CN102213232A - 驱动轴构造、涡轮压缩机及涡轮制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种驱动轴构造，该驱动轴构造具有：传递驱动力的驱动轴；以及与所述驱动轴的外周面紧密贴合地设置的密封部件。在该驱动轴构造中，所述驱动轴具有位于比所述外周面靠近径向内侧的位置的第二面，所述第二面具有指标标记，该指标标记用于确认与所述驱动轴的旋转有关的信息或与轴线方向上的位移有关的信息。

Description

驱动轴构造、涡轮压缩机及涡轮制冷机

技术领域

本发明涉及驱动轴构造、涡轮压缩机及涡轮制冷机。本申请针对2010年4月6日申请的日本国专利申请第2010-087858号主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

作为对水等冷却对象物进行冷却或冷冻的制冷机，公知具有对冷却介质气体进行压缩并排出的涡轮压缩机的涡轮制冷机。在这种涡轮压缩机中，为了调节涡轮制冷机的冷却能力，有时设有对在涡轮压缩机内流动的冷却介质气体的流量进行调节的流量调节部（例如参照日本国特开2007-177695号公报）。流量调节部可列举：设于涡轮压缩机的壳体内部并对冷却介质气体的流路宽度进行调节的结构、使用以转动自如的方式设于冷却介质气体的流路内的多个翼部件的结构等。在壳体的外部设有对流量调节部进行驱动的马达等的驱动部。驱动部经由驱动轴与流量调节部连结。驱动轴是将驱动部产生的驱动力传递到流量调节部的轴部件。驱动轴以贯通壳体的方式设置，所以在驱动轴的外周面设置与其紧密贴合的密封部件（填料等），防止冷却介质气体从驱动轴周围漏出。

在这种涡轮冷却器中，流量调节部设于涡轮压缩机的壳体内部，所以难以从壳体外部确认其动作。因此，有时在驱动轴的外周面中能够从外部视觉辨认的部位，形成有用于确认流量调节部的动作的指标标记。在这种指标标记的形成中，例如使用冲孔。

但是，当使用冲孔来形成指标标记时，在指标标记的周围产生飞边或毛刺等。并且，例如在维护时，为了对涡轮压缩机的内部进行确认、检查，需要对驱动轴和密封部件进行分解并再次组装。

即，密封部件与驱动轴的外周面紧密贴合地设置，所以在由于在外周面中形成指标标记而产生飞边或毛刺等的情况下，在驱动轴和密封部件的分解、组装时，可能由于飞边或毛刺等损伤密封部件。若密封部件损伤，则无法确保驱动轴周围的气密性，所以必须更换损伤了的密封部件。因此，存在涡轮压缩机的维护费用增加的问题。

发明内容

本发明是考虑这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止驱动轴和密封部件的分解、组装时的密封部件的损伤的驱动轴构造、涡轮压缩机及涡轮制冷机。

为了解决上述课题，本发明采用以下方式。

（1）本发明的驱动轴构造具有：传递驱动力的驱动轴；以及与该驱动轴的外周面紧密贴合地设置的密封部件。该驱动轴具有位于比外周面靠近径向内侧的位置的第二面，第二面具有指标标记，该指标标记用于确认与驱动轴的旋转有关的信息或与轴线方向上的位移有关的信息。

根据上述驱动轴构造，指标标记设于驱动轴的第二面。并且，在驱动轴和密封部件的分解、组装时，与外周面紧密贴合地设置的密封部件不与位于比外周面靠近径向内侧的位置的第二面接触。因此，在上述分解、组装时，密封部件不会与设于第二面的指标标记接触。

（2）所述第二面也可以设为从外周面起逐渐缩径的锥形部。

（3）在第二面附近可以具有与驱动轴隔开间隙设置的固定台座部，固定台座部具有基准标记，该基准标记作为对于指标标记的移动的基准。

（4）本发明的涡轮压缩机具有：壳体，压缩后的气体在内部流动；流量调节部，在该壳体的内部对气体的流量进行调节；驱动部，从壳体的外部驱动流量调节部；以及驱动轴构造，向流量调节部传递驱动部的驱动力，作为所述驱动轴构造，具有所述（1）所记载的驱动轴构造。

