涡旋式流体机械 |
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| 申请号 | CN201410331407.2 | 申请日 | 2014-07-11 | 公开(公告)号 | CN104696216A | 公开(公告)日 | 2015-06-10 |
| 申请人 | 株式会社日立产机系统; | 发明人 | 原岛寿和; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的目的在于提供避免相对的涡旋部件的卷体部间的 接触 并且提高压缩效率的涡旋式 流体 机械。该涡旋式流体机械的特征在于，包括：第一涡旋部件，其在端板设置有螺旋状的卷体部；第二涡旋部件，其配置在与所述第一涡旋部件相对置的 位置 ，在端板设置有螺旋状的卷体部；冷却翅片，其设置在所述第一涡旋部件和所述第二涡旋部件中的至少一者的所述端板的背面侧；和突起部，其设置在所述第一涡旋部件和所述第二涡旋部件中的至少一者的卷体部，所述突起部的顶端处与基端处的所述卷体部的径向的厚度的差根据周向的位置而不同。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 涡旋式流体机械技术领域[0001] 本发明涉及涡旋式流体机械。 背景技术[0003] 在专利文献1中，记载了在至少一个涡旋部件的卷体部的周面设置有多个突起的涡旋式流体机械。 [0004] 在专利文献2中，记载了在固定涡旋部件的内周面或外周面的预先确定的角度范围内形成有薄壁部的涡旋式流体机械。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本特开2004-138056号公报 [0008] 专利文献2：日本特开2006-17013号公报 发明内容[0009] 发明所要解决的问题 [0010] 专利文献1的涡旋式流体机械设置有多个突起，从而提高压缩时的密闭性，提高压缩效率。 [0011] 此处，涡旋式流体机械运转时，形成于涡旋部件的卷体部由于压缩热而变形。热变形导致的卷体部的变形由于设置在卷体部的背面侧的冷却翅片的影响，根据周向的位置而不均，既有相对置的涡旋部件的卷体部间的间隙变大的部分也有变窄的部分。 [0012] 因此，例如针对如专利文献2中记载的那样由于热变形而相对置的涡旋部件的卷体部的间隙变小的部分，通过形成薄壁部，防止运转时卷体部间的接触，并且提高压缩效率。 [0013] 但是，如果考虑到运转时的热膨胀的影响而使得卷体部彼此不接触，则相对置的涡旋部件的卷体部间的间隙超过必要限度地变大，特别是运转开始时的压缩流体的泄露变大，不能提高压缩室的密闭性，不能提高压缩效率。 [0014] 鉴于上述的问题，本发明的目的在于，提供避免相对置的涡旋部件的卷体部间的接触并且提高压缩效率的涡旋式流体机械。 [0015] 用于解决问题的方案 [0016] 为了解决上述问题，本发明提供“一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：第一涡旋部件，其在端板设置有螺旋状的卷体部；第二涡旋部件，其配置在与所述第一涡旋部件相对置的位置，在端板设置有螺旋状的卷体部；冷却翅片，其设置在所述第一涡旋部件和所述第二涡旋部件中的至少一者的所述端板的背面侧；和突起部，其设置在所述第一涡旋部件和所述第二涡旋部件中的至少一者的卷体部，所述突起部的顶端处与基端处的所述卷体部的径向的厚度的差根据周向的位置而不同”。 [0017] 发明的效果 [0020] 图2是本发明的实施例1的涡旋式压缩机的卷体部的截面图。 [0021] 图3是表示涡旋式压缩机的卷体部修正的截面图。 [0022] 图4是本发明的实施例1的涡旋式压缩机的卷体部间的放大图。 [0023] 图5是本发明的实施例1的涡旋式压缩机的卷体部间的放大图。 [0024] 图6是本发明的实施例2的涡旋式压缩机的卷体部间的放大图。 [0025] 图7是本发明的实施例3的涡旋式压缩机的卷体部间的放大图。 [0026] 图8是本发明的实施例4的涡旋式压缩机的卷体部的截面图。 [0027] 图9是表示本发明的实施例4的涡旋式压缩机的涡旋部件的变形的图。 具体实施方式[0028] 以下，作为涡旋式流体机械的一个例子，根据图1～图7对本发明的实施例1～4的涡旋式压缩机进行说明。 [0029] (实施例1) [0030] 以下，根据图1～5说明本发明的实施例1。 [0031] 使用图1，对本实施例的涡旋式压缩机的整体结构进行说明。本实施例的涡旋式压缩机包括：在端板1A形成有螺旋状的卷体部3的回旋涡旋部件1；和配置在与回旋涡旋部件1相对置的位置、在端板2A形成有螺旋状的卷体部4的固定涡旋部件2。