CN101680449B - 单螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少作用于螺杆转子上的轴向负载的单螺杆压缩机。该单螺杆压缩机(1)具有螺杆转子(2)和壳体(3)。螺杆转子(2)其外周面具有多条螺旋状的槽(6)，形成随着从吸入侧向排出侧去而外径增大的锥形状。壳体(3)收纳所述螺杆转子(2)。螺杆转子(2)具有反锥部分(8)。反锥部分(8)是在具有螺旋状的槽(6)的外周面上、在排出侧的最大外径部分(B)的下游侧，外径从最大外径部分(B)逐渐变小的反锥形状。

Description

单螺杆压缩机

技术领域

本发明涉及一种单螺杆压缩机。

背景技术

以往，为了压缩冷冻机的致冷剂等压缩介质，提案有各种压缩机，但是其中，单螺杆压缩机的振动、噪音小，可靠性高，为众所知。

专利文献1所记载的单螺杆压缩机具有：在外周面具有多条螺旋状的槽的圆筒状的螺杆转子；与螺杆转子啮合的同时旋转的至少一个闸转子；收纳螺杆转子的壳体。致冷剂等压缩介质被送往在壳体内部旋转的螺杆转子的螺旋状的槽中，在由螺旋状的槽、闸转子的齿以及壳体包围的空间内部压缩，并从壳体的排出孔排出。

另外，如专利文献2所记载，具有这样的单螺杆压缩机，其具有：随着从吸入侧向排出侧去而外径变化的锥形状或反锥形状的螺杆转子；与螺杆转子的螺旋状的槽啮合的同时旋转的小齿轮。在这样的专利文献2所记载的单螺杆压缩机中，致冷剂等压缩介质也被送往在壳体内部旋转的螺杆转子的螺旋状的槽中，在由螺旋状的槽、小齿轮的齿以及壳体包围的空间内部压缩，并从壳体的排出孔排出。

专利文献1：日本特开2002-202080号公报

专利文献2：美国再公开专利第30400号公报

但是，在上述专利文献2所记载的锥形状的螺杆转子的情况下，在排出侧直径小的锥形状中，存在排出孔变小、压缩损失增大的问题。另外，在专利文献1所记载的圆筒形的螺杆转子的情况下，也不能确保充分的排出孔，降低压缩损失是困难的。

因此，为了降低压缩损失，提案有采用排出侧直径大的锥形状的螺杆转子。但是，在这样的排出侧直径大的锥形状的螺杆转子中，虽然压缩损失降低，但是存在作用于螺杆转子的轴向负载变大，轴向的负载平衡变大的新问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少作用于螺杆转子上的轴向负载的单螺杆压缩机。

第一发明的单螺杆压缩机具有螺杆转子和壳体。螺杆转子在其外周面具有多条螺旋状的槽，形成为随着从吸入侧向排出侧去而外径增大的锥形状。壳体收纳螺杆转子。螺杆转子具有反锥部分。反锥部分是在具有螺旋状的槽的外周面上、在排出侧的最大外径部分的下游侧，外径从最大外径部分逐渐变小的反锥形状。

在此，由于螺杆转子具有在具有螺旋状的槽的外周面上、在排出侧的最大外径部分的下游侧，外径从最大外径部分逐渐变小的反锥形状的反锥形部分，所以压缩介质沿轴向向排出侧推压螺杆转子的力由压缩介质向吸入侧压回反锥形部分的力抵消，从而能够减少作用于螺杆转子上的轴向负载。

第二发明的单螺杆压缩机，在第一发明的单螺杆压缩机的基础上，在壳体的外周面上的与反锥部分相对的部位上开设有第一排出孔。

在此，由于在壳体的外周面上的与反锥部分相对的部位上开设有第一排出孔，所以能够取得较大的用于排出在壳体内部压缩的致冷剂的第一排出孔，由此，能够降低排出压损，防止过度压缩。

