專利名稱：渦旋壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于致冷空調(diào)裝置、空氣壓縮裝置等的渦旋壓縮機(jī)，特別是關(guān)于一種旋轉(zhuǎn)渦旋件的平板兩側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)渦卷、驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)渦旋件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸穿過該旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的渦旋壓縮機(jī)。
這種渦旋壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)如日本特開平5-187372號(hào)公報(bào)所記載的那樣，包括一個(gè)在平板(端板)的軸向兩表面上各形成一條漸開線渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件、分別形成有一條與該旋轉(zhuǎn)渦旋件的渦卷相配合的漸開線渦卷的一對(duì)固定渦旋件、以及穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件并驅(qū)動(dòng)前述旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))的主軸，而且，為了防止前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的自轉(zhuǎn)，在形成渦卷空間的外周側(cè)，以120°間隔設(shè)置有限制該旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)的阻止自轉(zhuǎn)用的3個(gè)從動(dòng)曲柄軸和軸承。并且，該公報(bào)還揭示了在配合側(cè)的與渦旋件端板面相對(duì)的渦卷端面上，設(shè)置有凹槽部，在該凹槽部嵌入一有自潤滑性的密封部件(頂端密封件)，使前述渦卷端面和與之配合的渦旋件側(cè)面通過頂端密封件而滑動(dòng)接觸。
此外，在日本特開平1-138387號(hào)公報(bào)中所揭示的渦旋壓縮機(jī)，具有把上述同樣的旋轉(zhuǎn)渦旋件用一對(duì)固定渦旋件夾在中央的結(jié)構(gòu)，為了防止旋轉(zhuǎn)渦旋件的自轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)渦旋件端板上所形成的滑動(dòng)槽內(nèi)配設(shè)有壓縮彈簧，由該彈簧將銷擠壓在殼體上，由此，允許在X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在Y方向上，由于與銷垂直的方向的殼體上形成滑動(dòng)面，因此允許銷與殼體的滑動(dòng)面之間所設(shè)置的側(cè)板可以移動(dòng)，由此防止了旋轉(zhuǎn)渦旋件的自轉(zhuǎn)。
這種以往的渦旋壓縮機(jī)中，前者，由于主軸穿過渦旋件的中心部分，所以，渦卷狀的卷必須從其外側(cè)開始卷起。由漸開線或其它曲線組成的渦卷所形成的最小密閉室，越靠近外周，容積增加的越多，這樣，為了保證預(yù)定的固有壓縮比(壓縮開始時(shí)的壓縮室容積與排出開始時(shí)壓縮室的容積之比)，就不得不朝外側(cè)增加渦卷的圈數(shù)，導(dǎo)致渦旋件的外形(直徑)變大。此外，由于防止旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)的阻止自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在從渦卷卷終端部朝外側(cè)方向突出的偏板外周緣上形成，所以，存在著使壓縮機(jī)外形變大的問題，由此，在這種以往的渦旋壓縮機(jī)中，例如在致冷空調(diào)用的渦旋壓縮機(jī)中，當(dāng)該渦旋壓縮機(jī)所需要的額定動(dòng)力為5馬力等級(jí)時(shí)，就不能形成壓縮機(jī)外形(直徑)為160mm以下的小型結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步，由于旋轉(zhuǎn)渦旋件側(cè)的端板做成較厚壁，使旋轉(zhuǎn)渦旋件整體重量變大，隨著旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力引起軸承負(fù)載增大、帶來了振動(dòng)大的問題。此外，由于渦卷端面和與之配合的渦旋件是通過前述頂端密封件而滑動(dòng)接觸的，因此帶來了由頂端密封件的耐磨性而大大地影響了該渦旋壓縮機(jī)的效率及可靠性的問題。
另一方面，前述以往渦旋壓縮機(jī)的后者(即特開平1-138387號(hào)公報(bào)記載的渦旋壓縮機(jī))，由于自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)渦旋件的端板上，所以有助于小型化，但是，由于是利用彈簧力，在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生振動(dòng)等問題。
也就是說，在自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的X方向上，存在著由彈簧所產(chǎn)生的共振系統(tǒng)。抑制該共振的是，旋轉(zhuǎn)渦旋件的質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)力。由于電動(dòng)機(jī)必須抑制共振，而增加了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)的力。由此，引起旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。此外，還存在著彈簧的可靠性問題。
本發(fā)明的目的是，提供一種小型的、性能及可靠性高的渦旋壓縮機(jī)。
