Rotation vane type compressor, and a manufacturing method thereof

申请号 JP2010546730 申请日 2008-02-18 公开(公告)号 JP2011512481A 公开(公告)日 2011-04-21
申请人 ナンヤン テクノロジカル ユニヴァーシティー; 发明人 キム ティオウ オオイ、; ヨング リアング テー、;
摘要 回転ベーン式圧縮機は、シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータと、シリンダー及びロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合されるベーンとを備え、ロータ縦軸及びシリンダー縦軸はロータとシリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、ロータ及びシリンダーが互いに回転することを可能にするためにベーンはスロットに対して2 自由度 で運動するようにスロット内に取り付けられる。
权利要求
  • シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、
    前記シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータと、
    前記シリンダー及び前記ロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合されるベーンとを備え、
    前記ロータ縦軸及び前記シリンダー縦軸は、前記ロータと前記シリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、
    前記ロータと前記シリンダーとが互いに回転することを可能にするために、前記ベーンは前記スロットに対して2自由度で運動するように前記スロット内に取り付けられる、回転ベーン式圧縮機。
  • スロットに対して相対的に運動するように前記スロットに動作可能に係合されるベーンを備え、
    前記スロットは前記運動が同時のスライド運動及び回転運動であることを可能にするように成形される、回転ベーン式圧縮機。
  • シリンダーと、
    前記シリンダーの内部に取り付けられるロータと、
    前記シリンダーと前記ロータとが一緒に回転することを可能にするべくスロットに対して相対的に運動するように前記スロットに動作可能に係合されるベーンとを備え、
    前記ベーンは、前記ロータ及び前記シリンダーの一方の一部を含み、且つ、前記ロータ及び前記シリンダーの前記一方に堅固に取り付けられるか又は前記ロータ及び前記シリンダーの前記一方と一体であるかの一方であり、
    前記スロットは前記ロータ及び前記シリンダーの他方にある、回転ベーン式圧縮機。
  • スロットに対して相対的に運動するように前記スロットに動作可能に係合されるベーンを備え、
    前記スロットは、内側部分と、細いネックを形成する中間部分と、拡大された外側端部とを含み、
    前記細いネックは前記ベーンとの隙間嵌めを有し、
    前記細いネックは、前記スロットに対する前記ベーンのスライド運動及び非スライド運動のためのピボットを含む、回転ベーン式圧縮機。
  • シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、
    前記シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータと、
    前記シリンダー及び前記ロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合されるベーンとを更に備え、
    前記ロータ縦軸及び前記シリンダー縦軸は前記ロータと前記シリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、
    前記運動は前記ロータ及び前記シリンダーを互いに回転させるために2自由度の運動を含む、請求項2に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記シリンダーはシリンダー縦回転軸を有し、前記ロータはロータ縦回転軸を有し、
    前記ロータ縦軸及び前記シリンダー縦軸は、前記ロータと前記シリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、
    前記ベーン及び前記スロットは互いに対して運動することができ、前記運動は2自由度の運動を含む、請求項3に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、
    前記シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータとを更に備え、
    前記ロータ縦軸及び前記シリンダー縦軸は、前記ロータと前記シリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、
    前記ベーンは、前記シリンダー及び前記ロータを互いに回転させるためにスロットに動作可能に係合し、前記スライド運動及び非スライド運動は2自由度の運動を含む、請求項4に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記スロットは前記シリンダーにあり、前記ベーンは前記ロータの一部を含む、請求項1、5、6又は7のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記スロットは前記ロータにあり、前記ベーンは前記シリンダーの一部を含む、請求項1、5、6又は7のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記ベーンは、前記ロータに堅固に取り付けられることと前記ロータと一体であることの一方である、請求項8に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記ベーンは、前記シリンダーに堅固に取り付けられることと前記シリンダーと一体であることの一方である、請求項9に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記2自由度の運動はスライド運動及び回転運動を含む、請求項1又は請求項1、3又は4のいずれか1項に従属する請求項6〜11のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記スロットは、内側部分と、細いネックを形成する中間部分と、拡大された外側端部とを含み、前記ベーンは前記細いネックとの隙間嵌めを有し、
    前記細いネックは、前記スロットに対する前記ベーンの非スライド運動のためのピボットを含む、請求項1〜3のいずれか1項又は請求項1〜3のいずれか1項に従属する請求項5〜12のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記細いネックは前記ベーンとの隙間嵌めを有する、請求項4、7又は13のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記内側部分は面取りされている、請求項4、7、13又は14のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記内側部分及び前記中間部分は滑らかな曲線を形成する、請求項4、7又は13〜15のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記拡大された外側端部は球状である、請求項4、7又は13〜16のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記ベーンと前記ネックとの間のピボット接触部はシールを形成する、請求項4又は13〜17のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記ロータ及び前記シリンダーの一方は駆動軸に動作可能に接続され、
    前記動作可能な接続は、前記駆動軸に堅固に接続されることと前記駆動軸と一体であることの一方である、請求項1、3又は5〜18のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前記スロット及び前記ベーンは、前記2自由度の運動の間、前記ベーンが前記スロットの前記ネックのどちらかの側面と接触しているように構成される、請求項1〜19のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機。
  • 前方軸受対及び後方軸受対を単一片の原料から形成することを含み、
    前記前方軸受対及び前記後方軸受対の正確な位置合わせのために必要とされる前記前方軸受対及び前記後方軸受対のすべての特徴が同時に形成される、請求項1〜20のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機を製造する方法。
  • 前記前方軸受対及び前記後方軸受対の前記特徴は各々シリンダー軸受及びロータ軸受を含む、請求項21に記載の方法。
  • シリンダー及びシリンダーエンドプレートを単一片の原料から形成することを含み、前記シリンダー及び前記シリンダーエンドプレートの正確な位置合わせのために必要とされる前記シリンダー及び前記シリンダーエンドプレートのすべての特徴が同時に形成される、請求項1〜20のいずれか1項に記載の回転ベーン式圧縮機を製造する方法。
  • 前記シリンダー及び前記シリンダーエンドプレートの前記特徴が端面及び円筒ジャーナルを含む、請求項23に記載の方法。
  • 前記原料は、前記原料の重心を前記原料の回転軸と位置合わせし、それによって振動を低減するべくダイナミックバランスを達成するように機械加工される、請求項21〜24のいずれか1項に記載の方法。
  • 说明书全文