（5）本发明的涡轮制冷机具有：冷凝器，使压缩后的冷却介质冷却液化；蒸发器，使液化后的冷却介质蒸发而从冷却对象物带走气化热，从而对冷却对象物进行冷却；以及压缩机，对在该蒸发器中蒸发的冷却介质进行压缩并供给到冷凝器，作为所述压缩机，具有所述（4）所记载的涡轮压缩机。

根据本发明，在驱动轴和密封部件的分解、组装时，能够防止密封部件与设于第二面的指标标记接触。因此，例如即使利用冲孔等形成指标标记而在指标标记的周围产生飞边或毛刺等，也能够防止密封部件的损伤。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的涡轮制冷机的概略结构的框图。

图2是本发明的实施方式的涡轮压缩机的水平剖视图。

图3是放大了图2中的第二驱动轴构造后的水平剖视图。

图4A是本发明的实施方式的第二驱动轴构造的概略图。

图4B是本发明的实施方式的第二驱动轴构造的概略图。

具体实施方式

下面，参照图1～图4对本发明的实施方式进行说明。另外，在用于以下说明的各附图中，为了令各部件为能够识别的大小而适当变更各部件的比例尺。

图1是示出本实施方式的涡轮制冷机S1的概略结构的框图。本实施方式的涡轮制冷机S1例如为了生成空调用冷却水而设置在大厦或工厂等。如图1所示，该涡轮制冷机S1具有冷凝器1、节能器2、蒸发器3以及涡轮压缩机4。

向冷凝器1供给压缩后的气体状态的冷却介质即压缩冷却介质气体X1，通过对该压缩冷却介质气体X1进行冷却液化而形成冷却介质液体X2。如图1所示，该冷凝器1经由供压缩冷却介质气体X1流动的流路R1与涡轮压缩机4连接，经由供冷却介质液体X2流动的流路R2与节能器2连接。在流路R2中设置有用于对冷却介质液体X2进行减压的膨胀阀5。

节能器2临时贮存由膨胀阀5减压后的冷却介质液体X2。该节能器2经由供冷却介质液体X2流动的流路R3与蒸发器3连接，经由供在节能器2中产生的冷却介质的气相成分X3流动的流路R4与涡轮压缩机4连接。在流路R3中设置有用于进一步对冷却介质液体X2进行减压的膨胀阀6。并且，流路R4与涡轮压缩机4连接，以便向涡轮压缩机4所具有的后述的第二压缩段22供给气相成分X3。

蒸发器3使冷却介质液体X2蒸发而从水等冷却对象物带走气化热，从而对冷却对象物进行冷却。该蒸发器3经由供由于冷却介质液体X2蒸发而产生的冷却介质气体X4流动的流路R5与涡轮压缩机4连接。流路R4与涡轮压缩机4所具有的后述的第一压缩段21连接。

涡轮压缩机4对冷却介质气体X4进行压缩，使其成为压缩冷却介质气体X1。如上所述，该涡轮压缩机4经由供压缩冷却介质气体X1流动的流路R1与冷凝器1连接，经由供冷却介质气体X4流动的流路R5与蒸发器3连接。

在这样构成的涡轮制冷机S1中，经由流路R1供给到冷凝器1的压缩冷却介质气体X1被冷凝器1液化冷却而成为冷却介质液体X2。冷却介质液体X2在经由流路R2供给到节能器2时，被膨胀阀5减压，在减压状态下临时贮存在节能器2中。然后，该冷却介质液体X2在经由流路R3供给到蒸发器3时，进一步被膨胀阀6减压，在进一步减压的状态下供给到蒸发器3。供给到蒸发器3的冷却介质液体X2借助蒸发器3蒸发而成为冷却介质气体X4，经由流路R5供给到涡轮压缩机4。供给到涡轮压缩机4的冷却介质气体X4被涡轮压缩机4压缩而成为压缩冷却介质气体X1，再次经由流路R1被供给到冷凝器1。另外，冷却介质液体X2贮存在节能器2中时，产生冷却介质的气相成分X3。该气相成分X3经由流路R4供给到涡轮压缩机4，与冷却介质气体X4一起被压缩，作为压缩冷却介质气体X1，经由流路R1被供给到冷凝器1。

