涡旋泵的制作方法

专利名称：涡旋泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡旋泵，且更特定而言，其涉及涡旋泵的顶端密封布置。
背景技术：
涡旋泵用作压缩机和真空泵二者。在图18中示出包括现有技术顶端密封布置的涡旋泵。该泵10包括泵外壳12和具有偏心轴杆部16的驱动轴杆14。该轴杆14由马达 18驱动，且偏心轴杆部连接到绕行涡旋(orbiting scroll) 20从而使得在使用期间轴杆的旋转相对于固定涡旋22来向绕行涡旋赋予绕行运动，用于沿着介于压缩机的泵入口 24 与泵出口 26之间的流体流动路径来泵送流体。固定涡旋22包括涡旋壁28，涡旋壁28垂直于大体上圆形基板30延伸。绕行涡旋 20包括涡旋壁34，涡旋壁34垂直于大体上圆形基板36延伸。在绕行涡旋进行绕行移动期间，绕行涡旋壁34与固定涡旋壁28协同工作或啮合。涡旋的相对绕行移动使得新月形体积的气体被截留/捕集于涡旋之间并且从入口向出口泵送。涡旋机构的泵送压缩和容量在很大程度上取决于涡旋构件在它们之间截留气体体积且以较少或无泄漏向出口驱迫气体的能力。如图1所示的那样，为了防止气体在涡旋构件之间泄漏，常常将干润滑剂顶端密封件101定位于在每个涡旋构件100的壁106的轴向端部105中所形成的凹槽104中。示出涡旋端板103，涡旋壁从涡旋端板103大体上在轴向朝向相对着的涡旋(未图示)的涡旋板而延伸。存在着描述顶端密封件在涡旋型机构中用途的若干专利和专利申请。参看在1976年11月30日授予McCullough等人的美国专利No. 3，994，636 ；在1984年7月31日授予Teegarden的美国专利No. 4，462，771 ；分别在1984年3月20日禾口 1986年12月9日授予Terauchi等人的美国专利No. 4，437，820和 4，437，8204，627，799 ；在 2007 年 11 月 13 日授予 Midorikawa 的美国专利 No. 7，293，969 ； 在2007年3月29日公开的发明人Tsuchiya等人的美国专利申请No. 2007/0071626 Al ； 在2008年3月27日公开的发明人Fujioka的美国专利申请No. 2008/0075614 Al ；以及在2008年8月28日公开的发明人Suefuji等人的美国专利申请No. 2008/0206083 Al。图2更详细地示出在涡旋型机构内的顶端密封布置。如图2所示的那样，固定涡旋构件202的壁205与绕行涡旋构件的壁206相交织/交错。由于涡旋构件202、203通常由金属构成且由于制造公差和热变化，小空隙或间隙207(即，大约0. Imm)可分别保留在壁 205,206与相对着的涡旋构件203、202的轴向端部之间。因此，如图2所示的那样，插入于壁205、206的轴向端部中所形成的凹槽204、204a中的顶端密封件201、20 Ia密封了间隙 207。如上文所讨论的那样，当泵操作时，一定体积的气体变得截留于在绕行涡旋构件 203的壁206与固定涡旋构件202的壁205之间所形成的凹穴(pocket) 208中。这些凹穴 208由顶端密封件201a、201a密封。随着截留气体在涡旋构件202、203外围处的泵入口 209a被驱迫到涡旋构件202、203中心处的泵出口 209a，气体压力升高，这是因为凹穴208 的体积减小。因而，在两个相邻凹穴208之间存在气体压差。在图2中，在涡旋壁一侧上的凹穴208中的压力不同于在涡旋的相对侧上压力，造成压力梯度。