专利名称：非对称涡旋压缩机的制作方法
本申请是申请号为00131087.9、申请日为2000年12月23日的、发明名称为“非对称涡旋压缩机”的中国发明专利申请的分案申请。
本发明涉及非对称涡旋压缩机，具体地说，本发明涉及这样一种非对称涡旋压缩机它可以使公转涡盘(orbiting scroll)的反向旋转扭矩最小化，可以使作用在十字环(oldham ring)上的力的方向保持不变，从而防止公转涡盘的旋转扭矩反向，并且减少了排出冲程时所产生的排出气体的最小不平衡力。
一般地，压缩机是被用作压缩如空气、冷却气体的流体或者类似物的机器。压缩机包括一个用来产生驱动力的动力产生部分和一压缩机构部分，该压缩机构部分使用从动力产生部分中输送来的驱动力来压缩气体。根据压缩机构部分的结构，压缩机一般分成旋转压缩机、往复式压缩机和涡旋压缩机。
图1表示了涡旋压缩机的压缩机构部分。如图1所示一样，涡旋压缩机的压缩机构部分包括支架1。一个具有一渐开(involute)曲线构型的卷状物(wrap)4a的公转涡盘4座落在支架1的上表面上。该固定涡盘3以可盖住公转涡盘4的方式连接到公转涡盘4上。固定涡盘3在它的下表面上形成有卷状物3a，该卷状物3a具有渐开的曲线构型，该固定涡盘3在它的中心部分形成有排出孔3b。该固定涡盘3和公转涡盘4相互合作从而在它们之间限定出压缩室P。一凸出部分4b突出地形成于公转涡盘4的下表面上，并与一旋转轴2的偏心部分2a相连，该旋转轴2本身与动力产生部分(未示出)相连。
用来防止公转涡盘4旋转的十字环30设置在支架1和公转涡盘4之间。
图2更加详细地表示十字环30的连接关系。如图2所示，该十字环30具有一环形构型。第一键32和第二键33中的每一个具有正方形柱状构型，它们突出地形成于十字环30的上表面上并且沿着第一直线设置。第三键34和第四键35中的每一个具有正方形柱状构型，它们突出地形成于十字环30的下表面上并且沿着垂直于第一直线的第二直线设置，而沿着该第一直线设置了第一键32和第二键33。
沿着第一直线，公转涡盘4的下表面以这样的方式设置有第一键槽4c和第二键槽4d，即十字环30的第一键32和第二键33分别安装到第一键槽4c和第二键槽4d内。还有，沿着第二直线，支架1的上表面以这样的方式限定有第三键槽1a和第四键槽1b，即十字环30的第三键34和第四键35分别安装到第三键槽1a和第四键槽1b内。
十字环30设置在支架1和公转涡盘4之间，因此第一键32和第二键33分别安装到公转涡盘4的第一键槽4c和第二键槽4d中，而第三键34和第四键35分别安装到支架1的第三键槽1a和第四键槽1b中。
在压缩机构部分中，如果驱动力从动力产生部分输送到旋转轴2中，则固定到旋转轴2上的公转涡盘4以下述状态进行公转(orbiting)，即公转涡盘4接合固定涡盘3并且通过十字环30来防止公转涡盘4旋转。借助于公转涡盘4的公转运动，分别形成于固定涡盘3和公转涡盘4上并且每个具有渐开的曲线构型的卷状物3a和4a产生相对运动，因此使连续地进入吸入、压缩和排出气体成为可能。
在下文中，参照图3来描述涡旋压缩机的压缩原理。由于这样的事实具有渐开曲线构型的卷状物3a的固定涡盘3和具有渐开曲线构型的卷状物4a的公转涡盘4相互接合，并且处于卷状物3a和4a之间具有180°相差的情况下，因此新月形压缩室P分别形成于相对位置上。在这种情况下，在借助于十字环30防止公转涡盘4旋转的状态下，当公转涡盘4相对于固定到支架1上的固定涡盘3公转时，由于压缩室P移向涡旋压缩机的中心，因此各压缩室P的容积减少了，因此实现了涡旋压缩机的压缩功能。
更加具体地谈谈这种压缩过程，引入到涡旋压缩机中的冷却气体通过吸入口(未示出)流进固定涡盘3，而该吸入口通过固定涡盘3的侧壁限定而成。
