CN102459905A - 涡旋式流体设备 - Google Patents

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Abstract

一种涡旋式流体设备，包括使用价格便宜的构件且耐久性优异的自转阻止机构。在该涡旋式流体设备中，使在端板的一端面立设有螺旋体的定涡盘和在端板的一端面立设有螺旋体的动涡盘彼此偏心且位相偏离，并使螺旋体彼此相互啮合地配置，使动涡盘相对于定涡盘绕转运动，其特征是，设有由可动侧销、固定侧销及自转阻止构件构成的自转阻止机构，其中，所述可动侧销从动涡盘的端板的另一端面突出，所述固定侧销从外壳侧朝动涡盘的端板的另一端面侧突出，所述自转阻止构件被可动侧销和固定侧销从两侧夹住。

Description

涡旋式流体设备
技术领域
本发明涉及一种涡旋式流体设备，特别地，涉及一种为形成涡旋式流体设备的压缩机构而设的动涡盘的自转阻止机构。
背景技术
涡旋式的压缩机、膨胀机中的压缩机构、膨胀机构一般是通过组合定涡盘和动涡盘而构成的。此外，动涡盘被设成能相对于定涡盘公转且不能自转。这样，作为用于使动涡盘不能自转的自转阻止机构，已知有几种机构。
例如，在专利文献1所记载的涡旋式流体设备中，通过使突设于绕转涡盘(日文：旋回スクロ一ル)的绕转销与突设于定涡盘的外壳销在设于对两销间的相对距离进行限制的突起约束构件的两个孔的内周面滑动接触，来阻止绕转涡盘的自转。
另外，在专利文献2所记载的涡旋式压缩机中，通过使突设于动涡盘的可动销构件与突设于定涡盘的固定销构件成对地接触卡合，来阻止动涡盘的自转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第4088392号公报
专利文献2：日本专利特许第3337831号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所记载的涡旋式流体设备的自转阻止机构中，由于在突起约束构件的绕转销侧，绕转半径被约束，因此，突起约束构件旋转时扫过的面积变大，从而难以扩大推力轴承。另外，由于在突起约束构件上作用拉伸应力，因此，不能使用各种树脂、轻合金、烧结材等抗拉伸较弱而容易破损的材料，从而成为高成本的主要原因。此外，当组装绕转涡盘和定涡盘时，需进行使销与孔嵌合的繁杂的作业，从而阻碍了作业性的提高，且不易在销与突起约束构件之间形成供润滑油流动的通路。
另外，在专利文献2所记载的涡旋式压缩机的自转阻止机构中，因可动销构件与固定销构件的接触而使面压力提高的结果是，容易产生油膜开裂，因而容易产生构件的磨损。
因此，本发明的技术问题鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种包括自转阻止机构的涡旋式流体设备，上述自转阻止机构使用价格便宜的构件且耐久性优异。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，在本发明的涡旋式流体设备中，使在端板的一端面立设有螺旋体的定涡盘和在端板的一端面立设有螺旋体的动涡盘彼此偏心且位相偏离，并使螺旋体彼此相互啮合地配置，使上述动涡盘相对于上述定涡盘绕转运动，其特征是，设有由可动侧销、固定侧销及自转阻止构件构成的自转阻止机构，其中，上述可动侧销从上述动涡盘的端板的另一端面突出，上述固定侧销从外壳侧朝上述动涡盘的端板的另一端面侧突出，上述自转阻止构件被上述可动侧销和上述固定侧销从两侧夹住。
根据本发明的涡旋式流体设备，由于固定侧销与可动侧销对自转阻止构件以从两侧夹住的方式进行支承，因此，在自转阻止构件上未作用有拉伸应力，而基本上仅作用有压缩应力，从而能通过烧结等价格便宜地制造出自转阻止构件。另外，由于能将自转阻止构件形成得极小，因此，能将离心力抑制得较小，从而能降低因设备的振动而产生的噪声。