由于在使用中所述入口 209a处于比出口 209b更低压力，在涡旋壁的入口侧上的压力Pffi (Plow)低于在涡旋壁的出口侧上的压力P高(Phigh)。因此顶端密封件201、201a用于防止或至少减小气体在该壁与相对着的涡旋板之间跨越过涡旋壁的轴向端部从排出口侧到壁的入口侧的流动。如在上文所提到的专利和专利申请中所讨论的那样，存在着多种顶端密封件和顶端密封布置，其被设计成用以提供介于涡旋构件之间更好的密封。为了示出顶端密封件和顶端密封布置的特征，将在此处参考图2讨论两种类型的顶端密封件1)浮动型顶端密封件201 ；以及2)弹簧型顶端密封件201a。在涡旋构件202、203相对于彼此绕行时，顶端密封件201、201a能在使用期间被启用以挤压抵靠在相对着的涡旋的涡旋基部上。当跨过整个顶端密封件201上的气体压差造成凹槽204、204a中有所增加的压力、由此驱迫顶端密封件抵靠住相对着的涡旋板时，能向浮动型顶端密封件201供能。弹簧型顶端密封件可具有层压构造，其在顶端密封件201a后方的凹槽中具有柔性材料(例如，弹簧或泡沫)210。这种柔性材料210提供力，力将顶端密封件201a挤压抵靠在滑动对立面上。当上文所提到的力使得顶端密封件201、201a在涡旋构件202、203之间提供良好密封时，它们倾向于降级/劣化且磨损。就此而言，顶端密封件由气体压力或弹簧持续地挤压抵靠在相对着的涡旋上，导致对顶端密封件更大磨损，这在涡旋型机构中产生碎屑。这种降级/劣化也会通过允许气体在涡旋构件202、203之间泄漏而影响到顶端密封件201、 201a的密封性质，且由此减小涡旋型机构的泵送容量，如在图3中所图示的那样。因此，顶端密封件201、201a由于不再充分防止在涡旋构件202、203之间的泄漏而最终失效。因此， 顶端密封件201、201a通常必须要每一年或每两年替换。对“失效”顶端密封的检查发现大部分具有限于靠近泵出口附近的局部区域409中的过度磨损，或者换言之，在朝向涡旋形式的中心绕转/卷绕的第一螺旋形区域中，如在图4中所图示的那样。顶端密封件的其余部分，即朝向入口的第二螺旋形区域，较少磨损且保持了良好的密封性质。从JP 07-77181 已知通过在朝向涡旋泵的排出口的第一螺旋形区域中固定所述顶端密封布置而限制了顶端密封件的磨损，而同时允许朝向入口的第二螺旋形区域基本上沿着其长度被供能，即，浮动。但是，这损害了在所述第一螺旋形区域中的顶端密封件的密封性质。

发明内容
本发明的目的在于提供一种有所改进的顶端密封布置。本发明提供一种涡旋泵，其包括两个涡旋，两个涡旋可协同操作用以在涡旋的相对绕行运动时将流体从入口泵送到出口，每个涡旋包括涡旋基部，螺旋形涡旋壁从涡旋基部大体上在轴向朝向相对着的涡旋的基部延伸，泵包括顶端密封布置，顶端密封布置包括涡旋壁之一或两个涡旋壁的轴向端部，其定位了顶端密封件以抵抗所泵送的流体在该涡旋壁或两个涡旋壁与相对壁的涡旋基部之间跨越该涡旋壁或两个涡旋壁而通过，所述密封布置的顶端密封件大体上相对于轴向端部固定，沿着顶端密封布置的螺旋形幅度在间隔开的固定位置处以抵抗顶端密封件在所述固定位置处的轴向移动，其中顶端密封布置包括由所述固定位置与第二螺旋形区域分开的第一螺旋形区域、且第一螺旋形区域包括多个固定位置，其限定多个离散的顶端密封部，多个离散顶端密封部能在使用中供能以挤压抵靠在相对着的涡旋壁的涡旋基部上。
通过沿着第一螺旋形区域提供多个固定位置、且因此在此第一螺旋形区域内形成顶端密封件的多个离散供能部，与现有技术相比，实现了沿着其长度具有良好密封性质的延长顶端密封布置。本发明还提供用于这种涡旋泵的涡旋，涡旋泵包括相互啮合涡旋。


