专利名称：键联轴器和包含该键联轴器的涡旋压缩机的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及用于压缩制冷剂的涡旋压缩机，更具体地说，涉及通常在本领域 称为“十字滑块联轴器或十字联接器(oidman Coupling) ”的键联轴器或键联接器(key coupling)，其用于防止涡旋构件在彼此相对地沿轨道运动时在其间发生相对角运动。
背景技术：
涡旋压缩机是一种用来压缩制冷剂的特定类型的压缩机，其用于诸如制冷、空气 调节、工业冷却和冷冻器等应用和/或可使用压缩流体的其他应用。这种现有涡旋压缩 机是已知的，例如在Hasemann申请的第6，398，530号美国专利、Kammhoff等人申请的第 6，814，551号美国专利、Kammhoff等人申请的第6，960，070号美国专利和Kammhoff等人 申请的第7，112,046号美国专利中给出了示例性描述，上述所有这些专利都已经转让给与 本案的受让人密切相关的比策尔(Bitzer)公司。由于本案揭示内容属于可在这些或其他 涡旋压缩机中实施的改进，因此，第6，398，530号美国专利、第7，112，046号美国专利、第 6，814，551号美国专利和第6，960，070号美国专利的全部揭示内容以全文引用的方式并入 本文中。正如这些专利所示例性描述的那样，涡旋压缩机传统地包括外罩，外罩内容纳有 涡旋压缩机。涡旋压缩机包括第一和第二涡旋压缩机构件。第一压缩机构件通常静止不动 地设置且固定在外罩中。第二涡旋压缩机构件可相对于第一涡旋压缩机构件运动，以压缩 位于各自基座上方并相互啮合的各自涡旋肋之间的制冷剂。传统地，可动涡旋压缩机构件 可围绕中心轴线并沿着一个轨道路径被驱动，以实现压缩制冷剂的目的。经常在同一外罩 内提供一个典型地为电动马达的适当驱动单元，以驱动可动涡旋构件。用于防止涡旋构件在相对彼此沿轨道运动时在其间发生相对旋转或运动的常用 方法之一是通过使用通常被称为“十字滑块联轴器”的物体而实现的。正如本文参照的专 利所示例性描述的那样，十字滑块联轴器典型地包括具有两组键的环结构。如在’ 551专利 中说明但未标号的那样(也参见’ 530专利中的十字滑块联轴器90)，一组键在沿轨道运动 的涡旋压缩机本体的表面上沿一个线性方向滑动，而另一组键则诸如沿着固定涡旋压缩机 本体在固定表面上垂直滑动。就其中一组键而言，沿轨道运动的涡旋压缩机本体通常采用 在由相互垂直的轴线界定的分离象限中成180°隔开的两个狭槽，如图10所示。这些狭槽 容纳沿一个横向轴线引导线性平移运动的十字滑块联轴器的两个键。也如图10所示，典型 地通过提供向上伸出的耳状物来设置这些狭槽。可动涡旋压缩机本体的狭槽的位置与各轴 线大体隔开，以用于承载防止在可动和固定涡旋压缩机本体之间发生相对角运动所必需的 力矩负载。本发明针对现有的十字滑块联轴器配置和包含十字滑块联轴器的涡旋压缩机改 进。
发明内容
在一个方面，本发明提供在相邻象限中作用的键联轴器与可动涡旋本体之间的接 触件。根据该方面的涡旋压缩机包括涡旋压缩机本体(包含第一涡旋压缩机本体和第二涡 旋压缩机本体)，所述涡旋压缩机本体具有各自的基座以及从所述各自的基座伸出且相互 啮合的各自的涡旋肋。所述第二涡旋压缩机本体可相对于外罩运动。所述涡旋肋大体围绕 中心轴线，其中涡旋压缩机本体可沿着第一和第二横向轴线(其中第一和第二横向轴线以 及中心轴线大体相互垂直)彼此相对运动。键联轴器作用在第二涡旋压缩机本体上，其中 第二涡旋压缩机本体可沿着第二横向轴线相对于键联轴器运动。键联轴器具有防止相反方 向上的相对转动的第一对协作滑动接触件，包含分别在第一横向轴线的相同侧作用以及也 在第二横向轴线的相反侧作用的第一和第二接触件。本发明的另一个方面涉及键联轴器与涡旋压缩机本体之一之间的四个接触键。根 据该方面，涡旋压缩机包括涡旋压缩机本体(包含第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机 本体)，所述涡旋压缩机本体具有各自的基座以及从所述各自的基座伸出且相互啮合的各 自的涡旋肋。键联轴器作用在第二涡旋压缩机本体上，其中第二涡旋压缩机本体可通过键 联轴器与第二涡旋压缩机本体之间的接触界面相对于键联轴器线性运动。该接触界面由至 少四个键提供。从结合附图给出的以下详细描述中将可以更清楚地理解本发明的其他方面、目的 和优点。
附图并入说明书中并构成说明书的一部分，这些附图举例说明本发明的若干方 面，且与具体实施方式