在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，上述自转阻止构件具有：与上述可动侧销卡合的可动侧凹部；以及与上述固定侧销卡合的固定侧凹部。由于在自转阻止构件上未作用有拉伸应力，因此无需使可动侧销、固定侧销的卡合部位形成孔，因此，通过以至少具有凹部的方式形成自转阻止构件，能使自转阻止构件小型轻量化。
另外，在这种本发明的涡旋式流体设备中，也可使上述可动侧凹部和/或上述固定侧凹部形成设于上述自转阻止构件的孔的一部分。这样，通过使至少一个凹部形成孔的一部分，能实现自转阻止构件与可动侧凹部或固定侧凹部嵌合的作业容易化。
在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，上述可动侧凹部和/或上述固定侧凹部的深度被设定成上述可动侧销与上述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)比上述动涡盘的绕转半径(AOR)小。这样，通过设定上述凹部的深度以使Lor＜AOR，即使零件的精度稍差而在尺寸上有稍许误差，也可顺利地进行销的卡合、滑动等动作，因此，即便在发生液体压缩、异物的卷入等异常的情况下，也可防止产生过剩的负载，从而能确保自转阻止机构的耐久性。此外，较为理想的是，上述可动侧销的中心和上述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与上述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差处于0.1mm以下。即，通过形成自转阻止机构以使Lor＜AOR≤Lor+0.1mm的大小关系成立，能不受零件的尺寸精度影响地进行顺利的涡盘动作，从而能实现异常时的耐久性优异且噪声也被抑制得较低的涡旋式流体设备。
在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，上述可动侧销的中心和上述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与上述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差被设定成比上述可动侧凹部的深度(B1)与上述可动侧销的轴半径(R1)之间的差小。即，通过形成自转阻止机构以使AOR-Lor≤B1-R1的大小关系成立，能利用可动侧销和固定侧销可靠地夹住自转阻止构件。另外，由于可动侧凹部的深度变得比可动侧销的轴半径足够大，因此，能将可动侧销与可动侧凹部的接触范围设定得较大，从而能将面压力抑制得较低来防止油膜开裂。
另外，可认为固定侧也与上述可动侧相同。即，在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，上述可动侧销的中心和上述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与上述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差被设定成比上述固定侧凹部的深度(B2)与上述固定侧销的轴半径(R2)之间的差小。即，通过形成自转阻止机构以使AOR-Lor≤B2-R2的大小关系成立，能利用可动侧销和固定侧销可靠地夹住自转阻止构件。另外，由于固定侧凹部的深度比固定侧销的轴半径大，因此，能将固定侧销与固定侧凹部的接触范围设定得较大，从而能将面压力抑制得较低来防止油膜开裂。
在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，以彼此相等的配置间隔角度(Ap)及以描绘出具有彼此相等的直径(Dp)的配置节圆的方式在圆周上配置有多个上述可动侧销及上述固定侧销。这样，通过将由可动侧销、固定侧销及自转阻止构件构成的一组自转阻止元件沿着涡盘的圆周设于圆周上，能有效且顺利地进行动涡盘的自转阻止。特别地，在上述固定侧销或上述可动侧销配置成在使上述动涡盘相对于上述定涡盘的扭转减轻的方向上仅偏离满足式1的规定角度(θ)的情况下，能实现动涡盘的更有效的自转阻止。在实际的涡旋式流体设备中，存在与多组固定侧销、可动侧销及自转阻止构件中的每一个构件相关的公差，考虑该偏差并在不产生干涉的范围中设定θ。