为了使本发明更好地理解，现将参看附图来描述本发明的各种实施例，仅以举例说明的方式给出本发明的各种实施例，在附图中
图1为涡旋构件的侧视图2为在两个涡旋构件之间经受轴向力的顶端密封件的图示。图3为涡旋构件的侧视图，其示出顶端密封件的高磨损区域。图4为涡旋构件的侧视图，其示出在涡旋构件中顶端密封件的过度磨损区域。图5a为涡旋构件的侧视图，示出用于顶端密封布置的约束区。图5b示出从轴向方向观察的螺旋形涡旋壁和顶端密封布置。图6为顶端密封布置的实施例。图7为顶端密封布置的实施例。图8为顶端密封布置的另一实施例。图9为顶端密封布置的另一实施例。图10为顶端密封布置的另一实施例。图11为形成顶端密封布置的部分的夹点(pinch point)的实施例。图12为形成顶端密封布置的部分的夹点的实施例。图13为形成顶端密封布置的部分的一系列夹点的实施例。图14为形成顶端密封布置的部分的一系列夹点的实施例。图15为形成顶端密封布置的部分的延伸夹点的实施例。图16为夹点的另一实施例。图17a为顶端密封布置的实施例。图17b为顶端密封布置的实施例；以及图18示出涡旋泵。图19为分别对于基本上完全浮动密封布置和根据本发明的顶端密封布置，顶端密封件磨损与时间关系的曲线图。
具体实施例方式本发明针对于在诸如图18所示的泵的涡旋泵中的顶端密封布置、且包括涡旋壁之一或两个涡旋壁的轴向端部，其定位顶端密封件以抵抗泵送流体在该涡旋壁或两个涡旋壁与相对涡旋的涡旋基部之间跨越过该涡旋壁或两个涡旋壁而通过。如上文所示的那样， 所述顶端密封布置在朝向泵排出口的第一内螺旋形区域处和朝向入口的第二外螺旋形区域处经历了不同温度、压力状况和磨损速率。特别地，已发现在内螺旋形区域处的磨损速率比外螺旋形区域处更快速地发生。如上文所述的那样，虽然顶端密封件可固定于凹槽204、 204a中，为了减小顶端密封件磨损，与利用恒定供能的顶端密封件来观察相比，这种布置降
6低了密封效率。此外，固定顶端密封件可在非稳态使用泵期间，例如在周期性高气体负荷期间经历有所增加的热膨胀。增加的膨胀导致额外顶端密封件磨损，从而使得当泵返回到稳态操作、且收缩时，在顶端密封件与相对着的涡旋之间产生了有所增加的间隙。因此跨越顶端密封件发生较大泄漏，且降低了密封效率。参看图5a，示出了涡旋型机构的螺旋形涡旋构件505。涡旋构件505具有从基板 504在轴向延伸的螺旋形壁502。凹槽或通道506形成于壁的轴向端表面中，且顶端密封件 508位于凹槽506中。以阴影线示出靠近泵出口(即，排出口)的第一螺旋形区域507。顶端密封件通常固定于多个间隔开的固定位置509处。固定点510使得第一螺旋形区域507 与第二螺旋形区域512分开，也在图5b中示出。根据本文中所描述的本发明的实施例，且例如在图5b中所示的那样，涡旋壁502 的顶端密封布置在固定位置514处抵抗或约束顶端密封件516在入口 518与出口 520之间沿着该涡旋或两个涡旋的第一螺旋形区域507而朝向相对着的涡旋(未图示)的涡旋基部的轴向移动。密封布置的顶端密封件通常沿着顶端密封布置的螺旋形幅度在间隔开的位置 514处相对于涡旋壁的凹槽被固定以抵抗顶端密封件在这些固定位置处的轴向移动。顶端密封布置包括由固定位置510与第二螺旋形区域512分开的第一螺旋形区域507、且第一螺旋形区域包括多个固定位置514，多个固定位置514限定多个离散顶端密封部522，它们能在使用中被供能以挤压抵靠在相对着的涡旋壁的涡旋基部上。以此方式，离散顶端密封部能挤压抵靠在相对着的涡旋壁上以提高密封效率。