    本発明は回転ベーン式圧縮機及びその製造方法に関し、限定的ではないが、ベーンがロータとシリンダーの一方に対して固定されるような回転ベーン式圧縮機及び方法に特に言及する。

    (関連出願の参照)
    「回転ベーン式圧縮機」という名称の発明としてPCT/SG2007/000187号で2007年6月28日に出願された我々の国際特許出願(「我々の先の出願」)を参照し、その内容は、あたかもその全部が本明細書に開示されるかのように、参照により本明細書に含まれるものとする。

    (定義)
    本明細書全体にわたって、圧縮機への言及は、ポンプへの言及を含むものとして解釈されるべきである。

    (背景)
    圧縮機の性能に影響を及ぼす重要な要因の1つは、その機械効率である。 例えば、往復動ピストンシリンダー圧縮機は良好な機械効率を示すが、その往復動作は深刻な振動及びノイズの問題を引き起こす。 このような問題をなくすために、回転圧縮機は、そのデザインのコンパクトさと低振動性とによって高い人気を得てきた。 しかし、それらの部品は滑り接触し、一般に相対速度が高いので、摩擦損失が大きい。 これにより、圧縮機の効率及び信頼性は制限されてきた。

    回転ベーン式圧縮機では、ロータとベーン先端部とが高速でシリンダー内部にこすれ、大きい摩擦損失をもたらす。 同様に、ローリングピストン形圧縮機では、ローリングピストンが偏心部及びシリンダー内部にこすれ、それにより著しい摩擦損失をもたらす。

    回転圧縮機において接触する部品の相対速度を効果的に低減することができれば、回転圧縮機の全体的な性能及び信頼性を向上させることができるかもしれない。

    (要約)
    例示的な態様によれば、シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータと、シリンダー及びロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合されるベーンとを備え、ロータ縦軸及びシリンダー縦軸はロータとシリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、ロータとシリンダーとが互いに回転することを可能にするために、ベーンはスロットに対して2自由度で運動するようにスロット内に取り付けられる回転ベーン式圧縮機が提供される。