一起用于解释本发明的原理。附图中图1是根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件的横截面；图2是图1所示的涡旋压缩机实施例的上部分的等距图的部分横截面和截取图；图3是与图2相似但放大的视图，该图从不同角度和截面得到，以示出其他结构特征；图4是图1的实施例的下部分的部分横截面和截取图；图5是根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机本体和十字滑块联轴器的部分横 截面截取对称图；图6是在先前实施例中使用的可动涡旋构件和十字滑块联轴器的分解图；图7是具有运行间隙(其中出于示范目的将运行间隙显著夸大)的可动涡旋构件 和根据本发明的一个实施例的十字滑块式键接触件的俯视图；图8和9示出了与图7相似的情形，其不同之处在于这两幅图示出了对称十字滑 块式键布置(再次示出了夸大的运行间隙)，以阐明在不具备图7中的非对称键接触表面的 情况下可能出现的涡旋本体的一些不期望转动和键表面的边缘负载；图10是使用更传统的两狭槽布置以容纳十字滑块联轴器的两个键的可动涡旋构 件的俯视图。虽然将结合某些优选实施例来描述本发明，但是没有任何意图将本发明局限于这 些实施例。相反，其意图涵盖所有包含在权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有 替代物、修改和等同物。
具体实施例方式附图中举例图解了根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件10，其大体包括外 罩12，在该外罩12内涡旋压缩机14可由驱动单元16驱动。涡旋压缩机组件可配置在制冷 剂回路中，以用于制冷、工业冷却、冷冻、空气调节或需要压缩流体的其他合适应用。合适的 连接端口提供与制冷回路的连接，并包括延伸穿过外罩12的制冷剂入口 18和制冷剂出口 20。通过操作驱动单元16以运行涡旋压缩机14并从而压缩在高压压缩状态下从制冷剂入 口 18进入并从制冷剂出口 20排出的合适制冷剂或其他流体，可运行涡旋压缩机组件10。外罩12可表现为许多形式。在优选实施例中，外罩包括多个壳部分，并且优选包 括三个壳部分，即包括中心圆柱形外罩部分24、顶端外罩部分26和底端外罩部分28。优选 地，外罩部分24、26和28由合适的钢板构成并焊接在一起，以形成永久外罩12封闭件。然 而，如果需要拆分外罩，则可采用其他外罩构造，这些构造可包括金属铸件或机加工零件。中心外罩部分24优选为圆柱形且与顶端和底端外罩部分26、28套叠地相互配合。 这形成用于容纳涡旋压缩机14和驱动单元16的封闭腔30。顶端和底端外罩部分26、28中 的每一个大体呈圆顶状且包括各自的圆柱形侧壁区32、34，以与中心部分24匹配，并提供 对外罩12的顶端和底端的封闭。从图1中可知，顶侧壁区32与中心外罩部分24套叠地交 迭，并沿着圆形焊接区从外部焊接到中心外罩部分24的顶端。类似地，底端外罩部分28的 底侧壁区34与中心外罩部分24套叠地相互配合(但是在图中示出为安装到中心外罩部分 24的内部而非外部)，且通过圆形焊接区从外部焊接。驱动单元16可优选地表现为电动马达组件40的形式，所述电动马达组件40由 上、下轴承构件42、44支撑。电动马达组件40可操作地转动并驱动轴46。电动马达组件 40大体包括外部环形马达罩48、包括电线圈的定子50和与驱动轴46联接从而一起转动的 转子52。可对定子50通电，以可转动地驱动转子52并进而使驱动轴46围绕中心轴线54 转动。参照图1和4，下轴承构件44包括大体圆柱形的中心毂58，该中心毂58包括中心 套管和开口，以设置圆柱形轴承60，驱动轴46以轴颈方式设置在所述圆柱形轴承60上，以 获得转动支撑。多个臂62且典型地至少三个臂优选以相等的角间隔从中心轴承毂58径向 向外伸出。这些支撑臂62相互啮合，并坐落于由底部外罩部分28的底侧壁区34的终止圆 边提供的圆形坐落表面64上。同样，底部外罩部分28可用以安置、支撑和坐落下轴承构件 44并进而充当可在其上支撑涡旋压缩机的内部零件的基座。下轴承构件44则借助形成于下轴承构件44的板状横档区(Iedgeregion) 68上的 圆形座66支撑圆柱形马达罩48，所述板状横档区沿着中心毂58的顶部向外伸出。支撑臂 62也优选相对于中心外罩部分的内径设定高精度公差。臂62可与中心外罩部分24的内径 表面啮合，以居中地安置下轴承构件44，并进而保持中心轴线54的位置。这可以借助下轴 承构件44与外罩12之间的过盈配合和压配合支撑配置(例如参见图4)实现。或者，根据 一个更优选配置，如图1所示，下轴承与下外罩部分28啮合，而下外罩部分28又附着至中 心部分24上。类似地，可沿着下轴承构件44的阶梯式座66利用过盈配合和压配合支撑外 部马达罩48。如图所示，可使用螺钉将马达罩紧固到下轴承构件44上。驱动轴46由多个直径渐小的部分46a_46d构成，这些部分相对于中心轴线54同心对准。最小直径部分46d被设置轴颈，以在下轴承构件44内转动，而次小部分46c提供 台阶72，以将驱动轴46轴向支撑在下轴承构件44上。最大部分46a被设置轴颈，以在上轴 承构件42内转动。驱动轴46进一步包括偏移偏心驱动部分74，该偏移偏心驱动部分74具有围绕相 对于中心轴线54偏移的偏移轴线的圆柱形驱动表面75。该偏移驱动部分74以轴颈方式设 置在涡旋压缩机14的可动涡旋构件的腔中，以在驱动轴46围绕中心轴线54旋转时，沿着 一个轨道路径驱动涡旋压缩机的可动构件。