專利名稱：渦旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及裝備在，例如，空調(diào)器或冷凍裝置中的渦旋壓縮機，特別是，涉及渦旋部件的形狀。
固定渦旋部件1由固定端板1a(端板)和渦旋狀壁部1b構成，此外，旋轉渦旋部件2由旋轉端板2a(端板)和渦旋狀壁部2b構成。然后，把各個渦旋部件1、2的兩個渦旋狀壁部1b、2b錯開180度相位裝配起來，使得旋轉渦旋部件2能通過軸7相對于固定渦旋部件1進行公轉運動。這樣，就在各渦旋狀壁部1b、2b之間形成了壓縮室，借助于公轉運動使得壓縮室的容積逐漸減小，以壓縮該壓縮室內(nèi)部的流體。被壓縮的高壓流體最后從設置在固定端板1a的中心部分上的排出口1c流出。
在這種渦旋壓縮機中，借助于兩個渦旋部件1、2，逐漸對在最外面形成的月牙狀的密閉空間的壓縮室的容積，就是吸入的流體的容積，進行壓縮。因此，為了增大受壓縮的流體的吸入量，即增大壓縮容積，就必須增加渦旋旋葉的數(shù)量，或者增大渦旋狀壁部1b、2b的高度?？墒?，如果增大渦旋狀壁部1b、2b的高度，就會造成渦旋狀壁部1b、2b抵抗流體的壓縮反作用力的剛性降低的問題。
專利文獻1296413號公報公開了解決上述問題的技術。即，圖7A和圖7B分別是在同一種解決方案中采用的固定渦旋部件1和旋轉渦旋部件2的立體圖。
固定渦旋部件1包括固定端板1a，和垂直設置在該固定端板1a一側的渦旋狀壁部1b。該固定端板1a在由渦旋狀壁部1b所形成的底部的中心形成較高的淺底部1d(高部位)，和在外部圓周處的較低的深底部1e(低部位)，淺底部1d和深底部1e與旋轉渦旋部件2的渦旋狀壁部2b上的高度配合。
此外，在旋轉渦旋部件2上有固定端板2a，和垂直設置在該固定端板2a一側的渦旋狀壁部2b。該固定端板2a在由渦旋狀壁部2b所形成的底部的中心形成較高的淺底部2d(高部位)，和在外部圓周處的較低的深底部2e(低部位)，淺底部2d和深底部2e與固定渦旋部件1的渦旋狀壁部1b上的高度配合。
在固定渦旋部件1和旋轉渦旋部件2的各端板1a、2a的一個側面上，形成了中心部分高而外圓周部分低的臺階部分3、3(臺階部分)。此外，與上述各端板1a、2a的底部臺階部分3、3相對應，在具有兩個渦旋部件1、2的渦旋狀壁部1b、2b的渦旋狀上緣，還形成了中心部分低而外圓周部分高的壁部臺階部分4、4。
這樣，旋轉渦旋部件2的壁部臺階部分4就與固定渦旋部件1的底部臺階部分3配合，另一方面，固定渦旋部件1的壁部臺階部分4則與旋轉渦旋部件2的底部臺階部分3配合。當旋轉渦旋部件2作公轉運動時，設置在各渦旋狀壁部1b、2b上的各個壁部臺階部分4、4，就與各端板1a、2a上形成的底部臺階部分3、3的圓弧形相配合，一面滑動接觸，一面運動。
在如此形成的各渦旋部件1、2上，由于外圓周部分的壓縮室高度比較高，所以不必增大渦旋壓縮機的外徑，就能增大吸入的流體量。還有，由于中心部分的壓縮室的高度較低，所以，在減小壓縮室容積的同時，還有提高壁部的剛性的優(yōu)點。
在如此結構的渦旋壓縮機中，在其進行壓縮過程時，旋轉渦旋部件2上作用著各種各樣的作用力，下面，參照圖8說明這些作用力。圖8中，省略了圖6中的軸7和曲柄銷7a。
