本发明一般地涉及到一种旋转式机械，更确切地说是一种旋转式流体机械。

对于涡旋式压缩机，比如，其基本工作原理像图4所示的那种常见的流体压缩机，它的典型结构是具有两个断面形状相同的涡旋形或螺旋形部件，其中一个螺旋形部件2固定在一块带有中心总排流口4的密封端板的表面上，这两个螺旋形元件彼此相对转开180°，并相互移开一段距离2f（＝螺旋线的节距-2×螺旋状肋板的厚度），从而可以按图中所示方式互相嵌套安放，使两个元件在相对位置上以四个点51，52和51′，52′相互接触。按照这样的结构，可以进一步看到，一个螺旋形部件2是固定地安置着，另一个螺旋形部件1则设计成可用一个半径为f的曲柄机构，围绕螺旋形部件2的中心O，作半径f＝00′的公转运动或绕日运动，同时它并不绕其自身轴线作旋转运动或行星运动。

通过这样的结构，在两个螺旋元件1、2相互接触点51、52和51′、52′之间分别形成两个密闭的小空腔3，3。每个空腔3的容积随着螺旋形元件1的公转或回转运动连续变化。

更仔细地回顾一下，可以看到，当螺旋形元件1从图4（A）所示位置开始，转动90度，便到达图4（B）所示位置，然后转过180度，便到达图4（C）所示位置，转过270度，到达图4（D）所示位置。随着螺旋形元件1的不断转动，两个小空腔3、3的容积都连续逐渐减小，并且这两个小空腔最后彼此连通，合并成一个密封的小空腔

53。此时从图4（D）所示位置再转过90度，该螺旋形元件1就返回到图4（A）所示状态，而小空腔53的容积随后在由图4（B）的状态向图4（C）的状态转变过程中减小，并且在从图4（C）到图4（D）的状态    转变过程中达到其最小值。在如图4（B）所示位置就已开始形成的外腔，随着该螺旋形元件1的转动，即由图4（C）的位置，经过图4（D）转到图4（A）所示位置的过程中，其腔体容积也逐渐增大，这样就把又一股新鲜空气从这些外空腔引入最终将合而为一的密闭小空腔，然后再重复这一回转运动循环，从而把由上述过程引入螺旋形元件间外空腔的气体压缩，进而从排气口4排出。

上面对这类涡旋形压缩机的基本工作原理作了介绍。现在，借助图五来更具体地观察这类涡旋形压缩机的构造，该图是这类压缩机构造的纵向剖视图。从图五中可见，一个壳体10，它是由前盖板11，后盖板12、和一个缸筒13所组成。在后盖板12上，有进气管口14和排气管口15，它们从板壁上向外伸出。在后盖板12上，还牢固地装着一个固定涡旋形元件25，此元件由一条螺旋形或涡卷形肋板252和一块园盘251组成。前盖板11上，装有一根带有曲柄销23的心轴17，此轴可作相对转动地同盖板11连接在一起。图6是沿图5中箭头Ⅵ-Ⅵ所指截面作出的横向剖视图。由图可见一个由螺旋形元件242和圆盘241组成的涡旋形转动件24，通过一套转动机构与曲柄销23连接着，这套转动机构包括：一个径向滚针轴承26，涡旋形转动件24上的轮毂243，方形套管271，滑块291，环形件292，以及止动凸块293等等。

就这种涡旋式压缩机的基本构造而言，通常是设计得使小容积腔体53随着转动元件的回转运动而逐渐减小容积，从而将受压的流体从其排气口排出。但是，由于此结构中的螺旋元件具有一定的厚度，根本不可能使小容积腔体的容积减小到零，因此剩下一个所谓的顶隙容积不能

消除。在这一点上值得注意的是，在该顶隙容积中仍处于受压态的流体，排不出排气口4，可能最后又回到小腔体3、3中。其后果是，此压缩机械对顶隙容积中剩余流体所做的功最终却成为一种能量的损失。

为了克服上述缺点，在第206，088/1982号日本专利申中，已经提出了一种旋转式流体机械，这种机械采用的螺旋形元件具有如图7所示结构。

更仔细地观察图7中的这种结构，可以看到由标引号501所指的固定螺旋形元件，以及该元件501上按径向排列的外表面和内表面的轮廓曲线，它们的标引号分别为601和602。径向靠外的轮廓曲线601设计成渐开线，其基圆半径为b，起奌为A，径向靠内的曲线602的E-F段也是一条渐开线，它相对于径向外轮廓曲线601转开一相位（π-f/b），曲线段D-E则是一段半径为R的园弧。径向外轮廓曲线601和内轮廓曲线602之间的连接曲线603也是一段园弧，其半径为r。点A是外轮廓曲线601的渐开线起点，点B是外轮廓曲线601和连接曲线603之间的交界点，这两条曲线在此点上相切。点C是外廓曲线601足够靠外的一点，而点D是内廓曲线602与连接曲线603之间的交界点，在此点上，两条半径分别为R与r的园弧相切。奌E是径向内廓曲线602上渐开线段E-F同园弧段D-E之间的交界点，两段曲线在此点相切。点F是内廓曲线602上足够靠外的一点。