    他の例示的な態様によれば、スロットに対して相対的に運動するようにスロットに動作可能に係合されるベーンを備え、スロットは運動が同時のスライド運動及び回転運動であることを可能にするように成形される回転ベーン式圧縮機が提供される。

    更なる例示的な態様は、シリンダーと、シリンダーの内部に取り付けられるロータと、シリンダーとロータとが一緒に回転することを可能にするべくスロットに対して相対的に運動するようにスロットに動作可能に係合されるベーンとを備える回転ベーン式圧縮機を提供する。 ベーンはロータ又はシリンダーの一部を含む。 ベーンは、ロータ又はシリンダーに堅固に取り付けられるか、或いはロータ又はシリンダーと一体である。 スロットは、ロータとシリンダーのうちの他方にある。

    更なる他の例示的な態様は、スロットに対して相対的に運動するようにスロットに動作可能に係合されるベーンを備え、スロットは、内側部分と、細いネックを形成する中間部分と、拡大された外側端部とを含み、細いネックはベーンとの隙間嵌めを有し、細いネックはスロットに対するベーンのスライド運動及び非スライド運動のためのピボットを含む回転ベーン式圧縮機を提供する。

    他の例示的な態様の回転ベーン式圧縮機は、シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータと、シリンダー及びロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合されるベーンとを更に備え、ロータ縦軸及びシリンダー縦軸はロータとシリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置され、運動はロータ及びシリンダーを互いに回転させるために2自由度の運動を含んでもよい。

    更なる例示的な態様の回転ベーン式圧縮機に関して、シリンダーはシリンダー縦回転軸を有してもよく、ロータはロータ縦回転軸を有してもよい。 ロータ縦軸及びシリンダー縦軸は、ロータとシリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置されてもよい。 ベーン及びスロットは互いに対して運動することができてもよい。 運動は2自由度の運動を含んでもよい。

    更なる例示的な態様の回転ベーン式圧縮機は、シリンダー縦回転軸を有するシリンダーと、シリンダーの内部に取り付けられ且つロータ縦回転軸を有するロータとを更に備えてもよい。 ロータ縦軸及びシリンダー縦軸は、ロータとシリンダーとの間の相対運動のために互いから間隔を置いて配置されてもよい。 ベーンは、シリンダー及びロータを一緒に回転させるためにスロットに動作可能に係合してもよい。 スライド運動及び非スライド運動は2自由度の運動を含んでもよい。

    スロットはシリンダー内にあってもよく、ベーンはロータの一部を含んでもよい。 代わりに、スロットはロータ内にあってもよく、ベーンはシリンダーの一部を含んでもよい。

    ベーンは、ロータ又はシリンダーに堅固に取り付けられることと、ロータ又はシリンダーと一体であることの一方でもよい。

    2自由度の運動はスライド運動及び回転運動を含んでもよい。

    スロットは、内側部分と、細いネックを形成する中間部分と、拡大された外側端部とを含んでもよい。 細いネックはベーンとの隙間嵌めを有してもよい。 細いネックは、スロットに対するベーンの非スライド運動のためのピボットを含んでもよい。 内側部分は面取りされてもよい。 内側部分及び中間部分は滑らかな曲線を形成してもよい。 拡大された外側端部は球状でもよい。 ベーンとネックとの間のピボット接触部はシールを形成してもよい。 ロータとシリンダーの一方は駆動軸に動作可能に接続されてもよい。 動作可能な接続は、駆動軸に堅固に接続されることと駆動軸と一体であることの一方でもよい。

    最後から2番目の例示的な態様によれば、上記の回転ベーン式圧縮機を製造する方法が提供され、この方法は、単一片の原料から前方軸受対と後方軸受対とを形成することを含み、前方軸受対と後方軸受対との正確な位置合わせのために必要とされる前方軸受対及び後方軸受対のすべての特徴が同時に形成される。 前方軸受対及び後方軸受対の特徴は各々、シリンダー軸受及びロータ軸受を含んでもよい。