这时，一部分吸入气体流进第一压缩室P1，而该第一压缩室P1邻接固定涡盘3的进入口而形成，然后，进行压缩过程。同时，沿着通过固定涡盘3限定而成的导向通道，其它部分的吸入气体流入到第二压缩室P2中，该第二压缩室限定成与第一压缩室P1直接相对，从而设置成与第一压缩室P1隔开180°，然后进行压缩过程。由于公转涡盘4进行公转，因此存在于压缩室P内的冷却气体(该冷却气体被对称而又同步地压缩)被进一步压缩，同时移向涡旋压缩机的中心，然后通过排出孔3b排出，而该排出孔3b形成在固定涡盘3的中心部分处。
另一方面，就非对称涡旋压缩机而言，如图4所容易看到的那样，由于固定涡盘5的卷状物5a形成得比公转涡盘6的卷状物6a多出180°或者多出少于180°的度数的事实，因此，与传统对称涡旋压缩机相比，可以将增加的数量的冷却气体吸入到同一容积中，因此，冲程容积就增加了。还有，由于可以防止吸入到压缩室P中的冷却气体被加热，因此可以进一步增加冷却气体的进入量。
同时，参照图5，在涡旋压缩机中，公转涡盘的旋转扭矩通过下面给定的公式来计算Mt＝Ft×{β-rcos(δe-θ)}这里，Ft是作用在切线方向上的气体力，β是从公转涡盘的中心到气体力Ft的作用点之间的距离，r是公转涡盘的端板的中心和公转涡盘卷状物的渐开曲线的基圆的中心之间的偏心距，θ是曲柄角(crank angle)，以及δe是偏心角度，该偏心角度是朝该卷状物的卷绕方向在该卷状物的外端处测得的。
就传统对称涡旋压缩机而言，由于这样的事实两个压缩室内的压力相互相同，由于β等于1/2ε(即，公转半径的一半)不变，而且r＝0，旋转扭矩作用在恒定的方向上，因此公转涡盘的运动是稳定的。
相反，就传统非对称涡旋压缩机而言，虽然气体力Ft不变，但由于吸入气体的总量不同所引起的压缩室的压力不对称使得β值在正或者负方向上移动。因此，在公转涡盘进行公转时，旋转扭矩Mt也在正向或者负向上进行移动。其结果是，公转涡盘沿公转方向的前向和反向振动。
图6是表示在上文所描述的情况下作用在公转涡盘和十字环的键上的力之间的关系的曲线图。图7是表示公转涡盘在如上所述的情况下进行公转时施加到公转涡盘上的旋转扭矩的图表，及图8是表示由于公转涡盘的旋转扭矩而引起的、施加到十字环的键上的力图表。
如图6到8所示，由于这样的事实旋转扭矩和反向旋转扭矩沿着正向和负向作用在公转涡盘上，因为十字环的一个或者两个键32和33向着两侧施加接触力，公转涡盘6和十字环30的运动不稳定。此外，由于十字环30的键32和33在它们分别被安装到于公转涡盘6上限定出的键槽6b和6c的情况下与公转涡盘6产生接触，因此产生了振动噪声和接触磨损。而且，由于沿着公转方向的前向或者反向振动，因此在压缩室内产生了间隙，故产生了压力泄漏。
此外，就对称涡旋压缩机而言，由于两个压缩室具有相同的压力，因此两个压缩室内的容积比(即压缩比)在排出冲程中彼此相同。但是，就非对称涡旋压缩机而言，由于两个压缩室具有不同的压力，因此增加了从具有高压的一个压缩室到具有低压的另一个压缩室之间的压力泄漏的发生。
结果，即使在两个压缩室的容积比设计成彼此相同的情况下，在实际进行排出过程的时间点上，两个压缩室的压力相互不同。到这时，由于一个压缩室被过分压缩，而另一个压缩室压缩不充分，因此在排出冲程时引起了流体损失，这样就加深了气体力的不平衡。因此，产生了这样的问题公转涡盘的运动不稳定。