具體地說，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)渦旋件外形的小型化，適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并能在維持大范圍輸出力控制的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)特征是，提供一種渦旋壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括在平板兩側(cè)面設(shè)置渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件，設(shè)置與該旋轉(zhuǎn)渦旋件兩側(cè)所設(shè)的前述渦卷對(duì)置組裝在一起的渦卷的固定渦旋件，以及穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的并用于驅(qū)動(dòng)前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在固定渦旋件內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件相對(duì)固定渦旋件作不自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體，并且，在前述旋轉(zhuǎn)渦旋件上設(shè)置有，以外側(cè)曲線終端部與平板外周緣接近或一致的方式而形成的旋轉(zhuǎn)渦卷和在平板外周面上所形成的凹槽部，進(jìn)一步，在阻止旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)而允許作旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)上設(shè)置有十字聯(lián)軸節(jié)，該十字聯(lián)軸節(jié)以容納在前述凹槽部的方式配制，并與該旋轉(zhuǎn)渦旋件配合。
進(jìn)一步，具體的特征是，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的旋轉(zhuǎn)渦卷外側(cè)曲線的終端部以接近該旋轉(zhuǎn)渦旋件平板的外周緣或與其一致的方式形成，前述的十字聯(lián)軸節(jié)在鍵部中央部分割而并設(shè)。
此外，另一個(gè)特征是，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件，在前述平板位置沿驅(qū)動(dòng)軸的軸方向分割成兩部分，使該旋轉(zhuǎn)渦旋件以分割面對(duì)置的方式并設(shè)。
本發(fā)明的再一個(gè)特征是，通過裝在分割的前述旋轉(zhuǎn)渦旋件分割面之間的彈性體，使前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在軸向可伸縮地并設(shè)著，在分割面的外周緣部形成凹槽部，十字聯(lián)軸節(jié)裝在該凹槽部內(nèi)，與旋轉(zhuǎn)渦旋件配合，阻止旋轉(zhuǎn)渦旋件的自轉(zhuǎn)，而允許作出公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明還有一個(gè)特征，在需要的額定動(dòng)力為5馬力時(shí)，該壓縮機(jī)的外形尺寸可以達(dá)到使其直徑在160mm以下。
旋轉(zhuǎn)渦卷卷結(jié)束部分的外側(cè)曲線終端部做成與平板(端板)外周緣接近成一致的結(jié)構(gòu)，可以縮小旋轉(zhuǎn)渦旋件端板的外形。此外，由于十字聯(lián)軸節(jié)做成環(huán)狀，并具有從鍵幅(鍵的寬度方向)的中央分成兩部分的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還具有安裝在旋轉(zhuǎn)渦旋件端板外周所形成的凹槽部內(nèi)而滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所以，壓縮機(jī)外形小。由此，在例如用于致冷空調(diào)的渦旋壓縮機(jī)中，當(dāng)壓縮機(jī)所需要的額定動(dòng)力為5馬力時(shí)，可以使壓縮機(jī)外形達(dá)到φ160以下。
總之，由于阻止自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了彈簧，所以達(dá)到了減少振動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的目的。


圖1是本發(fā)明渦旋壓縮機(jī)的第一實(shí)施例的縱斷側(cè)面圖。
圖2是圖1所示第一實(shí)施例的十字聯(lián)軸節(jié)的立體圖。
圖3是圖1所示第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)渦旋件的橫斷平面圖。
圖4是圖1所示第一實(shí)施例的第二固定渦旋件的橫斷平面圖。
圖5是第二固定渦旋件、旋轉(zhuǎn)渦旋件及十字聯(lián)軸節(jié)的組裝圖。
圖6是圖1所示第一實(shí)施例的第一固定渦旋件的橫斷平面圖。
圖7是本發(fā)明渦旋壓縮機(jī)第二實(shí)施例的縱斷側(cè)面圖。
圖8是圖7所示第二實(shí)施例的十字聯(lián)軸節(jié)的立體圖。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的渦旋壓縮機(jī)的縱斷側(cè)面圖。
以下結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明渦旋壓縮機(jī)第一實(shí)施例作90°角度旋轉(zhuǎn)剖視而展開的縱斷側(cè)面圖，圖2是用于該實(shí)施例的十字聯(lián)軸節(jié)的立體圖，圖3是同一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)渦旋件的橫斷平面圖，圖4及圖5是該實(shí)施例的固定渦旋件的橫斷平面圖。