    最後の例示的な態様によれば、上記の回転ベーン式圧縮機を製造する方法が提供され、この方法は、単一片の原料からシリンダー及びシリンダーエンドプレートを形成することを含み、シリンダー及びシリンダーエンドプレートの正確な位置合わせのために必要とされるシリンダー及びシリンダーエンドプレートのすべての特徴が同時に形成される。 シリンダー及びシリンダーエンドプレートの特徴は、端面及び円筒ジャーナルを含んでもよい。

    最後から2番目及び最後の例示的な態様に関して、原料は、原料の重心を原料の回転軸と位置合わし、それによって振動を低減するべくダイナミックバランスを得るように機械加工されてもよい。

    本発明が完全に理解され、直ちに実際に実施され得るように、例示的な実施形態を非制限的な実施例のみによって添付の説明図に関して説明する。

    例示的な実施形態の前方断面図である。

    図1の例示的な実施形態の側断面図である。

    図1及び2の例示的な実施形態の動作サイクルを示す一連の図である。

    図1〜3の例示的な実施形態のスロットとベーンとの接続の拡大図である。

    他の例示的な実施形態の図1に相当する図である。

    図5の他の例示的な実施形態の図2に相当する図である。

    図5及び6の他の例示的な実施形態の動作サイクルを示す一連の図である。

    更なる例示的な実施形態の図4に相当する図である。

    製造行程後の例示的実施形態の図1に相当する概略図である。

    製造行程の第1段階の概略図である。

    製造行程の第2段階の概略図である。

    製造行程の第3段階の概略図である。

    製造行程の第4段階の概略図である。

    製造行程の第5段階の概略図である。

    製造行程の第6段階の概略図である。

    製造行程の第7段階の概略図である。

    製造行程の第8段階の概略図である。

    製造行程の第9段階の概略図である。

    (例示的な実施形態の詳細な説明)
    図1〜4を参照すると、ベーン12と、ロータ14と、シリンダー16とを有する回転ベーン式圧縮機10が示される。 ベーン12は、ロータ14に堅固に固定されるか又はロータ14と一体である。 これにより部品数を低減するという1つの利点がある。 必要に応じて、ベーン12は、ロータ14と共に製造され得る。 ベーン12は、シリンダー16にある盲スロット18に係合する。 ベーン12がスロット18内に滑り嵌め及び回転嵌めされ且つ同時にスライド及び回転するように動くことができるように、ベーン12はスロット18内に配置される。 ベーン12及びロータ14は両方共シリンダー16内に入れられる。 ベーン12のヘッド20は、ロータ14の外面22に堅固に連結されるか又はロータ14の外面22と一体である。 スロット18はシリンダー16の側壁24の内面23に配置され、側壁24は円筒状で且つロータ14よりも大きい直径を有する。 これによりシリンダー16に対するベーン12の確実な取り付けがもたらされる。

    ロータ14は第1の縦軸26を中心に回転するように取り付けられ、シリンダー16は第2の縦軸28を中心に回転するように取り付けられる(図2)。 ロータ14とシリンダー16とが偏心した状態で組み立てられるように、2つの軸26、28は平行であり且つ離間される。 その結果、ロータ14及びシリンダー16の回転の間、ロータ14の外面22と側壁24の内面23との間に常に線接触30が存在する。 ロータ14及びシリンダー16は両方共ジャーナル軸受対32によって個別に且つ同軸に支持される。 ロータ14及びシリンダー16は両方共それらのそれぞれの縦軸26、28を中心にそれぞれ回転することができ、2つの軸26、28は回転軸でもある。

    駆動軸34はロータ14に動作可能に接続されるか又はロータ14と一体化され、好ましくはロータ14と同軸である。 駆動軸34は、ロータ14に、及びしたがってベーン12を介してシリンダー16に回転を提供するために原動機(図示せず)に連結されることができる。

    動作の間、ロータ14の回転によってベーン12が回転し、同様にスロット18内へのベーン12の配置によってシリンダー16が回転させられる。 この運動によりベーン12、シリンダー16及びロータ14の中に閉じ込められた容積36が変化し、作動流体の吸入、圧縮及び排出をもたらす。