如圖8所示，在圖中的旋轉渦旋部件2上作用著這樣一些力由于流體的壓縮氣體的壓力所形成的軸向力Fth和橫向氣體壓力Fg；由上述軸7的曲柄銷7a所傳遞的渦旋部件驅(qū)動力Fd。
即，軸向力Fth是由于壓縮室內(nèi)的壓力，固定渦旋部件1將旋轉渦旋部件2沿著上述軸線X1(見圖6)方向推開去的力。而橫向力Fg則是由于壓縮室內(nèi)的流體壓力，在各渦旋狀壁部1b、2b之間，沿著垂直于軸線X1的方向，將它們互相推開的力。此外，渦旋驅(qū)動力Fd則是在軸7旋轉時，在其軸線X1周圍轉動的曲柄銷7a施加在輪轂2c上的旋轉驅(qū)動力。因此，軸向力Fth是使旋轉渦旋部件2支承在預期滑動接觸的前蓋5的一個內(nèi)側端面上的力。
可是，在上述圖8所示的渦旋壓縮機中，為了使旋轉渦旋部件2獲得平穩(wěn)的公轉運動，要在旋轉渦旋部件2的渦旋狀壁部2b的前端與固定渦旋部件1的固定端板1a之間，設置預定的間隙δ(下稱徑向間隙)。
由于存在上述徑向間隙δ，就能在確保旋轉渦旋部件2進行平穩(wěn)的公轉運動的同時，還可以解決在形成高壓流體的過程中因發(fā)熱而產(chǎn)生的各渦旋部件1、2的熱膨脹問題。但是，在這個問題中還存在著以下需要說明的問題。
即，如上所述，如圖8所示，在作用于旋轉渦旋部件2上的各種作用力中，渦旋驅(qū)動力Fd與橫向力Fg的作用方向大致上相反，因而要產(chǎn)生使旋轉渦旋部件2傾倒(使旋轉渦旋部件2稍稍傾斜)的力矩M。由于存在上述徑向間隙δ，所以實際發(fā)生的傾斜只能是在徑向間隙δ的范圍內(nèi)。在這樣的情況下，旋轉渦旋部件2的上緣便將對固定渦旋部件1的固定端板1a產(chǎn)生壓力F。
圖9是在這種情況下從渦旋狀壁部2b的壁部臺階部分4的側面看的側斷面圖。在公轉運動過程中傾斜的旋轉渦旋部件2，在其渦旋狀壁部2b上形成的壁部臺階部分4的凸出部分前端的角A，與固定渦旋部件1的固定端板1a的表面，即，深底部1e進行點接觸。因此，不僅會發(fā)生損耗旋轉驅(qū)動力的問題，而且還會導致產(chǎn)生深底部1e和旋轉渦旋部件2的渦旋狀壁部2b加劇磨損的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采用了以下技術方案。
一種渦旋式壓縮機，它包括具有垂直設置在端板的一個側面上的渦旋狀壁部，固定在預定位置上的固定渦旋部件；具有垂直設置在另一塊端板的一個側面上的另一塊渦旋狀壁部，與上述渦旋狀壁部嚙合而阻止自轉，但能支承其作公轉的旋轉渦旋部件；在上述各渦旋狀壁部的上緣，形成了其高度在渦旋方向的中心一側低而外圓周方向高的臺階部分，其特征在于，上述兩個臺階部分的凸出一側的前端中的至少某一個前端，低于上述上緣的延長線。
借助于這樣的結構，即使作公轉運動時的旋轉渦旋部件由于存在徑向間隙而傾倒的時候，其渦旋狀壁部的臺階部分的凸出一側的前端，也不會與和它相對的固定渦旋部件的端板表面發(fā)生點接觸或者咬入的情形。
此外，由于在固定渦旋部件的臺階部分也形成同樣的結構，所以固定渦旋部件的渦旋狀壁部的臺階部分的凸出一側的前端，也不會與和它相對的旋轉渦旋部件的端板表面發(fā)生點接觸或者咬入的情形。
本發(fā)明的上述渦旋壓縮機還可以具有下述特征，即，在上述兩個臺階部分的凸出一側的前端中的至少某一個前端，形成倒角或者圓角的形狀。