由此，本发明试图解决产生于现有技术中的问题，本发明的一个目的是提供一种非对称涡旋压缩机，该压缩机使作用在公转涡盘上的反向旋转扭矩最小从而使公转涡盘的运动稳定，使作用在十字环上的力的方向保持不变从而使十字环的运动稳定，并且使在排出冲程时产生的排出气体的不平衡力最小。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种非对称涡旋压缩机，所述压缩机包括公转涡盘，所述公转涡盘具有偏心地形成的一端板和一凸出部分，所述公转涡盘具有一卷状物，所述卷状物形成于端板的上表面并且具有渐开曲线形构型；一十字环，它以可防止公转涡盘旋转的方式设置在公转涡盘的下表面上；及一固定涡盘，它盖住了公转涡盘的上部分并且具有一卷状物，所述卷状物具有渐开曲线形构型，并且与公转涡盘的卷状物以这样的方式接合，即借助于公转涡盘的转动运动在公转涡盘卷状物和固定涡盘卷状物之间形成压缩室，与公转涡盘的卷状物相比，所述固定涡盘的卷状物沿渐开曲线延伸的方向在180°的范围内进一步延伸，其中公转涡盘卷状物的基圆的中心设置在这样的区域内即当沿一条把与端板和凸出部分的中心相对应的、当前公转涡盘卷状物(the existingorbiting scroll wrap)的基圆的中心与当前公转涡盘卷状物的外端连接起来的直线测量时，所述区域的范围在圆周上处于当前公转涡盘卷状物延伸方向的30°和当前公转涡盘卷状物卷绕方向的60°之间，而在径向上所述区域的范围处于公转涡盘卷状物的公转半径的0.1倍和0.5倍之间。
根据本发明的另一方面，提供一种非对称涡旋压缩机，所述压缩机包括一公转涡盘，所述公转涡盘具有偏心地形成的一端板和一凸出部分，所述公转涡盘具有一卷状物，所述卷状物形成于端板的上表面并且具有渐开曲线形构型；一十字环，它以可防止公转涡盘旋转的方式设置在公转涡盘的下表面上；及一固定涡盘，它盖住了公转涡盘的上部分并且具有一卷状物，所述卷状物具有渐开曲线形并且与公转涡盘的卷状物以这样的方式接合，即借助于公转涡盘的公转运动在公转涡盘卷状物和固定涡盘卷状物之间形成了压缩室，与公转涡盘的卷状物相比，所述固定涡盘的卷状物沿渐开曲线延伸的方向在180°的范围内进一步延伸，其中形成于十字环的上表面上的键中的一个键设置在这样的区域中即当沿一条把公转涡盘卷状物的基圆的中心与公转涡盘卷状物的外端连接起来的直线测量时，所述区域的范围在圆周上处于公转涡盘卷状物延伸方向的10°和公转涡盘卷状物卷绕方向的80°之间。
根据本发明的又一方面，提供一种非对称涡旋压缩机，所述压缩机包括一公转涡盘，所述公转涡盘具有偏心地形成的一端板和一凸出部分，所述公转涡盘具有一卷状物，所述卷状物形成于所述端板的上表面并且具有渐开曲线形构型；一十字环，它以可防止公转涡盘旋转的方式设置在公转涡盘的下表面上；及一固定涡盘，它盖住了公转涡盘的上部分并且具有一卷状物，所述卷状物具有渐开曲线形构型并且与公转涡盘的卷状物以这样的方式接合，即借助于公转涡盘的转动运动在公转涡盘卷状物和固定涡盘卷状物之间形成压缩室，与公转涡盘的卷状物相比，所述固定涡盘的卷状物沿渐开曲线延伸的方向在180°的范围内进一步延伸，其中当假设容积比表示吸入容积和排出时容积之间的比率时，在固定涡盘卷状物的内表面和公转涡盘卷状物的外表面之间限定出的第一压缩室的第一容积比比在固定涡盘卷状物的外表面和公转涡盘卷状物的内表面之间限定出的第二压缩室的第二容积比要大。
根据本发明的又一方面，第一压缩室的第一容积比比第二压缩室的第二容积比至少大0.1。
在阅读了下面结合附图的详细说明之后，本发明的上述目的和其它特征和优点将会变得更加显而易见。在附图中
图1是表示传统涡旋压缩机的压缩机构部分的纵向剖面视图；图2是表示传统涡旋压缩机的压缩机构部分的主要零件的分解透视图；图3是顺序地解释对称涡旋压缩机的压缩原理的横剖视图；图4是解释传统非对称涡旋压缩机的压缩机构部分的横剖视图；图5是表示作用在传统非对称涡旋压缩机上的力的关系的局部放大图；图6是表示作用在传统非对称涡旋压缩机的公转涡盘上的力的关系的曲线图；图7和8分别表示作用在公转涡盘上的旋转扭矩和作用在传统非对称涡旋压缩机的十字环的键上的力的曲线图；图9是表示根据本发明的一个实施例的非对称涡旋压缩机的压缩机构部分