[式1]
θ≤2·tan-1[(AOR-Lor)/Dp]
在这种本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，将上述定涡盘和上述动涡盘组装成，在一个自转阻止构件中，上述固定侧销与上述可动侧销的中心间距离(L)的初始值被设定为最小值(Lor)，而在其它任一个自转阻止构件中，上述固定侧销与上述可动侧销的中心间距离(L)的初始值被设定成与上述动涡盘的绕转半径(AOR)相等。被可动侧销和固定侧销夹住的自转阻止构件的夹持状态伴随着动涡盘的绕转动作，以依次传送的方式转移至相邻的自转阻止元件并形成恒定的循环。此外，如上所述，定涡盘和动涡盘被组装成以下状态，并通过将该状态作为初始状态来开始动涡盘的绕转动作，从而能顺利地进行夹持状态在自转阻止构件间的转移，其中，上述状态是指在一个自转阻止构件中，上述固定侧销与上述可动侧销的中心间距离(L)被设定为最小值(Lor)，而在其它任一个自转阻止构件中，上述固定侧销与上述可动侧销的中心间距离(L)被设定成与上述动涡盘的绕转半径(AOR)相等。此外，其结果是，可顺利地进行动涡盘的绕转动作。
在本发明的涡旋式流体设备中，较为理想的是，上述自转阻止构件的轴向厚度在相对于上述动涡盘与外壳的轴向间隔能确保油膜厚度以上的间隙且不会因尺寸公差而干涉的范围中是最大值。这样，根据本发明的涡旋式流体设备，只要不对动涡盘的绕转动作产生阻碍即可，能将自转阻止构件的轴向厚度设为最大限度，因此，能容易提高自转阻止构件的耐久性。
发明效果
这样，根据本发明的涡旋式流体设备，由于采用在自转阻止构件上不产生压缩应力以外的应力的结构，因此，能通过烧结等制造自转阻止构件，从而能实现低成本化。另外，也能将自转阻止构件设计得极小，从而能实现离心力较小且振动噪声改善了的涡旋式流体设备。此外，通过自转阻止构件的小型化，能扩大与自转阻止构件不干涉的范围，从而可容易地确保平衡块的重量。
在本发明的涡旋式流体设备中，可容易地扩大可动侧销或固定侧销与自转阻止构件的接触面，因此，能容易地实现因较低的面压力而不易产生油膜开裂且耐久性优异的自转阻止机构。另外，通过使与可动侧销卡合的自转阻止构件的可动侧凹部朝外部开口，能使将动涡盘组装于定涡盘时的作业容易化。
在本发明的涡旋式流体设备中，仅由自转阻止机构的结构来确定最小绕转半径，因此，能实现偏心轴衬的凸起废除(日文：凸廃止)。另外，通过将自转阻止构件的尺寸设定在规定范围中，能不受零件的尺寸精度影响地进行顺利的动作，从而能实现即便在液体压缩、异物卷入等异常时也不会产生过度的负载而能确保耐久性的涡旋式流体设备。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的压缩机的纵剖视图。
图2是表示图1的压缩机的自转阻止机构的横剖视图。
图3是用于对因作用于图1的动涡盘的自转力而产生的动涡盘配置角度的偏离进行说明的说明图。
图4是表示用于阻止图1的动涡盘的自转的自转阻止构件的俯视图，图4(A)是两凹部未形成孔的一部分的例子，图4(B)是一个凹部形成孔的一部分的例子。
图5是表示本发明的另一实施方式的涡旋式压缩机的自转阻止机构的横剖视图。
图6是表示本发明的又一实施方式的涡旋式压缩机的自转阻止机构的横剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1表示本发明一实施方式的涡旋式压缩机1的整体。在图1中，压缩机构2由定涡盘3和动涡盘4构成，其中，上述定涡盘3由螺旋体构成，上述动涡盘4由螺旋体和端板5构成。动涡盘4在自转被自转阻止元件36阻止的状态下相对于定涡盘3绕转，上述自转阻止元件36由自转阻止构件31、固定侧销34及可动侧销35构成。在压缩机1运转时，主轴8(转轴)被驱动旋转，通过配置于主轴8的一端侧的偏心销9、与该偏心销9以能自由旋转的方式卡合的偏心轴衬10，将主轴8的旋转运动转换为动涡盘4的绕转运动。此外，将作为被压缩流体而被吸入的制冷剂引导至压缩机构2并对其进行压缩，然后经由排出孔13、排出室14将制冷剂从壳体6输送至压缩机1的外部。
