CN101046201A - 涡旋式流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡旋式流体机械，具备：动涡盘(3)相对定涡盘(2)进行旋转运动而形成的压缩室(14)；以及，设在与动涡盘的卷板(3a)相反侧的面上的背压室(12)，具备设在动涡盘(3)的端板上，并从在压缩室(14)侧开口的压缩室侧开口部(22c)向在背压室(12)侧开口的背压室侧开口部(22b)连通的连接通道(22)，伴随动涡盘(3)的旋转运动，通过用定涡盘(2)的端板开闭压缩室侧开口部(22c)而进行连接通道(22)的连通及闭塞。进一步减少流入流出背压室和压缩室之间的流体的流动阻力而提高压缩效率及可靠性。

Description

涡旋式流体机械
技术领域
本发明涉及处理制冷剂等压缩性气体或液体的涡旋式压缩机、涡旋式膨胀机、涡旋式真空泵、涡旋式鼓风机等涡旋式流体机械，特别适用于对动涡盘的背面作用流体压力而维持轴向密封的机械。
背景技术
以往，在为了向定涡盘推压动涡盘保持轴向密封，而从压缩室向定涡盘的背压室设置连接孔(连接通道)的涡旋式流体机械中，已知在宽的转数范围内，为了减少伴随通过连接孔的流体出入的动力损耗的发生，仅在压缩室的压力成为与背压室的压力大致接近的值时打开背压室开口部，例如记载在特开平2-130284号公报上。
在上述现有技术中，仅仅为了打开设置于动涡盘的端板上的连接孔的背压室侧开口部，用定涡盘的滑动面开闭背压室侧开口部，所以连接通道在途中需要多个弯曲部等而形状复杂，且通道长度变长，有可能使连接通道的流动阻力变大。
另外，在连接通道的一部分上需要封闭在加工连通通道时产生的开口端的封闭部件，因此部品件数增多。再有，即使在定涡盘端板上形成了凹部，加工也变得复杂，并且两涡盘端板彼此的滑动面面积减小，有可能使背压室和压缩室的密封性受损。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述现有技术的问题，进一步减小流入流出背压室和压缩室之间的流体的流动阻力而提高压缩效率，并且简化动涡盘的加工、减小部品件数而提高可靠性。而且，另一目的在于，充分确保两涡盘端板彼此的滑动面面积，提高背压室和压缩室的密封性。
为了解决上述问题，本发明是一种涡旋式流体机械，具备：设有竖立设置在端板上的卷板的动涡盘及定涡盘；上述动涡盘相对上述定涡盘以被阻止自转的状态进行旋转运动而形成的压缩室；以及，设在与上述动涡盘的卷板相反侧的面上的背压室，具备设在上述动涡盘的端板上并从在上述压缩室侧开口的压缩室侧开口部向在上述背压室侧开口的背压室侧开口部连通的连接通道，伴随上述动涡盘的旋转运动，通过用上述定涡盘的端板开闭上述压缩室侧开口部而进行上述连接通道的连通及闭塞。
根据本发明，从压缩室向背压室连通的连接通道伴随动涡旋的旋转运动，利用定涡盘的端板在压缩室侧开口部进行开闭，所以流动阻力小，压缩效率提高，并且可以提高涡旋式流体机械的可靠性。而且，确保两涡盘端板彼此的滑动面面积而提高背压室和压缩室的密封性，可以实现高输出化。
本发明的其他目的、特征以及优点从参照附图对本发明的实施方式的描述而变得更加明显。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的局部剖视图。
图2是说明一实施方式的动作的俯视图。
图3是表示本发明的一实施方式的连接通道的设置范围的俯视图。
图4是本发明的其他实施方式的局部剖视图。
图5是一实施方式的侧剖视图。
具体实施方式
参照图5说明作为涡旋式流体机械使用的涡旋式压缩机。涡旋式压缩机形成为在密闭容器1内容纳配设压缩部、驱动部和供油路径的构造。