的纵向横剖视图，该压缩机构部分具有防止产生反向旋转扭矩的结构；图10是表示根据本发明的一个实施例的非对称涡旋压缩机的压缩机构部分的横剖视图，该压缩机构部分具有防止产生反向旋转扭矩的结构；图11是表示根据本发明实施例的非对称涡旋压缩机的公转涡盘的局部放大横剖视图，该公转涡盘构成了用来防止产生反向旋转扭矩的结构；图12和13分别表示在根据本发明实施例的非对称涡旋压缩机中作用在公转涡盘上的旋转扭矩和作用在十字环的键上的力的曲线图；图14是表示根据本发明的另一个实施例的非对称涡旋压缩机上的、具有运动稳定结构的压缩机构部分的纵向剖面图；图15表示根据本发明的另一个实施例的非对称涡旋压缩机上的、具有运动稳定结构的压缩机构部分的横向剖面图；图16表示作用在根据本发明的另一个实施例的非对称涡旋压缩机的十字环的键上的力的曲线图；图17和18分别表示根据本发明的又一实施例的非对称涡旋压缩机上的、具有气体排出结构的压缩机构部分的纵向和横向剖面图；图19和20表示根据本发明又一实施例的非对称涡旋压缩机上的气体排出结构的横向剖面图；图21是依次表示根据本发明又一实施例的非对称涡旋压缩机上的气体排出结构的操作的横向剖面图；图22表示了根据本发明又一实施例的非对称涡旋压缩机的压力的曲线图。
现在对本发明的优选实施例进行更加详细的说明，本发明优选实施例的一个例子表示在附图中。只要有可能，相同的标号将在整个附图和描述中用来表示相同或者类似的零件。
图9和图10表示了根据本发明一实施例的非对称性涡旋压缩机的压缩机构部分。参照图9和图10，非对称性涡旋压缩机由动力产生部分和压缩机构部分组成。压缩机构部分包括固定到支架1上的固定涡盘10；和公转涡盘20，涡盘20以可作公转的方式插入在支架1和固定涡盘10之间。
固定涡盘10具有一主体12，该主体12成形成具有预定形状。一卷状物11具有渐开的曲线形构型，该卷状物形成于主体12的下表面上，一排出孔13通过固定涡盘10的主体12的中心部分而形成。
该公转涡盘20具有一端板22，该端板22具有预定厚度和面积。卷状物21也具有渐开的曲线形构型，它形成于端板22的上表面，使得公转涡盘20的卷状物21与固定涡盘10的卷状物11接合。与旋转轴2的偏心部分2a连接的凸出部分23形成于端板22的下表面。
由于与动力产生部分连接的旋转轴2的偏心部分2a被插入公转涡盘20的凸出部分23中，因此公转涡盘20与旋转轴2连接起来。压缩室P在固定涡盘10的卷状物11和公转涡盘20的卷状物21之间形成。
固定涡盘10和公转涡盘20以这种形式，使得公转涡盘卷状物21具有渐开的曲线形构型和预定长度，与在固定涡盘卷状物11接合公转涡盘卷状物21的状态下的公转涡盘卷状物21相比，该固定涡盘卷状物11进一步延伸180°的渐开角度(involute angle)，或者延伸比180°要小的度数。
此外，如图11所示一样，公转涡盘卷状物21’的基圆的中心O2设置在这样的区域内当沿一直线(该直线把与端板22和凸出部分23的中心相对应的、当前公转涡盘卷状物21的基圆的中心O1与当前公转涡盘卷状物21的外端连接起来)测量时，该区域的范围在圆周上处于当前公转涡盘卷状物21延伸方向的30°和当前公转涡盘卷状物21卷绕方向的60°之间，而在径向上该区域的范围处于公转涡盘卷状物21的公转半径的0.1倍到0.5倍之间。
下面，描述根据本发明这个实施例的非对称涡旋压缩机的工作。
首先，如果驱动力从动力产生部分通过旋转轴2输送到公转涡盘20中，同时借助于偶联到公转涡盘20的端板22上的十字环30防止公转涡盘20旋转，公转涡盘20在固定涡盘卷状物11和公转涡盘卷状物21相互啮合的状态下公转。借助于公转涡盘20的公转运动，冷却气体被吸入压缩室P(该压缩室P在固定涡盘卷状物11和公转涡盘卷状物21之间形成)中，并被压缩，然后通过在固定涡盘10内形成的排出孔13排出。