第三发明的单螺杆压缩机，在第二发明的单螺杆压缩机的基础上，在壳体的外周面上的比最大外径部分更靠吸入侧的部位上还开设有第二排出孔。

在此，由于在壳体的外周面上的比最大外径部分更靠吸入侧的部位上还开设有第二排出孔，所以能够充分确保排出面积。

第四发明的单螺杆压缩机，在第三发明的单螺杆压缩机的基础上，第一排出孔和第二排出孔在螺杆转子旋转时，能够同时与螺杆转子外周面上相邻的两条槽连通。

在此，由于第一排出孔和第二排出孔在螺杆转子旋转时，能够同时与螺杆转子外周面上相邻的两条槽连通，所以能够防止第一排出孔和第二排出孔之间的途中压缩，能够消除排出压的不均衡。

第五发明的单螺杆压缩机，在第三发明或第四发明的单螺杆压缩机的基础上，在壳体的外周面上，第一排出孔和第二排出孔连通。

在此，由于在壳体的外周面上，第一排出孔和第二排出孔连通，所以能够确保更大的排出面积，并且排出孔的形成变得容易。

第六发明的单螺杆压缩机，在第一发明～第五发明的任一发明的单螺杆压缩机中，在螺杆转子的形成有槽的部分上，排出侧端部的外径比吸入侧端部的外径大。

在此，由于在螺杆转子的形成有槽的部分上，排出侧端部的外径比吸入侧端部的外径大，所以能够确保充分的反锥形部分。

〔发明效果〕

根据第一发明，压缩介质沿轴向向排出侧推压螺杆转子的力由压缩介质向吸入侧压回反锥形部分的力抵消，从而能够减少作用于螺杆转子上的轴向负载。

根据第二发明，能够取得较大的用于排出在壳体内部压缩的致冷剂的第一排出孔，由此，能够降低排出压损，防止过度压缩。

根据第三发明，能够充分确保排出面积。

根据第四发明，能够防止第一排出孔和第二排出孔之间的途中压缩，能够消除排出压的不均衡。

根据第五发明，能够确保更大的排出面积，并且排出孔的形成变得容易。

根据第六发明，能够确保充分的反锥形部分。

附图说明

图1是本发明的实施方式的单螺杆压缩机的结构图。

图2是图1的螺杆转子和闸转子的正面图。

图3是图1的螺杆转子和闸转子的立体图。

图4是图1的单螺杆压缩机的IV-IV线剖面图。

图5是图1的单螺杆压缩机的V-V线剖面图。

附图标记说明

1单螺杆压缩机

2螺杆转子

3壳体

4轴

5闸转子

6螺旋状的槽

7主锥形部分

8反锥形部分

10第一排出孔

11第二排出孔

具体实施方式

接着，参照附图，说明本发明的单螺杆压缩机的实施方式。

<单螺杆压缩机1的构成>

图1～图5所示的单螺杆压缩机1具有螺杆转子2、收纳螺杆转子2的壳体3、构成螺杆转子2的旋转轴的轴4、闸转子5以及推力轴承13。

螺杆转子2为在外周面具有多条螺旋状的槽6，随着从吸入侧端部A向排出侧端部C去(更具体地、最大外径部分B)而外径变大的锥形状的转子。螺杆转子2与轴4构成一体，能够在壳体3的内部旋转。螺杆转子2由推力轴承13沿轴向自从排出侧向吸入侧的方向被支承。

另外，螺杆转子2具有：在具有螺旋状的槽6的外周面上，随着从吸入侧端部A至排出侧的最大外径部分B而外径以锥形状变大的主锥形部分7、和在最大外径部分B的下游侧，外径从最大外径部分B逐渐变小的反锥形状的反锥形部分8。在该主锥形部分7和反锥形部分8连续形成有螺旋状的槽6。

由此，致冷剂等压缩介质沿轴向向排出侧端部C推压螺杆转子2的力由压缩介质向吸入侧端部A压回反锥形部分的力抵消，从而能够减少作用于螺杆转子2的轴向负载(例如压缩介质从吸入侧端部A向排出侧端部C推压的负载、以及作为其反作用力的推力轴承13压回的负载)。