    シリンダー16はまたフランジ付きエンドプレート38を有し、エンドプレート38は側壁24と一体でもよく、或いは側壁24にしっかりと取り付けられた別個の部品でもよい。 このように、エンドプレート38もまた、側壁24及びエンドプレート38を含むシリンダー16全体がベーン12によって回転させられると回転し、したがってロータ14と共に回転する。 こうすることによって、ベーン12と側壁24の内面22との間の摩擦は実質的に除去される。 しかしながら、回転するシリンダ16を支持するためにジャーナル軸受対32において円筒ジャーナル軸受の追加が生じ、結果として更なる摩擦損失となる。 ジャーナル軸受対32に潤滑をもたらすことは比較的容易であるため、それらの損失は規模が小さい。 また、後述するように、ロータ14とシリンダーエンドプレート38との間の摩擦損失は無視できるレベルまで低減される。

    エンドプレート38を有するシリンダー16全体が回転することができる。 これによりシリンダー16の端面38とロータ14との間の滑り接触における摩擦が低減される。 これは、エンドプレート38とロータ14との間の相対的な滑り速度が著しく低減されるからである。

    固定されたエンドプレートを使用する既知のデザインは排出ポート及び吸気ポートの位置決めを単純化するが、それらは著しい摩擦損失をもたらす。 それらは動かないハウジングを有し、ロータがハウジングに接して回転し、したがって大きい摩擦損失をもたらす。 これにより機械の機械効率が低下し、更に大きな損耗により信頼性が低下する。 また、摩擦によって生成される熱は、吸入加熱効果によって全体的な圧縮機の性能を低下させる。

    圧縮機10の主要な部品のすべてが回転しているとき、吸入ポート及び吐出ポートもまた動いている。 我々の先の出願に記載したように、圧縮機10は、シリンダー16とロータ14とを取り囲む高圧シェル40を有してもよい。 高圧シェル40は動かず、シリンダー16とロータ14とがシェル40の中でシェル40に対して回転してもよい。

    吸入口44は、ロータシャフト34と平行し、ロータ14の回転軸26と同軸であり、吸入管(図示せず)に動作可能に接続される。 吸入口44は、シャフト34にあって軸方向に延伸する第1の部分46と、ロータ14にあって1つ又は複数の吸入ポート52を提供するためにロータ14の外面22まで半径方向に延伸する1つ又は複数の第2の部分48とを有する。 第2の部分48及び吸入ポート52の数は、圧縮機10の用途とロータ14の軸方向範囲とで決まり得る。

    1つ又は複数の排出ポート54が、シリンダー16の側壁24内に且つ側壁24を貫通して、好ましくはスロット18の近くに配置される。 「近くに」は「隣に」、「すぐ近くに」又は「隣接して」を意味する。 これは、スロット18と、ベーン12と、排出ポート54との間の「死」容積を最小限に縮小するためである。 したがって排出ガス又は排出流体は、既知の吐出し装置を用いて圧縮機10から出るまで、シェル40の中空内部56に含まれる。 排出ポート54は、各々、排出ポートを覆って配置された排出弁組立体(図示せず)を有する。 排出弁組立体は、留め具によってシリンダー16の側壁24にしっかりと取り付けられたバルブストップと、排出ポートを覆う吐出弁リード部とを有してもよい。

    圧縮サイクルは図3に示される。 (a)において、圧縮機10は、吸入チャンバー66に作動流体を引き込むための吸入段階及び圧縮チャンバー68での作動流体の圧縮の初めにある。 ベーン12は、作動チャンバー36を吸入チャンバー66と圧縮チャンバー68とに分ける。 圧縮機10が(b)の状態に到達したとき、吸入チャンバー66への流体の吸入及び圧縮チャンバー68での圧縮は継続している。 (c)において、吸入プロセスは継続し、圧縮チャンバー68の内部の圧力がシェル40の中空内部56の圧力越えると、排出ポート54を通して流体の排出が起こる。 (d)において流体の吸入及び排出はほぼ完了している。 図に示すように、ベーン12は、シリンダー16に対するロータ14の運動の間、そのスロット18に対してスライド運動をする。 外部の固定フレームから、線接触30は動かないように見える。 しかし、シリンダー16の内部からは、線接触30は、シリンダー16及びロータ14の完全な回転毎に1回、側壁24の内面23の周りを移動するように見える。