但是，与如图2所示的现有技术浮动顶端密封件不同，顶端密封件的磨损减小，因为顶端密封件通常在这些固定位置处固定。就此而言，顶端密封件不能在这些固定位置514处被供能，且不能在轴向移动以挤压抵靠在相对着的涡旋壁上。因此，第一螺旋形区域提供浮动顶端密封件的密封优点、而同时也如固定顶端密封件那样提供有所减小的顶端密封件磨损。在图19中示出对于基本上浮动的顶端密封布置而言，与根据本发明的顶端密封布置相比，定量顶端密封件磨损测量与时间的关系。能看出根据本发明的顶端密封件与基本上浮动顶端密封布置相比显著减小。在现有技术中，出现过度磨损区域，其中在有源顶端密封上的供能力较高、且因此其中顶端密封件的降级/劣化和磨损也较高(参看图19)。如果第一螺旋形区域为过度磨损区域，着抵抗顶端密封件轴向移动减轻了磨损。但是，在制造或维护期间在顶端密封件位于轴向端部处之后，其需要嵌入以实现最佳密封特征。在嵌入期间，操作所述泵，且由相对着的涡旋的涡旋基部来磨损顶端密封件。在现有技术中，供能力将有源顶端密封件挤压抵靠在相对着的涡旋基部上，在使用期间继续造成顶端密封件磨损。但是，在本发明中，由于跨越整个密封件的气体压差和密封件的热膨胀，顶端密封件朝向相对着的涡旋基部的轴向移动受到约束，从而使得在使用中，顶端密封件至少在第一螺旋形区域中沿着其螺旋幅度形成大体上弯曲形状，如在图17a和图17b所示的那样。在此第一螺旋形区域中，离散顶端密封部1718以类似于关于现有技术所讨论的浮动顶端密封件方式而表现、且能够在轴向和径向移动。应了解所允许的移动量将取决于在固定位置 1716之间的间距和选定顶端密封件的材料性质。另外，离散顶端密封部将会能够在螺旋方向在它们的中心(即，在固定点之间的中点)而非在移动受固定位置约束的其端部处移动更大程度。顶端密封件优选地在固定位置处在涡旋壁顶部上方突伸(例如，如图所示在图17a和图17b的位置1716处)。因此，如图17b所示的那样，一旦已由嵌入过程而使得顶端密封件磨损，则减小了顶端密封件抵对着相对涡旋基部的力，而同时维持了最佳密封表面1720、且因此减轻了对顶端密封件的进一步磨损。在完全嵌入之后，在顶端密封件与相对着的涡旋基部之间的力大约为零，表示基本上不发生进一步顶端密封件磨损。但是，不同于现有顶端密封布置，根据本发明固定于多个位置处的顶端密封件通过诸如额外气体负荷这样的瞬态泵送条件并不磨损太多，因为它们保持某种柔性，允许它们适应由于泵机构中的热差所造成的空隙变化(207，图 2)。通常，高磨损区域发生于涡旋布置的出口处，其中，供能力和气体温度最大，因为在出口处的压力最大。沿着一个或两个涡旋的第二螺旋形区域的顶端密封布置包括了位于一个或两个涡旋壁的轴向端部处的有源顶端密封件。如在上文中关于现有技术所讨论的那样，有源顶端密封件能在使用中被供能以挤压抵靠在相对涡旋的涡旋基部上。因此，在第二螺旋形区域中的顶端密封件在嵌入之后磨损。但是，当第二螺旋形区域位于其中顶端密封供能力和气体温度较低的低磨损区域中时，持续磨损可以是可接受的，作为利用改进密封的折中方案。通常，第一螺旋形区域407靠近出口、且第二螺旋形区域412靠近入口，如在图4 中所示的那样。在此处所描述的图6至16示出用于将顶端密封件固定于第一螺旋形区域中固定位置处的各种实施例。图6示出根据本发明的实施例的顶端密封布置600，其中以部分组装形式示出了顶端密封布置。图6示出穿过固定位置处的密封布置所截取的径向截面。顶端密封布置600 包括顶端密封件601，其被定位成用以接纳于涡旋构件602的凹槽604中。