即，在这种涡轮制冷机S1中，利用蒸发器3冷却介质液体X2蒸发时，从冷却对象物带走气化热，从而进行冷却对象物的冷却或冷冻。

接着，更加详细地说明涡轮压缩机4。图2是本实施方式的涡轮压缩机4的水平剖视图。如图2所示，本实施方式的涡轮压缩机4具有马达单元10、压缩机单元20以及齿轮单元30。

马达单元10具有：马达12，具有输出轴11，并且该马达12是用于驱动压缩机单元20的驱动源；以及马达壳体13，包围该马达12并且设置有所述马达12。驱动压缩机单元20的驱动源不限于马达12，例如也可以是内燃机。马达12的输出轴11被固定于马达壳体13的第一轴承14和第二轴承15支承为旋转自如。

压缩机单元20具有：第一压缩段21，吸入冷却介质气体X4（参照图1）并进行压缩；以及第二压缩段22，进一步对由第一压缩段21压缩后的冷却介质气体X4进行压缩并将其作为压缩冷却介质气体X1（参照图1）排出。

第一压缩段21具有：第一叶轮21a，对从轴向供给的冷却介质气体X4赋予速度能量并向径向排出；第一扩散器21b，将由第一叶轮21a对冷却介质气体X4赋予的速度能量转换为压力能量从而进行压缩；第一涡旋室21c，将由第一扩散器21b压缩后的冷却介质气体X4导出到第一压缩段21的外部；以及吸入口21d，吸入冷却介质气体X4并将其供给到第一叶轮21a。这些第一扩散器21b、第一涡旋室21c以及吸入口21d由包围第一叶轮21a的第一叶轮壳体21e形成。

在压缩机单元20内设有遍及第一压缩段21和第二压缩段22地延伸的旋转轴23。第一叶轮21a固定于旋转轴23，通过向旋转轴23传递马达12的旋转动力而进行旋转。

在第一压缩段21的吸入口21d设置有多个吸入导流翼21f，该吸入导流翼21f用于调节第一压缩段21的吸入容量。各吸入导流翼21f通过固定于第一叶轮壳体21e的驱动机构21g以能够变更自冷却介质气体X4的流动方向的外观上的面积的方式旋转自如。在该第一叶轮壳体21e的外部设置有马达等的第一驱动部24，该第一驱动部24与驱动机构21g连结，使各吸入导流翼21f旋转。第一驱动部24经由第一驱动轴构造25与驱动机构21g连结。第一驱动轴构造25具有：将第一驱动部24的驱动力传递到驱动机构21g的驱动轴、以及防止冷却介质气体X4从该驱动轴周围漏出的密封部件。

第二压缩段22具有：第二叶轮22a，对由第一压缩段21压缩后并从轴向供给的冷却介质气体X4赋予速度能量并向径向排出；第二扩散器22b，将由第二叶轮22a对冷却介质气体X4赋予的速度能量转换为压力能量从而进行压缩并作为压缩冷却介质气体X1排出；第二涡旋室22c，将从第二扩散器22b排出的压缩冷却介质气体X1导出到第二压缩段22的外部；以及导入涡旋室22d，将由第一压缩段21压缩后的冷却介质气体X4导入第二叶轮22a。这些第二扩散器22b、第二涡旋室22c以及导入涡旋室22d由包围第二叶轮22a的第二叶轮壳体22e（壳体）形成。

第二叶轮22a以与第一叶轮21a背面贴合的方式固定于上述旋转轴23，通过向旋转轴23传递马达12的旋转动力而进行旋转。第二涡旋室22c与用于向冷凝器1（参照图1）供给压缩冷却介质气体X1的流路R1（参照图1）连接，向流路R1供给从第二压缩段22导出的压缩冷却介质气体X1。

