56的旋转运动。欧式联轴节66优选地为美国专利5,320,506中所公开的类型，该专利公开的内容被本文参考引用。
还提供了一个带有卷片70的非旋转涡旋元件68，卷片70放置在与旋转涡旋元件56的卷片58相接合处。非旋转涡旋元件68在中央设置有排放通道72，该通道与向上开口的凹槽74连通，该凹槽又与由罩盖14和分隔板22限定的排放减声腔76流体连通。在非旋转涡旋元件70内还形成一环形槽78，并在其内部设有一密封组件80。凹槽74、78以及密封组件80相互作用限定了轴向压力偏压腔，用以接收被卷片58和70压缩的承压流体，从而对非旋转涡旋元件68施加轴向偏压力，以此推动相应的卷片58，70的端部分别与相对的端板表面密封配合。密封组件80优选为美国专利5,156,539中所更具体描述的类型，该专利公开的内容被本文参考引用。非旋转涡旋元件68被设计为以适合的方式安装在主轴承座24上，就如在前述的美国专利4,877,382或5,102,316中所描述的那样，上述专利公开的内容被本文参考引用。
现参考图2和图3，上配重50被更详细地图示出来。虽然本发明是针对于上配重50进行描述，但是如果希望的话，将上配重50的可变质量的特征应用于下配重52中也是在本发明的范围之内。
上配重50为台阶状，它包含一半圆的C型部分或者主体90具有周向相对的端面92和一对周向相对延伸的凸缘定位部94，每个定位部都包括一开口96，利用其可将配重50固定到转子46上。C型部分90在端面92之间具有弓形主体部分，其沿周向延伸的弧度可达到但不超过180°，以便使其可以完全安装在转子46的沿其转轴延伸的平面的一侧上。凸缘部分94由端面92的结合点周向延伸以限定一超过180°的角度延伸部分。
C型部分90限定了一腔室或凹槽98，对配重50来说可用其来获得特定质量。凹槽98延伸一特定弧度以及具有一特定深度。弧长及槽深都可以通过使用不同的可互换的芯100(图6)来改变，该芯100被插入到一可用来制造配重50的铸模或冲模102(图6)中。此外，一个或多个肋部104可以制成在槽98内延伸以调整配重50的质量到特定质量。图4中显示的配重50’与配重50的质量相比由于具有弧度更短、深度更浅的凹槽98以及额外的一个或多个肋部104，使其具有比配重50更大的质量。这些都是利用不同的芯或销100来完成的。配重50和50’的外形是相同的，因此允许配重50和50’在相同的铸模或冲模102(图6)中制造，而该铸模或冲模102具有的不同的芯100可用来限定不同尺寸的凹槽98。当压缩机10的工作特性改变，并且该工作特性的改变使得压缩机10需要重新平衡时，配重50’可以替换配重50。
现参照图5，该图显示了根据本发明的另一个实施例的配重150。除了由多个孔198替换了凹槽98外配重150与配重50完全相同。多个孔198沿C型部分90周向布置，并且每个孔都具有特定的深度。孔198的数量以及每个孔198的深度都可以根据具有不同数量和长度的销200的芯200(图7)而各自独立地改变，该芯200插到用来制造配重150的铸模或冲模102(图7)中。
因此，具有共有外径的配重可以被制造为具有不同的质量。这一特征可以减少与附加工厂成本相关的费用。现有技术中是根据高度和/或直径来设计不同的配重，因此当使用不同质量的配重时需要对配重的装配加工进行修改或替换。由于多个配重质量具有共有的外径，由于多种配重质量具有共有的外径，单独的一套装配设备就可以被所有的多个配重质量所利用。
上述关于本发明的描述在本质上仅仅是示例作用，因此，在不背离本发明要旨的情况下做出的变化均被认为在本发明的范围之内。这种变化不认为是脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于驱动轴的配重，其被设计为分别在多个具有不同平衡要求的旋转机械中的每个旋转机械中使用，所述配重包含一主体，其具有整体尺寸和形状以便安装在所述多个旋转机械的每个旋转机械中；和一个位于所述主体中的凹槽，所述凹槽具有可选择的容积，用来按需要优化用于特定旋转机械上的所述配重的总质量。
2.如权利要求1所述的配重，其特征在于，所述凹槽包含多个孔。
3.如权利要求2所述的配重，其特征在于，选择孔的数量以提供所述的体积。
4.如权利要求2所述的配重，其特征在于，选择孔的深度以提供所述的体积。
5.如权利要求1所述的配重，其特征在于，所述凹槽为一细长腔。
6.如权利要求5所述的配重，其特征在于，选择所述腔的长度以提供所述的体积。
7.如权利要求5所述的配重，其特征在于，选择所述腔的深度以提供所述的体积。
8.如权利要求5所述的配重，其特征在于，一肋部形成在所述腔内以提供所述体积。
9.如权利要求1所述的配重，其特征在于，所述驱动轴由具有定子和转子的电机驱动，所述配重被设计为连接在所述转子上。
10.如权利要求9所述的配重，其特征在于，所述主体为一弓形体。
11.如权利要求10所述的配重，其特征在于，所述凹槽为一细长的弓形腔。
12.如权利要求1所述的配重，其特征在于，所述旋转机械为一涡旋机械，包含一第一涡旋元件，其具有第一端板以及从所述第一端板向外伸出的第一螺旋卷片；和一第二涡旋元件，其具有第二端板以及从所述第二端板向外伸出的第二螺旋卷片，所述第二涡旋卷片与所述第一涡旋卷片相互接合；所述驱动轴引起所述涡旋元件相对于另一涡旋元件绕动，由此所述螺旋卷片在一吸入压力区域和一排放压力区域之间形成容积逐渐改变的腔。
13.一种生产用于驱动轴的配重的方法，该配重被设计为分别在多个具有不同平衡要求的旋转机械中的每个旋转机械中使用，所述方法包含提供一铸模，其用于铸造一具有整体尺寸和形状的主体配合在多个旋转机械的每个旋转机械中；在所述铸模中插入一芯部以在所述主体上形成一凹槽，所述铸模具有可选择的容积以形成凹槽，用来按需要优化用于特定旋转机械上的所述配重的总质量；和铸造所述配重。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯具有多个孔。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，选择孔的数量以提供所述容积。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，选择孔的深度以提供所述容积。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述凹槽为一细长腔。
全文摘要
一用于不同压缩机上的平衡系统使用了一具有共有外形的配重。通过改变位于配重上的凹槽尺寸来针对每个压缩机优化其配重的质量。在一实施例中，该凹槽为一弓形槽；以及在另一实施例中，该凹槽为多个孔。
文档编号F04C18/02GK1793662SQ20051008958
公开日2006年6月28日 申请日期2005年8月4日 优先权日2004年12月21日
发明者K·J·莱因哈特, J·A·谢弗, E·P·卡文德 申请人:科普兰公司