    図1〜6のベーン12は、ロータ14の回転中心へ半径方向に向きを定められる。 しかしながら、非半径方向のまっすぐなベーン又は湾曲するベーンが使用されてもよい。 これは図示のように半径方向スロット18と一緒でもよいし、又は非半径方向のスロットと一緒でもよい。

    図4にスロット18の詳細が示される。 スロット18は、3つの部分、内面23にすぐ隣接し且つ周囲が面取りされた内側部分18(a)と、ベーン12までのクリアランスδが小さい中間部分18(b)と、拡大された又は球状の外側部分18と(c)を有する。 好ましくは、内側部分18(a)と中間部分18(b)とは、図示のように滑らかな曲線を形成する。 クリアランスδは、ベーン12とスロット18の壁との間の相対運動による摩擦損失を最小限にする。 それはまた、細いネック19を提供する。 細いネック19におけるスロット18の両側面は、ベーン12とスロット18との間の真っ直ぐなスライド運動以外の相対運動、例えば回転運動を可能にするベーン12のためのピボットである。 このことは、図3を検討することによって分かる。 図3(a)において、ベーン12の尾部42は、スロット18の左側(排出ポート54に近い側)の方へ向けられる。 ロータ14とシリンダー16とが回転するにつれて、図3(b)においてベーンが小さい度でだが依然としてスロット18の左側の方へ向けられるように、ベーン12はスロット18に対してスライド及び回転するように運動する。 図3(c)までに、ベーン12の尾部42は、図3(b)の角度を鏡映してスロット18の右側の方へ向けられる。 図3(d)において、ベーン12の尾部42は、図3(a)の角度を鏡映して依然としてスロット18の右側の方へ向けられている。 このように、ベーン12とスロット18との接続は、最小クリアランスδを用いることにより2自由度の運動を可能にする。 2自由度はスライド及び回転であり、同時に起こる。 2自由度の運動の間、シリンダー16の回転慣性とスロット18内のガス圧力との相互作用に応じて、ベーン12はスロット18のネック19のどちらかの側面と接触している。

    ベーン12はネック19と接触すると、ネック19と共に液密なシールを形成し、したがって流体が圧縮チャンバー68から吸入チャンバー66へ、又は、吸入チャンバー66から圧縮チャンバー68へ移動するためにスロット18を使用するのを防止する。

    ベーン12とロータ14との間で生じる摩擦損失もまた防止されるように、ベーン12のロータ14への固定により、ロータ14に対するベーン12の摩擦を引き起こすような運動が防止される。 滑り接触はスロット18においてシリンダー16とベーン12との間にある。 シリンダー16とベーン12との間の接触点において、接触力は、作動流体の圧縮による圧力ではなく、シリンダー16の回転慣性によって生じる。 接触力の大きさは圧力よりもはるかに小さいので、接触力は軽減される。 これにより摩擦損失は効果的に低減される。 更に、シリンダー16の回転慣性を低下させること、例えば厚肉のシリンダーに必要とされる材料を削減するためにシリンダ壁24に穴を設けることによって、摩擦力を最小限にすることができる。 摩擦の主な原因は複数の軸受32にある。 これらは最小化されることができる。 シリンダーの慣性は圧縮機10のトルク変動を平滑化し得る。

    ベーン12とスロット18の壁との接触点での摩擦を最小限にするために、この例示的な実施形態では、ロータ14は、好ましくは駆動軸34に堅固に接続され又は駆動軸34と一体である。 これにより、スロット18での接触力は、ベーン12を横切る流体の圧力からほぼ完全に独立し、したがって大きさがより小さくなる。

    しかしながら、図1〜4の例示的な実施態様の構造は、シリンダー16の側壁24の内面23を通してベーン12を突出させる。 これによりシリンダー16の有効径が増大される。 これは特にロータ14及びシリンダー16の軸26、28の間の離隔距離が大きいとき、スロット18に対するベーン12のスライド運動が増大されるのでそのようになる。 これはシリンダー16の側壁24により多くの材料が必要とされるので、好ましくない可能性がある。

