專利名稱：壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，該裝置例如在渦輪壓縮機(jī)的停止動(dòng)作時(shí)，能防止渦輪因排出側(cè)的高壓作用而逆轉(zhuǎn)。
用于空調(diào)機(jī)制冷劑回路等的壓縮機(jī)，例如有日本專利公報(bào)特開平5-340386號(hào)揭示的渦輪壓縮機(jī)。
下面概略地說明該現(xiàn)有的渦輪壓縮機(jī)。如圖6所示，在箱體(a)內(nèi)形成有電機(jī)室(b)和渦輪室(c)。在電機(jī)室(b)內(nèi)放置著電機(jī)(d)，在渦輪室(c)內(nèi)放置著與電機(jī)(d)的驅(qū)動(dòng)軸(e)直接連接的渦輪(旋轉(zhuǎn)葉片)(f)。在箱體(a)上分別連接著朝向渦輪(f)中央部的吸入管(g)和朝向渦輪(f)外周部的排出管(h)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)(d)使渦輪(f)旋轉(zhuǎn)，對(duì)從吸入管(g)吸入到渦輪室(c)內(nèi)的流體施加離心力，使該流體朝外沿半徑方向流動(dòng)、壓縮從排出管(h)排出。
上述驅(qū)動(dòng)軸(e)的上下兩端部分穿過固定在箱體(a)內(nèi)壁面上的軸承板(i，i)的貫通孔。在上述驅(qū)動(dòng)軸(e)的外周面，在朝向貫通孔(il，il)內(nèi)周面的部分形成人字槽(el，el)。該人字槽(el，el)在驅(qū)動(dòng)軸(e)與軸承板(i，i)之間構(gòu)成動(dòng)壓氣體軸承。
即，隨著驅(qū)動(dòng)軸(e)的旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動(dòng)軸(e)與貫通孔(il，il)的內(nèi)周面之間產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，由該氣體膜以非接觸狀態(tài)支承著可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸(e)。
另外，僅在驅(qū)動(dòng)軸(e)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)才產(chǎn)生氣體膜，即，此種動(dòng)壓氣體軸承僅在驅(qū)動(dòng)軸(e)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)支承該旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸(e)。因此，上述動(dòng)壓氣體軸承只在流體壓縮動(dòng)作時(shí)、驅(qū)動(dòng)軸(e)在渦輪(f)的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)才發(fā)揮軸承功能。
但是，這種渦輪壓縮機(jī)在驅(qū)動(dòng)時(shí)，吸入管(g)的內(nèi)部因吸入負(fù)壓成為低壓狀態(tài)，而排出管(h)內(nèi)部因壓縮流體成為高壓狀態(tài)。
因此，在渦輪壓縮機(jī)停止動(dòng)作時(shí)，渦輪(f)的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)，該渦輪(f)的下流側(cè)即排出管(h)內(nèi)部的壓力高于該渦輪(f)的上流側(cè)即吸入管(g)內(nèi)部的壓力。該排出管(h)內(nèi)部的高壓經(jīng)過渦輪室(c)作用到吸入管(g)上。其結(jié)果，該高壓的作用使渦輪(f)往與壓縮動(dòng)作時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
在這種情況下，驅(qū)動(dòng)軸(e)也逆轉(zhuǎn)。該驅(qū)動(dòng)軸(e)一旦逆轉(zhuǎn)，就不能發(fā)揮上述動(dòng)壓氣體軸承的軸承功能，有時(shí)驅(qū)動(dòng)軸(e)甚至?xí)Y(jié)在軸承板(i，i)上。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，該裝置在壓縮機(jī)停止時(shí)，通過阻止來自排出側(cè)的對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的高壓作用，防止旋轉(zhuǎn)體及驅(qū)動(dòng)軸逆轉(zhuǎn)。
本發(fā)明是在壓縮機(jī)停止時(shí)，使旋轉(zhuǎn)體的上流側(cè)與下流側(cè)的壓差減小。由此使朝著逆旋轉(zhuǎn)方向的壓力不作用到旋轉(zhuǎn)體上。
具體地說，本發(fā)明方案1記載一種壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機(jī)中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的驅(qū)動(dòng)軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入通路(7)吸入收容室(4)內(nèi)的流體并將其排到排出通路(9)；其特征在于，備有旁通通路(20)、開閉閥(21)和動(dòng)壓氣體軸承(18)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)地連接吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設(shè)在旁通通路(20)上，旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動(dòng)作時(shí)，閉鎖旁通通路(20)，旋轉(zhuǎn)體從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差；上述動(dòng)壓氣體軸承僅在驅(qū)動(dòng)軸(11)為壓縮動(dòng)作而單方向旋轉(zhuǎn)時(shí)在該驅(qū)動(dòng)軸(11)的周圍產(chǎn)生氣體膜，支承可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸(11)。