如上所述，作用在公转涡盘上的旋转扭矩可以通过下面给出的公式进行计算Mt＝Ft×{β-rcos(δe-θ)}这里Ft是作用在切线方向上的气体力，β是从公转涡盘的中心到气体力Ft的作用点之间的距离，r是公转涡盘的端板的中心和公转涡盘卷状物的渐开曲线的基圆的中心之间的偏心距，θ是曲柄角，及δe是偏心角度，该偏心角度是在卷状物的外端处朝该卷状物的延伸的方向测得的。
在上面公式中，根据曲柄角θ，Ft×β所表示的旋转扭矩分量具有图5所示的趋势，而在用来确定公转涡盘的整个旋转扭矩的这些项之中，Ft×β是由于气体力作用在切线方向上所引起的一项。此外，由于δe总是不变，因此Ft×r×cos(δe-θ)具有正弦波的形式，而Ft×r×cos(δe-θ)是由于卷状物的偏心距所引起的一项。
相应地，借助于合适地调整偏心角度δe和偏心距r，使公转涡盘的反向旋转最小化是可能的。换句话说，由于公转涡盘卷状物的基圆的中心O2处于这样的区域内当沿一直线(该直线把与端板和凸出部分的中心相对应的、当前公转涡盘卷状物的基圆的中心O1与当前公转涡盘卷状物的外端连接起来)测量时，该区域的范围在圆周上处于当前公转涡盘卷状物延伸方向的30°和当前公转涡盘卷状物卷绕方向的60°之间，而在径向上该区域的范围处于公转涡盘卷状物的转动半径ε的0.1倍到0.5倍之间(即，中心O2偏离中心O1一个与偏心距r相一致的距离)，使作用在公转涡盘20上的反向旋转扭矩最小化。
图12和13示出了在本发明的这个实施例的非对称涡旋压缩机中使用能够防止产生反向扭矩的结构时的计算结果。
借助于如上所述的、使作用在旋转扭矩上的反向旋转扭矩最小化，使施加到十字环上的防止公转涡盘(orbiting scroll)旋转的力的方向保持不变，因此公转涡盘和十字环的运动是稳定的。
下文中，参照附图来描述本发明另一个实施例的非对称涡旋压缩机。
图14和15表示了本发明另一个实施例的非对称涡旋压缩机的压缩机构部分。参照图14和15，首先，在非对称涡旋压缩机的压缩机构部分中，形成有渐开曲线形构型的卷状物51的固定涡盘50与具有预定形状的支架1连接。公转涡盘60介于固定涡盘50和支架1之间，其方式使得公转涡盘60可以相对固定涡盘50公转。
用来防止公转涡盘60旋转的十字环70设置在支架1和公转涡盘60之间。十字环70以这种方式布置，即使得形成于十字环70的上表面上的一个键设置在这样的区域中当沿一直线(该直线把公转涡盘卷状物61的基圆的中心与公转涡盘卷状物61的外端连接起来)测量时，该区域的范围在圆周上处于公转涡盘卷状物61延伸方向的10°和公转涡盘卷状物61卷绕方向的80°之间。
压缩室P在固定涡盘50的卷状物51和公转涡盘60的卷状物61之间形成。在固定涡盘卷状物51接合公转涡盘卷状物61的状态下，与公转涡盘卷状物61相比，该固定涡盘卷状物51又进一步延伸了180°的渐开角度，或者延伸了比180°小的角度。
十字环70具有环形构型。各具有正方盒形结构的第一键72和第二键73突出地形成于十字环70的上表面上，并且沿着第一直线设置。同样具有正方盒形构型的第三键74和第四键75突出地形成于十字环70的下表面上，并且沿着垂直于第一直线的第二直线设置，而沿着第一直线设置了第一键72和第二键73。
沿着第一直线，公转涡盘60的下表面形成有第一和第二键槽(未示出)，可使得十字环70的第一键72和第二键73分别安装到第一和第二键槽内。还有，沿着第二直线，支架1的上表面形成有第三和第四键槽(未示出)，可使得十字环70的第三键74和第四键75分别安装到第三和第四键槽内。
十字环70设置在支架1和公转涡盘60之间，因此第一键72和第二键73分别安装到公转涡盘60的第一和第二键槽中，而第三键74和第四键75分别安装到支架1的第三和第四键槽中。