顶端密封布置 600还包括用于沿着过度磨损区域在固定位置处约束顶端密封件601轴向移动的器件(例如，在泵出口附近的最后大约一半至大约两次绕转)，如上文所讨论的那样。在此实施例中，用于约束顶端密封件601移动的器件610包括顶端密封件601的凸出弯曲径向朝向侧壁610，如在图6中所示的那样。因此，顶端密封件601的宽度或径向幅度大于在固定位置处的凹槽604宽度。相对涡旋构件的端板612挤压抵靠在顶端密封件 601上，造成弯曲侧壁610向外突伸，因而造成顶端密封件挤压抵靠在凹槽内壁上。因此， 顶端密封件601贴合地装配到凹槽604内从而使得在固定位置处局部地约束了轴向移动。 艮口，当通过压配合迫使顶端密封件进入到凹槽内时，其在凹槽的内壁上施加力，这增加了在顶端密封件与凹槽壁的表面之间的摩擦。增加的摩擦用于限制顶端密封件在轴向方向的移动。在固定位置之间的离散顶端密封部可大体上为平坦侧，从而使得与凹槽的摩擦通常不约束移动。图7示出根据本发明的顶端密封布置700的另一实施例的固定位置。在此实施例中，用于约束轴向移动710的器件为粘合材料。粘合材料710沿着过度磨损区域在间隔开的固定位置处定位于凹槽704中，如在上文中参看图5所述的那样。因此粘合材料710防止顶端密封件710沿着过度磨损区域在固定位置处在轴向方向上进行轴向移动。通常维持了在固定位置之间的离散顶端密封部无粘合剂且自由移动。此外，简单凹槽形式易于构建，且顶端密封件的大小可被确定为适于凹槽的最佳深度。在顶端密封布置800的另一实施例中，粘合材料810定位于顶端密封件801的一个或两个外侧或径向侧部上的固定位置处，如在图8中所图示的那样。粘合材料定位于充分频繁的间隔，以提供顶端密封件在固定之间的所需轴向移动。图9示出根据本发明的顶端密封布置900的另一实施例的固定位置。在此实施例中，用于约束顶端901轴向移动的器件包括顶端密封件的固持部分，它们与凹槽的固持部分协同工作以抵抗顶端密封件的轴向移动、或者至少抵抗顶端密封件在每个固定位置处超过特定幅度的轴向移动。在图9中，大体上矩形的固持突起在顶端密封件的基部处在径向上延伸。固持突起被接纳于凹槽的基部处互补形状的腔中。因此，在图示实例中，顶端密封件901和凹槽904形成T形径向截面，T形径向截面在固定位置处联锁、且限制顶端密封件 901的轴向移动。在固定位置之间的离散顶端密封部通常为直边的、且并不具有固持部分， 诸如图9所示的T形部。凹槽本身可包括沿着其螺旋形幅度的T形以辅助制造过程。在此实施例中，顶端密封件的磨损受到顶端密封件形状限制。顶端密封件相对于凹槽的大小可被选择为允许顶端密封件在固定位置处的特定的有限的浮动量。在图10示出了另一实施例的固定位置。顶端密封布置1000包括利用一个或多个销1014或其它固持器部件在固定位置固结到凹槽1004基部的顶端密封件1001。在一实例中，固持器以特定间隔定位，这些间隔对于沿着磨损区域的螺旋形幅度的局部供能力有所优化以提供所需的固定间偏转。如图10所示的那样，顶端密封件1001包括两个在外侧轴向上延伸的部段，在它们之间形成通道、凹槽或内孔。孔口可设于顶端密封件凹槽的基部中用以接纳固持器来将顶端密封件固定至通道。在此实施例中，顶端密封件的磨损受到固定销1014限制，这些销能在轴向上(如图所示)或径向上对齐。如果在轴向上对齐，销有利地提供一点，顶端密封件能绕该点旋转到某种程度。在上文中对于图6至图10所述的实施例可有利地装配到现有涡旋泵上。除了上文所提到的用于约束顶端密封件的轴向移动的器件之外，存在着用于限制顶端密封件的轴向移动的其它器件。凹槽的外侧壁可具有一个或多个结构，当顶端密封件位于凹槽中以抵抗顶端密封件的轴向移动时，这一个或多个结构延伸到凹槽内用于压住顶端密封件。