为了润滑所有这些轴承表面，外罩12在底端设 置了润滑油槽76，在上述润滑油槽中提供了适当的润滑油。驱动轴46具有润滑油管和推 动器78，该推动器在驱动轴旋转时充当油泵并进而将油从润滑油槽76泵出到界定在驱动 轴46中的内部润滑油通路80中。在驱动轴46转动期间，离心力作用，以克服重力作用将 润滑油向上驱动穿过润滑油通路80。润滑油通路80包括图示的各种径向通道，用以通过离 心力将油供给至合适的轴承表面并进而按要求润滑滑动表面。上轴承构件42包括中心轴承毂84，驱动轴46的最大部分46a以轴颈方式设置在 所述中心轴承毂84中以转动。支撑腹板86从轴承毂84向外延伸，该支撑腹板86与外周 支撑边缘88汇合。环形阶梯式座表面90沿支撑腹板86设置，所述环形阶梯式座表面90 可与圆柱形马达罩48的顶端过盈配合和压配合，以进而提供轴向和径向定位。马达罩48 也可用螺钉紧固到上轴承构件42上。外周支撑边缘88也可包括可与外罩12过盈配合和 压配合的外部环形阶梯式座表面92。举例来说，外周边缘88可轴向啮合座表面92，也就是 说，在与轴线54垂直的横向平面上啮合并且不穿过直径。为了定中心，在表面92的正下方 提供中心外罩部分24与支撑边缘88之间的直径配合。具体地说，在套叠的中心和顶端外 罩部分24、26之间界定内部圆形台阶94，其与上轴承构件42的外部环形台阶92轴向和径 向地设置。上轴承构件42也经由轴向推力表面96通过轴承支撑向可动涡旋构件提供轴向推 力支撑。虽然这可由单一整体零件完整提供，但是图示为由单独的套环构件98提供，所述 套环构件98沿阶梯式环形界面100与上轴承构件42的上部分相互配合。套环构件98界 定中心开口 102，所述中心开口的尺寸足够大，以容纳偏心偏移驱动部分74并允许其进行 在可动涡旋压缩机构件112的容纳部分内进行的轨道偏心运动。现在更详细地描述涡旋压缩机14，涡旋压缩机本体由优选包括静止的固定涡旋压 缩机本体Iio和可动涡旋压缩机本体112的第一和第二涡旋压缩机本体提供。可动涡旋压 缩机本体112配置成为了压缩制冷剂而相对于固定涡旋压缩机本体110进行轨道运动。固 定涡旋压缩机本体包括从板状基座116轴向伸出并设计成螺旋形的第一肋114。类似地，第 二可动涡旋压缩机本体112包括从板状基座120轴向伸出并设计成类似的螺旋形的第二涡 旋肋118。涡旋肋114、118相互啮合且在相应的另一压缩机本体112、110的相应基座表面 120、116上密封地毗邻。结果，在涡旋肋114、118与基座120之间形成多个压缩室122。在 室122内，进行制冷剂的逐步压缩。制冷剂经由围绕涡旋肋114、118的进口区124以初始 低压在外部径向区域中流动(例如参见图2-3)。在室122中逐步压缩(室沿径向向内逐步 界定)后，制冷剂经由在固定涡旋压缩机本体110的基座116中居中地界定的压缩出口 126 排出。已压缩到高压的制冷剂可在涡旋压缩机工作过程中经由压缩出口 126排出室122。
可动涡旋压缩机本体112啮合驱动轴46的偏心偏移驱动部分74。更具体地说，可动涡旋压缩机本体112的容纳部分包括圆柱形套管驱动毂128，上述圆柱形套管驱动毂128 利用设置在其中的可滑动轴承表面可滑动地容纳偏心偏移驱动部分74。详言之，偏心偏移 驱动部分74啮合圆柱形驱动毂128，以在驱动轴46围绕中心轴线54转动过程中使可动涡 旋压缩机本体112沿着围绕中心轴线54的轨道路径运动。考虑到该偏移关系导致相对于 中心轴线54的重量失衡，组件优选包括以固定角定向安装到驱动轴46上的配重130。配 重130用以补偿由偏心偏移驱动部分74和沿轨道路径驱动的可动涡旋压缩机本体112导 致的重量失衡(例如，尤其是，涡旋肋不均衡地保持平衡)。配重130包括附着套环132和 补偿重量区134 (参见图2中最佳示出的配重)，所述补偿重量区134提供配重效应并进而 与用于平衡目的的下配重135协作平衡围绕中心轴线54旋转的零件的总重量。这通过内 部平衡或消除惯性力而减少了总组件的振动和噪音。参照图1-3，尤其参照图2，可以看到涡旋压缩机的导向运动。为了引导可动涡旋 压缩机本体12相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道运动，可提供合适的键联轴器140。 键联轴器在涡旋压缩机领域通常称为“十字滑块联轴器”。在本实施例中，键联轴器140包 括外环本体142并包括两个沿第一横向轴线146线性隔开的第一键144，上述第一键在也沿 着第一轴线146线性隔开且对准的两个相应键槽导轨148内紧密且线性地滑动。键槽导轨 148由静止的固定涡旋压缩机本体界定，这样，键联轴器140沿第一横向轴线146的线性运 动为相对于外罩12并垂直于中心轴线54的线性运动。键可包括狭槽、凹槽或图示从键联 轴器140的外环本体142伸出的突起。这种对第一横向轴线146上的运动的控制引导可动 涡旋压缩机本体112的全部轨道路径中的一部分。另外，键联轴器包括四个第二键152，其中，相对的成对的第二键152相对于与第 一横向轴线146垂直的第二横向轴线154线性对准且大体平行。