渦旋壓縮的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種渦旋壓縮機(jī)，該渦旋壓縮機(jī)包括：旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)(20)，其具有從旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)(37)朝向固定渦盤(pán)軸向延伸的旋轉(zhuǎn)渦旋壁(35)；固定渦盤(pán)(22)，其具有從固定渦旋盤(pán)(30)朝向旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)軸向延伸的固定渦旋壁(28)；以及軸向延伸的驅(qū)動(dòng)軸(14)，其具有偏心軸部分(16)使得所述偏心軸部分的旋轉(zhuǎn)將相對(duì)于固定渦盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)。旋轉(zhuǎn)渦旋壁的軸向端部(35)具有用于密封在旋轉(zhuǎn)渦旋壁和固定渦旋盤(pán)之間的第一密封件58，以及固定渦旋壁的軸向端部(29)具有用于密封在固定渦旋壁和旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)之間的第二密封件(58)；并且第一密封件或第二密封件具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比為1：1.25或更大。
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦旋壓縮機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦旋壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖7中示出了現(xiàn)有技術(shù)的渦旋壓縮機(jī)或泵10。泵10包括泵殼體12和具有偏心軸部分16的驅(qū)動(dòng)軸14。軸14由馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)且偏心軸部分連接到旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)20上，使得在使用期間，軸的旋轉(zhuǎn)將相對(duì)于固定渦盤(pán)22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)，用于沿著壓縮機(jī)的泵入口 24和泵出口 26之間的流體流路泵送流體。
[0003]固定渦盤(pán)22包括渦旋壁28，其垂直于大致圓形底盤(pán)30延伸且具有軸向端面或表面29。該旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)20包括渦旋壁34，其垂直于大致圓形底盤(pán)37延伸且具有軸向端面或表面35。在旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，該旋轉(zhuǎn)渦旋壁34與固定渦旋壁28協(xié)作或嚙合。渦盤(pán)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得一定體積的氣體被截留在渦盤(pán)之間并且從入口泵送到出口。
[0004]渦旋泵可以為干式泵且沒(méi)有潤(rùn)滑。在這種情形下，為了防止返回泄漏(backleakage)，一個(gè)渦盤(pán)的渦旋壁的軸向端部29，35與另一渦盤(pán)的底盤(pán)30，37之間的空間通過(guò)密封裝置密封，該密封裝置通常包括頂端密封件。這些頂端密封件將由于制造和操作公差引起的渦盤(pán)之間的空隙封閉，且把泄漏降低到可接受的水平。然而，頂端密封件遭受頂端密封件粉塵的產(chǎn)生且在達(dá)到操作要求前需要嵌入期。另外，在正常的渦旋泵中，頂端密封件在它們被磨損之后需要定期更換。
[0005]在圖6中示出穿過(guò)固定渦盤(pán)22的一部分的放大橫截面，更詳細(xì)地顯示頂端密封件36。頂端密封件36具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比為1:1。就是說(shuō)，頂端密封件的徑向?qū)挾扰c頂端密封件的軸向長(zhǎng)度相等，從而如在圖6的橫截面中示出的，頂端密封件具有正方形的橫截面。因此，頂端密封件在徑向方向上相對(duì)堅(jiān)硬。
[0006]頂端密封件放置在固定渦旋壁的軸向端部的溝槽38中。在頂端密封件36的軸向端部與溝槽38的底部存在小的軸向間隙，從而在使用中，占據(jù)著所述間隙的流體朝著旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)的底盤(pán)37軸向壓迫頂端密封件。因此，頂端密封件支撐在流體襯墊上，其用于促使密封件朝著相對(duì)的密封表面。另外，并且雖然在圖6中沒(méi)有示出，但頂端密封件和所述溝槽的內(nèi)部徑向面對(duì)表面之間存在徑向間隙。在渦盤(pán)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，密封件為了其運(yùn)動(dòng)的一部分被迫抵靠一個(gè)內(nèi)部徑向表面，并且為了其運(yùn)動(dòng)的另一部分而被迫抵靠另一內(nèi)部徑向表面。當(dāng)密封件在這些位置之間移動(dòng)時(shí)，泄漏增加，這是因?yàn)閺拿芊饧囊粋?cè)到密封件的另一側(cè)形成有泄漏路徑。在徑向方向上相對(duì)堅(jiān)硬的頂端密封件36在溝槽中改變位置相對(duì)慢，因而增加了泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明尋求至少減輕與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008]本發(fā)明提供一種渦旋壓縮機(jī)，其包括:
