[发明专利]无油和微油涡卷流体位移装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡卷装置，尤其涉及一种无油和微油涡卷流体位移装置。

背景技术

通过两个互相啮合的螺旋型或渐开线型的涡卷元件相互共轭，并分别固定在各自的端板上，分别形成固定涡卷和绕动涡卷。这两个涡卷元件互相啮合在涡卷元件之间，形成线接触。工作时，一对线接触与端板表面之间至少形成一密封气室。当一个绕动涡卷相对于固定涡卷做轨道运动(圆形平动)时，在螺旋型侧壁上的接触线会沿着该侧壁移动，从而改变密封气室的大小。

美国专利US4861245提供了绕动涡卷相对于固定涡卷作轴向依从运动的浮动式涡卷压缩机。绕动和固定涡卷之间形成的压缩气室的压力气体被引入绕动涡卷背后的背压气室里，产生推动绕动涡卷克服轴向分离力向固定涡卷作依从运动的轴向偏力。

美国专利US4877382提供了固定涡卷相对于绕动涡卷作轴向依从运动的浮动式涡卷压缩机。绕动和固定涡卷之间形成的压缩气室的压力气体被引入固定涡卷背后的背压气室里，产生推动固定涡卷克服轴向分离力向绕动涡卷作依从运动的轴向偏力。

在实际应用中压缩机分成有油润滑和无油润滑两种。排出压缩机的被压缩气体含有大量的润滑油，需要经油气分离装置达到汽油重量比为1-3ppm的含油量的压缩机通常称之为有油压缩机。而在被压缩气体中完全不引入润滑油，排出的被压缩气体中的汽油重量比为0.001ppm以下的含油量的压缩机通常称之为无油压缩机。汽油重量比为0.001-0.1ppm的含油量的压缩机称之为微油(trace amount)压缩机。

美国专利6059540展示了一种有润滑油起润滑和冷却作用的涡卷式压缩机。在压缩机的吸气端和排气端之间引入了润滑油起到了对涡卷零件的润滑和被压缩气体的密封和冷却作用。在闭路系统，如空调系统的应用中，排出的被压缩气体的所含的油在系统中循环又回到压缩机。在开路系统中，排出的被压缩气体的所含的油经油气分离装置，分离出润滑油循环使用，而气体排出用于各种不同的应用。排出气体通常含有1-3ppm的润滑油会污染下游的应用环境。复杂的油气分离机构和污染是有油润滑压缩机的弊病。此外，压缩机的主要承力及摩擦部件如轴轴承，动涡卷推力轴承，驱动关节及其轴承，十字滑环(Oldham Ring)等都有油的润滑和冷却。减小了摩擦功率损失，增强了零部件的可靠性和寿命。这又是其优点。

美国专利6758659，展示了一种全依从的，即具有轴向和径向依从机构的，“悬浮”式双涡卷的无油压缩机。这种无油压缩机完全没有液态的润滑油存在。无论是工作流体，还是运动部件都没有油的润滑和冷却。滚动轴承用的是润滑脂。排出的气体是完全无油的“干净”的被压缩气体。其优点是能满足工业界对于干净压缩气体的需要又对环境没有污染。但是由于运动和承力部件没有用油润滑，因而其摩擦损失，发热和寿命都受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的涡卷型流体位移装置，其运动部件和承力部件都受到润滑油的润滑和冷却作用，减低摩擦功耗，增加了可靠性和寿命，另一方面一个机械的密封机构加上气体负压力梯度的密封结构使得涡卷装置中的润滑油完全无法进入工作流体的“湿润区域(wet area)”使得排出的被压缩气体可以达到完全无油的程度。如果在某些应用，特别是闭路循环系统的应用中，宁愿在排出的被压缩气体中含有微量的，比如0.1ppm以下的油，则该密封系统可以通过调整密封系统的负压梯度来达到。

本发明一种涡卷流体位移装置，包括，一固定涡卷和一绕动涡卷置于一主壳体内部；所述绕动涡卷的上端板的涡卷元件与所述固定涡卷下端板的涡卷元件共轭接触，所述绕动涡卷和所述固定涡卷的所述涡卷元件呈螺旋状或渐开线型；相邻的所述绕动涡卷的涡卷元件与所述固定涡卷的涡卷元件之间接触和分离的部分，以及所述上端板和所述下端板，共同形成至少一密封气室；一主轴的上端部通过轴承连接绕动涡卷的下端板的中部，以带动所述绕动涡卷运动，主壳体开设有进气口，以将外部气体输送至所述密封气室；所述固定涡卷具有排气室，以将运动至所述固定涡卷中心的所述密封气室内的气体排出，其中，至少一压力气室设置在所述涡卷上，位于所述固定涡卷与所述绕动涡卷相接触面的边沿；所述压力气室中的气体压力高于其径向的外侧或内侧的气体压力，形成一个负压力梯度，所述固定涡卷上开设有至少一气道，所述气道能够在所述绕动涡卷与所述固定涡卷做相对运动过程中，连通所述压力气室和某一所述密封气室。