图11示出呈夹点1110形式的结构，夹点1110形成于凹槽1104中作为用于在固定位置处约束顶端密封件1101 (未图示)轴向移动的器件。在固定位置之间接纳离散顶端密封部的凹槽1104限定了在涡旋壁的部分之间的恒定径向幅度。在此实施例中，夹点1110 从一个或两个涡旋壁部在径向延伸，由此减小了在夹点处凹槽的径向幅度。当顶端密封件位于凹槽中时，凹槽径向幅度的减小会增加施加到顶端密封件上的力。这种增加的力会增加在顶端密封件与涡旋壁之间的摩擦，由此抵抗顶端密封件在夹点位置的轴向移动、同时允许夹点间偏转(供能)。在图11中，夹点具有大体上三角形截面，且沿着凹槽1104的深度延伸。能使用切割凹槽的相同工具来形成夹点，易于构建该组件。夹点提供了在顶端密封件上的局部夹紧效果，其允许顶端密封件在夹点之间的浮动。顶端密封件在夹点之间的浮动允许在这些区域中对顶端密封件供能，因而能在这些区域中进行有益密封。图12示出另一夹点。在此实施例中，夹点1210具有大体上三角形截面，如在图11 中所示的夹点那样。但是在此实施例中，夹点1210仅沿着凹槽1204深度的一部分延伸，因而提供销固定机构(也可使用在径向或轴向对齐的单独销)。在此实施例中，在顶端密封件已放置于凹槽中之后，顶端密封件将会在销型布置中在夹点下方膨胀，因而帮助将密封件在夹点处固定就位。夹点提供局部化夹紧效果，其允许顶端密封件在夹点之间浮动。顶端密封件在夹点之间的浮动允许在这些区域中对顶端密封件供能，因而能在这些区域中进行有益密封。一系列间隔开的夹点1310定位于在出口附近的凹槽1304的过度磨损区域中，如在图13中所示的那样。夹点1310可沿着涡旋壁的螺旋形幅度间隔开大约IOmm至大约 100mm。在此和其它描述的实施例中的确切间距取决于诸如下列这样的因素顶端密封件的刚性、跨过整个涡旋壁的绝对压力和压差。在凹槽的每个径向侧上的夹点优选地对齐以增加夹紧力，但可为交错的。在此实施例中，能使用切割凹槽的相同工具来形成夹点。此外， 夹点提供局部化夹紧效果，其允许顶端密封件在夹点之间浮动。顶端密封件在夹点之间的浮动允许在这些区域中对顶端密封件供能，因而能在这些区域中进行有益密封。在另一实施例中，夹点1410具有矩形截面作为用以约束顶端密封件(未图示)在固定位置处轴向移动的器件。一系列夹点1410沿着凹槽1404定位，如图14所示的那样。 通过构建具有矩形截面的夹点1410，与具有三角形截面的夹点相比，更易于在组装期间对齐顶端密封件。此外，夹点提供局部化夹紧效果，其允许顶端密封件在夹点之间浮动。顶端密封件在夹点之间的浮动允许在这些区域中对顶端密封件供能，因而能在这些区域中进行有益密封。在另一实施例中，如图15所示，扩展/延伸了固定位置的长度。在此实例中，与先前描述的实施例相比，夹点1510的螺旋形幅度更长。如果固定密封件的性质比浮动密封件的性质更适于选定泵送要求，这种布置可以是合乎需要的。即，更多的顶端密封件是固定的、且更少顶端密封件自由浮动。这种布置也可以按替代方案通过减小在固定位置之间的间距而实现。图16示出用于约束顶端密封件(未图示)的轴向移动的另一器件。在此实施例中，用于约束顶端密封件的轴向移动的器件1610包括了在固定位置处凹槽1604的锥形侧部。凹槽1604的侧部1610在固定位置处呈锥形，从而使得凹槽1604在其基部处的宽度小于在壁端部处凹槽1604的宽度。因此，顶端密封件(未图示)靠近凹槽1604的基部贴合地装配，其由此限制了顶端密封件在所述固定位置处的轴向移动。