压缩部的基本元件是定涡盘2、动涡盘3和机架4。定涡盘2的基本构成部分是卷板(ラツプ)2a、端板2b、吸入口2c和排出口2d，动涡盘3的基本构成部分是卷板3a、端板3b、轴支撑部3c和轴支撑部端面3d。机架4用焊接等固定在密闭容器1上，定涡盘2用螺栓等固定在机架4上。
旋转驱动动涡盘3的驱动部的基本元件是：作为旋转驱动装置的一例使用感应电动机的场合的定子5及转子6；旋转轴7和作为动涡盘3的自转防止机构的主要部件的欧式环8；旋转自如地配合机架4和旋转轴7的旋转轴的主轴支撑部9；可沿旋转轴方向移动且旋转自如地配合动涡盘3和旋转轴7的偏心部的动涡盘的轴支撑部3c。
在机架4内装主轴支撑部9。定子5通过热装等固定在密闭容器1上。转子6可旋转地配置在环状的定子5内。旋转轴7旋转自如地被主轴支撑部9支撑，旋转轴7的中间部贯通转子6的中心部。在旋转轴7的轴心部设置贯通两端面的供油孔10，在旋转轴7上配合作为平衡部品的配重11，该配重用于抵消伴随动涡盘3的运动产生的不平衡力，将压缩机的振动保持为较低。
欧式环8与动涡盘3一起配设在由机架4和定涡盘2形成的背压室12内，形成于欧式环8上的正交的2组楔部分的一组在构成于机架4上的楔槽内滑动，剩下的1组在构成于动涡盘端板3b的背面侧的楔槽内滑动。
积存在密闭容器1的下部空间内的润滑油13经由设置于旋转轴7的轴心部上的供油孔17，利用根据供油孔10的偏心旋转动作引起的离心泵作用等向压缩部和各支撑部3c、9供油。
在旋转驱动装置为感应电动机的场合，转子6利用定子5发生的旋转磁场具有旋转力，固定在转子6上的旋转轴7伴随转子6的旋转进行旋转动作。动涡盘3可沿旋转轴方向移动且旋转自如地与旋转轴7的偏心部配合，旋转轴7的旋转运动通过欧式环8等自转防止机构转换为动涡盘3的旋转运动。啮合定涡盘2和动涡盘3而形成的作为密闭空间的压缩室14的容积通过动涡盘3进行旋转运动而减少。在压缩动作中伴随动涡盘3的旋转运动，工作流体经由吸入管15、吸入口2c吸入到压缩室14中。被吸入的工作流体经过在压缩室14的压缩行程，与排出口2d导通，经由排出空间16、排出管17被排出。另外，在啮合定涡盘2和动涡盘3进行压缩动作时，确保充分的气密性以尽量防止产生从压缩室14的工作流体的泄漏很重要。
参照图1图～3详细说明一实施方式。
图1表示涡旋式压缩机，特别是从压缩室向背压室连通的连接通道部的侧视图。形成于使欧式环8滑动的动涡盘端板3b的背面侧上的空间是背压室12，啮合定涡盘2和动涡盘3形成的密闭空间成为压缩室14。连接通道22设置在动涡盘端板3b上，使连接通道22的向背压室12开口的连通通道22a一直与背压室12连通。
图2是在图1的B-B断面，说明压缩动作中的连接通道22的作用和效果。
连接通道22作为向压缩室14开口的连接通道的压缩室侧开口部22c被图示出，图2以形成于动涡盘3的卷板内线侧上的压缩室14吸入结束时的图2(a)为起点，将在每90℃的动涡盘3的旋转位置上的各啮合状态表示在图2(b)～(d)中。
伴随动涡盘3的旋转运动，工作流体经由动涡盘吸入口2c吸入到压缩室14中。被吸入的工作流体伴随动涡盘3的旋转运动，在压缩室14内被逐渐减少容积，即被压缩，在压缩室14到达与定涡盘排出口2d的导通位置的时刻被排出。
在形成于动涡盘3的卷板内线侧上的压缩室14吸入结束时的图2(a)的啮合状态下，连接通道的压缩室侧开口部22c没有被定涡盘的端板2b堵住，向压缩室14开口。即，通过连接通道22连通背压室12和压缩室14。
在进行压缩动作到图2(b)的过程中，连接通道的压缩室侧开口部22c开始被定涡盘的端板2b堵住，不能完全连通背压室12和压缩室14随即被闭塞。