在圖1中，該渦旋壓縮機(jī)包括兩端密閉且軸線基本豎直設(shè)立的圓筒形密閉容器1；與該密閉容器1的軸線一致、并設(shè)置在該密閉容器1內(nèi)上部的固定的第一支持架2及第二支撐架3；與前述第一支撐架2及第二支撐架3的軸線一致的第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5，分別在一側(cè)形成渦旋狀渦卷，渦卷分別朝上方和朝下方面對(duì)第一支撐架2及第二支撐架3并可分別沿軸向滑動(dòng)地嵌裝在這兩個(gè)支撐架2、3內(nèi)；在平板兩側(cè)對(duì)稱地形成渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件6，由前述第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5以夾層狀?yuàn)A持著，并包圍在其內(nèi)部；與前述第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5的軸線一致并配置在前述第二支撐架3下方的定子7a及轉(zhuǎn)子7b，構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦旋件的電動(dòng)機(jī)；與該轉(zhuǎn)子7b配合而旋轉(zhuǎn)的曲軸8，通過旋轉(zhuǎn)軸承6b而使前述旋轉(zhuǎn)渦旋件6旋轉(zhuǎn)；穿過前述密閉容器1的壁面而設(shè)置的吸入管9，將被壓縮氣體供給前述第一固定渦旋件4的渦卷與旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷所形成的空間；以及穿過前述密閉容器1的壁面而配置的排出管10等。前述第二支撐架3固定在密閉容器1的壁面上，第一支撐架2由從該第一支撐架2而穿過前述第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5的穿透螺栓而固定在前述第二支撐架3上。
驅(qū)動(dòng)軸是曲軸8，并由與轉(zhuǎn)子7b結(jié)合的轉(zhuǎn)子結(jié)合部8d，從該轉(zhuǎn)子結(jié)合部8d向上延伸的并由固定在前述第二支撐架3中心部位的第二支撐架軸承3a支撐的下支撐軸部8b。從該下支撐軸部8b向上方延伸的并嵌合在前述旋轉(zhuǎn)軸承6b中的偏心軸部8a、從該偏心軸部8a向上方延伸的并由固定在前述第一支撐架2中心部位的第一支撐架軸承2a支撐的上支撐軸部8c、從前述轉(zhuǎn)子結(jié)合部8d向下方延伸的并由固定在前述密閉容器1壁面上的輔助支架11所形成的輔助軸承12支撐的下端支撐軸部8e所構(gòu)成。在曲軸8上，在下支撐軸部8b安裝有下平衡重13，在上支近軸部8c安裝有上平衡重14，用于抵消旋轉(zhuǎn)渦旋件6的離心力以及由該離心力引起的力矩，并由此防止在曲軸8上導(dǎo)致的振動(dòng)發(fā)生。此外，前述第二支撐架軸承3a具有帶擋邊軸承的結(jié)構(gòu)，用于支撐曲軸8及轉(zhuǎn)子7b的重量。
旋轉(zhuǎn)渦旋件6受十字聯(lián)軸節(jié)15的約束，不能作自轉(zhuǎn)(以偏心軸部8a為中心回轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)，而是由偏心軸部8a的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。
十字聯(lián)軸節(jié)15如圖2所示，兩個(gè)環(huán)部15a、15b并設(shè)而形成橢圓形環(huán)狀，并帶有6個(gè)鍵部15c、15d、15e、15f、15g及15h。前述鍵部15c、15h及鍵部15e、15f的鍵幅方向的斷面，形成兩個(gè)環(huán)部15a、15b并設(shè)的對(duì)接面。并且，該十字聯(lián)軸節(jié)15的前述鍵部15d、15g，與圖3所示的旋轉(zhuǎn)渦旋件6上所形成的鍵槽6c、6d配合，允許該旋轉(zhuǎn)渦旋件6相對(duì)該鍵槽方向滑動(dòng)，而鍵部15c、15h及鍵部15e、15f，與圖4所示的前述第二固定渦旋件5上所形成的鍵槽5b、5c配合，并可相對(duì)該鍵槽方向滑動(dòng)。此外，該十字聯(lián)軸節(jié)15的環(huán)部15a、15b的短徑區(qū)域，容納在前述旋轉(zhuǎn)渦旋件6端板外周面軸向中央部所形成的凹槽部6e內(nèi)，并在該凹槽部6e內(nèi)，分別可相對(duì)于鍵槽方向滑動(dòng)，而其長徑區(qū)域，從端板外周面外面露出，與第二固定渦旋件5的鍵槽5b、5c配合，并可相對(duì)該鍵槽方向滑動(dòng)。
前述旋轉(zhuǎn)旋件6如圖3所示(該圖示出了與第一固定渦旋件5對(duì)置的渦卷6a一側(cè)的結(jié)構(gòu))，在端板6f兩側(cè)所形成的渦卷6a的卷初始部(中心部)由圓弧形成，該渦卷6a的外側(cè)曲線端部與端板6f的外周緣接近或一致、這種形狀可以相對(duì)于渦卷6a的圈數(shù)而縮小旋轉(zhuǎn)渦旋件6的端板6f的外形。在軸承6b的外周部設(shè)置有排出通路6g(6i)及排出孔6h。排出通路6g(6i)由旋轉(zhuǎn)渦旋件6軸向兩側(cè)部(圖1的上下側(cè)面)所形成，并由排出孔6h互相連通。
前述第二固定渦旋件5，如圖4所示，渦卷5a的卷初始部(內(nèi)周端部)及卷終端部(外周端部)都由圓弧形成，并且在渦卷5a的卷初始部的內(nèi)側(cè)近旁設(shè)置有配合孔5d。另一方面，渦卷5a的卷終端部內(nèi)側(cè)近旁設(shè)置有吸入通路5e。
圖5示出了第二固定渦旋件5、旋轉(zhuǎn)渦旋件6及十字聯(lián)軸節(jié)15(僅示出了一個(gè)方向)組合在一起時(shí)的從第一固定渦旋件4一側(cè)所看到的結(jié)構(gòu)。但是，省略了渦卷。如圖4，十字聯(lián)軸節(jié)15b安裝在旋轉(zhuǎn)渦旋件6的端板外周面上所形成的凹槽部6e內(nèi)，鍵部15d與鍵槽6c配合。另一方面，鍵部15c、鍵部15e分別與第二固定渦旋件5上所形成的鍵槽5b、鍵槽5c配合。