本發(fā)明方案2記載的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案1所述發(fā)明中增加以下特征，即，在吸入通路(7)上設(shè)有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設(shè)有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
本發(fā)明方案3記載的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案1或2所述發(fā)明中增加以下特征，即，壓縮機(jī)(1)是由渦輪(6)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的渦輪壓縮機(jī)，該渦輪(6)將流體從吸入通路(7)沿軸向吸入，將流體形成為朝外半徑方向流并放出進(jìn)行壓縮。
本發(fā)明方案4記載一種壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機(jī)中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的驅(qū)動(dòng)軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入通路(7)沿軸向吸入的流體并將其形成為朝外半徑方向流，排到排出通路(9)；其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)軸(11)由動(dòng)壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著，該動(dòng)壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動(dòng)軸(11)為壓縮動(dòng)作而單方向旋轉(zhuǎn)時(shí)在驅(qū)動(dòng)軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，還備有停止控制機(jī)構(gòu)(25)，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，該停止控制機(jī)構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近似0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間。
本發(fā)明方案5記載的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案4所述發(fā)明中增加以下特征，即，備有旁通通路(20)和開閉閥(21)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)地連接吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設(shè)在旁通通路(20)上，旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動(dòng)作時(shí)，閉鎖旁通通路(20)，旋轉(zhuǎn)體從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
本發(fā)明方案6記載的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案4或5所述發(fā)明中增加以下特征，即，停止控制機(jī)構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少到達(dá)近于0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))后，將上述低速旋轉(zhuǎn)一直保持到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，然后使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。
本發(fā)明方案7記載的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案5所述發(fā)明中增加以下特征，即，在吸入通路(7)上設(shè)有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設(shè)有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
具有上述構(gòu)造的本發(fā)明裝置的動(dòng)作如下。
在方案1的發(fā)明中，流體的壓縮動(dòng)作時(shí)，旋轉(zhuǎn)體(6)被驅(qū)動(dòng)軸(11)驅(qū)動(dòng)在收容室(4)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)體(6)的旋轉(zhuǎn)使從吸入通路(7)吸入到收容室(4)內(nèi)的流體被壓縮后排出到排出通路(9)。
在上述流體的壓縮動(dòng)作時(shí)，動(dòng)壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動(dòng)軸(11)作單方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，支承著該驅(qū)動(dòng)軸(11)。
另外，在上述流體的壓縮動(dòng)作時(shí)，旁通通路(20)被開閉閥(21)閉鎖，在吸入通路(7)與排出通路(9)之間產(chǎn)生一定的壓差，流體被壓縮。
在上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，開閉閥(21)啟動(dòng)，旁通通路(20)被開放。由于該旁通通路(20)的開放，排出通路(9)的高壓經(jīng)過旁通通路(20)作用到吸入通路(7)上。其結(jié)果，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差消失，排出通路(9)的高壓不作用到旋轉(zhuǎn)體(6)上，該旋轉(zhuǎn)體(6)不會(huì)逆轉(zhuǎn)。
方案2的發(fā)明，是在上述方案1的發(fā)明中，在旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)成為停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，旁通通路(20)被開閉閥(21)開放后，排出通路(9)中的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間的高壓作用到吸入通路(7)中的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間。即，上述各逆止閥(16、17)間的空間被均壓。