存在两组协作以接收伸出 的滑动导向部156的第二键152，上述滑动导向部156在可动涡旋压缩机本体112的相反侧 从基座120伸出。导向部156线性啮合并被引导，以借助于导向部156沿着成组的第二键 152的滑动线性导向运动而进行沿着第二横向轴线的线性运动。借助于键联轴器140，可动涡旋压缩机本体112具有相对于固定涡旋压缩机本体 110沿着第一横向轴线146和第二横向轴线154的受限运动。这样能够防止可动涡旋本体的 任何相对转动，因为它只能进行平移运动。更具体地说，固定涡旋压缩机本体110将键联轴 器140的运动限制为沿着第一横向轴线146的线性运动；而键联轴器140在沿着第一横向 轴线146运动时又携带可动涡旋压缩机本体112与其一起沿着第一横向轴线146运动。另 外，可动涡旋压缩机本体可借助容纳于第二键152之间且可在其间滑动的导向部分156提 供的相对滑动运动独立地沿着第二横向轴线154相对于键联轴器140运动。通过允许在两 个相互垂直的轴线146、154上同时运动，驱动轴46的偏心偏移驱动部分74提供的在可动 涡旋压缩机本体112的圆柱形驱动毂128上的偏心运动被转化为可动涡旋压缩机本体112 相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道路径运动。更详细地参照固定涡旋压缩机本体110，此本体110固定在上轴承构件42上，上 述固定通过在它们之间轴向且竖直延伸并围绕可动涡旋压缩机本体112的外侧的延伸件 实现。在示例性给出的实施例中，固定涡旋压缩机本体110包括在涡旋肋的相同侧从基座 116伸出的多个轴向伸出支柱158(参见图2)。这些支柱158啮合且坐落在上轴承构件42 的顶侧上。优选地，螺栓160 (图2)被提供，以将固定涡旋压缩机本体110紧固到上轴承构件42上。螺栓160轴向延伸穿过固定涡旋压缩机本体的支柱158，并且紧固且旋紧到上轴 承构件42中的对应螺纹开口中。为了进一步支撑及固定所述固定涡旋压缩机本体110，固 定涡旋压缩机本体的外周包括圆柱形表面162，上述圆柱形表面162紧密容纳在外罩10的 圆柱形内表面上，更具体地说，容纳在顶端外罩部分26上。表面162与侧壁32间的间隙用 以允许将上外罩25组装在压缩机组件上，并随后用以容纳0型密封圈164。0型密封圈164 密封圆柱形定位表面162与外罩112之间的区域，以防止形成从压缩高压流体到外罩12内 部的未压缩部分/油槽区的泄露路径。密封件164可保持在径向面朝外的环形槽166中。参照图1-3且尤其参照图3，固定涡旋压缩机本体110的上侧(例如与涡旋肋相对 的一侧)支撑可浮动的挡板构件170。为了容纳挡板构件170，固定涡旋压缩机本体110的 上侧包括通过基座116的径向延伸盘区176连接的环形且更具体地说圆柱形的内毂区172 以及向外间隔的外周边缘174。在毂172与边缘174之间设有容纳挡板构件170的环形活 塞状室178。借助这种配置，挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110的组合用以分离高压 室I80与外罩I0内的低压区。虽然挡板构件170图示为在固定涡旋压缩机本体110的外 周边缘174内啮合且径向受限，挡板构件170也可替代地以圆柱形直接定位在外罩12的内 表面上。如本实施例所示且具体参照图3，挡板构件170包括内毂区184、盘区186和外周 边缘区188。为了进行强化，可整体提供沿着盘区186的顶侧在毂区184与外缘区188之间 延伸的多个径向延伸肋190，且这些延伸肋190优选相对于中心轴线54以相等角度隔开。 挡板构件170除了倾向于分离高压室180与外罩12的其余部分外，还用以将高压室180生 成的压力负载传递远离固定涡旋压缩机本体110的内部区并朝向固定涡旋压缩机本体110 的外周区。在外周区，压力负载可传递至外罩12并可由外罩12更直接地承载，因而避免或 至少最小化施加压力于零件上，并基本上避免诸如涡旋本体的工作零件的变形或挠曲。优 选地，挡板构件170可沿着内周区相对于固定涡旋压缩机本体110浮动。举例来说，如示例 性实施例中示出的那样，这可通过沿着相应的毂区在固定涡旋压缩机本体与挡板构件的相 互圆柱形滑动表面之间的滑动圆柱形界面192实现。当高压室180中的压缩高压制冷剂作 用在挡板构件170上时，除了可能由于摩擦啮合产生的传递外，基本上没有负载可沿着内 部区传递。相反，在径向外周处设有轴向接触界面环194，在该径向外周处，为固定涡旋压缩 机本体110和挡板构件170设置了相应的边缘区。优选地，在挡板构件170最里面的直径 与固定涡旋压缩机本体110的上侧之间设有环形轴向间隙196。环形轴向间隙196界定在 挡板构件的径向最里面的部分与涡旋构件之间，并适于响应高压室180内的压缩高压制冷 剂导致的压力负载而减小尺寸。间隙196可以在压力和负载释放后扩展到其放松状态下的 尺寸。为了便于最有效地转移负载，在挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110之间界 定出环形中或低压室198。