十字聯(lián)軸節(jié)15分割的理由是，從圖示可以理解，如果不分割就無法組裝。
第一固定渦旋件4如圖6所示，在渦卷5a的卷終端部(外周端部)的近旁，形成與穿過密閉容器1壁面所設(shè)置的吸入管9連通的吸入口4b。另一方面，在渦卷4a的卷初始部(內(nèi)周端部)的近旁設(shè)置有排出孔4c，該排出孔4c開口于旋轉(zhuǎn)渦旋件6軸向兩側(cè)端部(圖1上端面)上所形成的前述排出通路6g，并通過前述第一支撐架2上所形成的排出通路2c與前述密閉容器1上部的排出空間1a連通。
旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a與第一固定渦旋件4的渦卷4a及第二固定渦旋件5的渦卷5a所夾持的空間形成了壓縮室16及17，壓縮室16與前述排出通路6g相通，而壓縮室17與前述通路6i相通。
上述結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)，借助于曲軸8的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)使旋轉(zhuǎn)件6作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從吸入管9吸入的被壓縮流體在壓縮室16、17中壓縮，達(dá)到預(yù)定的壓力(排出壓力)之后，經(jīng)過排出通路6g、6i、排出孔6h、排出孔4c從排出通路2a排到密閉容器1上部的排出空間1a中，再經(jīng)過排出管10排到密閉容器1之外。
下文敘述當(dāng)壓縮室16、17內(nèi)的壓力非常高而發(fā)生液體壓縮現(xiàn)象時(shí)的第一及第二固定渦旋件4、5的釋放結(jié)構(gòu)。
相對(duì)于第一支撐架2的第一固定渦旋件4的配合結(jié)構(gòu)是，第一支撐架2內(nèi)側(cè)面形成有環(huán)狀凹部2b，第一固定渦旋件4外側(cè)面形成的環(huán)狀凸部4e以可沿軸向滑動(dòng)的方式嵌合在前述凹部2b中，并在該凸部4e上裝有密封圈4d，在前述凹部2b的底部與凸部4e的頂端部之間形成環(huán)狀工作室18。另一方面，第二固定渦旋件5相對(duì)于第二支撐架3的配合結(jié)構(gòu)是，第二固定渦旋件5外側(cè)面所形成的環(huán)狀凸部3c以可沿軸向滑動(dòng)的方式嵌合在第二支撐架3內(nèi)側(cè)面所形成的環(huán)狀凹部5f中，并在該凸部3c上嵌裝有密封圈3b，凹部5f的底部與凸部3c的頂端部之間形成環(huán)狀工作室19。兩個(gè)工作室18、19分別通過穿過第一固定渦旋元件4及第二固定渦旋件5而形成的通孔4f、5g與壓縮室16、17相通。在此，工作室18、19內(nèi)的壓力可以根據(jù)相對(duì)壓縮室16、17的通孔4f、5g的開口位置來任意設(shè)定，可以設(shè)定成中間壓力或吸入壓力。
第二固定渦旋件5端板的外周緣部軸向側(cè)面與第二支撐架3及第一支撐架2的外周緣部之間的接觸(對(duì)接)面，在機(jī)械加工公差范圍內(nèi)將軸向尺寸加工成同一面，以如此方式將這些元件組裝在一起。在這種狀態(tài)下，將旋轉(zhuǎn)渦旋件6組裝在第二固定渦旋件5上(旋轉(zhuǎn)渦旋件6的端板與第二固定渦旋件5的端板接觸)時(shí)，考慮到性能和可靠性，對(duì)于旋轉(zhuǎn)渦旋件6渦卷6a的前端與第二固定渦旋件5的渦卷5a前端的間隙進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，使它們之間有恰當(dāng)?shù)拈g隙。換言之，從性能及可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)定適當(dāng)?shù)拈g隙，并以第二固定渦旋件5渦卷5a的卷長長度為基準(zhǔn)來確定旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a的卷長度。以同樣的考慮方法，可以確定第一固定渦旋件4與旋轉(zhuǎn)渦旋件6的卷長度。在此，是以第一固定渦旋件4端板外周緣部的側(cè)面與第二固定渦旋件5端板外周緣部的側(cè)面之間的接觸為基準(zhǔn)的。以這種方式可以以第二固定渦旋件5的端板外周緣部的側(cè)面為基準(zhǔn)來確定軸向尺寸。
下文敘述壓縮機(jī)動(dòng)作時(shí)旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a前端與第二固定渦旋件5的渦卷5a前端之間的間隙。為簡明扼要，僅敘述旋轉(zhuǎn)渦旋件6與第二固定渦旋件5的關(guān)系。首先，作用在第二固定渦旋件5上的軸向力是將第二固定渦旋件5向上(把第二固定渦旋件5推向旋轉(zhuǎn)渦旋件6的方向)擠壓的力，作為該擠壓力是下述作用力(1)作用在第二固定渦旋件5中央部的、前述曲軸8與環(huán)狀凹部5f壁面所形成的空間5h的軸向投影面積和排出壓力的乘積所得出的力(F1)；(2)工作室19的軸向投影面積與該工作室19內(nèi)的壓力的乘積所得到的力(F2)；(3)環(huán)狀凹部5f的壁面與第二支撐架所形成的空間20在軸向的投影面積與吸入壓力的乘積所得到的力(F3)。另一方面，作為把第二固定渦旋件5向下方(使第二固定渦旋件5離開旋轉(zhuǎn)渦旋件6的方向)擠壓的力，是前述壓縮室17的壓縮力(F4)的作用。結(jié)果，第二固定渦旋件5因前述力F1～F3的合力與壓縮力F4平衡后的差別而產(chǎn)生移動(dòng)力。在此，力F1、F3及F4是根據(jù)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件來決定的，并且通過力F2來確定前述旋轉(zhuǎn)渦旋件6渦卷6a的前端與第二固定渦旋件5的渦卷5a前端的間隙。換言之，從性能及可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，來決定適當(dāng)?shù)拈g隙，由此，確定力F2，即是說確定前述工作室19的軸向投影面積或者該工作室19內(nèi)的壓力。