方案3的發(fā)明，是在上述方案1或2的發(fā)明中，渦輪壓縮機(jī)(1)的停止動(dòng)作時(shí)，渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)被阻止。其結(jié)果，該渦輪壓縮機(jī)(1)具有高可靠性。
方案4的發(fā)明中，在渦輪壓縮機(jī)(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)成為停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，在旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，停止控制機(jī)構(gòu)(25)使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)保持著經(jīng)過一定時(shí)間。即，渦輪壓縮機(jī)中，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差隨旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)。這時(shí)，如上所述，由于將旋轉(zhuǎn)體(6)保持在低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，所以吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差減小。即使旋轉(zhuǎn)體(6)從該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)停止，該旋轉(zhuǎn)體(6)也不會(huì)因上述壓差逆轉(zhuǎn)。
方案5的發(fā)明中，在旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動(dòng)作時(shí)，與上述方案4的發(fā)明同樣地，將旋轉(zhuǎn)體(6)保持在低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，同時(shí)，與上述方案1同樣地，由開閉閥(21)開放旁通通路(20)。其結(jié)果，更切實(shí)地消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差，更切實(shí)地防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
方案6的發(fā)明中，在上述方案4或5的發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)體(6)停止動(dòng)作時(shí)，先使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少。然后使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)保持到經(jīng)過一定時(shí)間后，使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。該動(dòng)作能切實(shí)減小吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
方案7的發(fā)明，是在上述方案5的發(fā)明中，與方案2的發(fā)明同樣地，當(dāng)旁通通路(20)被開閉閥(21)開放時(shí)，排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間的高壓作用到吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間。
本發(fā)明具有以下效果。
根據(jù)方案1的發(fā)明，由于在壓縮機(jī)的停止動(dòng)作時(shí)，吸入通路(7)和排出通路(9)由旁通通路(20)連通，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差被消除，所以排出通路(9)的高壓不作用到旋轉(zhuǎn)體(6)上，可切實(shí)防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。其結(jié)果，可避免由旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的不良后果。
尤其是在用動(dòng)壓氣體軸承(18)支承驅(qū)動(dòng)軸(11)的情況下，可避免因驅(qū)動(dòng)軸(11)的逆轉(zhuǎn)而導(dǎo)致動(dòng)壓氣體軸承(18)喪失軸承功能。因此，可切實(shí)防止驅(qū)動(dòng)軸(11)的燒結(jié)。
根據(jù)方案2的發(fā)明，由旁通通路(20)消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差區(qū)域可以在設(shè)在各吸入通路(7)與排出通路(9)上的逆止閥(16、17)之間。其結(jié)果，高壓不會(huì)導(dǎo)入吸入側(cè)逆止閥(16)上流的吸入通路(7)的上流側(cè)，排出側(cè)逆止閥(16)下流的排出通路(9)的下流側(cè)不會(huì)成為低壓狀態(tài)。？因此，不會(huì)對(duì)各吸入通路(7)和排出通路(9)連接的其它機(jī)器有不良影響，消除旋轉(zhuǎn)體(6)的上流側(cè)和下流側(cè)的壓差，可防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案3的發(fā)明，通過將上述發(fā)明用于渦輪壓縮機(jī)(1)，可使該渦輪壓縮機(jī)(1)具有高可靠性。