如上所述，在十字环70的第一键72和第二键73及可将第一键72和第二键73分别安装到其中的、公转涡盘60的第一和第二键槽之中，一个键和可将该键安装到其中的一个键槽设置在下面的区域内当通过直线(该直线把公转涡盘卷状物的基圆的中心与公转涡盘卷状物的外端连接起来)来测量时，该区域的范围在圆周上处于公转涡盘卷状物延伸方向的10°和公转涡盘卷状物卷绕方向的80°之间。然后，适当地布置十字环的剩余键和剩余键槽，使得所有的键和槽键分别相互间隔开90°。
由于与动力产生部分相连接的、旋转轴2的偏心部分2a插入到形成于公转涡盘60的下表面上的凸出部分64中，驱动力从动力产生部分通过旋转轴2输送到公转涡盘60。
在下文中，描述本发明的另一实施例的非对称性涡旋压缩机的工作。
首先，如果驱动力从动力产生部分通过旋转轴2输送到公转涡盘60中，同时借助于十字环70防止公转涡盘60旋转，那么公转涡盘60在固定涡盘卷状物51和公转涡盘卷状物61处于相互接合的状态下公转。借助于公转涡盘60的公转运动，冷却气体被吸入由固定涡盘卷状物51和公转涡盘卷状物61所限定出的压缩室P中。当吸入冷却气体的压缩室P向着涡旋压缩机的中心运动时，压缩室P的容积减少并且冷却气体被压缩。最后，压缩过的冷却气体通过在固定涡盘50上形成的排出孔52排出。
在上面过程中，在借助十字环70防止公转涡盘60旋转的状态下，公转涡盘60绕着固定涡盘50的中心以一预定的公转半径公转。
这里，在用来确定反作力(由公转涡盘60的公转运动把该反作用力施加到十字环70上，从而破坏防止公转涡盘60的旋转)的这些项中，最重要的因素包括旋转扭矩和密封力(即使公转涡盘60挤靠在固定涡盘50上的力)的影响。
在这两个最重要的因素之间，旋转扭矩由涡旋的形状来确定，而密封力由十字环的位置来决定。
密封力通过公转涡盘的运动公式来计算。离心力Fc和切线气体力Fr是影响密封力的主要因素。具有一个相对公转角度的恒定关系的三角函数值乘以离心力Fc和切线气体力Fr。因此，公转涡盘的运动公式用正弦曲线来表示。该公转角度与十字环的角度具有恒定的关系。
其结果是，由于下述事实即在十字环的这些键之中，安装到公转涡盘的键槽中的一个键设置在这样的区域中当沿一直线(该直线把公转涡盘卷状物的基圆的中心与公转涡盘卷状物的外端连接起来)测量时，该区域的范围在圆周上处于适当的角度之间，即处于公转涡盘卷状物延伸方向的10°和公转涡盘卷状物卷绕方向的80°之间，则施加到十字环70上的、反作用力的反转最小，因此十字环70和公转涡盘60的运动稳定。
图16表示作为使用本发明实施例的计算结果的图线，其示出了施加到十字环上的的力。如从图中所容易地看出的那样，施加到十字环70的键上的反作用力的反向最小，并且施加到十字环70上的旋转扭矩最小。
下文中，参照附图描述本发明的又一实施例的非对称涡旋压缩机。
图17和18表示了本发明的又一实施例的非对称涡旋压缩机。参照图17和18，首先，非对称涡旋压缩机包括用来产生驱动力的动力产生部分和用来从动力产生部分接受驱动力、因而压缩冷却气体的压缩机构部分。该压缩机构部分包括固定涡盘80和公转涡盘90，该固定涡盘80固定到支架1上，而公转涡盘90以可公转的方式介于支架1和固定涡盘80之间。
固定涡盘80具有成形为具有预定形状的主体。具有渐开曲线构型的卷状物81形成于主体的下表面上，并且通过固定涡盘80的主体的中心部分形成排出孔83。
公转涡盘90具有端板92，该端板具有预定的厚度和面积。具有渐开曲线构型的卷状物91形成于端板92的上表面，使得公转涡盘90的卷状物91与固定涡盘80的卷状物81结合。与旋转轴2的偏心部分2a连接的凸出部分93形成于端板92的下表面上。