图2是表示图1的压缩机1的自转阻止机构的横剖视图。在压缩机外壳6内以各自的螺旋体啮合的方式组装定涡盘3和动涡盘4，从而形成压缩机构2。动涡盘4在始终静止的定涡盘3的中心轴周围以规定的绕转半径(AOR)绕转。伴随着这种动涡盘4的绕转运动，制冷剂等被压缩流体被压缩。
动涡盘4的自转被可动侧销35(35a～35d)、固定侧销34(34a～34d)、自转阻止构件31(31a～31d)阻止，其中，上述可动侧销35(35a～35d)突设于动涡盘4的端板5的与定涡盘3相反一侧的表面，上述固定侧销34(34a～34d)在外壳6内朝与可动侧销35(35a～35d)相对的方向突设。平面形状形成为大致H形的自转阻止构件31(31a～31d)包括：与固定侧销34(34a～34d)卡合的固定侧凹部32(32a～32d)；以及与可动侧销35(35a～35d)卡合的可动侧凹部33(33a～33d)，并被可动侧销35(35a～35d)及固定侧销34(34a～34d)夹住。
在本实施方式中，固定侧销34和可动侧销35分别以90度的配置间隔角度且以描绘出具有彼此相等的直径(Dp)的配置节圆的方式配置于动涡盘4的端板5上。这样配置的固定侧销34和可动侧销35在被该固定侧销34和可动侧销35夹住的自转阻止构件31之间构成自转阻止元件36(36a～36d)。通过这种自转阻止元件36的组合来形成动涡盘4的自转阻止机构。
在本实施方式中，一个自转阻止元件36内的固定侧销34与可动侧销35之间的距离不完全恒定，而是设有少许游隙的。例如图2所示，在可动侧销35b～35d与自转阻止构件31b～31d之间形成有少许间隙。特别地，固定侧销34c与可动侧销35c之间的距离较大。与此相对，在固定侧销34a及可动侧销35a与自转阻止构件31a之间未形成有间隙。这样，通过合理地设定自转阻止构件31的深度(B)，能确定固定侧销34与可动侧销35的中心间距离(L)的最小值(Lor)。较为理想的是，这种固定侧销34与可动侧销35的中心间距离(L)被设定为产生上述那样的少许游隙。具体而言，较为理想的是，设定自转阻止构件31的深度(B)，以使上述中心间距离(L)的最小值(Lor)比动涡盘4的绕转半径(AOR)小。然而，若Lor与AOR的差过大，则会阻碍动涡盘4的顺畅的绕转动作，因此，该差最大处于0.1mm以内是较为理想的。
另外，如图2所示，当组装定涡盘3和动涡盘4时，在以下初始状态下进行组装是较为理想的，该初始状态为：上述中心间距离(L)在自转阻止元件36a中取最小值(Lor)，在位于距自转阻止元件36a最远位置的自转阻止元件36c中与动涡盘4的绕转半径(AOR)相等。若假设上述中心间距离(L)的游隙在初始状态下被分散到自转阻止元件36a～36d中，则从自转阻止构件31的深度(B)设想出的上述中心间距离(L)的游隙在动涡盘4的绕转动作中可能未被有效地利用。因此，较为理想的是，组装成将可动侧销35a与可动侧销35c连结的线段(长度＝Dp)相对于将固定侧销34a与固定侧销34c连结的线段(长度＝Dp)形成满足下述式2的角度α。通过配置可动侧销35a～35d与固定侧销34a～34d以满足这种关系式，能使自转阻止构件31a～31d的夹持状态的循环顺利地转移。另外，由于能将本实施方式的自转阻止构件31形成得非常紧凑，因此，即便采用比较大型的平衡块37，也不易与自转阻止构件31干涉。
[式2]
tanα＝(AOR-Lor)/Dp
具体而言，上述式2中的角度α是例如不足0.2度的较小的角度。在压缩机1运转时，对动涡盘4作用自转力。固定侧销34和可动侧销35利用该自转力分别在各配置节圆的圆周上的一处以上的部位夹住自转阻止构件32，从而能阻止动涡盘4的自转。使用图3，对固定侧销34和可动侧销35在这种自转力的作用下配置成在使动涡盘4相对于定涡盘3的扭转减轻的方向上仅偏离规定角度(θ)的状态进行说明。