根據(jù)方案4的發(fā)明，由于在渦輪壓縮機(jī)(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動(dòng)作時(shí)，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，所以，在該旋轉(zhuǎn)體(6)的停止時(shí)，可減小吸入通路(7)和排出通路(9)的壓差。因此，可防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。尤其是不必變動(dòng)構(gòu)造，僅控制旋轉(zhuǎn)體(6)的動(dòng)作即可防止上述的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案5的發(fā)明，由于在渦輪壓縮機(jī)(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)停止動(dòng)作時(shí)，使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，同時(shí)用旁通通路(20)使吸入通路(7)與排出通路(9)連通，所以，在該旋轉(zhuǎn)體的停止動(dòng)作時(shí)，更能切實(shí)地消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
例如，反相控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的情況下，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)成為低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，吸入通路(7)與排出通路(9)之間還剩有一點(diǎn)壓差。這時(shí)，由于用上述旁通通路(20)可切實(shí)消除壓差，所以，能更加切實(shí)地防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，反相控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的情況下，當(dāng)壓縮運(yùn)行中停電時(shí)，停止控制機(jī)構(gòu)(25)不能起到防止逆轉(zhuǎn)的作用。本發(fā)明中，由于備有旁通通路(20)及開閉閥(21)，該旁通通路(20)可以消除壓差，所以，即便停電時(shí)也能防止旋轉(zhuǎn)體(6)逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案6的發(fā)明，由于在旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動(dòng)作時(shí)，使該旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少并保持預(yù)定時(shí)間后，再使旋轉(zhuǎn)體(6)停止，所以，能切實(shí)減小吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差，能更切實(shí)地防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案7的發(fā)明，與上述方案2的發(fā)明同樣地，可以將壓差的減少區(qū)域設(shè)在各吸入通路(7)和排出通路(9)上的逆止閥(16、17)之間。其結(jié)果，高壓不會(huì)被導(dǎo)入吸入側(cè)逆止閥(16)上流的吸入通路(7)的上流側(cè)，排出通路逆止閥下流的排出通路(9)的下流側(cè)也不會(huì)成為低壓狀態(tài)。因此，不會(huì)對(duì)各吸入通路(7)和排出通路(9)連接的其它機(jī)器有不良影響。
圖1是第1實(shí)施例渦輪壓縮機(jī)的斷面圖。
圖2是表示動(dòng)壓氣體軸承要部的斷面圖。
圖3是第2實(shí)施例渦輪壓縮機(jī)的斷面圖。
圖4是第2實(shí)施例渦輪壓縮機(jī)控制動(dòng)作的特性圖。
圖5是表示渦輪壓縮機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)與渦輪上下流壓差之間關(guān)系的特性圖。
圖6是現(xiàn)有的渦輪壓縮機(jī)的斷面圖。
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施例。以下的實(shí)施例是將本發(fā)明用于渦輪壓縮機(jī)的情形。
實(shí)施例1本實(shí)施例是在渦輪壓縮機(jī)中，通過改進(jìn)吸入及排出流體的配管構(gòu)造來防止壓縮機(jī)停止動(dòng)作時(shí)的逆轉(zhuǎn)。
圖1是表示本實(shí)施例渦輪壓縮機(jī)(1)內(nèi)部構(gòu)造的斷面圖。圖1中，在箱體(2)的內(nèi)部，從上端留下預(yù)定尺寸的下側(cè)位置上設(shè)有隔壁(3)，該箱體(2)的內(nèi)部空間分成上側(cè)的渦輪室(4)和下側(cè)的電機(jī)室(5)。
上述渦輪室(4)從平面看形成在箱體(2)的中央部，構(gòu)成收容室。該渦輪室(4)的形狀是內(nèi)徑向下方漸漸增大的略圓錐臺(tái)形。在該渦輪室(4)的內(nèi)部，收容著可旋轉(zhuǎn)的渦輪(6)。在該渦輪(6)的鉛直軸周圍放射狀地設(shè)有若干個(gè)略三角形的葉片(6a，6a…)，構(gòu)成為產(chǎn)生朝外半徑方向流的徑向式旋轉(zhuǎn)體。
在箱體(2)的上端面中央部連接著吸入管(7)。該吸入管(7)構(gòu)成為從渦輪(6)上側(cè)將流體沿該渦輪(6)的軸方向?qū)驕u輪室(4)的吸入通路。
在上述渦輪室(4)中的渦輪(6)的外周圍形成壓縮空間(8)，該壓縮空間(8)因渦輪(6)施加的離心力而得到動(dòng)壓和靜壓，從放出的流體中回收動(dòng)壓。
上述箱體(2)的側(cè)面，與壓縮空間(8)對(duì)應(yīng)的位置處連接著排出管(9)。該排出管(9)構(gòu)成為將壓縮空間(8)放出的流體排出箱體(2)外的排出通路。即，渦輪室(4)把隨著渦輪(6)的旋轉(zhuǎn)從吸入管(7)吸入到渦輪室(4)內(nèi)的流體變成為朝外半徑方向流，將該流體從壓縮空間(8)向排出管(9)排出。
在上述電機(jī)室(5)中放置著驅(qū)動(dòng)渦輪(6)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(10)。該電機(jī)(10)備有定子(10a)和轉(zhuǎn)子(10b)，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。定子(10a)固定在電機(jī)室(5)的內(nèi)壁面上；轉(zhuǎn)子(10b)收容在定子(10a)的內(nèi)部并與渦輪(6)在同一中心上。在轉(zhuǎn)子(10b)的中心部，設(shè)有連接在渦輪(6)下面中央部上的驅(qū)動(dòng)軸(11)，該驅(qū)動(dòng)軸(11)的上下兩端部通過軸承板(12、13)可旋轉(zhuǎn)地支承在箱體(2)上。