在回旋涡旋部件1、回旋涡旋部件2(至少一者的)背面分别设置有冷却翅片1C、2C。 [0032] 使用图2，对本实施例中的涡旋式压缩机动作进行说明。通过回旋涡旋部件1的回旋运动，在固定涡旋部件2的卷体部4与回旋涡旋部件1的卷体部3之间形成的压缩室5连续地缩小。由此，各压缩室依次压缩从吸入口6吸入的空气，将该压缩空气从排出口7向外部的空气箱(未图示)排出。 [0033] 此处，一般涡旋式压缩机如图3所示那样尽可能地缩小在固定涡旋部件2与回旋涡旋部件1的卷体部3、4形成的径(Radial)向的间隙δ(称为卷体间隙)，以抑制从各压缩室泄露压缩空气，提高作为空气压缩机等的效率等。另一方面，在当缩小卷体间隙δ时卷体因压缩热等的影响而发生热变形的情况下，存在卷体部3、4接触的可能性。因此，以使得卷体部3、4不接触、提高压缩效率的方式设定卷体间隙δ。但是，卷体部3、4伴随涡旋式压缩机的运转，由于压缩热而变形，因此，最佳的卷体间隙δ根据从起动开始起的时间的不同而变化。因此，如果以卷体部3、4不接触为最优先地进行考虑，难以提高压缩效率。 [0034] 因此，在本实施例中，如图4所示那样在卷体侧面设置突起8，即使在卷体接触的情况下，也仅有突起部8的顶端接触，防止整个卷体侧面接触(啃咬)。由此，能够减少压缩空气的泄露量，提高压缩效率。 [0035] 另一方面，如果使与突起部8的顶端相对的涡旋部件的卷体部3、4的间隙极端地过于狭窄，则不仅突起部8而且整个卷体部3、4接触。因此，与突起部8的顶端相对的涡旋部件的卷体部3、4的间隙需要取一定程度的大小。因此，关于与突起部8的顶端相对的涡旋部件的卷体部3、4的间隙，因为也伴随涡旋式压缩机的运转、由于压缩热而变形，所以最佳的间隙也根据从起动开始起的时间的不同而变化。在仅考虑与突起部8的顶端相对的涡旋部件的卷体部3、4的间隙的情况下，也以整个卷体部3、4不接触为前提，难以提高压缩效率。 [0036] 因此，在本实施例中，如图4所示，不仅使与突起部8的顶端相对的涡旋部件的卷体部3、4的间隙、而且使突起部8的顶端处与基端9处的卷体部的径向的厚度的差h根据周向的位置而不同。即，在突起部8的顶端与基端9，使相对的卷体部3、4的间隔的差根据周向的位置而不同。 [0037] 此时，将由于热变形而间隙变大的部分的突起部8顶端处与基端9处的卷体部3、4的径向的厚度的差h1、h2设定成比因热变形而卷体间隙变小的部分更小(h1＞h2)。同样，将由于热变形而间隙变大的部分的突起部8顶端处与基端9处的相对的卷体部3、4的间隔的差也设定成比因热变形而卷体间隙变小的部分更小。 [0038] 由此，对于因热变形而卷体间隙变小的部分，通过使突起部8顶端处与基端9处的上述卷体部的径向的厚度的差以及相对的卷体部3、4的间隔的差变大，即使使突起部顶端靠近相对的涡旋部件的卷体部3、4，也能够防止整个卷体部接触。由此，能够使突起部8顶端靠近相对的涡旋部件的卷体部3、4，能够减少压缩空气的泄露量，提高压缩效率。另一方面，对于因热变形而卷体间隙变大的部分，通过使突起部8顶端处与基端9处的卷体部的径向的厚度的差变小，能够减少突起部8的基端部9的泄露，进一步提高压缩效率。 [0039] 进一步，如图5所示，通过使突起部8顶端处与基端9处的上述卷体部的径向的厚度的差h根据由于热变形而产生的卷体间隙而多阶段地变化(h1＞h2＞h3)，能够更加减少迷宫(labyrinth)基端部侧的泄露。 [0040] 根据以上说明，利用本实施例，通过由于热变形而卷体间隙变大的部分的突起部8顶端处与基端9处的卷体部的径向的厚度的差以及相对的卷体部3、4的间隔的差设定成比因热变形而卷体间隙变小的部分更小，能够防止整个卷体部接触，减少压缩空气的泄露量，提高压缩效率。 [0041] (实施例2) [0042] 使用图6说明本发明的实施例2。对与实施例1相同的结构，标注相同的附图标记，省略其说明。 [0043] 在本实施例中，对于由于热变形而卷体间隙变大的部分不在卷体部3、4的侧面10设置突起部，而仅在因热变形而卷体间隙变小的部分设置突起部。即，在实施例1中，对于由于热变形而卷体间隙变大的部分，令突起部8顶端处与基端9处的卷体部3、4的径向的厚度的差h2为0。同样，对于由于热变形而卷体间隙变大的部分，令突起部8顶端处与基端9处的相对的卷体部3、4的间隔的差也为0。由此，与实施例1相比较，对于由于热变形而卷体间隙变大的部分，能够减少突起部8的基端部9的泄露，进一步提高压缩效率。 [0044] (实施例3) [0045] 使用图7说明本发明的实施例3。对与实施例1、2相同的结构，标注相同的附图标记，省略其说明。 [0046] 在本实施例中，连接设置于卷体部3、4的侧面的多个突起部8，使得卷体部3、4的侧面形状成为多边形。 [0047] 突起部8(多边形突起部11)的尺寸为，使突起部顶端处与基端12处的上述卷体部的径向的厚度的差h根据周向的位置而不同。即，使突起部顶端处与基端12处的相对的卷体部3、4的间隔的差根据周向的位置而不同。具体而言，将由于热变形而卷体间隙变大的部分的多边形突起部11顶端处与基端12处的上述卷体部的径向的厚度的差h1、h2设定成比因热变形而卷体间隙变小的部分更小。由此，能够减少因热变形而卷体间隙变大的部分的、多边形突起基端部侧12的泄露。 [0048] 根据本实施例，与实施例1、2相比，能够以容易的加工形成卷体部3、4，关于由于热变形而卷体间隙变大的部分，能够减少突起部8的基端部9的泄露，进一步提高压缩效率。 [0049] (实施例4) [0050] 使用图8、9说明本发明的实施例4。对与实施例1～3相同的结构，标注相同的附图标记，省略其说明。 [0051] 在固定涡旋部件2的端板2A，在其背面侧设置有分别在一个方向上(与2中的X-X线)相互平行地延伸的多个冷却翅片2C、2C、……，通过使冷却风沿这些冷却翅片2C流通，从背面侧冷却端板2A，减少螺旋状的卷体部4因压缩热的影响而产生的变形。 [0052] 此处，在这样的固定涡旋部件2，因为设置在端板2A的背面侧的各冷却翅片2C沿图7中的X-X线相互平行地延伸，所以存在整个固定涡旋部件2的刚性在冷却翅片2C延伸的X-X线的方向高、在与之垂直的Y-Y线的方向刚性变低的趋势。 [0053] 固定涡旋部件2如图8、9所示那样凸缘部18被固定在从外侧收纳回旋涡旋部件1的壳(未图示)上。因此例如由于在压缩室5内产生的压缩空气的压力、压缩热等的影响，如图9所示那样以向形成有冷却翅片2C的背面侧弯曲的方式变形。 [0054] 因此，例如由于在压缩室5内产生压缩空气的压力、压缩热等的影响而固定涡旋部件2的卷体部4产生变形时，例如在图8中所示的箭头F1、F1方向、向径向内侧被缩径。此时，固定涡旋部件2的卷体部4的齿顶侧与在径向外侧相对的固定涡旋部件2的卷体部 3的齿顶侧之间的间隙变大。 [0055] 对于这样变形的固定涡旋部件2，将在固定涡旋部件2的卷体部4的外周面与回旋涡旋部件1的卷体部的内周面中的至少一个面形成的突起部8的顶端处与基端处的径向的厚度的差以及相对的卷体部3、4的间隔的差设定成，形成在包括与冷却翅片2C延伸的方向垂直的方向(箭头F1、F1方向)的(不到90度的)规定角度范围内的突起部14与基端部15的差，小于形成在包括冷却翅片2C延伸的方向(箭头F2、F2方向)的(不到90度的)规定角度范围内的突起部16与基端部17的差。 [0056] 相反，在箭头F2、F2方向，固定涡旋部件2的端板2被扩径。此时，固定涡旋部件2的卷体部4的齿顶侧与在径向内侧相对的回旋涡旋部件1的卷体部3的齿顶侧之间的间隙变大。 [0057] 对于这样变形的固定涡旋部件2，将在固定涡旋部件2的卷体部4的内周面与回旋涡旋部件1的卷体部的内周面中的至少一个面形成的突起部8的顶端处与基端处的径向的厚度的差以及相对的卷体部3、4的间隔的差设定成，形成在包括冷却翅片2C延伸的方向(箭头F2、F2方向)的(不到90度的)规定角度范围内的突起部16与基端部17的差，小于形成在包括与冷却翅片2C延伸的方向垂直的方向(箭头F1、F1方向)的(不到90度的)规定角度范围内的突起部14与基端部15的差。 [0058] 根据本实施例，通过预先正确地考虑使得回旋涡旋部件1的卷体部3与固定涡旋部件2的卷体部4的间隙与冷却翅片2C的延伸方向对应地变大还是变小，能够防止整个卷体部接触，并且减少压缩空气的泄露量，提高压缩效率。 [0060] 附图标记的说明 [0061] 1 回旋涡旋部件 [0062] 2 固定涡旋部件 [0063] 3 回旋涡旋部件卷体部 [0064] 4 回旋涡旋部件卷体部 [0065] 5 压缩室 [0066] 6 吸入口 [0067] 7 排出口 [0068] 8 突起部 [0069] 9 突起部的基端部 [0070] 10 卷体部的侧面 [0071] 11 多边形突起 [0072] 12 多边形突起的基端部 [0073] 13 卷体部径向外侧的侧面 [0074] 14 在F1-F1方向形成的突起部 [0075] 15 在F1-F1方向形成的突起部的基端部 [0076] 16 在F2-F2方向形成的突起部 [0077] 17 在F2-F2方向形成的突起部的基端部 [0078] 18 凸缘部。 |
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