该环形中或低压室可受到图示的下油槽压力，或者可受到中间压 力(例如通过经由固定涡旋压缩机本体界定的用以将各压缩室122之一连接到室198的流 体连通通道)。因此，可基于被选择用于最佳应力/挠曲管理的低或中压来配置负载传送特 性。在任一情况下，中或低压室198在操作过程中含有的压力基本上比高压室180小，从而 在挡板构件170上形成压力差和负载。为了防止泄露并更好地便于负载转移，可设置内、外密封件204、206，上述两个密封件均可以为弹性0型圈密封件。优选地，内密封件204为径向密封件，且设置在沿挡板构 件170的内径界定的在径向上朝内的内槽208中。相似地，外密封件206可设置在沿着外 周边缘区188中的挡板构件170的外径界定的在径向上朝外的外槽210。虽然径向密封件 图示为位于外部区域处，替换地或此外，也可以沿着轴向接触界面环194设置轴向密封件。虽然挡板构件170优选且如上文描述可以为冲压钢零件，挡板构件170也可包括 铸件和/或机加工件(且可为铝)，以提供具有若干上述结构特征的扩展能力。通过以此方 式制造挡板构件，可避免这些挡板的重冲压。另外，挡板构件170可保持在固定涡旋压缩机本体110上。具体地说，如图所示，挡 板构件170的内毂区184的在径向上向内伸出的环形凸缘214在轴向上落在止动板212与 固定涡旋压缩机本体110之间。止动板212通过螺栓216安装到固定涡旋压缩机本体210 上。止动板212包括在固定涡旋压缩机本体110的内毂172上沿径向伸出的外横档218。 止动板横档218充当挡板构件170的止挡件和保持件。以此方式，止动板212用于将挡板 构件170保持到固定涡旋压缩机本体110上，以使得因而承载挡板构件170。如图所示，止动板212可以是止回阀220的一部分。止回阀包括可动阀板元件222， 所述可动阀板元件包含在内毂172中固定涡旋压缩机本体的出口区中界定的室内。止动板 212因而封闭止回阀室224，可动阀板元件222位于该止回阀室中。在止回阀室内设有圆柱 形导向壁表面226，该导向壁表面引导止回阀220沿着中心轴线54的运动。凹口 228设置 在导向壁226的上部分中，从而当可动阀板元件222抬升离开阀座230时，允许压缩制冷剂 穿过止回阀。在止动板212中设有开口 232，以方便压缩气体从涡旋压缩机通向高压室180 中。止回阀可操作，以允许单向流动，从而使得当涡旋压缩机工作时，压缩制冷剂可以借助 正被驱动离开阀座230的阀板元件222通过压缩出口 126离开涡旋压缩机本体。然而，一 旦驱动单元关断且涡旋压缩机不再工作，高压室180内的高压将迫使可动阀板元件回到阀 座230上。这将关闭止回阀220，并进而防止压缩制冷剂回流通过涡旋压缩机。在工作过程中，涡旋压缩机组件10可运行，以在外罩入口 18处接收低压制冷剂并 压缩制冷剂以输送到高压室180，制冷剂在高压室180处可通过外罩出口 20输出。如图所 示，在图4中，内部管道234可接在外罩12内部，以将低压制冷剂从入口 18经由马达罩入 口 238引导至马达罩中。这允许低压制冷剂流过马达，进而冷却马达以及将可由马达工作 引发的热量从马达上带走。低压制冷剂接着可沿纵向穿过马达罩并环绕通过其中的空隙空 间而朝向顶端运动，在顶端低压制冷剂可通过围绕中心轴线54等角度隔开的多个马达罩 出口 240 (参见图2)排出。马达罩出口 240可界定在马达罩48或上轴承构件42中，或由 马达罩与上轴承构件的组合(例如通过图2所示的在其间形成的间隙)界定。一旦排出马 达罩出口 240，低压制冷剂进入形成于马达罩和外罩之间的环形室242。低压制冷剂可从这 里经过一对相对的外周通口 244穿过上轴承构件，上述一对外周通口 244由上轴承构件42 的相反侧的凹口界定，以形成图3所示的轴承构件42与外罩之间的间隙(或者轴承构件 42中的孔)。通口 244可相对于马达罩出口 240成角度地间隔设置。一旦穿过上轴承构件 42，低压制冷剂最终进入涡旋压缩机本体110、112的进口区124。低压制冷剂从进口区124 最终进入相反侧的涡旋肋114、118(固定涡旋压缩机本体的每一侧的一个进口)，并且通过 室122逐步压缩而在压缩出口 126处达到其最大压缩状态，其随后穿过止回阀220并进入 高压室180。从那里，高压压缩制冷剂可接着从涡旋压缩机组件10穿过制冷剂罩出口 20。