具體地說，上述驅(qū)動(dòng)軸(11)的下端部延伸到轉(zhuǎn)子(10b)的下方，穿過設(shè)在電機(jī)室(5)下端部的下側(cè)軸承板(12)的貫通孔(12a)。
在驅(qū)動(dòng)軸(11)下端部的外周面，作為本發(fā)明特征之一，是形成人字槽(11a、11a…)。即，在驅(qū)動(dòng)軸(11)的下端部，如圖2所示地，2排人字槽(11a、11a…)形成于上下。該人字槽(11a、11a…)從內(nèi)端向著外端在旋轉(zhuǎn)方向X上形成為扭轉(zhuǎn)形式。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸(11)旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述人字槽(11a、11a…)在驅(qū)動(dòng)軸(11)的外周面與貫通孔(12a)的內(nèi)周面之間的間隙中由氣體壓力產(chǎn)生氣體膜。該氣體膜構(gòu)成了以非接觸狀態(tài)支承驅(qū)動(dòng)軸(11)下端部的動(dòng)壓氣體軸承(18)。即，該動(dòng)壓氣體軸承(18)是所謂的人字軸頸氣體軸承，支承著可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸(11)的下端部。
上述驅(qū)動(dòng)軸(11)的上端部延伸到轉(zhuǎn)子(10b)的上端上方，驅(qū)動(dòng)軸(11)由位于下側(cè)的大徑部(11b)和與該大徑部(11b)的上側(cè)連接并與渦輪(6)連接的小徑部(11c)構(gòu)成。該大徑部(11b)的上端部穿過設(shè)在電機(jī)室(5)上部的上側(cè)軸承板(13)貫通孔(13a)。
上述大徑部(11b)由與上述驅(qū)動(dòng)軸(11)下端部的軸承構(gòu)造同樣的動(dòng)壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著。即，上述大徑部(11b)的外周面上形成人字槽(11a′、11a′…)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸(11)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在該驅(qū)動(dòng)軸(11)的外周面與貫通孔(13a)的內(nèi)周面之間的間隙中產(chǎn)生氣體膜。該氣體膜構(gòu)成為以非接觸狀態(tài)支承驅(qū)動(dòng)軸(11)上端部的動(dòng)壓氣體軸承(18)。
在上述上側(cè)軸承板(13)的上側(cè)，設(shè)有推力軸承板(14)。在該推力軸承板(14)的中央部，形成與驅(qū)動(dòng)軸(11)的小徑部(11c)略同徑的貫通孔(14a)。該貫通孔(14a)的內(nèi)面與小徑部(11c)的外周面相接，驅(qū)動(dòng)軸(11)和推力軸承板(14)固定成一體。
上述推力軸承板(14)的下面對(duì)著上側(cè)軸承板(13)的上面，推力軸承板(14)的上面對(duì)著箱體(2)的隔壁(3)的下面。在上述推力軸承板(14)的上下兩面上，形成約螺旋狀的螺旋溝槽(圖未示)。由該螺旋溝槽構(gòu)成動(dòng)壓氣體軸承，該動(dòng)壓氣體軸承在推力軸承板(14)和上側(cè)軸承板(13)及隔壁(3)之間形成為朝上和朝下的推力軸承，由該動(dòng)壓氣體軸承在推力方向支承著驅(qū)動(dòng)軸(11)。
上述吸入管(7)和電機(jī)室(5)通過均壓管(15)連通。即，吸入管(7)的內(nèi)壓根據(jù)渦輪(6)的轉(zhuǎn)數(shù)變化，上述均壓管(15)把從渦輪室(4)向電機(jī)室(5)泄漏的流體返回吸入管(7)。
作為本實(shí)施例的特征之一，是在上述吸入管(7)中、在均壓管(15)的連接位置上流側(cè)(圖1中的上側(cè))設(shè)有第1電磁閥(16)。該第1電磁閥(16)構(gòu)成為只容許流體向渦輪室(4)流動(dòng)的吸入側(cè)逆止閥。
在上述排出管(9)上設(shè)有第2電磁閥(17)。該第2電磁閥(17)構(gòu)成為只容許流體從渦輪室(4)向外部流動(dòng)的排出側(cè)逆止閥。即，各電磁閥(16、17)在流體的壓縮動(dòng)作時(shí)開放，容許吸入管(7)和排出管(9)中的流體通過。
作為本實(shí)施例的特征是，上述吸入管(7)和排出管(9)連接著旁通管(20)而相互可連通。該旁通管(20)構(gòu)成旁通通路，其一端連接在吸入管(7)上的第1電磁閥(16)的下流側(cè)位置處，另一端連接在排出管(9)上的第2電磁閥(17)的上流側(cè)位置處。
在上述旁通管(20)上設(shè)有可開閉的開閉閥即旁通用電磁閥(21)。在該旁通用電磁閥(21)開放狀態(tài)時(shí)，吸入管(7)和排出管(9)通過旁通管(20)旁通渦輪室(4)地連通。在旁通用電磁閥(21)閉鎖狀態(tài)時(shí)，吸入管(7)和排出管(9)通過旁通管(20)的連通被阻止。
第1實(shí)施例的壓縮動(dòng)作下面，說明上述渦輪壓縮機(jī)(1)的壓縮動(dòng)作。
首先，在壓縮動(dòng)作時(shí)，閉鎖旁通用電磁閥(21)，在開放著第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)。隨著該電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)，渦輪(6)在渦輪室(4)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。
這時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸(11)的大徑部(11b)下端部及上端部的外周面與各軸承板(12、13)的貫通孔(12a、13a)的內(nèi)周面之間的間隙中，產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，形成了動(dòng)壓氣體軸承(18)。該氣體膜使得驅(qū)動(dòng)軸(11)以非接觸狀態(tài)在徑向方向支承在各軸承板(12、13)上。