借助于這樣的結構，即使作公轉運動時的旋轉渦旋部件由于存在徑向間隙而傾倒的時候，上述臺階部分的凸出一側的前端也不會因相對滑動而損傷與其相對的端板表面，或者發(fā)生咬入的的情形。上述加工面可以是很容易加工的去掉一個45度角的形狀，也可以是圓角。此外，即使在固定渦旋部件的臺階部分上形成上述同樣的倒角或圓角形狀，也能起同樣的作用。
圖3是說明本發(fā)明第二實施例的說明圖，表示旋轉渦旋部件的臺階部分的側斷面圖；圖4是說明本發(fā)明第三實施例的說明圖，表示旋轉渦旋部件的臺階部分的側斷面圖；圖5是說明本發(fā)明第四實施例的說明圖，表示旋轉渦旋部件的臺階部分的側斷面圖；圖6是表示以往的渦旋壓縮機整體結構的斷面圖；圖7是表示以往的渦旋壓縮機要件的各渦旋部件的實施形態(tài)的立體圖，圖7A表示固定渦旋部件，圖7B表示旋轉渦旋部件；圖8是表示以往的渦旋壓縮機中的固定渦旋部件與旋轉渦旋部件的嚙合狀態(tài)，包含軸的軸線的斷面的渦旋壓縮機的斷面圖；圖9是表示以往的渦旋壓縮機中旋轉渦旋部件的臺階部分的圖，其中表示了該臺階部分與固定渦旋部件的嚙合狀態(tài)的斷面圖。


圖1中的各渦旋部件1、2是本發(fā)明第一實施例的各渦旋部件1、2的立體圖。圖1A表示固定渦旋部件，圖1B表示旋轉渦旋部件。下文中描述的第一到第四實施例，都是說明垂直設置在旋轉渦旋部件2的旋轉端板2a(端板)的一側面上的渦旋狀壁部2b的壁部臺階部分4(臺階部分)上，在該壁部側面的臺階部分的凸出部分的前端形成的低于其上緣的延長線的倒角部分(倒角或圓角部分)的。以下所描述的這種倒角部分，凸出部分的前端都低于上緣的延長線。
在圖1中所示的固定渦旋部件1上，由渦旋狀壁部1b所形成的底部，在靠近中心處是較高的淺底部1d(高部位)，靠近外圓周的是深底部1e(低部位)。作為這兩個底部1d、1e的分界線的底部的臺階部分3呈圓弧形，與在旋轉渦旋部件2的渦旋狀壁部2b上形成的壁部臺階部分4裝配在一起，能夠滑動。
此外，旋轉渦旋部件2也同樣，由渦旋狀壁部2b所形成的底部，在靠近中心處是較高的淺底部2d(高部位)，靠近外圓周的是深底部2e(低部位)。作為這兩個底部2d、2e的分界線的底部的臺階部分3(臺階部分)呈圓弧形，與在固定渦旋部件1的渦旋狀壁部1b上形成的壁部臺階部分4裝配在一起，能夠滑動。這兩個渦旋部件1、2錯開180度相位裝配在一起，借助于旋轉渦旋部件2的公轉運動對流體進行壓縮，然后再從處于固定渦旋部件1中心附近的排出口1c排出。
此外，在圖1中的各渦旋部件1、2上的各臺階部分4、4上，形成了凸出部分前端低于上緣的延長線的倒角部分1f、2f(倒角形狀)。
下面，參照圖2說明倒角部分2f。
圖2是說明本發(fā)明的第一實施例的，表示圖1B沿箭頭E看過去的側斷面圖。
在旋轉渦旋部件2壁部的臺階部分4凸出的前端，切掉從渦旋狀壁部2b的上緣的延長線到倒角的高度為α，且倒角的長度為L的這樣一個角，就形成了如圖1B所示的倒角部分2f(倒角形狀)。這個倒角部分2f可在旋轉渦旋部件2成型的過程中，用切削加工將其切掉。
倒角部分的尺寸中的高度α和長度L并沒有特別的限制，可根據(jù)各渦旋部件1、2的形狀和規(guī)格來決定。此外，當要求渦旋部件2的倒角的角度時，確定了倒角部分2f形狀的高度α和長度L的尺寸，就確定了該倒角部分2f的上緣與延長線之間的角度。
