涡旋流体机械 |
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| 申请号 | CN201180064534.5 | 申请日 | 2011-11-22 | 公开(公告)号 | CN103282666B | 公开(公告)日 | 2015-12-16 |
| 申请人 | 阿耐思特岩田株式会社; | 发明人 | 伊藤洋; 谷川志郎; 绿川洋平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 中提供一种涡旋 流体 机械，该涡旋流体机械具有回 旋涡 盘和固定涡盘，该回旋涡盘在以能够回旋的方式支承于 驱动轴 的镶板上竖立设置有回旋卷板，该固定涡盘在与上述回旋涡盘对置地设置的镶板上竖立设置有固定卷板，使上述回旋卷板与固定卷板重叠来形成压缩室，通过使上述回旋涡盘回旋来 对流 体进行压缩，该涡旋流体机械的特征在于，具有棒状构件和回旋板，该棒状构件安装于上述回旋涡盘的镶板，并且向上述固定涡盘的不与上述回旋涡盘对置的背面侧延伸设置，该回旋板安装于该棒状构件，并且设有销 曲柄 机构，以能够回旋的方式支承于上述驱动轴，在上述回旋板上设有对上述压缩室的轴向进行密封的密封部件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种涡旋流体机械，该涡旋流体机械具有回旋涡盘和固定涡盘，所述回旋涡盘在以能够回旋的方式支承于驱动轴的镶板上竖立设置有回旋卷板，所述固定涡盘在与所述回旋涡盘对置地设置的镶板上竖立设置有固定卷板，使所述回旋卷板与固定卷板重叠来形成压缩室，通过使所述回旋涡盘回旋来对流体进行压缩，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 涡旋流体机械技术领域背景技术[0002] 一直以来，作为空气压缩、制冷·空调所使用的压缩机的一例，公知有涡旋流体机械。涡旋流体机械通常具有在被驱动轴支承的镶板上竖立设置回旋卷板而成的回旋涡盘和在镶板上竖立设置固定卷板而成的固定涡盘，通过使上述回旋卷板与固定卷板啮合，在回旋卷板与固定卷板之间形成封闭的压缩室。 [0003] 在涡旋流体机械中，通过使上述驱动轴偏心回旋，利用回旋卷板与固定卷板的相对运动来使上述压缩室的容积在向心方向上逐渐减小，并且一边对自压缩室的外周部吸引来的流体进行压缩一边在将其引导向中心部之后进行喷出，从而压缩上述流体。 [0004] 在以上述方式构成的涡旋流体机械中，为了使回旋涡盘相对于固定涡盘进行回旋运动，设有限制回旋涡盘的回旋区域并防止自转的自转防止机构，作为自转防止机构之一而公知有销曲柄机构。销曲柄机构借助销曲柄轴将回旋涡盘侧与固定涡盘侧连结起来，并进行回旋涡盘的运动限制。作为应用销曲柄机构的涡旋流体机械，例如在专利文献1中，公知有分割为回旋涡盘侧的销部和固定涡盘侧的销部，通过嵌合使两者形成为一体化而构成销曲柄轴的技术。 [0005] 另外，在专利文献2中公开了具有一个回旋涡盘和一对固定涡盘的双卷板方式的涡旋流体机械，该回旋涡盘在其轴向两面上各自形成有一个回旋卷板，该一对固定涡盘具有与上述回旋涡盘的卷板嵌合的一个固定卷板。在上述双卷板方式的涡旋流体机械中，大多使用被称作顶封(tip seal)的树脂构件来支承·限制回旋卷板的轴向。 [0006] 此外，在单卷板方式的涡旋流体机械中，作为与真空密封相关的技术，例如在专利文献3中公开了除了顶封之外在回旋部的最外周设有与顶封相类似的P密封(防尘密封)的单卷板方式的涡旋流体机械。 [0007] 此外，在非专利文献1中公开了在大口径波纹管(蛇纹管)内收纳有轴承的技术。 [0008] 在先技术文献 [0009] 专利文献 [0010] 专利文献1：日本特开2003-201977号公报 [0011] 专利文献2：日本特开平5-187372号公报 [0012] 专利文献3：日本特开2005-320885号公报 [0013] 非专利文献 [0014] 非专利文献1：XDS Scroll Pump因特网 [0015] 发明要解决的课题 [0016] 然而，在使用例如专利文献1、2所公开那样的销曲柄机构的涡旋流体机械中，在进行压缩的压缩室内存在销曲柄机构。