在第二叶轮壳体22e中的第二扩散器22b的附近设有流量调节部22f，该流量调节部22f对在第二扩散器22b内流动的压缩冷却介质气体X1的流量进行调节。流量调节部22f设置成包围第二叶轮22a的环状，能够对第二扩散器22b的流路宽度进行调节。即，通过上述吸入导流翼21f和流量调节部22f的作用，能够调节涡轮压缩机4的压缩性能，能够调节涡轮制冷机S1的冷冻性能。另外，在第二叶轮壳体22e的外部设置有对流量调节部22f进行驱动的马达等的第二驱动部26（驱动部）。第二驱动部26经由第二驱动轴构造40（驱动轴构造）与流量调节部22f连结。第二驱动轴构造40将第二驱动部26的驱动力传递到流量调节部22f，其结构在后面详细叙述。

另外，第一压缩段21的第一涡旋室21c和第二压缩段22的导入涡旋室22d经由与第一压缩段21和第二压缩段22分开设置的外部配管（未图示）连接。经由该外部配管向第二压缩段22供给由第一压缩段21压缩后的冷却介质气体X4。上述流路R4（参照图1）与该外部配管连接，经由外部配管向第二压缩段22供给由节能器2产生的冷却介质的气相成分X3。

旋转轴23在第一压缩段21与第二压缩段22之间的空间20a中被第三轴承27和第四轴承28支承为旋转自如，该第三轴承27固定于第二叶轮壳体22e，该第四轴承28固定于第二叶轮壳体22e中的靠马达单元10侧的端部。

齿轮单元30用于将马达12的旋转动力传递到旋转轴23，该齿轮单元30具有：平齿轮31，固定于输出轴11；小齿轮32，固定于旋转轴23并与平齿轮31啮合；以及齿轮壳体33，收纳平齿轮31和小齿轮32。

平齿轮31具有比小齿轮32大的外径，通过平齿轮31与小齿轮32协动，以相对于输出轴11的转速而旋转轴23的转速增加的方式向旋转轴23传递马达12的旋转动力。另外，马达12的旋转动力的传递方法不限于上述这种传递方法。例如，也可以以相对于输出轴11的转速而使旋转轴23的转速相同或减少的方式设定多个齿轮的直径。

齿轮壳体33与马达壳体13及第二叶轮壳体22e分别成形，并连接马达壳体13和第二叶轮壳体22e。在齿轮壳体33的内部形成有用于收纳平齿轮31和小齿轮32的收纳空间33a。在齿轮壳体33设有油罐34，该油罐34回收并贮存对涡轮压缩机4的滑动部供给的润滑油。

接着，更加详细地说明本实施方式的特征即第二驱动轴构造40。图3是放大了图2中的第二驱动轴构造40后的水平剖视图。并且，图4A和图4B是本实施方式的第二驱动轴构造40的概略图。图4A是图3的A-A线的剖视图，图4B是图4A的B-B线的剖视图。如图3所示，第二驱动轴构造40具有驱动轴41和填料箱42。

驱动轴41是将第二驱动部26的驱动力传递到流量调节部22f（参照图2）的轴部件。驱动轴41的靠第二驱动部26侧的端部经由连接器26a固定于第二驱动部26的第二输出轴26b。并且，虽然没有图示，但是，驱动轴41的靠流量调节部22f侧的端部固定于流量调节部22f的驱动机构（未图示）。

填料箱42将驱动轴41支承为旋转自如，并且防止压缩冷却介质气体X1（参照图1）从驱动轴41周围漏出。填料箱42具有设置成供驱动轴41贯通的贯通孔42a。在贯通孔42a的内周面侧配置有填料42b（密封部件），该填料42b将驱动轴41的外周面41a（第一面）与贯通孔42a之间的间隙保持为气密。填料42b形成为包围驱动轴41的环状，与驱动轴41的外周面41a紧密贴合地设置。

并且，填料箱42利用多个第一螺栓42c固定于第二叶轮壳体22e。在填料箱42与第二叶轮壳体22e之间配置有垫片42d，该垫片42d是用于防止压缩冷却介质气体X1漏出的密封部件。通过上述填料42b和垫片42d的协动，能够防止压缩冷却介质气体X1从驱动轴41周围漏出。

进而，填料箱42还用于将第二驱动部26固定于第二叶轮壳体22e。第二驱动部26经由驱动部架台43与填料箱42连结固定。驱动部架台43为，将4张平板部件连结成矩形框状。驱动部架台43通过多个第二螺栓43a固定于填料箱42，通过多个第三螺栓43b固定于第二驱动部26。即，第二驱动部26经由填料箱42和驱动部架台43与第二叶轮壳体22e连结固定。