    図5〜7に、軸26、28の間の離隔距離が大きいときに好ましい可能性がある他の例示的な実施形態を示す。 ここで、類似の符号を類似の部品に使用する。 図示のように、ベーン12はロータ14の代わりにシリンダー16に堅固に固定され又はシリンダー16と一体であり、スロット18はこの場合はロータ14の一部分である。 また、シリンダー16は、駆動軸34に動作可能に接続され又は駆動軸34と一体である。

    したがって、ベーン12の側面における接触力は、ロータ14の回転慣性によって決まる。 ロータ14の回転慣性はより小さい半径によってシリンダー16の回転慣性よりも小さいので(回転慣性は半径の2乗に比例する)、これにより摩擦力が更に低下する。 しかしながら、軸受32は、シリンダー16の駆動軸34への直接接続に適応するために変更される。 図6に示すように、ロータ14は両端で単純支持される代わりに、この場合は肩持ち式に支持される。

    ベーン12とスロット18の壁との接触点での摩擦を最小限にするために、この例示的な実施形態では、シリンダー16は、好ましくは駆動軸34に堅固に接続され又は駆動軸34と一体である。 これにより、スロット18における接触力は、ベーン12を横切る流体の圧力からほぼ完全に独立し、したがって大きさがより小さくなる。

    他の全ての点において、圧縮機の構造及び作動は、図1〜4の例示的な実施形態と同じである。 スロット18は同じままであり、そのベーン12との関係もまた同じである。

    更に、図4に示される「クリアランス」ジョイントは、図8に示すようにベーン12及びスロット18のために従来のヒンジジョイント及びスライダージョイントの対に置き換えてもよい。 ピン804を用いてスライダージョイント802に連結されたヒンジジョイント800が使用されるだろう。 連結されたヒンジ及びスライダージョイント800、802は、「クリアランス」接合部として的確な機能を果たすことができるが、より多くの部品を有する。 また、製作及び組立がより困難な可能性がある。

    図1〜8の実施形態は、圧縮機及びポンプの用途のあらゆる方面、例えば冷凍及び空気圧縮などに使用され得る。

    圧縮機において、良好な効率及び信頼性の他に、材料の削減及び製造の容易さは、圧縮機のデザインにおける成功要因である。 圧縮機10の最適性能を達成するために、精密製造は重要である。 特に、2つのジャーナル軸受対32があるので、これらのジャーナル軸受32の位置合わせは圧縮機10の性能に影響を及ぼす。 したがって、ジャーナル軸受対32の位置合わせが極めて小さな公差なしで得られ得るような製造方法があることが有利である。

    図9は、圧縮機10の中央部分を示す。 ジャーナル軸受対32は、前方ジャーナル軸受対32(a)と後方ジャーナル軸受対32(b)とを有する。 前方ジャーナル軸受対32(a)及び後方ジャーナル軸受対32(b)の各々は、2つのジャーナル軸受、ロータ軸受70とシリンダー軸受72とを有する。 軸受70、72における摩擦損失を最小限にするために、各軸受70、72は大きすぎてはならないが、軸受70、72と軸受面との間に摩耗を防止することができる最小油膜厚さを維持することができなければならない。 したがって、前方軸受32(a)と後方軸受32(b)との間の位置合わせを含む各軸受対32(a)及び32(b)の精度を達成することは重要である。 更に、圧縮機10における流体の内部漏れは、軸受中心であるロータ及びシリンダー回転軸26、28の間の離隔距離に影響されやすいので、個々のベアリング位置合わせの精度を合わせて圧縮機10の全体的な組立体の結合した位置合わせを形成し、それを達成しなければならない。

    図10に示すように、軸受32(a)及び32(b)の製造のために、原料76は、ジョークランプ74によってクランプされ、心出しチャック80によって保持される。 次いで、原料は機械加工され、原料76の重心86を回転軸87と位置合わせするように円筒面84全体が切削工具82を用いて機械加工され、それによって振動を低減するようにダイナミックバランスを達成する。 前方軸受32(a)、後方軸受32(b)、及び2つの軸受脚78の仮の位置は薄い線で示される。