由于销曲柄机构需要轴承，因此在使销曲柄机构存在于压缩室内的涡旋流体机械中，有可能产生因异物向轴承润滑油的附着、腐蚀性气体引起的润滑油的劣化、轴承的破损。此外，在向上述轴承补充润滑油时，需要分解涡旋流体机械的压缩室，也产生了在向轴承补充润滑油的过程中花费时间和工时这样的问题。另外，需要在轴承的润滑过程中使用润滑油、或使用干式轴承作为轴承，还存在轴承的成本变大这样的问题。 [0017] 另外，在专利文献2所公开那样的双卷板方式的涡旋流体机械中，在使用顶封来支承·限制回旋卷板的轴向的情况下，当顶封的磨损加剧时回旋卷板与固定卷板发生接触·干涉。因此，需要在顶封进行磨损而引起上述接触·干涉之前更换顶封，存在涡旋流体机械的运转时间依赖于顶封的更换时间而变为短时间的问题。 [0018] 需要说明的是，在大部分的单卷板方式的涡旋流体机械中不使用顶封而利用轴承来支承回旋卷板的轴向，因此不存在当顶封的磨损加剧时密封性能下降、引起接触·干涉的情况。但是，在利用轴承来支承轴向的情况下，轴承需增大到能承受负荷，并且形成角轴承这样的复杂构造，难以将其配置在压缩室内。 [0019] 因此，虽然考虑到应用专利文献3或非专利文献1所公开那样的真空密封技术，但在应用专利文献3所公开的真空密封技术的情况下，由于上述P密封是接触式的结构而进行磨损，因此与顶封同样地需要提前更换。此外，与顶封相比，P密封对真空性能造成的影响大大地增加。 [0020] 此外，在应用非专利文献1所公开的真空密封技术的情况下，存在波纹管的寿命较短、在补充轴承的润滑油的过程中花费工时这样的问题。 发明内容[0021] 因而，本发明鉴于上述现有技术的问题，其目的在于提供一种涡旋流体机械，该涡旋流体机械也能够应用于双卷板方式的涡旋流体机械，因在压缩室内部不存在销曲柄机构而无需在压缩室内设置轴承，并且因不需要利用被称作顶封的树脂件来支承·限制轴向而能够使连续运转时间实现长时间化。 [0022] 解决方案 [0023] 为了解决上述课题，在本发明中提供一种涡旋流体机械，该涡旋流体机械具有回旋涡盘和固定涡盘，所述回旋涡盘在以能够回旋的方式支承于驱动轴的镶板上竖立设置有回旋卷板，所述固定涡盘在与所述回旋涡盘对置地设置的镶板上竖立设置有固定卷板，使所述回旋卷板与固定卷板重叠来形成压缩室，通过使所述回旋涡盘回旋来对流体进行压缩，该涡旋流体机械的特征在于，具有棒状构件和回旋板，该棒状构件安装于上述回旋涡盘的镶板，并且向上述固定涡盘的不与上述回旋涡盘对置的背面侧延伸设置，该回旋板安装于该棒状构件，并且设有销曲柄机构，以能够回旋的方式支承于上述驱动轴，在上述回旋板上设有对上述压缩室进行密封的密封部件。 [0024] 通过设置回旋板，利用驱动轴使回旋板回旋，借助棒状构件固定在该回旋板上的回旋涡盘进行回旋。因而，在利用驱动轴的驱动来直接回旋的回旋板上设置销曲柄机构即可。因此，由于回旋板位于进行压缩的压缩室之外，因此无需在压缩室内设置销曲柄机构，无需在压缩室内部设置销曲柄机构的轴承。因此，不会产生如下的以在压缩室内存在轴承为起因的现有问题：因异物向轴承润滑油的附着、腐蚀性气体引起的润滑油的劣化；轴承的破损的可能性；向轴承补充润滑油时的分解作业所带来的庞大的时间和工时；及在轴承的润滑过程中使用润滑油或使用干式轴承作为轴承所带来的高成本化。 [0025] 另外，通过设置上述密封部件，无需利用作为树脂件的顶封来进行压缩室的轴向密封，而能够实现涡旋流体机械的连续运转时间的长时间化。 [0026] 此外，上述密封部件是设置于上述固定涡盘的背面侧与上述回旋板之间的波纹管，在固定涡盘的背面侧与回旋板之间的空间中，该波纹管以包围上述棒状构件的外周侧的方式设置。 [0027] 通过设置上述波纹管，在不使用顶封的情况下能够实现压缩室的轴向密封。另外，波纹管仅覆盖上述棒状构件的周围即可，因此能够将波纹管的直径抑制得较小。由此，能够实现波纹管的长寿命化，这样的话能够实现涡旋流体机械的长时间运转。 [0028] 此外，上述密封部件是设于上述固定涡盘的背面侧与上述棒状构件之间的波纹管，在固定涡盘的背面侧与回旋板之间的空间中，该波纹管的一端在上述棒状构件的外周侧整周范围内安装于上述棒状构件，并且另一端以包围上述棒状构件的外周侧的方式安装于上述固定涡盘的背面侧。 [0029] 由此，能够缩短固定涡盘与回旋板之间的距离，能够有助于涡旋流体机械整体的小型化。 [0030] 此外，上述密封部件具有在上述回旋板的与上述固定涡盘的背面侧对置的面上设置的环状的突起物，该突起物的顶端能够滑动地与上述固定涡盘的背面侧接触，并且该突起物以包围上述凸起的外周侧的方式设置。 [0031] 由此，使作为密封部件的上述突起部与回旋板形成为一体化，因此能够以简单的构造来实施发明。 [0032] 此外，上述密封部件是第二压缩室，该密封部件在上述固定涡盘的背面上竖立设置第二固定卷板，并且在上述回旋板的与上述固定涡盘的背面侧对置的面上竖立设置第二回旋卷板，通过使上述第二回旋卷板与第二固定卷板重叠并使上述回旋涡盘回旋来对流体进行压缩。 [0033] 由此，由于增加一个压缩室，因此提高了涡旋流体机械的压缩性能。该情况下，在上述第二压缩室中，在中心附近压力变得最高。因此，上述第二压缩室以使来自上述压缩室的气体不会沿轴向泄露到外部的方式实现密封的功能，即成为自加压抽气型的结构。 [0034] 此外，在上述棒状构件中设有将外部与上述压缩室内连通起来的连通路，利用该连通路，能够自外部向压缩室内导入冷却用流体即可。 [0035] 由此，经由上述连通路将空气、冷却液导入到压缩室内，由此能够容易地冷却压缩室内。在该情况下，当在上述棒状构件上设有两处连通路，当一者作为上述冷却用流体的导入口、另一者作为上述冷却用流体的排出口时，能够向上述压缩室内连续地导入·排出冷却用流体，因此是优选的。 [0036] 发明效果 [0038] 图1是由实施例1的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0039] 图2是由实施例2的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0040] 图3是由实施例3的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0041] 图4是由实施例4的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0042] 图5是由实施例5的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 具体实施方式[0043] 以下，参照附图来示例性详细说明本发明的优选实施例。其中，该实施例所记载的构成零件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等并不特别限定于特定的记载，其主旨并不在于将本发明的保护范围限定于该实施例，仅是说明例而已。 [0044] 实施例1 [0045] 图1是由实施例1的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0046] 首先，基于图1而对实施例1的涡旋流体机械的结构进行说明。 [0047] 在图1所示的涡旋流体机械1中，附图标记2表示形成涡旋流体机械1的外框的压缩机壳体，压缩机壳体2大致包括一侧开口的壳体主体4和向与该壳体主体4的开口相反的一侧突出形成的筒状的轴承部6。 [0048] 附图标记8是构成涡旋流体机械1的主体的压缩部，大致包括固定涡盘10、固定涡盘12、回旋涡盘14及驱动轴22，该固定涡盘10在其背面上安装壳体主体4并且在其表面上竖立设置多个固定卷板10a；该固定涡盘12与固定涡盘10面对面地设置，并且在与固定涡盘10面对面的面上竖立设置有固定卷板12a；该回旋涡盘14位于固定涡盘10与固定涡盘12之间，在该回旋涡盘14与固定涡盘10之间形成后述的压缩室18a，在该回旋涡盘14与固定涡盘12之间形成后述的压缩室18b；该驱动轴22的一端侧借助轴承20以能够旋转的方式支承于压缩机壳体2的轴承部6，借助后述的回旋圆盘24及棒状的凸起26与回旋涡盘14连结，并且另一端侧自轴承部6突出。在驱动轴22上直接或借助带状物(未图示)、滑轮(未图示)连结有马达25。 [0049] 固定涡盘10大致包括镶板10b和旋涡状的固定卷板10a，该固定卷板10a竖立设置于镶板10b的表面，以镶板10b的中心为始卷端，以外周侧为终卷端。固定涡盘12也具有同样结构。 [0050] 此外，回旋涡盘14大致包括镶板14b和旋涡状的回旋卷板14a及回旋卷板14c，该回旋卷板14a及回旋卷板14c各自竖立设置在镶板14b的两面，以镶板14b的中心为始卷端，以外周侧为终卷端。在固定卷板10a、12a及回旋卷板14a、14c各自的顶端部配置有用于进行密封的顶封13。 [0051] 需要说明的是，设置上述各镶板10b、12b、14b及驱动轴22，以使上述各镶板10b、12b、14b的面与驱动轴22成为垂直的关系。 [0052] 回旋涡盘14的回旋卷板14a配置为与固定涡盘10的固定卷板10a错开规定角度地重叠，在固定涡盘10的固定卷板10a与回旋涡盘14的回旋卷板14a之间形成有压缩室18a。 [0053] 同样地，回旋涡盘14的回旋卷板14c配置为与固定涡盘12的固定卷板12a错开规定角度地重叠，在固定涡盘12的固定卷板12a与回旋涡盘14的回旋卷板14c之间形成有压缩室18b。 [0054] 此外，在驱动轴22的压缩部8侧的顶端部安装有回旋圆盘24。回旋圆盘24与固定涡盘10的镶板10b平行地设置，在该回旋圆盘的中心部安装有驱动轴22的顶端。 [0055] 在回旋圆盘24的与安装有驱动轴22的面相反的一侧的面上安装有棒状的凸起26。凸起26沿着与驱动轴22的轴向相同的方向而一端安装于回旋圆盘24，另一端对设置在固定涡盘10的镶板10b上的贯通部10c进行贯穿而安装于回旋涡盘14的镶板14b。 [0056] 此外，作为驱动轴22的一端的偏心轴22a安装于回旋圆盘24。另外，作为作用于回旋圆盘24的、阻止绕偏心轴的自转而限制公转回旋的自转防止机构，设置有将由设于回旋圆盘24的滚动轴承31与被设于压缩机壳体2的滚动轴承32支承的销曲柄轴33设为一组而在圆周上等间隔地配置有三组的销曲柄机构30。 [0057] 而且，在压缩部8中，通过马达25的驱动来使驱动轴22驱动而进行旋转，经由与驱动轴22连接的回旋圆盘24及凸起26，使回旋涡盘14相对于固定涡盘10及固定涡盘12以期望的回旋半径进行回旋运动。由此，在压缩部8中依次压缩自外周侧的空气导入口28吸入的被压缩物(空气等)，自喷出口29与压缩空气的供给位置相连。 [0058] 另外，以将固定涡盘10的背面与同该背面对置的回旋圆盘24的面连接起来的方式设有波纹管40。波纹管40设置为在固定涡盘10与回旋圆盘24之间包围凸起26的周向整周。 [0059] 根据实施例1，设置回旋圆盘24，从而利用驱动轴22来使回旋圆盘24回旋，使借助凸起26固定于该回旋圆盘24的回旋涡盘14进行回旋。因而，在利用驱动轴22的驱动直接回旋的回旋圆盘24上设置销曲柄机构即可。因而，由于回旋圆盘24位于压缩部8之外，因此不需要将销曲柄机构设于压缩部8内，无需在压缩部8内部设置销曲柄机构的轴承。因此，不会产生如下的因在压缩部8内存在轴承引起的现有问题：因异物向轴承润滑油的附着、腐蚀性气体引起的润滑油的劣化；轴承的破损的可能性；向轴承补充润滑油时的分解作业的庞大时间与工作量及在轴承的润滑中使用润滑油或使用干式轴承作为轴承所产生的高成本化。 [0060] 另外，由于无需在压缩部8的外周侧设置销曲柄机构，因此使压缩部8小型化，这样的话能够实现涡旋流体机械整体的小型化。 [0061] 此外，通过设置波纹管40，在不使用顶封的情况下能够实现压缩部8的轴向的密封。另外，由于波纹管40仅包围棒状的凸起26的周围即可，因此能够将波纹管的直径抑制得较小。由此，能够使波纹管40实现长寿命化，这样的话能够实现涡旋流体机械1的长时间运转。 [0062] 另外，如本实施例这样，作为双卷板式的涡旋流体机械，利用凸起支承回旋涡盘，因此，即使在顶封13磨损的情况下也能够保持回旋涡盘14与固定涡盘10、12之间的间隔。由此，能够防止回旋涡盘14与固定涡盘10、12的接触。 [0063] 另外，当在凸起26内设置连接外部与压缩室18a、18b内的贯通路径(未图示)时，经由该贯通路径而导入空气、冷却液，从而能够容易地冷却压缩室内。 [0064] 在该情况下，在上述凸起26内设置两条贯通路径，当一者作为上述空气、冷却液等流体的导入口而另一者作为上述流体的排出口时，能够向上述压缩室内连续地导入·排出上述流体，因此是优选的。 [0065] 实施例2 [0066] 图2是由实施例2的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0067] 在图2中，与图1中相同的附图标记表示同一部件，并省略其说明。 [0068] 在图2中，替代图1所示的波纹管40，设置波纹管42。波纹管42将固定涡盘10的背面(与回旋圆盘24对置的面)与凸起26连接起来，并设置在凸起26的整周范围内。即使通过如图2所示地设置波纹管42，也能够实现压缩部8的轴向的密封。 [0069] 根据实施例2，在实现与实施例1相同的效果之外，能够缩短固定涡盘10与回旋圆盘24之间的距离，能够有助于涡旋流体机械1整体的小型化。 [0070] 实施例3 [0071] 图3是由实施例3的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0072] 在图3中，与图1或图2中相同的附图标记表示同一部件，并省略其说明。 [0073] 在图3中，未设置图1所示的波纹管40或图2所示的波纹管42。 [0074] 另一方面，在回旋圆盘24的与固定涡盘10对置的面上设有环状的突起部24a。突起部24a被设为包围凸起26，其顶端与固定涡盘10的同回旋圆盘对置的面接触，当回旋圆盘24回旋时，该突起部24a的顶端在固定涡盘10的面上滑动。由此，能够利用突起部24a来密封压缩部8的轴向。 [0075] 根据实施例3，在实现与实施例1相同的效果之外，由于不需要波纹管，因此能够以简单的构造来实施本发明。 [0076] 实施例4 [0077] 图4是由实施例4的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0078] 在图4中，与图1～图3中相同的附图标记表示同一部件，并省略其说明。 [0079] 在图4中，在固定涡盘10的回旋圆盘24侧的面上也设有旋涡状的固定卷板10d，该固定卷板10d竖立设置于镶板10b的表面，以镶板10b的中心为始卷端，以外周侧为终卷端。 [0080] 此外，在回旋圆盘24的固定涡盘10侧的面上设有旋涡状的回旋卷板24b，该回旋卷板24b竖立设置于回旋圆盘24的表面，以回旋圆盘24的中心为始卷端，以外周侧为终卷端。 [0081] 回旋圆盘24的回旋卷板24b配置为与固定涡盘10的固定卷板10d错开规定角度地重叠，在固定涡盘10的固定卷板10d与回旋圆盘24的回旋卷板24b之间形成有压缩室18c。 [0082] 另外，以将固定涡盘10的背面与回旋圆盘24的同该面对置的面连接起来的方式设置波纹管44。波纹管44用作轴向的密封件，以包围最外周侧的固定卷板10d及回旋卷板24d的周向整周的方式设置在固定涡盘10与回旋圆盘24之间。 [0083] 根据实施例4，在实现与实施例1相同的效果之外，由于设有压缩室18a、18b、18c这三个压缩室，因此能够发挥较高的压缩能力。 [0084] 实施例5 [0085] 图5是由实施例5的涡旋流体机械的一部分剖面表示的侧视图。 [0086] 在图5中，与图4相同的附图标记表示同一部件，并省略其说明。 [0087] 在图5中，除了未设置波纹管44以外，其余采用与图4相同的结构。 [0088] 在该情况下，在压缩室18c中，也如上述那样在中心附近处压力变得最高。因此，压缩室18c以使来自压缩室18a及压缩室18b的气体不泄露到外部的方式实现密封的功能，即成为自加压抽气型的结构。 [0089] 根据实施例5的结构，在实现实施例4的效果之外，基于不需要波纹管的情况使涡旋流体机械1的构造变得简单。 [0090] 产业上的可利用性 [0091] 本发明能够用作如下所述的涡旋流体机械，其因在压缩室内部不存在销曲柄机构而无需在压缩室内设置轴承，进而不需要利用被称作顶封的树脂件来密封轴向，因此能够使连续运转时间实现长时间化。 |
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