下文敘述動(dòng)作過程。上述結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常將力F1～F4的平衡設(shè)定成F1+F2+F3≥F4，使前述旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a前端與第二固定渦旋件5的渦卷5a及第一固定渦旋件4的渦卷4a兩者前端的間隙保持在適當(dāng)?shù)?設(shè)定)間隙值上，而且，旋轉(zhuǎn)渦旋件6的端板外周緣部的側(cè)面與第一固定渦旋件4及第二固定渦放件5的端板外周緣部側(cè)面滑動(dòng)接觸而運(yùn)轉(zhuǎn)。從這種狀態(tài)開始，在例如液體壓縮及壓縮室內(nèi)壓力異常上升等現(xiàn)象發(fā)生的場合，前述的力F1～F4的平衡變?yōu)镕1+F2+F3＜F4，這會(huì)產(chǎn)生使第二固定渦旋件5及第一固定渦卷件4脫離旋轉(zhuǎn)渦旋件6的力，使第一及第二固定渦旋件4、5沿軸向后退，第一固定渦旋件4端板外周緣部的側(cè)面及第二固定渦旋件5端板的外周緣部側(cè)面的與旋轉(zhuǎn)渦旋件6的滑動(dòng)接觸解除，使渦卷前端的間隙擴(kuò)大，由此，壓力(高壓)向低壓側(cè)泄漏，使壓力降低，從而使壓力不會(huì)異常上升。由此，固定渦旋件4、5及旋轉(zhuǎn)渦旋件6不需要做成耐異常壓力的厚壁部件，因此，可以實(shí)現(xiàn)所希望的耐壓力薄壁部件所構(gòu)成的小型且輕量化的結(jié)構(gòu)。
此外，在該實(shí)施例中，是由第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5兩個(gè)部件構(gòu)成軸向釋放結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)，還可以采用例如，把第一固定渦旋件4與第一支撐架2的一個(gè)部件固定在除第一固定渦旋件4之外的其它部件上，僅第二固定渦旋件5沿軸向構(gòu)成釋放的結(jié)構(gòu)的這種變形形式。
如上文所述，根據(jù)該實(shí)施例由于采用了旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a卷終止部的外側(cè)曲線終端部與端板周緣接近或一致的結(jié)構(gòu)，所以可縮小旋轉(zhuǎn)渦旋件6端板的外形。
此外，由于十字聯(lián)軸節(jié)15采用了將從鍵幅中央分割成兩部分的環(huán)部結(jié)合在一起的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并且，該十字聯(lián)軸節(jié)15的環(huán)部15a、15b裝在旋轉(zhuǎn)渦旋件6的端板軸向中央部所形成的凹部6e內(nèi)，并分別在該凹部6e內(nèi)滑動(dòng)，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以縮小壓縮機(jī)的外形。
進(jìn)一步，第一固定渦旋件4或第二固定渦旋件5可相對(duì)旋轉(zhuǎn)渦旋件6構(gòu)成軸向釋放的結(jié)構(gòu)，由此，可以保持旋轉(zhuǎn)渦旋件6渦卷前端與固定渦旋件4、5渦卷前端的間隙始終為適當(dāng)?shù)拈g隙，壓縮機(jī)在這種狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且，在例如液體壓縮及壓縮室內(nèi)壓力異常升高等現(xiàn)象發(fā)生的場合，也能通過固定渦旋件4、5從旋轉(zhuǎn)渦旋件6的釋放，來防止在旋轉(zhuǎn)渦旋件6端板外周緣部側(cè)面與固定渦旋件4、5的端板外周緣部側(cè)面的滑動(dòng)接觸面上所產(chǎn)生的異常負(fù)載，達(dá)到預(yù)期效果。
更進(jìn)一步，在小型壓縮機(jī)中，為了對(duì)大范圍的輸出力進(jìn)行控制，借助于變換器的控制，使驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦旋件6的電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(例如6000-9000rpm)時(shí)，旋轉(zhuǎn)渦旋件6的旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大的離心力。這時(shí)，由于下平衡重13在曲軸8上產(chǎn)生以第二支撐架軸承3a為支點(diǎn)的力矩，從而與該離心力相抵消。但是，由于該力矩又通過安裝在上支撐軸部8c外端上的上平衡重14抵消，所以，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，不會(huì)產(chǎn)生大的振動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
下文敘述本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖7是本發(fā)明渦旋壓縮機(jī)第二實(shí)施例作了90°旋轉(zhuǎn)剖視后展開的縱斷側(cè)面圖。此外，圖8示出了用于該實(shí)施例的十字聯(lián)軸節(jié)的立體圖。在此，與圖1～圖6所示第一實(shí)施例相同的組成部件用同一符號(hào)表示，其詳細(xì)說明省略。