此实施例的顶端密封布置防止了在顶端密封件下方泄漏，且使得顶端密封件能持续地固持于凹槽中。此外，简单凹槽和顶端密封形式使得该布置相对易于组装。在图17a中示出顶端密封布置1700的另一实施例。此处，顶端密封件1701沿着过度磨损区域中的凹槽1704以固定间隔受固定或约束1716，但在固定位置1716之间具有有限的浮动1718。顶端密封件1701可由用于约束轴向移动的前述器件中的任何器件来固定。在此实施例中，在固定间隔之间的顶端密封件的离散部段将浮动且供能，提供良好密封。浮动幅度将会随着介于夹点之间的间距增加而增加(也取决于局部供能力)。例如，如在图17b中所图示的那样，当在使用中时，顶端密封件1701挤压抵靠在相对涡旋上，形成大体上平面密封表面(以虚线示出)。出于解释说明目的在图17b中夸示了顶端密封件的轴向移动。密封表面1720的长度取决于诸如顶端密封件的柔性/挠度和材料性质这样的因素。在固定位置处的顶端密封件与相对着的涡旋在轴向间隔开，允许某些泄漏，但将会了解到，能向密封布置的更大螺旋形幅度供能以进行高效密封。但是，由于在固定位置之间的离散顶端密封部的轴向移动受到限制或约束，这些顶端密封部比现有技术中的浮动顶端密封件以更小程度磨损。因此，本密封布置在更长时段提供高效密封，而无需维修或维护。在其它泵送情形下，可朝向泵的排出口发生过度压缩。即，泵可压缩气体到高于大气压力。一般而言，这是不需要的且浪费电力。因此，当顶端密封件在某种程度上固定于排出口区域中时，可发生气体的向前泄漏且因此能减轻过度压缩。如上文所述且在图5至图17的实施例中所示的本发明减小了碎屑生成，且延长了顶端密封件寿命和涡旋型设备中的维护间隔。鉴于前文的描述和实例，预计本发明的其它实施例和变型将对于本领域技术人员变得显而易见，且预期这些实施例和变型同样包括于如在下文的权利要求中所陈述的本发明的范围内。
权利要求
1.一种涡旋泵，其包括两个涡旋，两个涡旋可协同工作以用于在所述涡旋的相对绕行运动时将流体从入口泵送到出口，每个涡旋包括涡旋基部，螺旋形涡旋壁从所述涡旋基部大体上在轴向朝向相对涡旋的基部延伸，所述泵包括顶端密封布置，顶端密封布置包括涡旋壁之一或两个涡旋壁的轴向端部，其定位着顶端密封件以抵抗泵送的流体在该涡旋壁或两个涡旋壁与相对涡旋的涡旋基部之间跨越过该涡旋壁或两个涡旋壁而通过，所述密封布置的所述顶端密封件沿着所述顶端密封布置的螺旋形幅度在间隔开的固定位置处大体上相对于所述轴向端部固定，以抵抗所述顶端密封件在所述固定位置处的轴向移动，其中所述顶端密封布置包括由所述固定位置与第二螺旋形区域分开的第一螺旋形区域、且所述第一螺旋形区域包括多个固定位置，其限定多个离散的顶端密封部，所述多个离散的顶端密封部能在使用中受供能以挤压抵靠在相对涡旋壁的涡旋基部上。
2.根据权利要求1所述的涡旋泵，其中所述涡旋或两个涡旋的顶端密封布置的第二螺旋形区域包括位于所述涡旋壁或两个涡旋壁的轴向端部处的有源顶端密封件，其中所述有源顶端密封件沿着其螺旋形幅度基本上是自由的以在使用中受供能来挤压抵靠在相对涡旋的涡旋基部上。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋泵，其中所述第一螺旋形区域靠近所述出口、且所述第二螺旋形区域靠近所述入口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其中所述第一螺旋形区域邻近所述出口延伸过所述涡旋或两个涡旋的至少两次绕转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其中沿着所述顶端密封布置的所述第一螺旋形区域，所述顶端密封件接纳于沿着所述涡旋壁或两个涡旋壁的轴向端部所形成的凹槽中，且所述顶端密封件相对于所述凹槽的大小和/或形状确定为抵抗所述顶端密封件相对于所述凹槽在所述固定位置处的轴向移动。