綜上所述，在旋轉渦旋部件2公轉運動時產(chǎn)生傾倒的情況下，壁部上臺階部分4的凸出前端的倒角部分2f就與其相對的固定渦旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑動接觸。
這樣，壁部的臺階部分4就不會咬入固定渦旋部件1的深底部1e中，并在滑動時將其劃傷，從而能提高渦旋式壓縮機運轉的可靠性。特別是，在形成與旋轉渦旋部件2的傾倒角相配合的倒角部分2f時，由于滑動時的接觸方式是面接觸，能取得切實地減少滑動時的損傷，并大大減少摩擦損耗的效果。第二實施例下面，參照圖3說明本發(fā)明的渦旋式壓縮機的第二實施例。在上述第一實施例中已經(jīng)說明過的結構要素均使用相同的標號，并省略其說明。
本實施例主要是改變了圖1B中沿箭頭看的倒角部分2f的加工形狀。在旋轉渦旋部件2壁部臺階部分4的凸出的前端，用倒角C把這個角去掉，形成了倒角部分2g(倒角)。該倒角部分2g是在旋轉渦旋部件2成型的過程中，利用切削加工方法制成的。倒角C的除去部分的高度尺寸與寬度尺寸相同。因此，倒角部分2g的切割線與上緣的延長線所成的角度為45度。此外，該倒角C的尺寸決定于各渦旋部件1、2的形狀和規(guī)格。
由上所述，當上述結構的旋轉渦部件2在公轉運動時發(fā)生傾倒時，壁部臺階部分4上所形成的倒角部分2g就與其相對的固定渦旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑動接觸。
這樣，壁部的臺階部分4就不會咬入固定渦旋部件1的深底部1e中，并在滑動時將其劃傷，從而能提高渦旋式壓縮機運轉的可靠性。特別是，這種倒角C的形狀很容易加工成形，因而能降低成本。第三實施例下面，參照圖4說明本發(fā)明的渦旋式壓縮機的第三實施例。在上述各實施例中已經(jīng)說明過的結構要素均使用相同的標號，并省略其說明。
本實施例主要是改變了圖1B中沿箭頭看的倒角部分2f的加工形狀。在旋轉渦旋部件2壁部臺階部分4的凸出的前端，形成了圓角半徑為R的圓形倒角部分2h(圓形)。該倒角部分2h是在旋轉渦旋部件2成型過程中用切削加工完成的。
此外，上述倒角部分2h的圓角R的尺寸決定于各渦旋部件1、2的形狀和規(guī)格。
由上所述，當上述結構的旋轉渦旋部件2在公轉運動時發(fā)生傾倒時，壁部臺階部分4上所形成的倒角部分2h就和與其相對的固定渦旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑動接觸。
這樣，壁部的臺階部分4就不會咬入固定渦旋部件1的深底部1e中，并在滑動時將其劃傷，從而能提高渦旋式壓縮機運轉的可靠性。特別是，在傾倒情況下開始接觸時，呈圓形的倒角部分2h的接觸面是圓滑地過渡的，因而能大大減少劃傷的可能性。此外，倒角部分2h很容易加工，因而能降低成本。第四實施例下面，參照圖5說明本發(fā)明的渦旋式壓縮機的第四實施例。在上述各實施例中已經(jīng)說明過的結構要素均使用相同的標號，并省略其說明。
本實施例主要是改變了圖1B中沿箭頭E看的倒角部分2f的加工形狀。在旋轉渦旋部件2壁部的臺階部分4凸出的前端，切掉從渦旋狀壁部2b的上緣的延長線到倒角的高度為α，倒角的長度為L的這樣一個角，然后再加上半徑為r的圓角，就形成了倒角部分2i(倒角形狀)。這個倒角部分2i可在旋轉渦旋部件2成型的過程中，用切削加工來形成。此外，上述倒角部分的倒角高度α，倒角長度L和圓角半徑r的尺寸則決定于各渦旋部件1、2的形狀或規(guī)格。當旋轉渦旋部件2的傾倒角已知的情況下，最好根據(jù)這個角度來確定倒角的高度α和倒角的長度L。