请记住，那个转动螺旋形元件502的结构与此相同。

半径R和r可以由下列方程式给出：

R＝f+bβ+d    （1）

r＝bβ+d    （2）

其中，f是回转运动的半径;

b是基园的半径，

β是一个参数。

参数β等于由过原点O的一条直线与X轴的负半轴在负象限内的夹角。这条过原点形成夹角β的直线段同基园的两个交点为O

，O

，分别位于直线段EO

和BO

上，如图7所示。从图上还可看到，两条直线段EO

和BO

分别在刚才提到的两个交点O

、O

处与基园相切。

更确切地说，这个参数β被定义成一个给定的边界条件，用以确定螺旋形元件轮廓中径向靠内和靠外的两条渐开线，而反过来，这个参数β最后又限定了所求渐开线的边界点E和B。

但是，对于具有形状如上所述的涡旋形或螺旋形元件252和242的压缩机来说，当运行负荷较高时，在其低压侧与高压侧之间，通常存在着相当大的压力差，由于螺旋形元件在径向靠中心的轮廓线起始端，即图4（A）中箭头所指处，其刚度或韧性比元件上其它部位要小，因而在运行过程中，这个起始端很可能断裂。

出于这一原因，在设计螺旋形元件时，对其高度必须有所限制，不能使螺旋形肋板的高度过大。因此，目前在设计大排量的压缩机时，实际的作法是，增大螺旋形元件基圆半径b，或者增大其回转半径f，以补偿对其高度的限制。这样就使得螺旋形元件总的外径增大，从而使压缩机显得笨重，不便于装拆与搬运。

本发明是针对上述这些情况及所存在问题的，主要是对旋转式流体机械的改进，从而为上述问题提供了有效的解决办法。由此可知，本发明的基本目的，是改进这种旋转式流体机械，使其螺旋形元件的高度比

在传统的结构中可以更高些，而靠中心部的起始端又不会在运行过程中断裂，这样即可增大这种流体机械的容量，又不致使其总体的外径增大。

如上所述，本发明是为具有两个涡旋形或螺旋形元件的流体机械提供一种改进的结构。按照本发明的一种实例，这两个螺旋形元件，或者说一个螺旋形固定原件，一个螺旋形转动元件，两者基本上具有相同的构形，但方位相差180度，并相互嵌套地安装在一起。螺旋形转动元件可相对于该螺旋形固定元件作公转运动，其回转半径为f。在此实例中，两个螺旋形元件的轮廓线都分别由两条曲线形成，其中的径向靠外的轮廓线是一条渐开线，径向靠内的轮廓线则由一段渐开线接一段半径为R的圆弧所组成。一段半径为r的圆弧将径向靠外的曲线段与半径为R的圆弧平滑连接起来。上述各参数之间的几何关系可根据下列方程式来确定：

R＝f+bβ+d

r＝bβ+d

以上式中，β大于或等于135°，

b是所述渐开线的基圆半径。

上述这种结构的优点是，通过对旋转式流体机械原有结构的改进，使其中的涡旋形或螺旋形元件的靠近中心的起始端强度提高，而不致于在机械运行过程中损坏，并可以增加螺旋形元件的高度，而不必再如传统结构设计那样去增大螺旋形元件的外径。这样所获得的大容量流体机械，将给工业生产直接带来可观的利益。

下述实例对本发明的最佳实施方式所进行的详细介绍，有助于使这

一领域内的专业人员更好地了解本发明的其它各个特征与优点。这些详细描述都以附图为参考。

图1是一张示意图，它表示在采用本发明推荐实例的旋转式流体机械中涡旋形或螺旋形元件轮廓的正视图。

图2是一张曲线图，表示参数β与作用在如图1所示的螺旋形元件中心部起始端应力之间的关系。

图3是与图1相似的一张示意图，表示如图1所示的螺旋形元件当参数β为135度时的正面轮廓。

图4（A）到（D）是一组示意图，说明现有涡旋式压缩机的工作原理。

图5是一张纵向剖视图，表示现有涡旋式压缩机的基本结构。

图6是沿着图5中Ⅵ-Ⅵ线的横剖面图。

图7是一张示意图，表示一种螺旋形元件的结构形，此元件可在日本专利申请书No，206，088/1982所公开的旋转式流体机械中使用。

下面参照各附图，借助实际应用在旋转式流体机械上的一种推荐的实例，对本发明作解释。

首先看图1，此图可与图7对照着看，两图中相似的部分均以相同的参考数字指出。图中表示出了相应于这一结构的螺旋元件的细部轮廓，并给出了曲线参数β

、β

、β

，这些参数的相互关系是：β

＜β

＜β

。从图可见，随着这些参数β值增大，在螺旋形元件靠中心部起始端处与渐开线相接的园弧段的半径R与r也随之增大。

在此图中可见一个A点，它是一条基园半径为b的渐开线的起点。还有一个A′点，它是在一条基园半径也为b，但转了（π-b/f）相位角的渐开线上的一个点。这个A′点是一个特殊的点，它将同与之相配合的螺旋形元件上的A点相重合。B

