专利名称：固定叶片转动式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明一种带固定叶片的转动式压缩机，特别是一种用于这种类型的压缩机的活塞—叶片组件的新的结构，其中活塞在圆柱体中进行圆形的平移运动。
在带固定叶片的转动式密封压缩机中，当所述叶片的顶部在例如弹簧的推力装置的作用下抵靠在活塞的外表面上时，由于所述叶片的顶部跟随滚动活塞的运动，根据滚动活塞和圆柱体以及滚动活塞和固定叶片之间的接触线，在圆柱体内高压或排出腔和低压或吸入腔之间形成分隔。
而且，由于存在于压缩机壳体内部(保持在系统的高排出压力)和圆柱体内侧(在压缩周期的大部分时间里保持在低压)之间的高的压差，固定叶片被强制抵靠在滚动活塞的外表面上。所述力的作用以及叶片顶部的形状引起滚动活塞和固定叶片之间的有限的润滑，即处于动液油楔的形成和部件间金属接触之间的中间相。其结果，这种润滑变得不充分，允许部件间的金属接触，引起固定叶片顶部和滚动活塞的外接触表面上的磨损，导致所述活塞直径的变化，损害其使用寿命并因而影响压缩机的可靠性。
这种接触除了产生难以减低的摩擦噪音外，还增加压缩机的能量损失，从而损害其效率。
然而，滚动活塞和固定叶片之间的接触外形引起压缩机压缩腔和吸入腔之间的泄漏，降低所述压缩机的体积容量。
已知的使滚动活塞和固定叶片之间的磨损问题减至最小的技术方案是在制造固定叶片时使用更耐磨的材料。也可使用复合材料，这种材料除了高的使用寿命外，还具有低的比重和低磨擦系数的优点。然而，如本申请人的巴西专利申请PI9102901中所述的使用特殊材料制造接触部件的技术方案，其中固定叶片的自由端设置一与滚动活塞接触并由更耐磨的材料制成的插块，但这种方案由于所述材料的高成本而增加压缩机的成本。
这些方案尽管减小了在叶片和滚动活塞中磨损的问题，但不能减小压缩机的噪音和能量损失问题。
因此，本发明的一个目的是减小转动式压缩机的叶片的顶部和活塞外表面之间的金属接触和磨损，而不会引起压缩机能量效率的损失。
本发明的另一个目的是提供一种解决上述问题的方案，它不需使用特殊的材料来制造相互相对运动的接触部件，而不会改变压缩机的正常运转状况。
本发明的再一个特定的目的是提供一种叶片—活塞组件，它允许在所述叶片和活塞之间形成永久的密封油膜，从而除了降低摩擦噪音外，使压缩机的压缩腔和吸入腔之间的泄漏减至最小。
用于本发明中的转动式压缩机包括一活塞，活塞由一偏心轴驱动沿一圆柱体的内表面做圆形的平移运动，圆柱体上有一径向槽口，其中设置一固定叶片，叶片的自由端为与活塞的侧表面永久接触的弧形表面，活塞侧表面的周向延伸的至少一部分轮廓的弧度与固定叶片的接触端表面的弧度基本相等并同心，设置有作用在活塞和固定叶片上的接合装置以限制所述活塞绕其轴线转动，使得当活塞在其平移运动过程中摆动到包含圆柱体的径向槽口的径向平面两侧并围绕固定叶片的接触端表面时，只有活塞侧表面的周向延伸的具有所述弧度的接触部分保持与固定叶片的接触端表面的接触。
在上述新的这种结构中，由于在固定叶片和活塞的接触表面之间提供了永久油膜，可大大减少固定叶片和活塞外表面之间的间断的金属接触，使压缩机工作过程中由所述接触引起的磨损和噪音减至最小，从而增加压缩机的效率和可靠性。
下面参照附图描述本发明，附图中
图1为一种安装有一用于本发明的类型的固定叶片的转动式密封压缩机的部分纵向垂直截面图；图2为沿图1中II—II线截取的部分截面图，示出根据现有技术的活塞—叶片组件；图3为与图2相似的部分截面图，但示出根据本发明构成的并与活塞一起工作的固定叶片；图4为根据本发明的一个实施例的固定叶片和活塞接触区域的放大视图；图5为与图4相似的视图，示出本发明的另一实施例；图6为与图4相似的视图，示出本发明的另一实施例。
