[发明专利]涡旋式流体机械

说明书

本发明一般地说涉及一种流体机械，更准确地说涉及像压缩机、膨胀机、泵等涡旋式流体机械。

首先参照图9至图15，其中所示为以普通涡旋式压缩机为例的典型结构，这种压缩机属于已公知的流体机械技术。如图9和图10所示，参考数字10标示的壳体包括一杯形件12和用于封闭杯形件的开口端的前端盘11。杯形件12靠装配螺栓17牢固地安装在前端盘11上。装配螺栓17纵向穿过位于杯形件12的环形开口边上的螺栓孔123和位于前端盘11的环形边上的螺栓孔113。如图所示，在前端盘11的前端面上安装了一个向前凸出的带凸缘的圆柱形套筒15，从图中还可看到装配的主旋转轴14，该轴沿套筒15和前端盘11的中心轴线纵向延伸并分别穿过滚珠轴承16、13。此外，按照图10所示的另一种方案，压缩机还可装有用于密封壳体10内部的O形密封圈30。30分别安装在前端盘11的外圆表面和与此相配合的杯形件12的内圆表面之间及前端盘11的前端面和带凸缘的套筒15的侧面之间。从图10中可看到，纵向穿过套筒15和前端盘11的中心孔的主轴14，除受到滚珠轴承16、13的支承之外，还受到轴密封件32可旋转的支承。

参照图9和图10，图中表示出在壳体10中安装有定涡形件20，回转涡形件21和回转涡形件21的驱动和旋转抑制机构22（后文有详细说明）。此外，从图中还可看出定涡形件20由侧板部分201、螺旋形即涡形叶片部分202和从侧板部分201的表面突起形成的筋部203组成，定涡形件靠穿过杯形件12的底部121的螺栓固定在杯形件12上。壳体10的内部空间分为吸入腔25和输出腔26，由于在侧板部分201的外圆表面和杯形件12的内圆表面之间有配合间隙，因此用放入类似O形密封圈30一类的方法加以密封。在侧板部分201的中心部位开有一通孔31，用来连通两个涡形件20、21之间的密闭空间23和输出腔26。

从图中还可看到，回转涡形件21是由侧板部分211和从211内侧突起形成的螺旋形即涡形叶片212组成。回转涡形件装进壳体10时，21的涡形叶片部分212与定涡形件20的互补涡形叶片部分202相互错开180度地嵌套在一起。当把21、20放在相互啮合位置时，在密闭空间23处，两个涡形件202和212有多点互相接触。更确切地说，在回转涡形件21闭合运动时，换句话说，当两个涡形件202和212的叶片延伸部位的外端开始与它们相互啮合的件212和202的侧面接触时，如图13所示，有四个接触点：A、B、C、D。为了确定这些涡形件相互啮合时的正确的定位关系，通过回转涡形件21的恒星式回转运动中心Os（即主轴14或定涡形件20的中心轴线）与接触点A和B或C和D的连线相交成直角的Y轴上的一点，在定涡形件20和回转涡形件21上分别开有定位孔208和218。如图9所示，定位孔208的一部分还加工有螺纹209，在杯形件12的底部121开有与定位孔208同轴的通孔122。

现在，参照图9至图11，其中示出一种回转涡形件21的旋转抑制机构22的典型结构。22由牢固地嵌入前端盘11内表面的一个环形定圈221、贴紧安装在前端盘11的内表面上与定圈221相对的定环222、牢固地嵌入回转涡形件21的侧板部分211的外表面的环形定圈214、贴紧安装在侧板211的外表面上与环形定圈214相对的动环215和许多滚珠224组成。这些滚珠在工作位置与相同数量的沿轴向方向贯穿定环222和动环215的槽窝222a和215a相啮合。当回转涡形件21按图11所示顺时针方向作恒星式回转运动时，动环215将随之以图中标出的半径为Ror的圆圈为中心作类似的恒星式回转运动。在此运动期间，在回转涡形件21上产生一个在图视方向顺时针的旋转力或力矩。该力矩是根据反作用运动工作点和密闭空间23内的被压缩的流体的驱动力工作点的当时的偏移量而定的。在这样的工作条件下，会出现回转涡形件21可能绕动环215的中心顺时针旋转的现象。

可是，如图中所示，九个滚珠224卡在定环222上的槽窝222a的边缘与动环215上的槽窝215a的边缘之间，所以动环215不能转动。因而能够防止回转涡形件21出现旋转运动。

在如图所示的工作位置，动环215的回转中心位于其运动的最右点，此时抑制旋转运动的作用力的分布情况如图中箭头fc1至fc5所示。在这一位置，图中所示的位于最高点的滚珠224具有最大的抑制旋转运动作用，当离开这一特定的最高位置时，抑制作用便减小，因此，位于下半部分的九个滚珠224实际上对阻止系统的旋转运动完全不起作用。