根据本发明，示例性说明的实施例包括关于键联轴器的改进，下面将对其另外着 重描述。参照图5-7且尤其参照图7，从图中可知在键联轴器140与可动涡旋压缩机本体 112之间设置了四个滑动接触件250。如图所示，每个滑动接触件250容纳在其自身的分离 象限252中(象限242由相互垂直的横向轴线146、154界定)。每个滑动接触件250可由 可动涡旋压缩机本体界定的滑动面254(例如边缘)和键联轴器140的键152中的一个界 定的另一个滑动面256提供。如图所示，滑动接触件250相互协作的对258设置在第一横 向轴线146的每一侧。优选地，四个键152由键联轴器140提供且从环本体142伸出，以提供滑动面256， 键152沿轴向从环本体142向着可动涡旋压缩机本体112伸出。或者，也可考虑并在本文中 揭示，相反的情况也是可以的，其中作为替代，所有或一些键可从可动涡旋压缩机本体112 的基座120伸出。如图所示，可动涡旋压缩机本体基座120的导向部156由横向延伸的凸缘部262 提供，该凸缘部在向外的方向上沿第二横向轴线154以相反方向远离可动压缩机本体涡旋 肋118伸出。通过远离涡旋肋118伸出，凸缘部262可为位于与由中心轴线54和第二横向 轴线154界定的平面平行的平面中的滑动面254提供边缘。另外，也可看到，凸缘部262相 交并关于第二横向轴线154大体对称布置。优选且如图所示，可动涡旋压缩机本体112的基座120没有狭槽，且例如与如图10 所示的更传统的设计相比，由于键联轴器具有上述设计而无需界定狭槽。这种方式的一个 优点在于，不需要由从涡旋压缩机本体基座向外伸出的耳状物占据空间以与十字滑块联轴 器相互作用。在本设计中，不存在耳状物结构，因此可减小整个组件的直径。举例来说，就 至少具有30吨容量输出的涡旋压缩机而言，外罩直径可小于320毫米。尺寸上的减小可通 过消除耳状结构而实现，如图10所示，图中示例性地说明了具有耳状物的直径264和可实 现的不具有耳状物的较小直径266。特别是，中心壳的直径可减小到低于310毫米乃至小到 305毫米，同时还能够提供高达35吨的容量或在设有合适马达的情况下甚至可以更高(例 如可以是40吨容量)。这是可以实现的，同时也能够实现显著的重量节省，包括由于直径减 小外壳单独便可节省大约5-10千克的重量。这可提供关于减轻涡旋压缩机组件10的总重 量的显著优点，进而使得其由于更易操纵、更易安装且节省材料等若干原因而更具吸引力。 相反，可比的32吨处理容量涡旋压缩机的壳尺寸大于330毫米，例如331或333毫米。为了承载轴向推力负载，可动涡旋压缩机本体112也包括沿相对于导向凸缘部 262垂直的方向(例如沿第一横向轴线146)伸出的凸缘部268。这些额外的凸缘部268优 选容纳在导向部262产生的径向边界内，从而最佳地实现尺寸减小优点。该设计的另一个 优点在于，可动涡旋压缩机本体112的滑动面254是敞开的且不容纳在狭槽内。这在制造 过程中是有利的，因为它能够经受随后的诸如精整研磨的机加工操作，以产生所需公差或 可能需要的运行间隙。优选地但针对本申请可选地，也可在涡旋压缩机本体中的至少一个与键联轴器之 间提供非对称接触关系，如图7所示。比较图7中的非对称配置与图8和图9中的对称配 置，显现出对称接触布置可产生不期望的旋转和图9中所示的键表面边缘负载。考虑到从 制造设计角度(不将公差计算在内)出发运行间隙270典型地为大约在十微米和一百微米之间的量级，这些图中的每一个示出了夸大的运行间隙布置。提供这些运行间隙270，以允 许可动涡旋压缩机本体112沿第二横向轴线154的简易滑动运动，并允许更简易的组装。举 例来说，制造公差可能导致这些表面稍微更大或更小。也应提供一些运行间隙，以有利于与 压配合关系或由于摩擦力导致的结合关系、由可能临时出现或一直出现的温差和其他类似 原因导致的膨胀/收缩相对的滑动运动。优选地且如图7所示，滑动接触件250的每一对 258的运行间隙270不相等。特别是，在工作过程中连续啮合的滑动接触件250a设定为约 或大致零运行间隙，而所有或大多数运行间隙由滑动接触件250b提供。例如当涡旋压缩机 关断时，滑动接触件250b可啮合，以防止在相反方向上的相对转动，从而将涡旋压缩机限 制为沿第二横向轴线154线性平移。存在许多实现非对称运行间隙的方式，包括使键的滑动面256略微偏移且不关于 第二横向轴线对称和/或使可动涡旋压缩机本体112的滑动面略微偏移和/或不相对于第 二横向轴线154对称，或者上述两种情况的结合。如在诸如图7的附图中所示，键152的每 个对258不对称布置，以使得该对中的一个键与该对中的另一键相比，布置成略微距离第 二横向轴线154更远。相邻键的这种偏移布置可最小化涡旋转动，且当在制冷剂压缩过程 中接触件250a上受到负载时，在正常工作过程中提供涡旋压缩机本体滑动面254和键联轴 器滑动面256的平行表面负载。再次，考虑到接触件250b在正常工作过程中不如此加载， 即使涡旋压缩机本体一旦关断后允许发生略微较大的反向转动，主要或完全沿着滑动接触 件250b提供运行间隙不那么重要，因为当涡旋压缩机正有效工作且连续受到高负载时，涡 旋本体的不期望转动和键表面的边缘负载更为关键。这种对比可在图7和图9之间看出， 因为如图7所示涡旋压缩机本体更准确地向着第二横向轴线驱动，而如图9所示，当图9的 可动涡旋压缩机本体112沿着第二横向轴线线性平移时，可出现涡旋本体的一些不期望转 动和键表面的边缘负载。上文描述的实施方式以及与其相关的替代实施方式(例如可提供运行间隙 的偏移布置的位置)因此提供了校正由于设置了运行间隙而出现的间隙后冲或侧隙 (clearance backlash)应了解，也可在诸如图10所示的实施方式中为更传统的键联轴器提供相似的构 造。