[0009]旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)，其具有從旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)朝著固定渦盤(pán)軸向延伸的旋轉(zhuǎn)渦旋壁；[0010]固定渦盤(pán)，其具有從固定渦旋盤(pán)朝著旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)軸向延伸的固定渦旋壁；以及
[0011]軸向延伸的驅(qū)動(dòng)軸，其具有偏心軸部分，從而偏心軸部分的旋轉(zhuǎn)將相對(duì)于固定渦盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)；
[0012]其中，旋轉(zhuǎn)渦旋壁的軸向端部具有用于密封在旋轉(zhuǎn)渦旋壁和固定渦旋盤(pán)之間的第一密封件，以及固定渦旋壁的軸向端部具有用于密封在固定渦旋壁和旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)之間的第二密封件；和
[0013]其中，第一密封件或第二密封件具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比為1:1.25或更大。
[0014]本發(fā)明的其他優(yōu)選或可選擇方面限定在附加權(quán)利要求中。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]為了使得本發(fā)明更好地被理解，其實(shí)施方式通過(guò)僅是舉例的方式給出，現(xiàn)將參考附圖描述所述實(shí)施方式，其中:
[0016]圖1示出穿過(guò)渦旋壓縮機(jī)的固定渦盤(pán)的部分的截面；
[0017]圖2和圖3示出如圖1中所示的處于溝槽中第一和第二位置的頂部密封件的放大視圖。
[0018]圖4和圖5示出現(xiàn)有技術(shù)渦旋壁和密封件的部分的平面圖和根據(jù)實(shí)施方式的渦旋壁和密封件的平面圖；
[0019]圖6是穿過(guò)現(xiàn)有技術(shù)渦旋壓縮機(jī)的固定渦盤(pán)的部分的截面圖；以及
[0020]圖7示出現(xiàn)有技術(shù)渦旋壓縮機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]穿過(guò)固定渦盤(pán)50的部分的截面在圖1中示出。固定渦盤(pán)50形成體現(xiàn)本發(fā)明的渦旋壓縮機(jī)的部分，除了在圖1-圖5中所示的以及下面描述的那些方面以外，該渦旋壓縮機(jī)在構(gòu)造和操作上類(lèi)似于圖7中所示的現(xiàn)有技術(shù)渦旋壓縮機(jī)。出于簡(jiǎn)短的緣故，，整個(gè)渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作因此不再詳細(xì)描述。
[0022]圖1示出的固定渦盤(pán)50包括固定渦旋盤(pán)52和典型地以漸開(kāi)線的形式從固定渦旋盤(pán)大致垂直延伸的固定渦旋壁54?？商娲?在多啟動(dòng)(mult1-start)的渦旋泵中，渦旋壁可以僅在其長(zhǎng)度的一部分上，通常在其徑向內(nèi)部部分上，形成漸開(kāi)線。如圖2和圖3中所示，固定渦旋壁的軸向端部包括溝槽56，頂端密封件58放置在該溝槽內(nèi)用于密封抵靠旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)60，如圖2和圖3中所示。
[0023]本文的描述涉及固定渦盤(pán)的頂端密封件。然而將可以理解的是，附加地或替代地，類(lèi)似的頂端密封裝置可提供給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)。
[0024]當(dāng)安裝頂端密封件時(shí)，頂端密封件58具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比大于1:1.25。就是說(shuō)，比率為1(軸向長(zhǎng)度):7(徑向?qū)挾?，且乂等于1，7為1.25或更大。如圖1-3所示，軸向長(zhǎng)度與圖4所示的長(zhǎng)度類(lèi)似，然而，頂端密封件58在徑向方向更薄，并且因此更輕更有柔性。在所示實(shí)施方式中比率為1:1.5，并且根據(jù)泵送需求，頂端密封件具有軸向長(zhǎng)度和徑向?qū)挾鹊姆秶謩e從大約1.8mm和1.2mm到4mm和2.6mm。因此將看出長(zhǎng)寬比可大于1:2。[0025]所示的裝置提供了多個(gè)超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)利用現(xiàn)有的材料來(lái)制造頂端密封件58時(shí)，磨損率&頂端密封件壽命(壓力-速度模式)保持大體上不變。另外,頂端密封件58顯示出更短的嵌入或穩(wěn)定期。頂端密封58更薄，并且因此在徑向方向上更柔性；此夕卜，其剖面區(qū)域更小，使得其在軸向也更具柔性。因此，這就證明具有更好的能力將整個(gè)軸向端面62抵靠在旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)上。從而，如果不是整個(gè)軸向端面也是大部分在其初始使用時(shí)能更快地嵌入。