如图所示，转动密封式压缩机包括一圆筒形壳体1，其中一圆柱体10是刚性固定的，并容放着一活塞20，该活塞由一偏心轴2驱动，偏心轴由一主轴承3和一副轴承4支承。
偏心轴2由一电机的转子5驱动，电机的定子6与壳体1的内壁相连。
圆柱体10设有一径向槽11，其中安放着一固定叶片30，在所述叶片在所述径向滑动槽11中往复运动的过程中，该叶片通常由一弹簧40偏移至一叶片自由端31与活塞20的侧表面21永久接触的位置。
壳体1的下部用作用于润滑油的泵7，润滑油用于润滑压缩机的相对运动的机械部件。如图2所示，固定叶片30在圆柱体10中围绕活塞20并在主轴承3和副轴承4的内表面之间限定一压缩腔50和一吸入腔60，压缩腔50具有一通过一设在副轴承4上的孔与壳体1内侧连通的排出槽51，而吸入腔具有一通过副轴承4与吸入连接器62相连的吸入孔61(见图1)。根据现有技术，在压缩机操作过程中，活塞20沿圆柱体10的内表面平移运动及转动，也即绕圆柱体中心线的平移运动和绕自身轴线的转动，所述活塞20的转动速度(WR)由以速度W转动的所述偏心轴2引起的牵引和由与叶片、圆柱体和所述活塞20的侧壁的接触引起的摩擦决定。所述活塞20的转动导致活塞与叶片自由端31之间的摩擦接触，由于摩擦引起磨损和功率损失。所述磨损是由于活塞20和叶片自由端31之间的相对速度(Vt)造成的。摩擦接触是由于难以在所述表面的相切的接触表面之间保持油膜，其原因是由于表面的形状及活塞20和固定叶片30之间的相对运动。
根据本发明，通过增加叶片自由端31和活塞20的侧表面21之间的弧形接触表面的接触面积，以及通过在活塞20和固定叶片30之间设置特别用于消除所述活塞和叶片之间的如上所述的相对运动的接合装置，可减小叶片自由端31处的磨损。所述接合装置在所述活塞20和固定叶片30之间形成周向锁定，防止所述活塞20绕其轴线转动，但允许所述活塞和叶片之间的相对运动，因而所述活塞20沿圆柱体10的内表面线性移动。
在本技术方案中，活塞20不再有如现有技术那样由偏心轴2的转动引起的绕其自身轴线的转动，而只有由偏心轴2的转动引起的绕其与所述固定叶片30的接合点在圆柱体10中的摆动，其结果产生上述平移运动。所述摆动发生在与圆柱体10的轴线横交的方向，从与径向槽21和固定叶片30共面的径向平面的一侧至另一侧。在所述摆动期间，当活塞20与圆柱体10中的叶片槽闭合时，其运动将主要是滚动。在与其相对的部分，运动将是滑动。
为实现本发明，如图3和4所示，活塞叶片接合装置限定成沿活塞20的轴向延伸设置的一止挡凹槽22，其中装入至少叶片自由端31的一部分，其轮廓的曲率与所述止挡槽22的曲率基本相等且同心。在该结构中，所述止挡槽22具有凹形，其曲率与叶片自由端31的接触端表面的凸形的曲率相似，以覆盖所述固定叶片30的整个宽度，并具有至少等于叶片自由端31的周向延伸的周向延伸。
尽管图中未示出，止挡槽22可具有任何多边形横截面，只要所述止挡槽22的与叶片自由端31接触的部分具有与叶片自由端31相同的形状，从而在所述活塞20运动过程中在该区域保持油膜。与其横截面无关，止挡槽22的周向延伸应比叶片自由端31的周向延伸大，从而允许活塞在其平移运动过程中进行摆动并避免在所述运动过程中所述活塞20和固定叶片30之间装配的脱离。
在另一种实施例的更复杂的结构中，叶片自由端31至少在其长度的一部分上设置一凹形止挡槽，用于接受活塞20的相应的伸出部分，所述部分或结合或安装到所述活塞20的侧表面21上。所述结构设计成沿活塞20的轴向长度保持不相切但连续的接触面。