图3是用于对因作用于图1的动涡盘的自转力而产生的动涡盘配置角度的偏离进行说明的说明图。在动涡盘4的自转被阻止的状态下，当动涡盘4的螺旋壁与定涡盘3的螺旋壁边接触边绕转时，动涡盘4在轴Y方向上以与绕转半径(AOR)相等的振幅往复运动。在该情况下，将可动侧销35的配置节圆38的中心O与固定侧销34的配置节圆的中心连结的距离因自转阻止构件31a～31d的存在而不会比固定侧销34与可动侧销35的中心间距离(L)的最小值(Lor)小。另外，固定侧销34的配置节圆具有与可动侧销35的配置节圆38的直径大致相同的直径(Dp)。因作用于动涡盘4的自转力而使动涡盘4旋转的规定角度(θ)所满足的条件如上述式1所示。在此，规定角度(θ)与式2中的角度α处于相对于同一圆弧的中心角与圆周角的关系，因此，由图3可知θ＝2α的关系成立。
[式1]
θ≤2·tan-1[(AOR-Lor)/Dp]
图4是表示用于阻止图1的动涡盘4的自转的自转阻止构件31的俯视图，图4(A)表示固定侧凹部32及可动侧凹部33这两个凹部都未形成孔的一部分的例子，图4(B)表示仅可动侧凹部33形成孔的一部分的例子。如图4(A)所示，在本实施方式中，由于在自转阻止构件31上未作用有拉伸应力，因此，即便固定侧凹部32及可动侧凹部33这两个凹部的凹部两端均开口，也能利用固定侧销34及可动侧销35夹住自转阻止构件31。特别地，通过将凹部的深度(B)设定得比固定侧销34或可动侧销35的轴半径(R)大，从而能利用固定侧销34及可动侧销35更可靠地夹住自转阻止构件31。此外，通过将上述中心间距离(L)的最小值(Lor)与动涡盘4的绕转半径(AOR)的差设定得比可动侧凹部33的深度(B1)与可动侧销35的轴半径(R1)的差小，从而能在动涡盘4绕转时使可动侧销35更可靠地与自转阻止构件31的可动侧凹部33卡合。关于固定侧也是相同的，通过将上述中心间距离(L)的最小值(Lor)与动涡盘4的绕转半径(AOR)的差设定得比固定侧凹部32的深度(B2)与固定侧销34的轴半径(R2)小，从而能在动涡盘4绕转时使固定侧销34更可靠地与自转阻止构件31的固定侧凹部32卡合。
另外，如图4(B)所示，也可在自转阻止构件41中通过封闭固定侧凹部32的凹部两端来形成孔。这样，通过使固定侧凹部32或可动侧凹部33形成孔的一部分，从而能在将动涡盘4组装于定涡盘3时使固定侧销34穿过孔，因此，能实现组装作业的容易化。
图5是表示本发明另一实施方式的涡旋式压缩机的自转阻止机构的横剖视图，将图2的自转阻止构件31(31a～31d)替换为图4(B)的自转阻止构件41(41a～41d)。由于其它方面与图2相同，因此，标注相同的符号并省略说明，对于以下实施方式也是相同的。这样，通过使固定侧凹部32形成孔的一部分，能提高涡旋式压缩机的组装性。
图6是表示本发明又一实施方式的涡旋式压缩机的自转阻止机构的横剖视图。本实施方式的自转阻止构件51(51a～51d)形成将图4(B)的自转阻止构件41的固定侧凹部32和可动侧凹部调换后的形状。即，与图4(B)的自转阻止构件41相反，固定侧凹部32的凹部两端开放，而可动侧凹部33的凹部两端关闭。这样，即便可动侧凹部33形成孔的一部分，也与固定侧凹部32形成孔的一部分的情况相同，能实现涡旋式压缩机的组装性的提高。
工业上的可利用性
本发明的涡旋式压缩机能适用于具有使用自转阻止构件的自转阻止机构的所有类型的涡旋式压缩机。
符号说明
1压缩机
2压缩机构
3定涡盘
4动涡盘
5端板
6壳体
7外壳
8主轴
9偏心销
10偏心轴衬
13排出孔
14排出室
31、41、51、31a、31b、31c、31d自转阻止构件
32固定侧凹部
33可动侧凹部
34、34a、34b、34c、34d固定侧销
35、35a、35b、35c、35d可动侧销
36、36a、36b、36c、36d自转阻止元件
37平衡块
38配置节圆

Claims (11)

1.一种涡旋式流体设备，使在端板的一端面立设有螺旋体的定涡盘和在端板的一端面立设有螺旋体的动涡盘彼此偏心且位相偏离，并使螺旋体彼此相互啮合地配置，使所述动涡盘相对于所述定涡盘绕转运动，其特征在于，