如图4所示，驱动轴41具有锥形部41b（第二面），该锥形部41b随着朝向第二驱动部26侧而从外周面41a（第一面）逐渐缩径。即，锥形部41b位于比外周面41a靠近径向内侧的位置。在锥形部41b形成有指标标记41c，该指标标记41c用于确认与驱动轴41的旋转有关的信息。指标标记41c例如使用冲孔来形成，成为从锥形部41b的表面凹陷的孔状。在使用冲孔形成的指标标记41c的周围，有时产生飞边或毛刺等。

并且，第二驱动轴构造40具有设于填料箱42的固定台座部44。固定台座部44设于锥形部41b中的指标标记41c的附近，且与驱动轴41隔开间隙地设置。在固定台座部44的靠第二驱动部26侧的表面形成有基准标记44a，该基准标记44a为对于指标标记41c的移动的基准。基准标记44a与指标标记41c同样例如使用冲孔来形成，成为从固定台座部44的表面凹陷的孔状。固定台座部44的靠第二驱动部26侧的表面以及外周面41a与锥形部41b的连接部位在驱动轴41的轴线方向上均设于同一位置。另外，固定台座部44通过第四螺栓44b固定于填料箱42。

固定台座部44设于构成驱动部架台43的平板部件中的接近填料箱42侧而设置的平板部43c的附近。在驱动轴41的轴线方向上进行比较时，固定台座部44高于平板部43c的厚度。平板部43c和固定台座部44均设于填料箱42的同一面，所以与平板部43c相比，固定台座部44向第二驱动部26侧突出设置。

在驱动轴41的锥形部41b形成有指标标记41c，所以通过视觉辨认指标标记41c的移动，能够确认驱动轴41的旋转。驱动轴41与流量调节部22f连结，所以通过视觉辨认指标标记41c的移动，能够从外部确认设于第二叶轮壳体22e内部的流量调节部22f的动作。并且，在锥形部41b中的指标标记41c的附近设有固定台座部44，在固定台座部44形成有基准标记44a，所以通过以基准标记44a为基准来视觉辨认指标标记41c的移动，能够更准确地确认驱动轴41的旋转（和旋转角度）。

如上所述，与驱动部架台43的平板部43c相比，固定台座部44向第二驱动部26侧突出设置。因此，从外部视觉辨认基准标记44a和指标标记41c时，不会被平板部43c遮挡。即，能够提高从外部对基准标记44a和指标标记41c的视觉辨认性。并且，指标标记41c形成于锥形部41b，进一步提高视觉辨认性。

并且，例如在涡轮压缩机4的维护时，为了对涡轮压缩机4的内部进行确认、检查，需要从填料箱42的贯通孔42a拔出驱动轴41，对驱动轴41和填料42b进行分解和再次组装。根据本实施方式，能够在驱动轴41的锥形部41b设置指标标记41c。即，在驱动轴41和填料42b的分解、组装时，与外周面41a紧密贴合地设置的填料42b不与位于比外周面41a靠近径向内侧的位置的锥形部41b接触。因此，在上述分解、组装时，填料42b不会与设于锥形部41b的指标标记41c接触。因此，即使利用冲孔等形成指标标记41c而在指标标记41c的周围产生飞边或毛刺等，也能够防止填料42b的损伤。

并且，在驱动轴41形成有锥形部41b，所以在对驱动轴41和填料箱42进行组装时，能够容易地将驱动轴41插入填料42b内。由此，能够防止插入驱动轴41时的填料42b的损伤。

接着，说明本实施方式中的涡轮压缩机4的动作。首先，马达12的旋转动力经由平齿轮31和小齿轮32传递到旋转轴23。由此，压缩机单元20的第一叶轮21a和第二叶轮22a旋转。