公转涡盘卷状物91以使得公转涡盘90可以公转的方式与固定涡盘卷状物81结合。该固定涡盘卷状物81以这样的方式形成，即相对公转涡盘卷状物91多延伸180°。
在固定涡盘卷状物81的内表面和公转涡盘卷状物91的外表面之间限定出的第一压缩室P1的第一容积比比在固定涡盘卷状物81的外表面和公转涡盘卷状物91的内表面之间限定出的第二压缩室P2的第二容积比要大。
这里，容积比(即压缩比)表示为吸气过程结束时吸入到压缩室中的冷却气体的容积与冷却气体排出时的冷却气体的容积之比所得到的值。即，该容积比用吸入容积和排出时的容积之间的比来表示。这里，最好是令第一压缩室P1的第一容积比比第二压缩室P2的第二容积比至少大0.1。
图19和20表示了处于排出孔83的区域内的固定涡盘卷状物81和公转涡盘卷状物91的内端形状，因此可以相互比较地解释传统结构和本发明的结构。正如图19和20所示，作为实现使第一压缩室P1的第一容积比比第二压缩室P2的第二容积比大的例子，本发明的公转涡盘卷状物91的内端形成有延伸部分92，因此比传统公转涡盘卷状物的内端延伸得长一些，其使得第一压缩室P1的排出延迟了，或者第二压缩室P2的排出提前了。
下面，描述本发明又一实施例的非对称涡旋压缩机。
首先，如果驱动力从动力产生部分通过旋转轴2输送到公转涡盘90中，同时借助于连接到公转涡盘90的端板92中的十字环3防止公转涡盘90旋转，则在固定涡盘卷状物81和公转涡盘卷状物91处于相互啮合起来的状态下，公转涡盘90公转。因公转涡盘90的公转运动，冷却气体被吸入压缩室P1和P2中，并被压缩，然后通过在固定涡盘80内形成的排出孔83排出。
更加具体地谈谈这种压缩过程，当通过吸入管引入到非对称涡旋压缩机的冷却气体被第一次压缩之后，冷却气体在公转涡盘卷状物91的外端处流入到公转涡盘卷状物91的外表面和固定涡盘卷状物81的内表面之间，由此限定出第一压缩室P1。然后，当公转涡盘90公转时，第一压缩室P1的容积减少，并同时执行压缩过程。同时，冷却气体流进固定涡盘卷状物81的外表面和公转涡盘卷状物91的内表面之间，由此限定出第二压缩室P2。
此外，当公转涡盘90连续地公转时，在相互对置状态彼此构成一对的第一和第二压缩室P1和P2移向涡旋压缩机的中心。这样，第一和第二压缩室P1和P2的容积减少。其结果是，当第一和第二压缩室P1和P2在排出孔83(该排出孔在固定涡盘80的中心部分处形成)的区域内相互接合在一起时，压缩过的冷却气体通过该排出孔83排出。
在上面的过程中，由于存在下述事实即该固定涡盘卷状物81以这样的方式形成，使得其形成得比公转涡盘卷状物91长180°或长小于180°的度数，因此吸入到第一压缩室P1中的冷却气体的总量大于吸入到第二压缩室P2中的冷却气体的总量，因此第一压缩室P1的压力高于第二压缩室P2的压力。
一般地，在非对称型的压缩机构部分中，正如图22所示出的，为了确保在第一和第二压缩室P1和P2内进行压缩的冷却气体一起通过排出孔83排出时公转涡盘的运动稳定，因此冷却气体的第一容积比(在第一压缩室P1移向涡旋压缩机的中心时气体被压缩，然后气体通过排出孔83排出)(或者第一压缩比)一定得与冷却气体的第二容积比(在与第一压缩室P1相对的第二压缩室P2移向涡旋压缩机的中心时该气体被压缩，然后该气体通过排出孔83排出)(或者第二压缩比)相同。
这里，当第一和第二压缩室P1和P2被压向排出孔83时，如果第一压缩室P1的压力由于第一和第二压缩室P1和P2之间的压差而泄漏到第二压缩室P2中，然后通过排出孔83而排出，那么第一和第二压缩室P1和P2的排出气体的压力相互不同，因此整个涡旋压缩机的运动由于气体力的不平衡而变得不稳定。