在图3和4所示的实施例中，为了允许活塞20摆动到径向槽11的径向平面的两侧的摆动，止挡槽22的周向延伸大于叶片自由端31的周向延伸，从而在由所述凹槽22和固定叶片30限定的两表面的相互接触部分产生侧向间隙，从而避免所述固定叶片30和活塞20之间的脱离。在图5所示的本发明的另一实施例中，如巴西专利申请PI9102901中所述的叶片自由端承载插块70在本结构中具有抵靠着活塞20的侧表面21的凹形面71，并由下述的锁紧装置80锁紧在该位置，插块还有一相对的凸形面72，其表面曲率等于止挡槽32的凹形接触端表面的曲率，该止挡槽设置在叶片自由端31并占据固定叶片30的整个宽度和厚度。在所述插块70和叶片自由端31的相互接触表面之间保持一层油膜，避免相互相对运动的各部件之间的磨损摩擦。在该结构中，活塞20的周向锁定通过使插块70保持在叶片自由端31中而获得。活塞20和插块70之间的周向锁定由钥匙形的锁合机构80实现，它具有一置于设在活塞20中的径向槽23中的端部和一置于插块70的接触面中的径向槽73中的相对端部，所述槽设计成至少占据活塞和所述插块70的轴向延伸部分的一部分。在另一种未示出的实施例中，锁合机构80可具有一安装到活塞20上的端部和一安装到叶片自由端31的相对端部。在如图6所示的本发明的另一种实施例中，活塞20和固定叶片30分别具有止挡槽22，32，其中最好设置一圆柱形的插块90。在所述圆柱形插块90和各所述止挡槽22，32的接触表面之间保持一层油膜，从而避免吸入腔50和排出腔60之间的磨损摩擦和气体泄漏。在该结构中，插块90用作活塞20和固定叶片30之间的周向锁定部件，从而在所述活塞20沿圆柱体10的内表面作平移运动过程中避免所述部件的脱离。
在上述任一种实施例中，固定叶片30和活塞20之间接触面积的增加以及绕与叶片自由端31的接合点的相对摆动允许在所述部件之间保持一层油膜，从而减小叶片自由端31的磨损以及所述磨损的后果。
由于这些结构，在所述活塞沿圆柱体10的内表面平移运动的过程中，只有活塞20侧表面21的周向延伸部分的与叶片自由端31一起工作的接触部分保持与活塞接触。
在上述技术方案中，接合部件和任何相关部件之间的沿叶片30前后方向的相对运动由圆柱体10的端壁避免，该端壁由主轴承3和副轴承4限定。
权利要求
1.一种带固定叶片的转动式压缩机，包括一活塞(20)，活塞由一偏心轴(2)驱动沿一圆柱体(10)的内表面做圆形的平移运动，圆柱体上有一径向槽口(11)，其中设置一固定叶片(30)，所述叶片的自由端(31)为与所述活塞(20)的侧表面(21)永久接触的弧形表面，其特征在于，所述活塞(20)侧表面(21)的周向延伸的至少一部分轮廓的弧度与所述固定叶片(30)的接触端表面(31，32，90)的弧度基本相等并同心，设置有作用在所述活塞(20)和所述固定叶片(30)上的接合装置(22，31，32，70，80，90)以限制所述活塞(20)绕其轴线转动，使得当所述活塞(20)在其平移运动过程中摆动到包含所述圆柱体(10)的径向槽口(11)的径向平面两侧并围绕所述固定叶片(30)的接触端表面时，只有所述活塞(20)侧表面(21)的周向延伸的具有所述弧度的接触部分(22，72)保持与所述固定叶片(30)的接触端表面(31，32)的接触。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述接合装置包括一至少设置在由所述叶片(30)的接触端表面和所述活塞(20)的侧表面(21)限定的部分之一上的止挡凹槽(22，32)，和一与所述部分的另一部分接合并装配在所述第一部分的止挡凹槽(22，32)中的相应的突出部分(31，70，90)，从而使所述活塞(20)相对于所述叶片(30)周向锁定，所述止挡凹槽(22，32)和所述突出部分(31，70，90)限定具有相同的弧度并在所述活塞(20)和固定叶片(30)之间永久相互接触的表面。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述止挡凹槽(32)由所述固定叶片(30)的凹形接触端表面(31)限定，所述突出部分(70)由所述活塞(20)的侧表面(21)支承并限定为所述侧表面的外径向突起(70)，其自由端限定所述活塞(20)侧表面的具有所述弧度的圆周延伸部分，所述外径向突起(70)被限制相对于所述活塞(20)侧表面(21)周向移动。