與第一實(shí)施例相比較，該實(shí)施例的特點(diǎn)是，旋轉(zhuǎn)渦旋件沿軸向分割成兩部分的結(jié)構(gòu)。即是說，相對(duì)于第一固定渦旋件4而設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60，相對(duì)第二固定渦旋件5設(shè)置有第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61。并且在第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60與第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61的軸向中央部形成凹部6e，十字聯(lián)軸節(jié)15的環(huán)部可滑動(dòng)地安裝在該凹部6e內(nèi)，用于阻止兩個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的自轉(zhuǎn)。該十字聯(lián)軸節(jié)15，如圖8所示，是由一個(gè)環(huán)部15a和四個(gè)鍵部15c、15d、15e及15g所組成，并與前述第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60、第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61、第一固定渦旋件4及第二固定渦旋件5上所形成的鍵槽配合，分別在鍵槽內(nèi)滑動(dòng)。
旋轉(zhuǎn)渦旋件的兩面設(shè)置有渦卷的最大特點(diǎn)是，被壓縮流體壓縮時(shí)產(chǎn)生的軸向推力負(fù)載可相互抵消，由此避免了由壓縮負(fù)載引起的旋轉(zhuǎn)渦旋件端板的變形。由此，不需要在為了防止單面設(shè)有渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件中的端板變形時(shí)而將該旋轉(zhuǎn)渦旋件端板做的太厚，根據(jù)該實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)件的結(jié)構(gòu)，由于上下旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的變形受到了限制，所以，能將各該旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的端板盡可能做薄。
固定渦旋件4、5的釋放結(jié)構(gòu)及動(dòng)作，與前述實(shí)施例相同，其說明省略。
根據(jù)上文的該實(shí)施例，由于旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61做成沿軸向分割成兩部分的結(jié)構(gòu)，這樣，十字聯(lián)軸節(jié)15可以做成一體，即實(shí)現(xiàn)了小型化，又提高了組裝性能，而且還達(dá)到了使旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的端板厚度盡可能薄的效果。
下文敘述本發(fā)明的再一實(shí)施例。圖9是本發(fā)明渦旋壓縮機(jī)第三實(shí)施例作了90°角度的旋轉(zhuǎn)剖視展開后的縱斷側(cè)面圖。在此，與第一及第二實(shí)施例相同的組成部件用同一符號(hào)表示，其結(jié)構(gòu)的說明省略。
該實(shí)施例的特征是，分割成兩部分的第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60與第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61之間裝有矩形斷面的彈性支撐體22、23，使該第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60與第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61的背面(渦卷的相反側(cè)面)，以形成適當(dāng)間隙的方式并設(shè)。前述彈性支撐體22、23，由有彈性力的自潤滑性材料等形成，并嵌裝在前述第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60與第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61上所形成的環(huán)狀槽中。由于第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60與第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61不產(chǎn)生相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以，前述彈性支撐體22、23不一定非要用自潤滑性材料。
本發(fā)明并不限于該實(shí)施例的兩面渦卷型，在單面渦卷型的渦旋壓縮機(jī)中，渦卷前端間的間隙設(shè)定是性能及可靠性的最重要的因素。換言之，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中不論怎樣都不會(huì)使可靠性(耐久性)受損，可以將渦卷前端之間的間隙盡可能設(shè)定的小一些。所以，易于提高壓縮機(jī)效率?？梢赃m應(yīng)于該技術(shù)課題的前述固定渦旋件4、5的釋放結(jié)構(gòu)，在該實(shí)施例中，通過旋轉(zhuǎn)渦旋從固定渦旋釋放地移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)。
由于彈性支撐體22、23是由有彈性力的自潤滑性材料等形成，在產(chǎn)生能使第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61遠(yuǎn)離第一及第二固定渦旋件4、5的力時(shí)，由于第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61背面(渦卷的相反側(cè)面)的彈性支撐體22、23受壓縮力的作用，利用該壓縮的彈性支撐體22、23的壓縮，可以使第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61從第一及第二固定渦旋件4、5沿軸向釋放。并且，當(dāng)彈性支撐體22、23的彈性力大時(shí)，可以產(chǎn)生將第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61朝第一及第二固定渦旋件4、5的方向推壓的恢復(fù)力，由此，可以減少第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61遠(yuǎn)離第一及第二固定渦旋件4、5時(shí)所需要的力。這樣，在第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的背面之間由于設(shè)置了彈性支撐體22、23，可以使第一及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的姿勢更穩(wěn)定。在此，關(guān)于第一及第二固定渦旋件4、5的釋放動(dòng)作與前述基本相同，其說明省略。