[0026]由于軸向端面62比現(xiàn)有技術(shù)的頂端密封件的軸向端面占據(jù)更小的區(qū)域，因此在使用期間由于抵靠旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)的磨損產(chǎn)生的粉塵較少。由于在使用期間產(chǎn)生的粉塵必須定期清除，因此更少粉塵產(chǎn)生降低所有者的花費(fèi)。另外，在頂端密封件在徑向方向上相對(duì)堅(jiān)硬的現(xiàn)有技術(shù)中，軸向端面的僅一部分或者拐角可呈遞給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)。將會(huì)理解的是，盡管在該實(shí)施方式中軸向端面小于現(xiàn)有技術(shù)中的軸向端面，但是更柔性的密封件更加能夠?qū)⑵湔麄€(gè)端面呈遞給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)，然而在現(xiàn)有技術(shù)中渦旋端面的僅拐角可呈遞給旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)。
[0027]圖4和圖5分別示出用于現(xiàn)有技術(shù)的裝置和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的裝置的處于渦旋壁的槽中的頂端密封件的一部分的平面視圖。在兩幅圖中，盡管渦旋壁是螺旋的，但是出于解釋的目的，渦旋壁已被顯示為線性。
[0028]在圖4和圖5 二者中，在渦旋壁29，35的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，月牙形流體袋被截在渦旋壁20，22之間并且當(dāng)它們被迫沿著流路朝向泵送裝置的出口時(shí)被壓縮。當(dāng)被截留的流體袋沿著路徑流動(dòng)時(shí)，頂端密封件36，58經(jīng)歷穿過(guò)它的壓力差變換方向。從這點(diǎn)來(lái)講，在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的第一部分期間，穿過(guò)該密封件的壓力差趨于驅(qū)動(dòng)密封件徑向向內(nèi)，并且然后在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的第二部分，趨于驅(qū)動(dòng)密封件徑向向外，以循環(huán)的方式隨著軸的每一圈旋轉(zhuǎn)重復(fù)。當(dāng)密封件處于被截留袋的上游部分時(shí)，頂端密封件的一部分因此被驅(qū)動(dòng)抵靠在槽的徑向內(nèi)側(cè)上，并且當(dāng)密封件處于截留袋的下游部分時(shí)，頂端密封件的一部分被驅(qū)動(dòng)抵靠在槽的徑向外側(cè)上。相對(duì)渦盤(pán)的頂端密封件將會(huì)是倒過(guò)來(lái)的。
[0029]更詳細(xì)地，在泵使用期間的任何給定時(shí)間，當(dāng)考慮頂端密封件36，58的整個(gè)長(zhǎng)度時(shí)，頂端密封件的第一部分68，70位于槽74的徑向內(nèi)側(cè)72，并且頂端密封件的第二部分76，78位于槽的徑向外側(cè)80。在第一和第二部分之間中，頂端密封件36，58的中間部分82，84架在槽的徑向內(nèi)側(cè)72和徑向外側(cè)80之間的縫隙上。流體可在中間部分泄漏穿過(guò)頂端密封件，因?yàn)樵陧敹嗣芊饧南旅媲姨幱陧敹嗣芊饧筒鄣膹较蛲鈧?cè)80之間存在泄漏路徑，其延伸在頂端密封件和槽的徑向內(nèi)側(cè)72之間。也就是說(shuō)，在中間部分82，84處，頂端密封件沒(méi)有通過(guò)壓靠槽的側(cè)面之一來(lái)阻塞滲流路徑?，F(xiàn)有技術(shù)的頂端密封件36具有更大的徑向?qū)挾扰c軸向深度比，并且因此在徑向方向上相對(duì)堅(jiān)硬。因此，中間部分82的長(zhǎng)度更長(zhǎng)，意味著更多泄漏產(chǎn)生。頂端密封件58具有更小的徑向?qū)挾扰c軸向深度的比，并且因此在徑向方向上相對(duì)柔性。因此中間部分84的長(zhǎng)度更短，意味著更小泄漏的發(fā)生。
[0030]本實(shí)施方式的另一優(yōu)點(diǎn)在于頂端密封件占據(jù)的空間在徑向方向上較小且因此渦旋壁厚度降低。因此，如圖1中所示，示出了 6個(gè)外套,而在圖6中僅示出5個(gè)。因此,對(duì)于任意給定尺寸的泵，當(dāng)前實(shí)施方式允許增大泵送容量，因?yàn)楦嗟耐馓椎韧谠谌肟诤统隹谥g的更長(zhǎng)泵送路徑，其增加了壓縮。替代地，該實(shí)施方式允許在更小的泵中具有類(lèi)似的泵送容量。在后面這點(diǎn)上，比現(xiàn)有技術(shù)占據(jù)更少體積的泵通常造價(jià)更低，因?yàn)槠湫枰^少的材料以及在使用中時(shí)占據(jù)較小的面積。[0031]圖2和圖3示出了頂端密封件58的一部分和溝槽或槽74的徑向側(cè)72，80之間的徑向空隙R。該間隙出于解釋目的在附圖中已被夸大。頂端密封件通過(guò)占據(jù)密封件下面的空間G的氣體被壓力加載抵靠旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)60的反面62。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封件通過(guò)在徑向上的壓力差和抵靠反面的摩擦的組合被迫抵靠溝槽的側(cè)面。