4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述外径向突起(70)由一抵靠在所述活塞(20)的侧表面(21)上的插块限定，并由一锁定机构(80)相对于所述活塞(20)周向锁定，锁定机构同时作用在所述活塞(20)和插块上。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述插块锁定机构由一安装到所述活塞(20)，和在所述插块(70)和固定叶片(30)限定的部分之一上的锁定件(80)限定。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述锁定件(80)为钥匙形，其一部分置于设在所述活塞(20)侧表面(21)上的径向槽(23)中，另一部分置于相应的设在所述插块(70)的相邻端上的槽(73)中，所述槽占据所述活塞(20)和插块(70)的轴向延伸部分的至少一部分。
7.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述止挡凹槽(22，32)贯穿设置所述止挡凹槽(22，32)的部分的接触纵向延伸部分。
8.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述止挡凹槽(22)设置在所述活塞(20)侧表面(21)上，并在其底部限定所述活塞(20)侧表面的具有所述弧度的所述接触部分，所述突出部分由所述叶片(30)的凸形接触端表面限定。
9.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述止挡凹槽(22)的周向延伸部分超过所述叶片自由端(31)的周向延伸部分一定的值，在所述活塞(20)摆动到包含圆柱体(10)的径向槽口(11)的径向平面的两侧的过程中，该值足以保持所述止挡凹槽(22)和所述叶片自由端(31)之间的接触。
10.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，由所述活塞(20)侧表面(21)和所述叶片(30)的自由端表面(31)限定的各表面上分别设有止挡凹槽(22，32)，通过提供一插块(90)而获得所述活塞(20)和所述固定叶片(30)之间的周向锁定，该插块占据所述凹槽(22，32)的整个纵向延伸部分并同时部分地置于所述止挡凹槽(22，32)中。
全文摘要
一种带固定叶片的转动式压缩机，包括一活塞(20)，活塞由一偏心轴(2)驱动沿一圆柱体(10)的内表面做圆形的平移运动，圆柱体上有一径向槽口(11)，其中设置一固定叶片(30)，叶片的自由端(31)为与活塞(20)的侧表面(21)永久接触的弧形表面，其特征在于，至少活塞(20)侧表面(21)的周向延伸的至少一部分轮廓的弧度与固定叶片(30)的接触端表面(31，32，90)的弧度基本相等并同心，设置有作用在活塞(20)和固定叶片(30)上的接合装置(22，31，32，70，80，90)以限制所述活塞(20)绕其轴线转动，使得当活塞(20)在其平移运动过程中摆动到包含圆柱体(10)的径向槽口(11)的径向平面两侧并围绕固定叶片(30)的接触端表面时，只有活塞(20)侧表面(21)的周向延伸的具有所述弧度的接触部分(22，72)保持与固定叶片(30)的接触端表面(31，32)的接触。
文档编号F04C18/324GK1128060SQ9419292
公开日1996年7月31日 申请日期1994年6月29日 优先权日1993年6月30日
发明者曼弗雷德·克吕格尔, 雷纳多·帕夫 申请人:巴西船用压缩机有限公司