当第一叶轮21a旋转时，第一压缩段21的吸入口21d成为负压状态，冷却介质气体X4从流路R5经由吸入口21d流入第一压缩段21。流入第一压缩段21内部的冷却介质气体X4从轴向流入第一叶轮21a，被第一叶轮21a赋予速度能量并向径向排出。从第一叶轮21a排出的冷却介质气体X4被第一扩散器21b将速度能量转换为压力能量而被压缩。从第一扩散器21b排出的冷却介质气体X4经由第一涡旋室21c导出到第一压缩段21的外部。然后，导出到第一压缩段21外部的冷却介质气体X4经由外部配管（未图示）供给到第二压缩段22。

供给到第二压缩段22的冷却介质气体X4经由导入涡旋室22d从轴向流入第二叶轮22a，被第二叶轮22a赋予速度能量并向径向排出。从第二叶轮22a排出的冷却介质气体X4通过第二扩散器22b将速度能量转换为压力能量，从而进一步被压缩而成为压缩冷却介质气体X1。从第二扩散器22b排出的压缩冷却介质气体X1经由第二涡旋室22c导出到第二压缩段22的外部。然后，导出到第二压缩段22外部的压缩冷却介质气体X1经由流路R1供给到冷凝器1。以上，涡轮压缩机4的动作结束。

因此，根据本实施方式，在驱动轴41和填料42b的分解、组装时，能够防止填料42b与设于锥形部41b的指标标记41c接触。因此，即使例如利用冲孔等形成指标标记41c而在指标标记41c的周围产生飞边或毛刺等，也能够防止填料42b的损伤。

以上，参照附图说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于该实施方式。上述实施方式所示的各结构部件的各形状和组合等是一例，能够在不脱离本发明主旨的范围内根据设计要求等进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，第二驱动轴构造40设于涡轮压缩机4，但是不限于此。例如，第二驱动轴构造40也可以设于压力容器（至少在容器内外产生压力差的状况下使用）。

并且，在上述实施方式中，第二驱动轴构造40用于向流量调节部22f传递驱动力，但是不限于此。例如，也可以代替向吸入导流翼21f和驱动机构21g传递驱动力的第一驱动轴构造25，而使用第二驱动轴构造40。

并且，在上述实施方式中，指标标记41c和基准标记44a用于确认与驱动轴41的旋转有关的信息，但是不限于此。例如，该指标标记41c和基准标记44a也可以用于确认与驱动轴41的轴线方向上的位移有关的信息。

Claims (6)

1.一种驱动轴构造，该驱动轴构造具有：

传递驱动力的驱动轴；以及

与所述驱动轴的外周面紧密贴合地设置的密封部件，

其中，

所述驱动轴具有位于比所述外周面靠径向内侧的位置的第二面，所述第二面具有指标标记，该指标标记用于确认与所述驱动轴的旋转有关的信息或与轴线方向上的位移有关的信息。

2.根据权利要求1所述的驱动轴构造，其特征在于，

所述第二面设为从所述外周面逐渐缩径的锥形部。

3.根据权利要求1所述的驱动轴构造，其特征在于，

在所述第二面的附近具有与所述驱动轴隔开间隙地设置的固定台座部，所述固定台座部具有基准标记，该基准标记为对于所述指标标记的移动的基准。

4.根据权利要求2所述的驱动轴构造，其特征在于，

在所述第二面的附近具有与所述驱动轴隔开间隙地设置的固定台座部，所述固定台座部具有基准标记，该基准标记为对于所述指标标记的移动的基准。

5.一种涡轮压缩机，该涡轮压缩机具有：

壳体，压缩后的气体在内部流动；

流量调节部，在所述壳体的内部对气体的流量进行调节；

驱动部，从所述壳体的外部驱动所述流量调节部；以及

驱动轴构造，向所述流量调节部传递所述驱动部的驱动力，

其中，

作为所述驱动轴构造，具有权利要求1～4中的任一项所述的驱动轴构造。

6.一种涡轮制冷机，该涡轮制冷机具有：

冷凝器，使压缩后的冷却介质冷却液化；

蒸发器，使液化后的所述冷却介质蒸发而从冷却对象物带走气化热，从而对所述冷却对象物进行冷却；以及

压缩机，对在所述蒸发器中蒸发的所述冷却介质进行压缩并供给到所述冷凝器，

其中，

作为所述压缩机，具有权利要求5所述的涡轮压缩机。

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