    図11において、平坦度を達成するように端面90が機械加工され、軸受合わせ穴88が形成される。 次いで、分割線92において軸受脚78の分割が実行される(図12)。 分割された材料96はその第2の端面94を有し、端面94は端面90を基準として用いて2つの面90、94の間の平行度を達成するように機械加工される(図13)。

    残りの材料98については、端面100が平坦度を達成するように機械加工され、端面102及び104が共に平坦であり、平行であり、且つ回転軸に対して垂直であるように形成される(図14)。 これはまた、円筒面106が同時に形成され、したがって正確に位置合わせされることを意味する。 次いで、前方軸受32(a)及び後方軸受32(b)に対して1つの動作で合わせ穴108が形成される。 これは、2つの軸受32(a)及び32(b)内に合わせ穴108が正確に位置合わせされることを意味する。

    次いで、先と同様に前方軸受32(a)及び後方軸受32(b)に対する1つの動作でロータ軸受70が形成され、したがって正確な位置合わせがもたらされる。 前方軸受32(a)は分割線110で分割され、したがって別個の前方軸受32(a)及び後方軸受32(b)をもたらす。 次いで最終的な仕上げが行なわれることができる。

    したがって、前方軸受対32(a)及び後方軸受対32(b)は、正確な位置合わせをもたらすために一緒に且つ同時に形成される。

    図16〜18に示されるように、シリンダー16及びシリンダーのためのフランジ付きエンドプレート38の製造は同様である。 原料120は、ジョークランプ74によってクランプされて、心出しチャック80によって保持される。 次いで、原料は機械加工され、材料120の重心86を回転軸87と位置合わせするように円筒面122全体が切削工具82を用いて機械加工され、それによって振動を低減するようにダイナミックバランスを達成する。 シリンダー16及びエンドプレート38の仮の位置は薄い線で示される。

    端面124が、平坦度及び回転軸からの垂直度を達成するために機械加工される。 次いで、正確な位置合わせを達成するために先と同様に1つの動作で、シリンダー16及びエンドプレート38に円筒ジャーナル126が形成される(図17)。

    端面128、130が円筒ジャーナル126から垂直に形成される。 合わせ穴132が同時に且つ1つの動作でシリンダー16及びエンドプレート38に形成される(図17)。 次いで、シリンダーのプレート38が分割され(図18)、シリンダー16の中空内部134がスロット18として形成される。 次いで最終的な仕上げが行われることができる。

    前方軸受32(a)及び後方軸受32(b)については、原料の1つのピースからそれらを製造することによって、及び、正確な位置合わせのために必要とされるすべての特徴が一緒に形成されるために、圧縮機10が組み立てられるとき、2つの軸受は本質的に正しく位置合わせされる。 同様に、シリンダー16及びシリンダーエンドプレート38については、原料の1つのピースからそれらを製造することによって、及び、正確な位置合わせのために必要とされるすべての機能が一緒に形成されるために、圧縮機10が組み立てられるとき、2つは本質的に正しく位置合わせされる。

    前述の記載により例示的な実施形態を説明してきたが、デザイン、構造及び/又は動作の詳細における多くのバリエーションが本発明から逸脱することなく作られ得ることが、当業者に理解されるだろう。

    10 圧縮機12 ベーン14 ロータ16 シリンダー18 スロット19 ネック20 12のヘッド22 14の外面24 16の側壁26 14の縦軸28 16の縦軸30 線接触32 ジャーナル軸受対34 駆動軸36 容積38 フランジ付きエンドプレート40 高圧シェル42 12の尾部44 吸入口46 44の軸方向の部分48 44の半径方向の部分50 吸入ポート54 排出ポート56 40、58の中空内部66 吸入チャンバー68 圧縮チャンバー70 ロータ軸受72 シリンダー軸受74 ジョークランプ76 原料78 軸受脚80 心出しチャック82 切削工具84 円筒面86 重心87 回転軸88 軸受合わせ穴90 端面92 分割線94 第2の端面96 分割された材料98 残りの材料100 端面102 端面104 端面106 円筒面108 合わせ穴110 分割線120 原料122 円筒面124 端面126 ジャーナル128 端面130 端面132 合わせ穴134 中空内部800 ヒンジジョイント802 スライダージョイント804 ピン

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