另外，在推力軸承板(14)與上側(cè)軸承板(13)之間，以及在推力軸承板(14)與箱體(2)的隔壁(3)之間的間隙中，產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，形成了動(dòng)壓氣體軸承。由該氣體膜在推力方向支承著驅(qū)動(dòng)軸(11)。
上述在渦輪室(4)內(nèi)的渦輪(6)的高速旋轉(zhuǎn)使流體從吸入管(7)沿軸方向進(jìn)入渦輪室(4)并流入渦輪(6)。該流體沿著渦輪(6)的葉片(6a、6a…)成為朝外半徑方向流，從渦輪(6)的外周端流出。流體因渦輪(6)施加的離心力而得到動(dòng)壓和靜壓，被放出到壓縮空間(8)，流體中的動(dòng)壓被回收，流體向排出管(9)排出。
在該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，吸入管(7)內(nèi)部因吸入負(fù)壓成為低壓狀態(tài)，排出管(9)內(nèi)部因壓縮流體而成為高壓狀態(tài)。從上述渦輪室(4)向電機(jī)室泄漏的流體經(jīng)過均壓管(15)返回吸入管(7)。
作為本實(shí)施例特征的動(dòng)作是在渦輪壓縮機(jī)(1)的停止動(dòng)作時(shí)進(jìn)行。在渦輪壓縮機(jī)停止動(dòng)作時(shí)，開放旁通電磁閥(21)，旁通管(20)將吸入管(7)和排出管(9)旁通渦輪室(4)地連通。同時(shí)，將第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)都閉鎖。
即，隨著旁通用電磁閥(21)的開放，排出管(9)的高壓經(jīng)過旁通管(20)作用到吸入管(7)，這樣，使得排出管(9)和吸入管(7)均壓。
具體地說，在排出管(9)中的第2電磁閥(17)上流側(cè)的高壓作用到吸入管(7)中的第1電磁閥(16)的下流側(cè)。該第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)之間的流體空間、即吸入管(7)、排出管(9)、旁通管(20)、渦輪室(4)和壓縮空間(8)被均壓。
其結(jié)果，在渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)，可避免渦輪(6)下流側(cè)的壓力比渦輪(6)上流側(cè)的壓力高，由此可避免因高壓導(dǎo)致渦輪(6)逆轉(zhuǎn)。
如上所述，本實(shí)施例中，在渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)，用旁通管(20)將排出管(9)的高壓導(dǎo)入吸入管(7)。因此可避免渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。其結(jié)果，驅(qū)動(dòng)軸(11)也不逆轉(zhuǎn)，可避免發(fā)生因驅(qū)動(dòng)軸(11)的逆轉(zhuǎn)而引起動(dòng)壓氣體軸承(18)喪失軸承功能的狀況。這樣，可切實(shí)防止驅(qū)動(dòng)軸(11)的燒結(jié)。
另外，在該渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)，由于第1電磁閥(16)及第2電磁閥(17)都閉鎖著，所以第1電磁閥(16)上流側(cè)的高壓不會(huì)導(dǎo)入，第2電磁閥(17)下流側(cè)不會(huì)成為低壓狀態(tài)。因此，可防止渦輪(6)逆轉(zhuǎn)，同時(shí)可避免對(duì)吸入管(7)和排出管(9)所連接的其它機(jī)器的不良影響。
另外，本實(shí)施例中，是在吸入管(7)和排出管(9)上備有電磁閥(16、17)，由其開閉動(dòng)作只容許一個(gè)方向的流體通過；但也可以用只容許在壓縮動(dòng)作時(shí)的流體流動(dòng)方向的流體通過的逆止閥來代替這些電磁閥(16、17)。
實(shí)施例2下面說明實(shí)施例2。本實(shí)施例中的渦輪壓縮機(jī)(1)的構(gòu)造與實(shí)施例1中的相同，其詳細(xì)說明從略。
本實(shí)施例中，是用電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)控制來防止壓縮機(jī)停止動(dòng)作時(shí)的逆轉(zhuǎn)。本實(shí)施例的構(gòu)造特征是，如圖3所示，在驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)(10)的控制器(C)中設(shè)有停止控制機(jī)構(gòu)(25)，以代替實(shí)施例1中的旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)以及第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)。
在渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)，該停止控制機(jī)構(gòu)(25)使電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))時(shí)，將該轉(zhuǎn)數(shù)保持預(yù)定時(shí)間，然后使上述電機(jī)(10)停止。
下面，參照?qǐng)D4和圖5說明本實(shí)施例渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)的電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)控制。
圖4中的實(shí)線表示渦輪(6)的轉(zhuǎn)數(shù)，虛線表示吸入管(7)與排出管(9)的壓差。
圖4中的A區(qū)域表示渦輪壓縮機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。該驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中，例如當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)為40000rpm時(shí)，吸入管(7)內(nèi)部與排出管(9)內(nèi)部的壓差為5.0kgf/cm2，產(chǎn)生很大壓差。