具体地说，可通过在本设计中沿狭槽壁之一布置运行间隙而类似地使用这种非对称关 系，从而类似地校正不期望的转动并保持狭槽中的键滑动面在工作过程中更平行以防止不 期望的边缘负载。包括公开文献、专利申请和本文引用的专利的所有参考资料均以相同的程度以引 用的方式并入本文中，如同每份参考文献单独且具体地表示为以引用的方式并入本文中且 其全部内容描述在本文中。除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则在描述本发明时 使用的术语“一个”和“该(或所述)，，以及类似用词应理解为涵盖单数和复数两种形式。 除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应理解为是开放式术语(也就 是指“包括，但不限于”)。除非本文中另外指出，否则本文中引用的数值范围仅仅用作简略 的分别参照落入此范围内的每个独立值的方法，且每个独立值均并入本说明书中，如同它 们单独列举在本文中。除非本文中另外指出或从下文能够清楚地推出与之相反，否则本文 描述的所有方法可按照任何合适的顺序进行。除非另外要求，否则本文中使用的任何以及所有实例或示例性语言(例如“诸如”)仅仅用来更好地说明本发明而不造成对本发明的范 围进行限制。说明书中的任何语言均不应理解为指示实施本发明所必要的任何未要求的技 术特征。 这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的实施本发明的最佳模式。本 领域技术人员在阅读以上描述后，将容易了解这些优选实施例的变化。发明人期望本领域 技术人员也能够适当运用这些变化，且发明人希望本发明也能够以与上文具体描述内容不 同的方式实施。因此，本发明包括适用法律允许的后附权利要求书中描述的发明主题的所 有修改和等同物。此外，除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则上 述技术特征在其所有可能的变化中的任意组合也涵盖在本发明中。
权利要求
一种涡旋压缩机，包括外罩；涡旋压缩机本体，其包含第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机本体，所述第二涡旋压缩机本体可相对于所述外罩运动，所述涡旋压缩机本体具有各自的基座和从各自的基座伸出且相互啮合的各自的涡旋肋，所述涡旋肋大体围绕中心轴线，其中所述涡旋压缩机本体可沿着第一和第二横向轴线彼此相对运动，所述第一和第二横向轴线以及所述中心轴线大体相互垂直；和键联轴器，该键联轴器作用于所述第二涡旋压缩机本体上，所述第二涡旋压缩机本体可相对于所述键联轴器沿着所述第二横向轴线运动，所述键联轴器具有与所述第二涡旋压缩机本体协作的第一对协作滑动接触件，所述第一对滑动接触件包含分别作用在所述第一横向轴线的相同侧和所述第二横向轴线的相反侧的第一和第二接触件，且其中不同键提供所述不同的第一和第二接触件。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一和第二接触件被限制为 仅位于所述第一横向轴线的相同侧。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，进一步包含位于所述键联轴器与 所述第二涡旋压缩机本体之间的第二对协作滑动接触件，其包含仅作用在相对于所述第一 对协作滑动接触件的所述第一横向轴线的相反侧的第三和第四接触件，所述第三和第四接 触件分别作用在所述第二横向轴线的相反侧。
4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第二涡旋压缩机本体包含第 一和第二导向凸缘，且其中所述键联轴器包含环本体和从所述环本体伸出以提供所述第 一、第二、第三和第四接触件的四个键，每个键位于所述第一和第二横向轴线界定的四个象 限中的单独一个象限中，其中所述第一凸缘在所述第一和第二键之间沿所述第二轴线滑 动，且其中所述第二凸缘在所述第三和第四键之间沿所述第二轴线滑动。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述键联轴器可相对于所述第一 涡旋压缩机本体沿所述第一轴线滑动，所述键联轴器包含从所述环本体伸出的第五和第六 键，所述第五和第六键分别容纳在所述第一涡旋压缩机本体界定的第一和第二键槽狭槽 中，所述第五和第六键以及所述第一和第二键槽狭槽在所述第一横向轴线上对准。
6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一和第二接触件沿着由所 述第二涡旋本体和所述键联轴器中的一个提供的伸出键设置，且其中所述键沿着不是狭槽 的表面啮合。
7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述键是所述键联轴器的一部分 且从环本体伸出，且其中沿着所述第二横向轴线的所述运动无需狭槽导向且在所述第二涡 旋压缩机本体上没有耳状结构。
