固定涡旋体及涡旋式流体机械 |
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| 申请号 | CN201410121007.9 | 申请日 | 2014-03-28 | 公开(公告)号 | CN104074756A | 公开(公告)日 | 2014-10-01 |
| 申请人 | 阿耐思特岩田株式会社; | 发明人 | 藤冈完; 浅见淳一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的课题为使固定涡旋体低成本化，并且使固定涡旋体及旋回涡旋体相互间的 定位 容易。固定涡旋体（32）由分别制造的端板（32A）和支承体（32B）构成。端板（32A）由内侧端板（32Aa）、涡旋形状的涡卷部（32Ab）和形成在内侧端板（32Aa）的背面（33）上的冷却翅片组（52）构成。支承体（32B）在中心具有供内侧端板（32Aa）插入的圆形孔（32Ba），并一体地形成有收纳销 曲柄 机构（40）的 外壳 （39）。端板（32A）和支承体（32B）能够拆装地被结合在外壳（12b）的内部。在在旋回涡旋体（26）的外周端以及固定涡旋体（32）上分别一体地形成有外壳（39），该外壳（39）收纳销曲柄机构（40）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种固定涡旋体，其构成涡旋式流体机械的一部分，与旋回涡旋体啮合并形成封入工作介质的多个密闭室， |
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| 说明书全文 | 固定涡旋体及涡旋式流体机械技术领域背景技术[0002] 在涡旋式流体机械中，固定涡旋体由以下部件构成：涡旋部，其与旋回涡旋体的涡卷部（ラップ部；lap）啮合，被导入工作介质并形成压缩室、膨胀室等的密闭室；形成有冷却翅片的散热部；被结合固定在外壳上的结合部；吸入工作介质的吸入部。在涡旋部中，为了要求高的密封性，要求确保密封性且用于对安装在涡卷部的前端上的由固体润滑剂形成的末端密封件的磨损进行抑制的铸造时的气孔的减少、及要求用于抑制压缩工序时、加工时的变形的强度。 [0003] 另外，要求能够以窄的间距形成冷却翅片的良好的铸造性（成形性）、及能够进行有效率的冷却的散热性（热传导性）。而且，要求维持加工精度并且维持用于缩短加工时间的良好的加工性及加工精度，并要求确保表面硬度且用于防止磨损、腐蚀的表面处理性。为了满足这样的高的要求性能，使用进行了硬质阳极氧化处理等特殊表面处理的特殊铝（Al）合金。由此，导致高成本。 [0004] 日本特开平02-125988号公报（专利文献1）公开了如下内容，为了避免在由Al合金构成的两个涡旋体的涡卷部的滑动面上产生热粘、磨损，在一个涡卷部的滑动面上实施硬质阳极氧化处理，并且在另一个涡卷部的滑动面上实施硬质且富有润滑性的电镀处理。 [0005] 另外，日本特开平06-10858号公报（专利文献2）公开了如下结构，即，能够确保轻量化及被切削性，并且，缓和由压缩室内外的压力差所产生的端板的压力变形，为了确保气密性，在固定涡旋体或旋回涡旋体的端板上，将刚性比Al材料高的铁系夹层部件夹在端板的Al材料之间。 [0006] 【现有技术文献】 [0007] 【专利文献】 [0008] 【专利文献1】日本特开平02-125988号公报 [0009] 【专利文献2】日本特开平06-10858号公报 [0010] 专利文献1公开的技术为了在涡卷部上实施特殊表面处理，不得不成为高成本。另外，专利文献2公开的技术必须在端板上进行夹入铁系夹层部件的加工，从而存在加工工序复杂化，导致高成本的问题。 [0011] 另一方面，由于由固定涡旋体和旋回涡旋体形成密闭室，所以需要精度良好地进行两个涡旋体相互的定位。另一方面，固定涡旋体被固定在外壳上，旋回涡旋体通过销曲柄机构等防止自转机构与固定涡旋体结合。由此，为了精度良好地进行两个涡旋体相互的定位，需要大量的时间。另外，在两个涡旋体的涡卷部之间进行定位的情况下，两个涡旋体的涡卷部不能从外侧用肉眼观察到，从而为了精度良好地进行该定位，需要大量的时间。 发明内容[0012] 本发明的目的鉴于所述课题，以使固定涡旋体低成本化为目的。另外，本发明的目的是在组装涡旋式流体机械时，能够实现固定涡旋体及旋回涡旋体相互间的容易且精度良好的定位。 [0013] 为了实现所述目的，本发明的固定涡旋体构成涡旋式流体机械的一部分，并与旋回涡旋体啮合而形成封入工作介质的多个密闭室。固定涡旋体具有端板和支承体，端板，在与旋回涡旋体面对的面上形成有涡旋形状的涡卷部；支承体，在中心具有供端板插入的空间，围绕端板配置，并支承被插入空间的端板。 [0014] 本发明的一方面是一种涡旋式流体机械，具有旋回涡旋体和固定涡旋体，固定涡旋体，与旋回涡旋体啮合并形成封入工作介质的多个密闭室，固定涡旋体具有端板和支承体，端板，在与旋回涡旋体面对的面上形成有涡旋形状的涡卷部；支承体，在中心具有供端板插入的空间，并围绕端板配置，支承被插入空间的端板。附图说明 [0015] 图1是本发明的一实施方式的涡旋式压缩机的整体立体图。 [0016] 图2是所述涡旋式压缩机的纵剖视图。 [0017] 图3是构成所述涡旋式压缩机的固定涡旋体的立体图。 [0018] 图4是分解地表示所述固定涡旋体的立体图。 [0019] 图5是所述涡旋式压缩机的涡旋体的立体图。 具体实施方式[0020] 以下，使用图示的实施方式详细地说明本发明。但是，本实施方式记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别特定的记载，就不将本发明的范围仅限于此。 [0021] 基于图1～图5说明将本发明适用于涡旋式压缩机的一实施方式。图1是本实施方式的涡旋式压缩机10的整体立体图。在图1中，涡旋式压缩机10的外壳由覆盖驱动轴侧的圆筒形状的外壳12a和覆盖旋回涡旋体及固定涡旋体且似椭圆形的筒状的外壳12b。在外壳12a的轴向一端面上形成有圆形的开口部14，其供驱动轴18插入并且用于安装供驱动轴18旋转驱动的电动马达（省略图示）。 [0022] 在外壳12b的轴向一端面中央，取入冷却风的形成入口开口部的中空圆筒形的入口管16一体地设置在外壳12b的中央。在外壳12a的外周面上，排出冷却风的形成出口开口部的四边形截面的出口管20与外壳12a一体地设置。另外，在外壳12b的外周面上设置四边形截面的5个入口管（仅图示了22a、22b及22c），该5个入口管沿周向分散地配置，形成取入冷却风的入口开口部。 [0024] 旋回涡旋体26由圆形的端板26a和与端板26a一体地形成的涡旋形状的涡卷部26b构成。在旋回涡旋体26的背面27的中心部嵌合圆筒形的轴承28，偏心轴24借助滚动轴承30能够自由旋转地被轴承28支承。由此，旋回涡旋体26也与偏心轴24一起进行旋回运动。 [0025] 以下，通过图3及图4说明固定涡旋体32的结构。固定涡旋体32由分别分体地被制造的端板32A及支承体32B构成。 [0026] 端板32A由圆形板状的内侧端板32Aa和与内侧端板32Aa的一个面一体地形成的涡旋形状的涡卷部32Ab构成。如图4所示，在内侧端板32Aa的背面33上形成有第一冷却翅片组52。第一冷却翅片组52从设置于内侧端板32Aa的中心的排出口36（参照图2）的周围朝向外周端，由向放射方向延伸出的大量的直线形状的冷却翅片52a构成。 [0027] 在沿内侧端板32Aa的周向分散的6个位置，从内侧端板32Aa的背面33朝向半径方向外侧突出设置有长方体形状的凸缘34。在凸缘34上设置有螺栓孔34a。端板32A由例如AC4A或AC4C等Al合金构成。这样，由内侧端板32Aa的外周端面和从该外周端面突出的凸缘34的一面形成了嵌合支承体32B的套管连接构造。 [0028] 支承体32B呈在中央部具有与内侧端板32Aa的外周端松嵌合（遊嵌）的圆形孔32Ba的圆形板状。端板32A和支承体32B被配置为同心状。支承体32B由FC材料构成。 在支承体32B上，在周向上等间隔的3个位置，一体地设置有收纳后述的销曲柄机构40的外壳39。外壳39还在旋回涡旋体26的外周端，被设置在与设置于支承体32B的外壳39面对的位置。另外，在与凸缘34的螺栓孔34a对应的支承体32B的周向位置设置有多个内螺纹孔35。 [0029] 支承体32B在外壳12b的内部被固定在外壳12b上。端板32A是在被插入支承体32B的圆形孔32Ba的状态下，螺栓37被插入螺栓孔34a，并且与内螺纹孔35螺合，由此被安装在支承体32B上。端板32A的外周端面和支承体32B的圆形孔32Ba吸收因构成两者的材质的不同产生的热膨胀差，并且具有涡卷部32Ab和旋回涡旋体26的涡卷部26b之间的对位所需的微小间隙。 [0030] 在图2中，固定涡旋体32形成了旋回涡旋体26和多个压缩室c。通过旋回涡旋体26的旋回运动，空气从吸入口（省略图示）被吸入，在多个压缩室c中被压缩之后，从形成于固定涡旋体32的中心的排出口36被排出。从排出口36排出的压缩空气从与排出口36连接的排出管38被供给到需要目的地。固定涡旋体32的背面33的中心部面对入口管16的开口部地被配置。 [0031] 在旋回涡旋体26及固定涡旋体32的外周端，在周向的3个位置以120°间隔，设置有作为防止自转机构的销曲柄机构40。销曲柄机构40被收纳在设置于固定涡旋体32及旋回涡旋体26的外壳39的内部。销曲柄机构40具有由处于轴线平行且相互偏心的位置的一对销轴44a及44b构成的曲柄部件42。在本实施例中，一对销轴44a及44b一体地形成。一个销轴44a经由滚动轴承46能够自由旋转地被支承在与端板26a一体形成的外壳39上，另一个销轴44b经由滚动轴承48能够自由旋转地被支承在与支承体32B一体形成的外壳39上。通过所述结构的销曲柄机构40，防止旋回涡旋体26的自转。 [0032] 在驱动轴18上安装有离心风扇50。离心风扇50由安装于驱动轴18的圆形的端板50a和沿端板50a的周向安装的多个叶片50b构成。离心风扇50与驱动轴18一起旋转，由此，将沿驱动轴18流入的冷却风向半径方向外侧送出。 [0033] 在旋回涡旋体26的端板26a的背面27上形成有第二冷却翅片组54。第二冷却翅片组54由以轴承28为中心从轴承28的周围向外侧沿放射方向延伸出的大量的直线状的冷却翅片54a构成。 [0034] 另外，在涡旋式压缩机10中形成有主要用于冷却固定涡旋体32的第一冷却风通路和主要用于冷却旋回涡旋体26的第二冷却风通路。通过离心风扇50旋转，向这些冷却风通路导入冷却风。相对于旋回涡旋体26的背面27及驱动轴18的前端部位，具有间隔地设置有管56。管56具有覆盖背面27及驱动轴18的前端部位的形状。管56的内侧空间形成了与入口管22a～22e连通的第二冷却风通路。 [0035] 另外，在管56的外侧设置有管58，该管58与管56具有间隔地包围管56。在固定涡旋体32及旋回涡旋体26的外周端，在入口管22a～22e之间，形成有由与入口管16连通的多个通路构成的第一冷却风通路。管58的内侧空间形成有第一冷却风通路，该第一冷却风通路连通到与这些入口管16连通的通路。另外，管56和管58相对于驱动轴18被配置成同心状。 [0036] 首先，对第一冷却风通路的结构进行说明。通过离心风扇50旋转，从入口管16吸入冷却风a1。冷却风a1与固定涡旋体32的背面33的中心部接触，并从该中心部向外周端在冷却翅片52a之间流动，并冷却固定涡旋体32。到达了固定涡旋体32的外周端的冷却风a1在周向上从形成在入口管22a～22e之间的通路流入形成在管56和管58之间的通路，在这里冷却旋回涡旋体26及驱动轴18。然后，冷却风a1到达离心风扇50，通过离心风扇50被送向离心风扇50的半径方向外侧，从出口管20被排出。 [0037] 以下，对第二冷却风通路的结构进行说明。通过离心风扇50旋转，冷却风a2从入口管22a～22e被吸入外壳12b的内部。冷却风a2在形成于管56的内侧的第二冷却风通路中流动，此时，在冷却翅片54a之间流动，由此冷却旋回涡旋体26。而且，改变方向，在驱动轴18的周围流动，冷却了驱动轴18之后，到达离心风扇50。而且，通过离心风扇50被送向离心风扇50的半径方向外侧，从出口管20被排出。 [0038] 图5表示在安装端板32A之前，结合了固定涡旋体32的支承体32B和旋回涡旋体26的状态。 [0039] 在本实施方式中，在将固定涡旋体32及旋回涡旋体26安装在外壳12b上的情况下，首先，仅将固定涡旋体32的支承体32B安装在外壳12b上，并且经由销曲柄机构40将旋回涡旋体26安装在支承体32B上。其次，通过测量以旋回涡旋体26的端板26a为基准的支承体32B的高度t，调整组装位置，使得两个涡旋体的端板和涡卷部前端之间的间隙在实质上不存在。需要说明的是，事实上在两个涡旋体的端板和涡卷部前端之间存在间隙，该间隙是以精密级在实质上充分地密闭压缩空间的间隙。 [0040] 根据本实施方式，将固定涡旋体32分成端板32A和支承体32B地构成，由具有高刚性且低成本的材料即FC材料制造支承体32B，从而能够保持所需的强度，并且使固定涡旋体32的制造费用降低。 [0041] 另外，在将固定涡旋体32及旋回涡旋体26安装在外壳12b上的情况下，首先，仅将支承体32B与旋回涡旋体26组装，由此，能够肉眼观察涡旋体的内部并且进行组装，从而能够容易地进行固定涡旋体32和旋回涡旋体26之间的精度良好的定位。 [0042] 另外，端板32A形成为圆板形状，端板32A和支承体32B相互以同心状配置，从而涡卷部32Ab向端板32A的形成变得容易，并且端板32A和支承体32B之间的结合及支承体32B和旋回涡旋体26之间的结合变得容易。 [0043] 另外，支承体32B及旋回涡旋体26的端板26a一体地形成在外壳39上，从而销曲柄机构40的安装变得容易，并且借助销曲柄机构40将旋回涡旋体26向支承体32B的安装也变得容易。 [0044] 另外，固定涡旋体32的端板32A和支承体32B的嵌合部位采用套管连接构造，由此，端板32A和支承体32B的拆装变得容易，并且固定涡旋体32的轴向尺寸与固定涡旋体32不采用由2个独立的零件构成的分割构造的情况相比不增大，能够将固定涡旋体32的构造抑制得紧凑。 [0045] 另外，由于防止自转机构采用销曲柄机构40，所以能够将防止自转机构收纳于与支承体32B一体形成的外壳39上，由此，固定涡旋体32和旋回涡旋体26的定位变得容易。 [0046] 另外，在第一冷却风通路中，能够通过刚从入口管16流入的低温的冷却风a1，冷却尤其成为高温的固定涡旋体32的中心部，从而能够提高冷却效果。另外，在第一冷却风通路中流动的冷却风a1在冷却翅片52a之间流动，由此能够提高固定涡旋体32的冷却效果。 [0047] 在第二冷却风通路中，从入口管22a～22e被吸入的冷却风a2在冷却翅片54a之间流动，由此能够提高旋回涡旋体26的冷却效果。另外，在管56及58中流动的冷却风a1及a2向中心部集中地被引导，能够增加中心部的冷却风的流量，并能够提高中心部的冷却效果。 [0048] 另外，将冷却风通路分成第一冷却风通路和第二冷却风通路，并且将冷却翅片52a及冷却翅片54a朝向冷却风的流动方向地配置，从而能够减少冷却风的压力损失。由此，能够削减涡旋式压缩机10的消耗电力。 [0049] 另外，将入口管22a～22e在外壳12b的周向上分散地配置，并将第一冷却风通路在入口管22a～22e之间沿周向分散地配置，从而能够避免外壳12b的大型化。而且，管56及58相对于驱动轴18以同心状配置，从而能够使外壳12a紧凑化，由此，能够使外壳12a小型化。 [0050] 另外，作为防止自转机构设置了销曲柄机构40，由此能够使防止自转机构简化且低成本化，由此，能够防止外壳的大型化。 [0051] 另外，作为冷却风扇，设置了能够增大静压的离心风扇50，由此能够增加冷却风a1及a2的风量，进而能够提高冷却效果。 [0052] 此外，使用其他形式的离心风扇例如多叶片式风扇，也能够获得同样的冷却效果。 [0053] 在上述实施方式中，端板和支承体被独立地制造，从而在向外壳组装时，能够拆装地结合。 [0054] 构成固定涡旋体的外周部位的支承体与构成内周部位的端板相比，在强度以外的性能方面，不要求端板这么高的性能。如上述实施方式那样，通过独立地制造支承体和端板，能够以低成本的材料制造支承体，由此，能够使固定涡旋体的制造低成本化。 [0055] 另外，在将固定涡旋体及旋回涡旋体安装在外壳上的情况下，首先，将支承体安装在外壳上。接着，在将旋回涡旋体安装在支承体上之后，安装固定涡旋体的端板。通过以该顺序进行组装作业，能够肉眼观察旋回涡旋体的涡卷部，并且进行组装作业。由此，两个涡旋体相互间的组装作业变得容易，并且能够精度良好地进行两个涡旋体的涡卷部的定位。 [0056] 为了确保密闭室的密封性，在涡卷部前端和与该涡卷部面对的端板之间不形成间隙是重要的。根据上述实施方式，首先，将旋回涡旋体组装到支承体上，由此能够直接测量旋回涡旋体的涡卷部的前端位置和固定涡旋体与端板的相对位置。由此，能够容易地进行涡卷部前端和端板之间的精度良好的定位。 [0057] 作为本发明的一个方式，端板形成为圆板形状，端板和支承体相互以同心状配置。由此，涡卷部向端板的形成变得容易，并且端板和支承体间的结合及支承体和旋回涡旋体之间的结合变得容易。 [0058] 作为本发明的一方式，支承体在周向上的多个位置，一体地形成有用于收纳防止旋回涡旋体的自转的机构的外壳。由此，防止自转机构的安装变得容易，并且旋回涡旋体经由防止自转机构向支承体的安装也变得容易。 [0059] 作为本发明的一个方式，支承端板的支承体的支承部，包括设置在端板或支承体的至少任意一方上的凸缘，并且在该支承部与端板的外周端之间形成了套管连接构造，端板和支承体经由凸缘通过结合件（例如螺栓等）被结合。即，在支承端板的支承体的支承部、端板的外周端、和设置于端板或支承体的至少任意一方的凸缘之间形成了套管连接构造，端板和支承体能够经由凸缘通过结合件（例如螺栓等）被结合。 [0060] 由此，能够容易地进行端板和支承体的拆装，并且能够不增加固定涡旋体的轴向的尺寸地使固定涡旋体紧凑。 [0061] 作为本发明的一个方式，能够由Al合金构成端板，由刚性比Al合金高的部件构成支承体。由此，端板能够充分满足前述的要求性能，并且支承体使用由刚性比Al合金高的材料形成的部件，由此能够满足固定涡旋体的外侧部位所要求的强度。 [0062] 例如，能够由FC材料（灰口铸铁）构成支承体。由此，能够以低成本制造外侧部位。 [0063] 另外，本发明的一个方式的涡旋式流体机械是具有所述结构的固定涡旋体的涡旋式流体机械。