、B

与B

点是螺旋形元

件上径向外侧轮廓曲线的边界点，各自所对应的参数分别为β

、β

和β

。

E

、E

和E

点，是螺旋形元件上内侧轮廓曲线的边界点，各自所对应的参数分别为β

、β

和β

。同时，B

点与E

点，B

点与E

点，B

点与E

点，也都是接触点，所讨论的螺旋形元件可以在这些点上同与之配合的螺旋形元件相接触。

从这张图上可以清楚地看到，参数β越大，螺旋形元件靠中心的起始端就越厚，从而可使这一特殊的起始部分获得较大的刚性。还有一点值得注意，那就是如图2所示的，随着参数β的增大，在螺旋形元件靠中心的起始端上，所产生的应力自然相应减小。

当角度参数β等于或大于135度时，从图2可见，螺旋形元件靠中心的起始端上所产生的应力已相当小，因此，按通常设计时螺旋形元件所遇到的危险，即当大负荷运转时，在靠中心的起始端上出现裂纹或发生破坏的危险就被有效地防止了。

图3是一张细部结构示意图，表示参数β等于135度时，螺旋形元件的轮廓。此图中的标引数字700代表一个螺旋形固定元件，标引数字701代表该螺旋形元件径向靠外侧的轮廓曲线，702代表其径向靠中心一侧的轮廓曲线，过渡曲线或连接曲线则以标引数字703代表。其它各个点A、A′、E、B、F以及C所代表的位置之间的关系，与上面描述过的实例中各点的意义相同。并且，这些几何关系，在与此螺旋形固定元件相互配合的螺旋形元件中也同样成立。

根据本发明的原理，角度参数β的值从135度进一步增大，所带来的好处是，在整个元件结构中处于最薄弱部位的螺旋形靠中心的起始端，将具有足够的刚度，从而在实际应用中可有令人满意的结果。从这一点出发，在实践中有可能适当增加旋转式流体机械上的螺旋形元件的高度，而毋需靠增加整个螺旋形元件的外径，来使这种流体机械的排量

获得可观的提高。

本发明所提出的旋转式流体机械上用的螺旋形元件的有利结构，在实际应用中还可得到许多有用的修正与变动。比如：

（1）如图3中虚线所示，在径向靠内的曲线702的E-G段，可以采用另一条替换的曲线704，这条曲线704比曲线702在径向朝外凹进去一个余量△C。在此构形中，点G是在B点与D点之间的连接曲线703上的任意一点。为了例示清晰起见，图中余量△C的尺寸比实际情况夸大了，实际上余量△C可能很小。

（2）余量△C当然也可以不做在径向靠内的曲线702上，而是交换一下，把余量或退缩量△C做在连接曲线703上，或者同时做在连接曲线703和径向靠外的曲线701上，其位置可以适当选定。

（3）另一种变换构形是：一个螺旋形元件采用如图1所示的轮廓形式，而仅在与之相配合的另一个螺旋形元件上做出曲线轮廓退缩量△C，此余量可做在内侧曲线同连接曲线的连接段上，还可以做在象上面第（1）段与第（2）段中所述的外侧曲线上。

（4）还可以采用这样一种变换结构，即在两个螺旋形元件上内侧曲线和连接曲线段，或者还包括外侧曲线段，都去掉一个小的余量，从而在这些部位间形成一个余隙。

不管元件的轮廓曲线取上述哪一种形式，所去掉的余量都只是一个很小的量，这就足以给按照日本专利申请No.206，088/1982所做设计带来预期的有利效果，从而使这种流体机械的效率取得预期的改善。

（5）总而言之，本发明可适用于任何一种采用涡旋形或螺旋元件的流体机械，比如流体压缩机、泵、流体膨胀机等等，都可获得同样有效的结果。

上面已对本发明的推荐实例做了充分地介绍，但是同时须指出，本

发明并不仅限于这个推荐实例中的特定结构形式。正相反，可以根据上面介绍的基本要点，不加限制地做出许多变换与改形，而并不脱离本发明的实质性构思范围。

还需要指出，与在此公开的本发明有关的所有一般的及独有的特点，以以及所有因语言描绘而被认为属于本发明范围的陈述，都应包括在下面的权利要求中。