由上所述，當上述結構的旋轉渦旋部件2在公轉運動時發(fā)生傾倒時，壁部臺階部分4上所形成的倒角部分2i就和與其相對的固定渦旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑動接觸。
這樣，壁部的臺階部分4就不會咬入固定渦旋部件1的深底部1e中，并在滑動時將其劃傷，從而能提高渦旋式壓縮機運轉的可靠性。特別是，借助于這種形狀，還可以在第一實施例的效果上增加接觸時向滑動面引導的作用，同時而還能減小渦旋式壓縮機的動力損失。
雖然在以上的各個實施例中，只說明了在旋轉渦旋部件2渦旋狀壁部2b的臺階部分4上采用倒角部分2f、2g、2h、2i的情形。但是，很明顯，在固定渦旋部件1的渦旋狀壁部1b的臺階部分4上，當然也可以采用如圖1所示的那種倒角部分1f，以及其他類似的形狀。
根據(jù)以上的說明，本發(fā)明的權利要求1中所述的渦旋壓縮機，至少在各渦旋部件中有一個渦旋部件的臺階部分的凸出部分的前端，低于渦旋狀壁部上緣的延長線。因此，在渦旋壓縮機的運轉過程中，就不會發(fā)生各渦旋部件互相咬入的情形，能防止磨損。因此，降低了渦旋壓縮機的動力損失，能提供效率高，可靠性好的渦旋壓縮機。
按照本發(fā)明權利要求2所述的渦旋壓縮機，至少在各渦旋部件中有一個渦旋部件的臺階部分的凸出部分的前端，形成倒角或者圓角的形狀。因此，能很容易地加工出這些形狀，降低了制造成本。此外，由于防止了渦旋壓縮機在運轉時各渦旋部件之間的咬入，就能夠提供效率高，可靠性好的渦旋壓縮機。
權利要求
1.一種渦旋式壓縮機，它包括具有垂直設置在端板的一個側面上的渦旋狀壁部，固定在預定位置上的固定渦旋部件；具有垂直設置在另一塊端板的一個側面上的另一塊渦旋狀壁部，與上述各渦旋狀壁部嚙合而阻止自轉，但能支承其作公轉的旋轉渦旋部件；在上述各渦旋狀壁部的上緣，形成了其高度在渦旋方向的中心一側低而外圓周方向高的臺階部分，其特征在于，上述兩個臺階部分的凸出一側的前端中的至少某一個前端，低于上述上緣的延長線。
2.如權利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于，在上述兩個臺階部分的凸出一側的前端中的至少某一個前端上，形成倒角或者圓角的形狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種能減少由于渦旋部件的傾倒而造成的動力損失,并且降低零件的磨損,可靠性很高的渦旋壓縮機。在本發(fā)明的具有帶臺階部分(4)的固定渦旋部件(1)和旋轉渦旋部件(2)的渦旋壓縮機中,在上述兩個渦旋部件(1、2)中的至少一個渦旋部件的臺階部分(4)的凸出部分的前端,具有低于上緣的延長線的倒角部分(1f、2f)。
文檔編號F04C18/02GK1389649SQ02121990
公開日2003年1月8日 申請日期2002年5月29日 優(yōu)先權日2001年5月31日
發(fā)明者藤田勝博, 竹內(nèi)真實 申請人:三菱重工業(yè)株式會社