在从图2(b)到(c)的过程中，连接通道的压缩室侧开口部22c被定涡盘的端板2b堵住，背压室12和压缩室14被闭塞。
到了图2(d)，连接通道的压缩室侧开口部22c从定涡盘的端板2b离开，开始向压缩室14开口，从而使背压室12和压缩室14连通。
如上所述，连接通道22的向压缩室14开口的压缩室侧开口部22c伴随动涡盘3的旋转运动，被定涡盘的端板2b间歇性地开闭。
从而，与大致一直连通背压室12和压缩室14的连接通道相比，能够缩短连通时间，能够减少由出入连接通道22的流体引起的能量(动力)损耗。
由于使连接通道22的背压室侧开口部22b和连通通道22a一直与背压室12连通，因此可以用压缩室侧开口部22c的间歇性的开闭，流动阻力小且不妨碍压缩动作地断续地在短时间内连通流入流出背压室12和压缩室14的流体的必要充分的流量。
另外，通过调整连接通道的压缩室侧开口部22c的设置位置和开口形状或者旋转运动的旋转移动距离，控制背压室12的压力，防止工作流体在压缩室14的泄漏，可以生成在宽的转数范围内确保充分的气密性的推压力。
再有，由于用定涡盘的端板间歇性地进行开闭的连接通道22并不是向背压室12开口的开口部22b，而是向压缩室14开口的开口部22c，因此，可以使连接通道22成为更简单的形状，例如弯曲部少的形状。而且，无需在定涡盘端板2b上形成凹部23，充分确保两涡盘端板彼此的滑动面面积，能够提高背压室和压缩室的密封性。
再有，可以简化连接通道22和定涡盘端板2b的加工，能够减少连接通道22所需的部品件数。
再有，若为了用最短距离连通背压室12和压缩室14，将连接通道22以直孔贯通在动涡盘端板3b上，则可以进一步减小连接通道22的流动阻力，进一步简化加工。
如图2所示的连接通道的压缩室侧开口部22c最好在工作流体的吸入结束后向压缩行程中的压缩室14开口。即，在使连接通道的压缩室侧开口部22c在与定涡盘吸入口2c导通的位置开口的场合，与吸入的工作流体相比密度大且高温的润滑油13通过连接通道22输送到吸入口2c，加热工作流体使其膨胀，减少吸入容积。从而，连接通道的压缩室侧开口部22c在工作流体的吸入结束后向压缩行程中的压缩室14开口更能加大效果。
在图2中，使用形成于动涡盘3的卷板外线侧的外线侧压缩室和形成于卷板内线侧的内线侧压缩室的吸入容积不同的涡旋状卷板(以下称为非对称卷板)进行了说明，但使用外线侧压缩室和内线侧压缩室的吸入容积相等的涡旋状卷板(以下称为对称卷板)也能得到同样的作用和效果。
使用图3详细说明连接通道的压缩室侧开口部的适宜的设置位置。在图3中对齐动涡盘端板3b上的斜线部24a和双斜线部24b的范围24是在定涡盘2和动涡盘3上使用非对称卷板的场合的动涡盘卷板3a的最外周部，而且是从动涡盘卷板3a的外线向外部侧增加旋转移动距离的范围。该范围24是与伴随动涡盘3的旋转运动的定涡盘端板2b的滑动面，也是根据动涡盘3的旋转位置形成压缩室14的面。
从而，通过在范围24内设置连接通道22的向压缩室14开口的压缩室侧开口部22c，压缩室侧开口部22c伴随动涡盘3的旋转运动，用定涡盘端板2b间歇性的开闭。由此，最好在范围24内配置连接通道22的压缩室侧开口部22c。
在定涡盘2和动涡盘3使用对称卷板的场合，只有双斜线部24b成为配置连接通道的压缩室侧开口部22c的适宜的范围。
非对称卷板与对称卷板相比，其结束工作流体的吸入并开始压缩行程的定涡盘卷板2a的内线向吸入侧2c延长。因此，在使用非对称卷板的场合，斜线部24a是与伴随动涡盘3的旋转运动的定涡盘端板2b的滑动面，也成为根据动涡盘3的旋转位置形成压缩室14的面，成为连接通道的压缩室侧开口部22c的适宜的配置范围。而且，与对称卷板相比，使用非对称卷板更能扩大设置连接通道的压缩室侧开口部22c的范围。