8.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体相对于 所述外罩固定，且其中所述第二涡旋压缩机本体可相对于所述外罩和所述第一涡旋压缩机 本体沿轨道路径运动。
9.一种涡旋压缩机，包括涡旋压缩机本体，其包含第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机本体，所述第一和第 二涡旋压缩机本体具有各自的基座和从各自的基座伸出且相互啮合的各自的涡旋肋；键联轴器，该键联轴器作用于所述第二涡旋压缩机本体上，所述第二涡旋压缩机本体 可通过所述键联轴器与所述第二涡旋压缩机本体之间的接触界面相对于所述键联轴器线 性运动，其中所述接触界面包含至少四个键。
10.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第二涡旋压缩机本体包含第 一和第二导向凸缘，且其中所述键联轴器包含环本体，所述至少四个键从所述环本体朝向 所述第二涡旋压缩机本体伸出，其中所述第一凸缘在所述第一和第二键之间沿所述第二轴 线滑动，且其中所述第二凸缘在所述第三和第四键之间沿所述第二轴线滑动。
11.根据权利要求10所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述键联轴器可相对于所述第 一涡旋压缩机本体线性滑动，所述键联轴器包含从所述环本体伸出的第五和第六键，所述 第五和第六键分别容纳在所述第一涡旋压缩机本体界定的第一和第二键槽狭槽中，以便于 相对线性运动。
12.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述至少四个键不容纳在狭槽中。
13.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体相对于 外罩固定，且其中所述第二涡旋压缩机本体可相对于所述外罩和所述第一涡旋压缩机本体 沿轨道路径运动。
14.一种涡旋压缩机，包括外罩；容纳在所述外罩中的驱动单元，该驱动单元在围绕中心轴线转动的输出轴上具有转动 输出，所述轴包含相对于所述中心轴线偏移的偏移驱动部分；位于所述外罩中的涡旋压缩机本体，其包含固定涡旋压缩机本体和可动涡旋压缩机 本体，所述涡旋压缩机本体具有各自的基座和从各自的基座伸出且相互啮合的各自的涡旋 肋，所述涡旋肋大体围绕中心轴线，其中所述固定涡旋压缩机本体相对于所述外罩固定；且 其中所述可动涡旋压缩机本体具有从所述基座伸出可滑动地容纳所述部分的驱动毂，其中 所述驱动轴的转动沿轨道路径有效地驱动所述可动涡旋构件；和键联轴器，该键联轴器在所述第二涡旋压缩机本体之间引导所述可动构件沿第一和 第二横向轴线的运动，所述第一和第二横向轴线大体与所述中心轴线相互垂直，其中所述 可动涡旋压缩机本体包含第一和第二导向凸缘，且其中所述键联轴器包含环本体和从所述 环本体朝向所述可动涡旋压缩机本体伸出以提供第一、第二、第三和第四接触件的四个键， 每个键位于所述第一和第二横向轴线界定的四个象限中的单独一个象限中，其中所述第一 凸缘在所述第一和第二键之间沿所述第二轴线滑动，且其中所述第二凸缘在所述第三和第 四键之间沿所述第二轴线滑动，且其中所述键联轴器包含从所述环本体伸出的第五和第六 键，所述第五和第六键分别容纳在所述固定涡旋压缩机本体界定的第一和第二键槽狭槽 中，以便于沿所述第一横线轴的相对线性运动。
15.根据权利要求14所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四键 不容纳在狭槽中。
16.根据权利要求15所述的涡旋压缩机，其特征在于，进一步包括在所述四个键与所 述可动涡旋压缩机本体之间的非对称运行间隙，所述非对称运行间隙配置成用于校正键间 隙后冲和最小化边缘负载磨损。
17.根据权利要求16所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述非对称运行间隙通过成对 的键相对于所述第二横向轴线的偏移布置实现。
18.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述非对称运行间隙通过所述 导向凸缘相对于所述第二横向轴线的偏移布置实现。
全文摘要
一种涡旋压缩机，其包含配置成彼此相对地进行相对轨道运动以便于制冷剂压缩的可动涡旋压缩机本体和固定涡旋压缩机本体。为了引导轨道运动，设置十字滑块联轴器，其可包含在分离象限中隔开的四个键，以引导涡旋压缩机本体沿着沿横向轴线的线性平移路径运动。另外，可不均匀和不对称地设置运行间隙，以防止涡旋压缩机本体之一的不期望转动并进而防止不期望的边缘负载。
文档编号F01C17/06GK101952551SQ200980102291
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月17日
发明者J·W·布施, R·J·杜皮特 申请人:比策尔制冷机械制造有限公司