這里說明一下上述的壓差。如圖5所示，壓差約與電機(jī)(10)轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比。具體地說，在電機(jī)(10)的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域即40000rpm中，壓差為5.0kgf/cm2，而在電機(jī)的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域即10000rpm中，壓差為0.3kgf/cm2。即，在電機(jī)(10)的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域，相對(duì)于轉(zhuǎn)數(shù)增加量的壓差的增量加大；反之，在電機(jī)(10)的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域，相對(duì)于轉(zhuǎn)數(shù)增加量的壓差的增量減小。
利用渦輪壓縮機(jī)(1)的這一特性，本實(shí)施例中，在渦輪壓縮機(jī)(1)停止動(dòng)作時(shí)，先使電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少(見圖4中的區(qū)域B)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，將該轉(zhuǎn)數(shù)保持預(yù)定時(shí)間(見圖4中的區(qū)域C)。在該狀態(tài)下，上述壓差幾乎全無。具體地說，當(dāng)電機(jī)(10)達(dá)到10000rpm的低旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于壓差為0.3kgf/cm2，所以，將該低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持著經(jīng)過預(yù)定時(shí)間。
接著，從上述的低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)停止電機(jī)(10)(見圖4中的區(qū)域D)。因此，在該電機(jī)(10)的停止動(dòng)作時(shí)，渦輪(6)上流側(cè)(吸入管(7)的內(nèi)部)與下流側(cè)(排出管(9)的內(nèi)部)的壓差變得極小，使渦輪(6)停止時(shí)，該渦輪(6)不會(huì)逆轉(zhuǎn)。
這樣，本實(shí)施例中，是在渦輪壓縮機(jī)(1)的停止動(dòng)作時(shí)，僅通過改進(jìn)電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)控制來避免渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)，不必變更渦輪壓縮機(jī)(1)的構(gòu)造。
其它實(shí)施例上述實(shí)施例1中，除了旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)外，還設(shè)有第1電磁閥(16)及第2電磁閥(17)，實(shí)施例2中，在控制器(C)上設(shè)置了控制機(jī)構(gòu)(25)，作為其它實(shí)施例，可以兼?zhèn)鋵?shí)施例1和實(shí)施例2的構(gòu)造。
即，在電機(jī)(10)停止動(dòng)作時(shí)，將第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)都閉鎖，開放旁通用電磁閥(21)，用旁通管(20)旁通渦輪室(4)地連通吸入管(7)和排出管(9)。使電機(jī)(10)暫時(shí)成為正轉(zhuǎn)的低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)后，停止該電機(jī)(10)。
其結(jié)果，在上述渦輪(6)停止時(shí)，可切實(shí)地消除吸入管(7)與排出管(9)的壓差。
即，例如當(dāng)控制器(C)反相控制電機(jī)(10)的情況下，使電機(jī)(10)處于低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，吸入管(7)與排出管(9)之間還是剩下很少的壓差。這時(shí)，由于用上述旁通管(20)可完全消除壓差，所以可切實(shí)地防止渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，反相控制電機(jī)(10)的情況下，當(dāng)壓縮運(yùn)行中發(fā)生停電時(shí)，則停止控制機(jī)構(gòu)(25)起不到防逆轉(zhuǎn)的作用。本實(shí)施例中，由于備有旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)等，可以用旁通管(20)來消除壓差，所以在停電時(shí)也能防止渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，在實(shí)施例1及實(shí)施例2中，支承可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(11)的軸承是采用的人字槽軸頸氣體軸承。但本發(fā)明并不局限于此，也可以采用傾斜墊片式軸頸氣體軸承等。
如上所述，本發(fā)明的壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置適用于超高速的渦輪壓縮機(jī)，特別適用于以動(dòng)壓氣體軸承支承驅(qū)動(dòng)軸的壓縮機(jī)。
權(quán)利要求
1.壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機(jī)中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的驅(qū)動(dòng)軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入通路(7)吸入到收容室(4)內(nèi)的流體并將其排到排出通路(9)；其特征在于，備有旁通通路(20)開閉閥(21)和動(dòng)壓氣體軸承(18)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)地連通吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設(shè)在旁通通路(20)上，在旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)作壓縮動(dòng)作時(shí)，閉鎖旁通通路(20)，在旋轉(zhuǎn)體從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差；上述動(dòng)壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動(dòng)軸(11)為壓縮動(dòng)作而向一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)在該驅(qū)動(dòng)軸(11)的周圍產(chǎn)生氣體膜，可旋轉(zhuǎn)地支承驅(qū)動(dòng)軸(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，在吸入通路(7)上設(shè)有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設(shè)有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)中的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)中的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，壓縮機(jī)(1)是由渦輪(6)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的渦輪壓縮機(jī)，該渦輪(6)將流體從吸入通路(7)沿軸向吸入，且將流體成為朝外半徑方向流并放出進(jìn)行壓縮。
4.壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機(jī)中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)的驅(qū)動(dòng)軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，將流體從吸入通路(7)吸入并將其形成為朝外半徑方向流、進(jìn)行壓縮，排到排出通路(9)；其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)軸(11)由動(dòng)壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著，該動(dòng)壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動(dòng)軸(11)為壓縮動(dòng)作而沿一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)在驅(qū)動(dòng)軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，還備有停止控制機(jī)構(gòu)(25)，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，該停止控制機(jī)構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近似0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，備有旁通通路(20)和開閉閥(21)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)、連通吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設(shè)在旁通通路(20)上，在旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動(dòng)作時(shí)，閉鎖旁通通路(20)，在旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止?fàn)顟B(tài)的停止動(dòng)作時(shí)，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
6.如權(quán)利要求4或5所述的壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，停止控制機(jī)構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少到達(dá)近于0的預(yù)定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))后，將上述低速旋轉(zhuǎn)一直保持到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，然后使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。
7.如權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，在吸入通路(7)上設(shè)有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設(shè)有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)中的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)中的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種壓縮機(jī)防逆轉(zhuǎn)裝置，在渦輪壓縮機(jī)(1)的吸入管(7)及排出管(9)上，設(shè)有容許流體壓縮動(dòng)作時(shí)的流體方向的流體流過的電磁閥(16、17)。旁通管(20)的一端連接在吸入管(7)中的、電磁閥(16)與渦輪室(6)之間，另一端連接在排出管(9)中的、渦輪室(6)與電磁閥(17)之間。在旁通管(20)上設(shè)有電磁閥(21)，該電磁閥(21)在渦輪壓縮機(jī)(1)的壓縮動(dòng)作時(shí)閉鎖，在停止動(dòng)作時(shí)開放。
文檔編號(hào)F04D29/40GK1154157SQ96190498
公開日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1996年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月23日
發(fā)明者福永剛 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社