另外，也可以应用于润滑各轴承的润滑油的大部分混入到压缩室14中的构造的涡旋式流体机械，但应用于如下构造的涡旋式流体机械更能抑制连通连接通道22向压缩室14流入流出的润滑油的流量，上述构造即在动涡盘3的下端面和与该下端面相对的机架4内设置密封部件，设置润滑油的大部分不会混入到压缩室14中而润滑各轴承的回油装置的构造。
使用图4详细说明其他实施方式。图4是涡旋式压缩机的连接通道周围的侧视图。
连接通道22的向背压室12开口的开口部22b成为动涡盘端板3b的外周侧端面。在被动涡盘端板3b的外周侧端面和机架4包围的空间内，容易积存密封压缩室14或两涡盘端板的滑动面的润滑油13，若积存密度比制冷剂等工作流体还大的润滑油13，则在动涡盘3进行旋转运动时，用动涡盘端板3b的外周侧端面啮入或者搅拌润滑油13，因此损耗增大。
但是，由于开口部22b设在动涡盘端板3b的外周侧面上，所以可以使被动涡盘端板3b的外周侧面和机架4包围的空间的润滑油13伴随动涡盘3的旋转运动，从连接通道22的背压室侧开口部22b通过连通通道22a，强制输送到压缩室侧开口部22c、压缩室14，能够减少由润滑油13的啮入或搅拌产生的损耗。
本领域的技术人员应该还可以理解，虽然对本发明的实施方式进行了上述描述，但本发明并不局限于此，在不脱离本发明的精神实质和随附权利要求的范围可做各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种涡旋式流体机械，具备：设有竖立设置在端板上的卷板的动涡盘及定涡盘；上述动涡盘相对上述定涡盘以被阻止自转的状态进行旋转运动而形成的压缩室；以及，设在与上述动涡盘的卷板相反侧的面上的背压室，其特征在于，
具备设在上述动涡盘的端板上并从在上述压缩室侧开口的压缩室侧开口部向在上述背压室侧开口的背压室侧开口部连通的连接通道，
伴随上述动涡盘的旋转运动，通过用上述定涡盘的端板开闭上述压缩室侧开口部而进行上述连接通道的连通及闭塞。
2.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述背压室侧开口部设在与上述动涡盘的卷板相反侧的面上。
3.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述连接通道从竖立设置动涡盘的卷板的面向相反侧的面连通。
4.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述连接通道设定为从竖立设置动涡盘的卷板的面向相反侧的面贯通的直孔。
5.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述压缩室侧开口部设置在从上述动涡盘的卷板的最外周部向外周侧增加旋转移动距离的范围内。
6.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述压缩室侧开口部从上述动涡盘的卷板的最外周部向外周侧设置，在工作流体的吸入结束后开口。
7.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
形成于上述动涡盘的卷板的外线侧的外线侧压缩室和形成于上述卷板内线侧的内线侧压缩室的吸入容积不同。
8.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，
上述背压室侧开口部设置在上述动涡盘的端板的外周侧面上。
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