另外，由于在螺杆转子2的形成有槽6的主锥形部分7和反锥形部分8上，排出侧端部C的外径D1设定为比吸入侧端部A的外径D2大，所以能够充分确保反锥形部分8的范围。

壳体3为圆筒形的部件，旋转自如地收纳螺杆转子2和轴4。壳体3具有内径局部变化、接触螺杆转子2的主锥形部分7的外周面的锥形内面部9。

另外，在壳体3上与反锥形部分8相对的部位上开设有用于排出在壳体3内部压缩的致冷剂的第一排出孔10。

另外，作为其他的排出孔，在壳体3的外周面上比最大外径部分B更靠吸入侧的部位上开设有第二排出孔11。

该第一排出孔10以及第二排出孔11分别开设在壳体3的外周面的适当位置上，以使在螺杆转子2旋转时与螺杆转子2外周面上相邻的两条槽6能够同时连通。因此，能够防止第一排出孔10和第二排出孔11之间的途中压缩，能够消除排出压的不均衡。

闸转子5为具有与螺杆转子2的槽6啮合的多片齿12的旋转体，能够围绕与作为螺杆转子2的旋转轴的轴4大致垂直的旋转轴(未图示)旋转。闸转子5的齿12能够通过形成在壳体3上的缝隙14而与壳体3内部的螺杆转子2的螺旋状的槽6啮合。

螺杆转子2所具有的槽6的个数为6条，闸转子5所具有的齿12的片数为11片。槽6的个数6和齿12的片数11互质，所以当该单螺杆压缩机1动作，则多个齿12能够顺次与多个槽6啮合。

<单螺杆压缩机1的动作说明>

当轴4从壳体3外部的电机(未图示)接受旋转驱动力，则螺杆转子2向箭头R1(参照图2～3)的方向旋转。这时，与螺杆转子2的螺旋状的槽6啮合的闸转子5，通过使其齿12推压在螺旋状的槽6的内壁上，而在箭头R2的方向上旋转。这时，由壳体3的内面、螺杆转子2的槽6以及闸转子5的齿12分隔形成的压缩室的容积减少。

利用该容积的减少，能够使从壳体3的吸入侧开口15导入的压缩前的致冷剂F1(参照图1)在槽6和齿12啮合之前导入压缩室，在槽6和齿12啮合的期间，压缩室的容积减少，致冷剂被压缩，之后，在槽6和齿12的啮合释放后，被压缩的致冷剂F2、F3(参照图1)立刻分别从第一排出孔10、第二排出孔11排出。

这时，在主锥形部分7上致冷剂沿轴向从吸入侧端部A向排出侧端部C推压螺杆转子2的力，由致冷剂从排出侧端部C向吸入侧端部A压回反锥形部分8的力抵消。由此，能够减少作用于螺杆转子2上的轴向负载。

另外，主锥形部分7和反锥形部分8设计成：作用于螺杆转子2上的轴向负载不向前后方向(图2的端部A→C方向和C→A方向)变动，并且致冷剂推压主锥形部分7的力始终比推压反锥形部分8的力大。

<特征>

(1)

在实施方式的单螺杆压缩机1中，螺杆转子2具有：在具有螺旋状的槽6的外周面上，随着从吸入侧端部A至排出侧的最大外径部分B而外径以锥形状变大的主锥形部分7；和在最大外径部分B的下游侧，外径从最大外径部分B逐渐变小的反锥形状的反锥形部分8。

由此，致冷剂等压缩介质沿轴向向排出侧B推压螺杆转子2的力由压缩介质向吸入侧端部A压回反锥形部分的力抵消，从而能够减少作用于螺杆转子2上的轴向负载。

结果，能够抑制轴向负载引起的问题、例如螺杆转子2和壳体3的内面的间隙扩大或推力轴承13和螺杆转子2的接触面的密封部分产生磨耗。

(2)