[0032]如上所述，在沿著單個(gè)頂端密封件58的長(zhǎng)度的不同點(diǎn)上，密封件放置在圖2或圖3所示的位置中，或者在這兩個(gè)所示位置之間的移動(dòng)過(guò)程中。也就是說(shuō)，頂端密封件58的第一部分70位于圖2中溝槽的徑向內(nèi)側(cè)72處，并且頂端密封件的第二部分78位于圖3中溝槽的徑向外側(cè)80處。當(dāng)頂端密封件在這兩個(gè)所示位置之間時(shí)，穿過(guò)頂端密封件的滲流路徑形成，導(dǎo)致泄漏。所述滲流路徑沿著頂端密封件的一個(gè)徑向面延伸，穿過(guò)空隙G并且沿著頂端密封件的相反徑向面。由于頂端密封件58在徑向方向上比現(xiàn)有技術(shù)中的更柔性，因此其在兩個(gè)所示位置之間更快地運(yùn)動(dòng)，并且因此產(chǎn)生泄漏減少。
[0033]如上描述，頂端密封件之一或二者可具有大于1:1.25的增大長(zhǎng)寬比。優(yōu)選地，所述長(zhǎng)寬比沿著每個(gè)頂端密封件的全長(zhǎng)近似相同，然而頂端密封件之一或二者沿著其長(zhǎng)度可具有不同的長(zhǎng)寬比。
[0034]雖然渦旋壓縮機(jī)通常操作用于泵送流體，但是，替代地，當(dāng)被加壓流體用于使旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)相對(duì)于固定渦盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其可作為發(fā)動(dòng)機(jī)操作用于產(chǎn)生電能。本發(fā)明意在覆蓋用于泵送和發(fā)電的渦旋壓縮機(jī)的用途。
【權(quán)利要求】
1.一種渦旋壓縮機(jī)，其包括: 旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)，其具有從旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)朝向固定渦盤(pán)軸向延伸的旋轉(zhuǎn)渦旋壁； 固定渦盤(pán)，具有從固定渦旋盤(pán)朝向所述旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)軸向延伸的固定渦旋壁；以及 軸向延伸驅(qū)動(dòng)軸，其具有偏心軸部分使得所述偏心軸部分的旋轉(zhuǎn)將相對(duì)于所述固定渦盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸給所述旋轉(zhuǎn)渦盤(pán)； 其中，所述旋轉(zhuǎn)渦旋壁的軸向端部具有用于密封在所述旋轉(zhuǎn)渦旋壁和固定渦旋盤(pán)之間的第一密封件，以及所述固定渦旋壁的軸向端部具有用于密封在所述固定渦旋壁和旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)之間的第二密封件；以及 其中，所述第一密封件或第二密封件具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比，其為1:1.25或更大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其中，第一密封件或第二密封件具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比在從泵入口到泵出口的整個(gè)漸開(kāi)線上為1:1.25或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦旋壓縮機(jī)，其中，所述第一密封件和第二密封件具有軸向長(zhǎng)度與徑向?qū)挾鹊拈L(zhǎng)寬比為I =1.25或更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦旋壓縮機(jī)，其中，所述長(zhǎng)寬比為1:1.5或更大。
5.根據(jù)以上任意權(quán)利要求所述的渦旋壓縮機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)渦旋壁的軸向端部具有用于放置所述第一密封件的溝槽，以及所述固定渦旋壁的軸向端部具有用于放置所述第二密封件的溝槽。
6.一種密封件，其用于根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦旋壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F04C18/08GK103502647SQ201280016160
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】A·M·卡梅倫, P·D·瓊斯 申請(qǐng)人:愛(ài)德華茲有限公司