根據(jù)該實(shí)施例，由于前述旋轉(zhuǎn)渦旋件是采用在端板中央部沿軸向分割成兩部分的結(jié)構(gòu)，并在第一旋轉(zhuǎn)渦旋件60及第二旋轉(zhuǎn)渦旋件61的背面之間設(shè)置有彈性支撐體22、23，可以使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的姿勢更穩(wěn)定，并且，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61可以從兩個(gè)固定渦旋件4、5釋放，由此，可以有效地避免兩個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61的端板外周緣側(cè)面與固定渦旋件4、5的端板外周緣部側(cè)面之間的滑動(dòng)接觸面上產(chǎn)生異常的負(fù)載。
此外，在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)渦旋件60、61沿軸向進(jìn)退、從固定渦旋件4、5釋放的結(jié)構(gòu)時(shí)，將前述固定渦旋件4、5固定在支撐架2、3上而不能進(jìn)退地安裝著，可以達(dá)到同樣效果。
通過上述各種實(shí)施例的敘述，可以理解，根據(jù)本發(fā)明，由于與旋轉(zhuǎn)渦旋件配合的、阻止該旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)的、允許該旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)的十字聯(lián)軸節(jié)，是設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)渦旋件平板外周面上所形成的凹槽部內(nèi)，由此，可縮小旋轉(zhuǎn)渦旋件的外形。
此外，由于前述旋轉(zhuǎn)渦旋件渦卷外側(cè)曲線的終端部做成與該旋轉(zhuǎn)件的平板外周緣接近或一致的結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)于小直徑的旋轉(zhuǎn)渦旋件來說，可以增加渦卷的圈數(shù)，達(dá)到所希望的壓縮性能。
進(jìn)一步，由于固定渦旋件與旋轉(zhuǎn)渦旋件可沿軸向相對(duì)進(jìn)退(釋放)，因此，在旋轉(zhuǎn)渦旋件的渦卷前端與固定渦旋件的渦卷前端保持適當(dāng)?shù)拈g隙，使壓縮機(jī)在旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定姿勢的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，可提高壓縮機(jī)的性能，而且，在發(fā)生液體壓縮及壓縮室內(nèi)壓力異常上升等現(xiàn)象時(shí)，通過固定渦旋件與旋轉(zhuǎn)渦旋件的釋放，可以避免渦旋件端板外周緣部側(cè)面之間的滑動(dòng)接觸面上產(chǎn)生異常負(fù)載，從而提高了可靠性。
更進(jìn)一步，由于在驅(qū)動(dòng)軸上安裝有關(guān)于旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)的平衡以心及關(guān)于作用在該驅(qū)動(dòng)軸上的力矩的平衡重，可以抵消旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)而引起的離心力以及力矩，從而抑制高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種渦旋壓縮機(jī)，包括在平板兩側(cè)設(shè)置有渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件，設(shè)置有與該旋轉(zhuǎn)渦旋件兩側(cè)所設(shè)的前述渦卷對(duì)置組裝在一起的渦卷的固定渦旋件，以及穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的并用于驅(qū)動(dòng)前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在固定渦旋件內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件相對(duì)固定渦旋件作不自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體，其特征是，在前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的平板外周面上形成有凹槽部，在該凹槽部內(nèi)安裝有與該旋轉(zhuǎn)渦旋件配合的、阻止該旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)的、允許該旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)的十字聯(lián)軸節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，在前述驅(qū)動(dòng)軸上，在一個(gè)固定渦旋件的外側(cè)安裝有關(guān)于前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的旋轉(zhuǎn)的平衡重，并在另一個(gè)固定渦旋件的外側(cè)安裝有關(guān)于作用在該驅(qū)動(dòng)軸上的力矩的平衡重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件渦卷的外側(cè)曲線終端部做成與該旋轉(zhuǎn)渦旋件的平板外周緣接近或一致的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，前述十字聯(lián)軸節(jié)是從鍵部的中央部分割而并設(shè)的。