关于这一点，在本发明的这个实施例中，由于这样的事实即第一压缩室P1的第一容积比大于第二压缩室P2的第二容积比，即使在第一和第二压缩室P1和P2被压缩时产生压力泄漏，因与第二压缩室P2的容积比相比第一压缩室P1的第一容积比较大，在冷却气体从排出孔83排出时，第一压缩室P1的压力和第二压缩室P2的压力之间的差值达到最小。换句话说，当第一压缩室P1的第一容积比和第二压缩室P2的压力基本上相互相同时，在第一和第二压缩室P1和P2内进行压缩的冷却气体共同通过排出室83而排出时，可以实现气体的平衡，因此公转涡盘的运动稳定了。
另一方面，如另一方法一样，即使在第二压缩室P2的第二容积比小于第一压缩室P1的第一容积比的情况下，可以实现相同的功能。在非对称型的压缩机构部分中，存在各种影响压缩室P1和P2的容积比或者压缩比的因素。
例如，就第一压缩室P1而言，公转涡盘卷状物91的外端的长度和形状、排出孔83的外形或者类似因素可对第一容积比产生影响。就第二压缩室P2而言，固定涡盘卷状物81的外端的长度和形状、在公转涡盘90的端板92的中心部分处所形成的吸入槽(未示出)的外形等因素可以对第二容积比产生影响。
在上述的这些因素中，通过增加公转涡盘卷状物91的外端长度，第一压缩室P1的排出时间可被延迟，由此可以增加第一压缩室P1的容积比。
其结果是，借助于本发明的非对称涡旋压缩机，提供了如下优点由于公转涡盘的反向旋转扭矩最小化，并且旋转扭矩以一个方向施加到用来防止公转涡盘的旋转的十字环上，因此十字环和公转涡盘的运动是稳定的，因此避免了不正常磨损和振动噪声。此外，由于防止了压缩气体的泄漏，因此非对称涡旋压缩机的工作可靠性得到了改进。而且，由于公转涡盘公转时所产生的压缩室压力相互平衡的事实，因此避免了通过排出孔所排出的排出气体的力不平衡，因此公转涡盘的运动是稳定的，因此进一步提高了非对称涡旋压缩机的工作可靠性。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施例，尽管采用了具体术语，但是它们只是用于普通和描述性的意义上，而不是用于限定目的，本发明的范围在后面的权利要求中给出。
权利要求
1.一种非对称涡旋压缩机，所述压缩机包括公转涡盘，所述公转涡盘具有偏心地形成的一端板和一凸出部分，所述公转涡盘具有一卷状物，所述卷状物形成于端板的上表面并且具有渐开曲线形构型；一十字环，它以可防止公转涡盘旋转的方式设置在公转涡盘的下表面上；及一固定涡盘，它盖住了公转涡盘的上部分并且具有一卷状物，所述卷状物具有渐开曲线形构型，并且与公转涡盘的卷状物以这样的方式接合，即借助于公转涡盘的转动运动在公转涡盘卷状物和固定涡盘卷状物之间形成压缩室，与公转涡盘的卷状物相比，所述固定涡盘的卷状物沿渐开曲线延伸的方向在180°的范围内进一步延伸，其中公转涡盘卷状物的基圆的中心设置在这样的区域内即当沿一条把与端板和凸出部分的中心相对应的、当前公转涡盘卷状物的基圆的中心与当前公转涡盘卷状物的外端连接起来的直线测量时，所述区域的范围在圆周上处于当前公转涡盘卷状物延伸方向的30°和当前公转涡盘卷状物卷绕方向的60°之间，而在径向上所述区域的范围处于公转涡盘卷状物的公转半径的0.1倍和0.5倍之间。
全文摘要
一种非对称涡旋压缩机，包括公转涡盘、十字环以及固定涡盘，与公转涡盘的卷状物相比，固定涡盘的卷状物沿渐开曲线延伸的方向在180°的范围内进一步延伸。公转涡盘卷状物的基圆中心的位置区域是当沿一条把当前公转涡盘卷状物的基圆中心与其外端连接起来的直线测量时，该区域在圆周上处于当前公转涡盘卷状物延伸方向的30°和该卷状物卷绕方向的60°之间，而在径向上该区域处于公转涡盘卷状物的公转半径的0.1至0.5倍之间。
文档编号F04C18/02GK1598317SQ200410084930
公开日2005年3月23日 申请日期2000年12月23日 优先权日1999年12月24日
发明者张英逸, 赵洋熙, 崔世宪, 李丙哲 申请人:Lg电子株式会社