例如，在涡旋式压缩机、涡旋式真空泵等情况下，在由固定涡旋体及旋回涡旋体构成的多个密闭室中压缩工作介质，在涡旋式膨胀机的情况下，在所述多个密闭室中使工作介质膨胀。 [0064] 根据本发明的一个方式的涡旋式流体机械，具有所述构成的固定涡旋体，由此，能够使固定涡旋体低成本化，并且在组装涡旋式流体机械时，能够实现固定涡旋体及旋回涡旋体相互间的容易且精度良好的定位。 [0065] 作为本发明的涡旋式流体机械的一个方式，能够具有防止自转机构，其被设置在固定涡旋体和旋回涡旋体之间，并防止旋回涡旋体的自转。而且，该防止自转机构被收纳在形成于支承体的外壳及形成于与上述支承体面对的上述旋回涡旋体的端板的外壳的内部，并且具有一体地形成有轴线相互偏心的一对轴的曲柄部件，一对轴分别经由轴承能够自由旋转地被支承于固定涡旋体及旋回涡旋体的外壳。 [0066] 由此，能够将防止自转机构收纳在形成于支承体及旋回涡旋体的外壳中，从而能够使防止自转机构紧凑，并且在经由防止自转机构将旋回涡旋体结合在支承体上的工序中，固定涡旋体及旋回涡旋体间的定位变得容易。 [0067] 根据上述实施方式，由于将固定涡旋体分隔地形成为端板和支承体，所以能够使固定涡旋体低成本化，并且能够容易且精度良好地进行固定涡旋体及旋回涡旋体间的定位。 [0068] 工业实用性 [0069] 根据上述实施方式，能够使固定涡旋体低成本化，并且能够容易且精度良好地进行固定涡旋体和旋回涡旋体之间的定位。 [0070] 以上，仅对本发明的几个实施方式进行了说明，但能够在实质上不脱离本发明的新的启示、优点地对例示的实施方式进行各种变更或改良，这对于本领域技术人员来说能够容易地理解。因此，施加了这样的变更或改良的实施方式也包含于本发明的技术范围。 [0071] 本申请是基于2013年3月29日提出的日本专利申请第2013-072383号主张优先权。2013年3月29日提出的日本专利申请第2013-072383号的包括说明书、权利要求书、附图及摘要在内的全部公开内容作为参考整体合并到本申请中。 [0072] 日本特开平02-125988号公报及日本特开平06-10858号公报的包括说明书、权利要求书、附图及摘要在内的全部公开内容作为参考整体合并到本申请中。 [0073] 附图标记的说明 [0074] 10 涡旋式压缩机 [0075] 12a、12b 外壳 [0076] 14 开口部 [0077] 16、22a～22e 入口管 [0078] 18 驱动轴 [0079] 20 出口管 [0080] 24 偏心轴 [0081] 26 旋回涡旋体 [0082] 26a 端板 [0083] 26b 涡卷部 [0084] 27 背面 [0085] 28 轴承 [0086] 30、46、48 滚动轴承 [0087] 32 固定涡旋体 [0088] 32A 端板 [0089] 32Aa 内侧端板 [0090] 32Ab 涡卷部 [0091] 32B 支承体 [0092] 32Ba 圆形孔 [0093] 33 背面 [0094] 34 凸缘 [0095] 34a 螺栓孔 [0096] 35 内螺纹孔 [0097] 36 排出口 [0098] 37 螺栓 [0099] 38 排出管 [0100] 39 外壳 [0101] 40 销曲柄机构 [0102] 42 曲柄部件 [0103] 44a、44b 销轴 [0104] 50 离心风扇 [0105] 50a 端板 [0106] 50b 叶片 [0107] 52 第一冷却翅片组 [0108] 52a 冷却翅片 [0109] 54 第二冷却翅片组 [0110] 54a 冷却翅片 [0111] 56、58 管 [0112] a1、a2 冷却风 [0113] c 压缩室 |
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