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(displacement engine )、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巻片，每个巻 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 一个涡旋巻片相对于另 一个涡旋巻片可绕动地旋转 180° 。该设备工作时是借助一个涡旋元件("绕动涡巻")相对于另一 个涡旋元件("固定涡巻"或"非绕动涡巻")旋转，以在相应的巻片 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。这种螺旋形涡旋巻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
封")，由轴向力引起的在i个巻片的平面i缘表面(:端部，，)二相对
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2是图1所示的配重以及用于制造该配重的铸模或沖模的俯视 透视图3是图2所示的配重以及铸模或沖模的仰视透视图； 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—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,皮一电动机驱动，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巻片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。还提供了一个带有巻片70的非旋转涡旋元件68,巻片70放置在 与旋转涡旋元件56的巻片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，用以接收被巻 片58和70压缩的承压流体，从而对非旋转涡4t元件68施加轴向偏压 力，以此推动相应的巻片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的铸模或沖模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
9比配重50更大的质量。这些都是利用不同的芯或销IOO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部尺寸， 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
1.一种旋转机械，包含一驱动轴；一具有定子和转子，用于驱动所述驱动轴的电机；和一配重，其具有主体并且包括凹槽和一对从所述主体的相对侧伸出的凸缘，所述凸缘的每一个限定用于将所述配重附接到所述电机的孔，所述凹槽具有可选择的容积，用来优化所述配重的总质量。
2. 如权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，所述凹槽包含多 个孔。
3. 如权利要求2所述的旋转机械，其特征在于，选择孔的数量以 提供所述的容积。
4. 如权利要求2所述的旋转机械，其特征在于，选择孔的深度以 提供所述的容积。
5. 如权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，所述凹槽为一细 长腔。
6. 如权利要求5所述的旋转机械，其特征在于，选择所述腔的长 度以提供所述的容积。
7. 如权利要求5所述的旋转机械，其特征在于，选择所述腔的深 度以提供所述的容积。
8. 如权利要求5所述的旋转机械，其特征在于， 一肋部形成在所 述腔内以提供所述容积。
9. 如权利要求8所述的旋转机械，其特征在于，所述主体为一弓 形体。
10. 如权利要求9所述的旋转机械，其特征在于，所述凹槽为一细 长的弓形腔。
11. 如权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，还包含 一第一涡旋元件，其具有笫一端板以及从所述第一端板向外伸出的第一螺旋巻片；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巻片，所述第二螺旋巻片与所述第一螺旋巻片相互接合；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 述螺旋巻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。
12. —种生产用于驱动轴的配重的方法，该配重被z没计为分别在 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，该主体 适于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，所述芯部 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。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述芯具有多个孔。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，选择孔的数量以提 供所述容积。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，选择孔的深度以提 供所述容积。
16. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述凹槽为一细长腔。
17. 如权利要求13所述的方法制造的配重。
18. —种压缩才几，包含一壳体；一布置在所述壳体内的压缩机构； 一用于驱动所述压缩4几构的驱动轴； 一用于致动所述驱动轴的电机；和 如权利要求17所述的用于所述驱动轴的配重。
19. 如权利要求18所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机构包括第一涡旋元件和笫二涡旋元件，其中所述第一涡旋元件具有第一端 板以及从所述第一端板向外伸出的第一螺旋巻片，所述第二涡旋元件 具有第二端板以及从所述第二端板向外伸出的第 一螺旋巻片，所述第 二螺旋巻片与所述第 一螺旋巻片相互接合，其中所述驱动轴引起所述 涡旋元件相对于另一涡旋元件绕动，由此所述螺旋巻片在一吸入压力 区域和一排放压力区域之间形成容积逐渐改变的腔。
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F04C18/02GK101614207SQ200910160489
公开日2009年12月30日 申请日期2005年8月4日 优先权日2004年12月21日
发明者E·P·卡文德, J·A·谢弗, K·J·莱因哈特 申请人:爱默生气候技术公司