在实施方式的单螺杆压缩机1中，由于在螺杆转子2的形成有槽6的主锥形部分7和反锥形部分8上，排出侧端部C的外径D1设定为比吸入侧端部A的外径D2大，所以能够充分确保反锥形部分8的范围。

(3)

在实施方式的单螺杆压缩机1中，在壳体3上与反锥形部分8相对的部位上开设有第一排出孔10，所以能够取得较大的用于排出在壳体3内部压缩的致冷剂的第一排出孔10。因此，能够降低排出压损，防止过度压缩。

更详细地，致冷剂的压力在主锥形部分7中越朝向最大外径部分B则越升高，但是在作为最大外径部分B的下游侧的反锥形部分上由于已经形成规定的排出压，所以即使取得较大的第一排出孔10，也能够得到固定压力比。

(4)

在实施方式的单螺杆压缩机1中，在壳体3的外周面上比最大外径部分B更靠吸入侧的部位上，还开设有第二排出孔11，所以能够充分确保排出面积。

(5)

在实施方式的单螺杆压缩机1中，第一排出孔10和第二排出孔11分别开设在壳体3的外周面上，以使在螺杆转子2旋转时与螺杆转子2外周面上相邻的两条槽6能够同时连通。因此，能够防止第一排出孔10和第二排出孔11之间的途中压缩，能够消除排出压的不均衡。

<变形例>

(A)

在上述实施方式中，在壳体3的外周面上，第一排出孔10和第二排出孔11独立且分离形成，但是本发明不限定于此。作为本发明的变形例，也可以在壳体3的外周面上使第一排出孔10和第二排出孔11连通，这种情况下，能够确保更大的排出面积，并且排出孔的形成变得容易。

(B)

另外，在实施方式中，举例说明了具有第一排出孔10和第二排出孔11的例子，但是本发明不限定于此，也可以仅具有第一排出孔。

(C)

另外，也可以在第一排出孔10和第二排出孔11上设置变更开口面积的闸门(shutter)，而能够变更致冷剂的排出量或排出压力。

产业上的可利用性

本发明能够应用于单螺杆压缩机。特别是能够适当地应用于内设在冷机或热泵等中的螺杆压缩机。另外，也能够应用于可变容量(VRV)类型的压缩机。

Claims (6)

1.一种单螺杆压缩机(1)，其具有：

螺杆转子(2)，在其外周面具有多条螺旋状的槽(6)，形成为随着从吸入侧向排出侧去而外径增大的锥形形状；和

壳体(3)，其收纳所述螺杆转子(2)，

所述螺杆转子(2)在具有所述螺旋状的槽(6)的外周面、在所述排出侧的最大外径部分(B)的下游侧，具有外径从所述最大外径部分(B)逐渐变小的反锥形形状的反锥形部分(8)。

2.如权利要求1所述的单螺杆压缩机(1)，其中，

在所述壳体(3)的外周面上的与所述反锥形部分(8)相对的部分开设有第一排出孔(10)。

3.如权利要求2所述的单螺杆压缩机(1)，其中，

在所述壳体(3)的外周面上的比所述最大外径部分(B)更靠吸入侧的部分，还开设有第二排出孔(11)。

4.如权利要求3所述的单螺杆压缩机(1)，其中，

在所述螺杆转子(2)旋转时，所述第一排出孔(10)和所述第二排出孔(11)能够同时与所述螺杆转子(2)外周面上相邻的两条槽(6)连通。

5.如权利要求3或4所述的单螺杆压缩机(1)，其中，

在所述壳体(3)的外周面上，所述第一排出孔(10)和所述第二排出孔(11)连通。

6.如权利要求1所述的单螺杆压缩机(1)，其中，

在所述螺杆转子(2)的形成有槽(6)的部分，排出侧端部(C)的外径比吸入侧端部(A)的外径大。 

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