5.一種渦旋壓縮機(jī)，包括在平板兩側(cè)設(shè)置有渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件，設(shè)置有與該旋轉(zhuǎn)渦旋件兩側(cè)所設(shè)的前述渦卷對(duì)置組裝在一起的渦卷的固定渦旋件，以及穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的并用于驅(qū)動(dòng)前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在固定渦旋件內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件相對(duì)固定渦旋件作不自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體，其特征是，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在前述平板的位置沿前述驅(qū)動(dòng)同的軸向分割成兩部分并使該分割面對(duì)置而并設(shè)著。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，在分割的前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的分割面之間裝有彈性體，使前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在軸向可進(jìn)退地并設(shè)著。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，在前述分割面的外周緣部形成凹槽部，在該凹槽部內(nèi)以容納的方式設(shè)置有與前述旋轉(zhuǎn)件配合的、阻止該旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)而允許其旋轉(zhuǎn)的十字聯(lián)軸節(jié)。
8.一種渦旋壓縮機(jī)，包括在平板兩側(cè)設(shè)置有渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件，設(shè)置有與該旋轉(zhuǎn)渦旋件兩側(cè)所設(shè)的前述渦卷對(duì)置組裝在一起的渦卷的固定渦旋件，以及穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的并用于驅(qū)動(dòng)前述旋轉(zhuǎn)渦旋件在固定渦旋件內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件相對(duì)固定渦旋件作不自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體，其特征是，在前述驅(qū)動(dòng)軸上，在一個(gè)固定渦旋件的外側(cè)安裝有關(guān)于前述旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)的平衡重，并在另一個(gè)固定渦旋件的外側(cè)安裝有關(guān)于作用在該驅(qū)動(dòng)軸上的力矩的平衡重。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，在前述旋轉(zhuǎn)渦旋件的平板外周面上形成凹槽部，在該凹槽部內(nèi)以容納的方式設(shè)置有與該旋轉(zhuǎn)渦旋件配合的阻止該旋轉(zhuǎn)渦旋件自轉(zhuǎn)而允許其旋轉(zhuǎn)的十字聯(lián)軸節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所記載的渦旋壓縮機(jī)，其特征是，前述旋轉(zhuǎn)渦旋件渦卷的外側(cè)曲線終端部做成與該旋轉(zhuǎn)渦旋件的平板外周緣接近或一致的形式。
11.一種渦旋壓縮機(jī)，用于致冷空調(diào)中，在一個(gè)平板的兩面上設(shè)置有渦旋狀渦卷的旋轉(zhuǎn)渦旋件與固定渦旋件組裝在一起，使兩個(gè)渦旋件的渦卷彼此對(duì)置，借助于穿過前述旋轉(zhuǎn)渦旋件及固定渦旋件而設(shè)置的驅(qū)動(dòng)軸，使前述旋轉(zhuǎn)渦旋件相對(duì)固定渦旋件作不自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體，其特征是，該壓縮機(jī)的外形尺寸能夠做成當(dāng)所需要的額定動(dòng)力為5馬力時(shí)，其直徑在160mm以下。
全文摘要
一種渦旋壓縮機(jī)，固定渦旋件4、5可相對(duì)旋轉(zhuǎn)渦旋件6沿軸向進(jìn)退地支撐著，并可保持各渦卷4a、5a、6a前端的間隙為適當(dāng)間隙，同時(shí)，避免了滑動(dòng)面的異常負(fù)載。而且，將旋轉(zhuǎn)渦旋件6的渦卷6a卷終止部分的外側(cè)曲線終端部做成與端板6f的外固緣接近或一致，在端板6f外周面上所形成的凹槽中6e裝有十字聯(lián)軸節(jié)15，可縮小外形。
文檔編號(hào)F01C17/06GK1138669SQ9611060
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1996年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月20日
發(fā)明者高尾邦彥, 竹林昌寬, 遠(yuǎn)藤喜重, 吉富雄二, 町田茂, 東條健司, 關(guān)上和夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所