设有由可动侧销、固定侧销及自转阻止构件构成的自转阻止机构，其中，所述可动侧销从所述动涡盘的端板的另一端面突出，所述固定侧销从外壳侧朝所述动涡盘的端板的另一端面侧突出，所述自转阻止构件被所述可动侧销和所述固定侧销从两侧夹住。
2.如权利要求1所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述自转阻止构件具有：与所述可动侧销卡合的可动侧凹部；以及与所述固定侧销卡合的固定侧凹部。
3.如权利要求2所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述可动侧凹部和/或所述固定侧凹部形成设于所述自转阻止构件的孔的一部分。
4.如权利要求2或3所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述可动侧凹部和/或所述固定侧凹部的深度被设定成所述可动侧销与所述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)比所述动涡盘的绕转半径(AOR)小。
5.如权利要求4所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述可动侧销的中心和所述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与所述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差处于0.1mm以下。
6.如权利要求4或5所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述可动侧销的中心和所述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与所述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差被设定成比所述可动侧凹部的深度(B1)与所述可动侧销的轴半径(R1)之间的差小。
7.如权利要求4至6中任一项所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述可动侧销的中心和所述固定侧销的中心间距离(L)的最小值(Lor)与所述动涡盘的绕转半径(AOR)之间的差被设定成比所述固定侧凹部的深度(B2)与所述固定侧销的轴半径(R2)之间的差小。
8.如权利要求1至7中任一项所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
以彼此相等的配置间隔角度(Ap)及以描绘出具有彼此相等的直径(Dp)的配置节圆的方式在圆周上配置有多个所述可动侧销及所述固定侧销。
9.如权利要求8所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述固定侧销或所述可动侧销配置成在使所述动涡盘相对于所述定涡盘的扭转减轻的方向上仅偏离满足式1的规定角度(θ)。
[式1]
θ≤2·tan-1[(AOR-Lor)/Dp]
10.如权利要求1至9中任一项所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
将所述定涡盘和所述动涡盘组装成，在一个自转阻止构件中，所述固定侧销与所述可动侧销的中心间距离(L)的初始值被设定为最小值(Lor)，而在其它任一个自转阻止构件中，所述固定侧销与所述可动侧销的中心间距离(L)的初始值被设定成与所述动涡盘的绕转半径(AOR)相等。
11.如权利要求1至10中任一项所述的涡旋式流体设备，其特征在于，
所述自转阻止构件的轴向厚度在相对于所述动涡盘与外壳的轴向间隔能确保油膜厚度以上的间隙且不会因尺寸公差而干涉的范围中是最大值。
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