6.根据权利要求5所述的涡旋泵，其中在所述固定位置处的所述顶端密封件至少在所述固定位置处具有大于所述凹槽径向宽度的径向宽度，从而使得当所述顶端密封件接纳于所述凹槽中时，所述顶端密封件挤压抵靠在所述凹槽的内壁上，由此增加了摩擦以用于抵抗所述顶端密封件在所述固定位置处的轴向移动。
7.根据权利要求6所述的涡旋泵，其中所述顶端密封件具有凸出弯曲的径向朝向侧壁，其具有在所述固定位置处大于所述凹槽径向宽度的径向宽度，从而使得当所述顶端接纳于所述凹槽中时，所述顶端密封件挤压抵靠在所述固定位置处的凹槽内壁上。
8.根据权利要求5所述的涡旋泵，其中在所述固定位置处，所述顶端密封件的径向截面形状确定成用于与互补形状凹槽协同工作以抵抗所述顶端密封件的轴向移动。
9.根据权利要求8所述的涡旋泵，其中在所述固定位置处，所述顶端密封件的形状确定为与所述凹槽联锁以限制所述顶端密封件的轴向移动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其中在所述固定位置处，所述顶端密封件由一个或多个固持构件相对于所述涡旋壁或两个涡旋壁而受固持。
11.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其中在所述固定位置处，所述顶端密封件由粘合剂相对于所述涡旋壁或两个涡旋壁而受固持。
12.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其特征在于，所述涡旋壁或两个涡旋壁包括凹槽壁，当所述顶端密封件位于凹槽中以限制所述顶端密封件的轴向移动时，在所述固定位置处，所述一个或多个结构从所述凹槽壁在径向延伸到所述凹槽内以压住所述顶端密封件。
13.根据权利要求12所述的涡旋泵，其中所述结构成对形成，朝向彼此延伸到所述凹槽内。
14.根据权利要求12所述的涡旋泵，其中在所述凹槽壁中的每一个凹槽壁上的所述结构相对于彼此交错。
15.根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵，其中在固定位置之间的离散顶端密封部能偏转以允许预定量的流体泄漏跨越过所述或两个涡旋壁，由此减小在第一螺旋形区域上的流体压缩。
16.一种涡旋，其用于根据前述权利要求中任一项所述的涡旋泵。
全文摘要
本发明涉及涡旋泵(10)，其包括两个涡旋(20,22)，两个涡旋可协同工作以在涡旋相对绕行运动时将流体从入口(24)泵送到出口(26)。每个涡旋包括涡旋基部(30,36)，螺旋形涡旋壁(28,34)从涡旋基部(30,36)大体上在轴向朝向相对涡旋的基部延伸。该泵包括顶端密封布置，其包括涡旋壁之一或两个涡旋壁的轴向端部，其定位了顶端密封件(508)以用于抵抗泵送流体在该涡旋壁或两个涡旋壁与相对涡旋的涡旋基部之间跨越过该涡旋壁或两个涡旋壁而通过。顶端密封布置限制了顶端密封件在入口与出口之间沿着该涡旋或两个涡旋的第一螺旋形区域(507)朝向相对涡旋的涡旋基部的轴向移动。
文档编号F04C27/00GK102472283SQ201080035990
公开日2012年5月23日 申请日期2010年4月9日 优先权日2009年8月14日
发明者E. K. 霍尔布鲁克 A., D. 斯通斯 I., G. 霍克利夫 M. 申请人:爱德华兹有限公司