CN103228919B - 涡旋式流体机械的被膜形成方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡旋式流体机械的被膜形成方法及装置。在旋转台(22)上固定回转涡旋体(10)，并使回转涡旋体(10)以螺旋中心(C)为中心进行旋转。将喷射喷嘴(42)定位在回转涡旋体(10)的螺旋中心(C)或外侧端，并朝向卷板部(14)的侧面(14a)喷出涂料。喷出涂料并使喷射喷嘴(42)在径向上沿着直线(L)上移动。当使喷射开始位置为螺旋中心(C)时，与喷射喷嘴(42)的移动配合地使回转涡旋体(10)的旋转角速度逐渐减小，当使喷射开始点为外侧端时，与喷射喷嘴(42)的移动配合地使回转涡旋体(10)的旋转角速度逐渐增大。由此，能够均匀地向卷板部侧面(14a)涂敷涂料。

Description

涡旋式流体机械的被膜形成方法及装置
技术领域
本发明涉及在构成涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面形成均匀被膜的方法及装置。
背景技术
涡旋式流体机械作为涡旋式压缩机、涡旋式真空泵、涡旋式膨胀机、涡旋式鼓风机等而使用。涡旋式流体机械由在端板上竖立设置有螺旋形状的卷板部的固定涡旋体及回转涡旋体、和不使该回转涡旋体自转而仅使其公转的驱动机构构成。并且，形成由固定涡旋体及回转涡旋体的端板以及卷板包围的多个封闭空间，将被处理气体导入该封闭空间而进行压缩、膨胀或减压等处理。
由于涡旋式流体机械在由固定涡旋体和回转涡旋体形成的封闭空间中进行吸入的气体的压缩、减压，因此，为了确保压缩性能和减压性能等，涡旋式流体机械要求高密封性。此外，为了抑制固定涡旋体与回转涡旋体的卷板部之间的咬接(かじり)、磨损、损伤等，需要在固定涡旋体的卷板部与回转涡旋体的卷板部之间形成微米单位的微小间隙。从上述观点考虑，在固定涡旋体及回转涡旋体的加工过程中要求高精度的加工精度。
然而，在固定涡旋体、回转涡旋体中，由于不断地被在封闭空间中压缩或减压的气体加热或冷却，因此经常产生热变形。而且，由于气体的温度在涡旋体的中央区域与外侧区域不同，因此因该温度差而产生热形变。产生了该热形变的涡旋体在后述的专利文献2的图3中示出。
在图5中示出专利文献2的图3。在图5中，固定涡旋体100由端板102和卷板部104构成，回转涡旋体110由端板112和卷板部114构成。在涡旋式压缩机中，外周部的温度、压力较低，越朝向中心部则温度、压力越高。因此，在回转涡旋体110的卷板部114上，从中心部朝向外周部作用有应力，其如花瓣绽放那样变形。虽然程度小，但固定涡旋体100也可观察到这一趋势。因此，卷板部104、114与端板102、112的间隙120a及120b从中心部朝向外周部变大。
然而，以同时实现封闭空间的密封性的保持和卷板部间的微小间隙的保持的方式进行管理并非易事。作为用于保持卷板部间的微小间隙的一种方法，具有在卷板的侧面或端面上实施涂敷的方法。将具有润滑性、耐磨损性的涂敷膜夹在卷板部间，使该涂敷膜具有缓冲功能，进而，通过在运转过程中削掉该涂敷膜，从而在卷板部间形成最适当的间隙。
在专利文献1中公开了如下的结构，即，在涡旋体的至少一方的卷板部的侧面上形成有由橡胶、合成树脂材料等弹性材料构成的弹性覆盖层，在该弹性覆盖层之上形成有由含有二硫化钼(MoS2)的树脂材料、氟类树脂材料、碳系树脂材料等自润滑性材料构成的润滑性覆盖层。
专利文献2涉及一种涡旋型泵，作为在涡旋体的卷板部和端板上涂布含有MoS2粒子的耐制冷剂树脂的表面覆盖剂的结构以及涂布该表面覆盖剂的方法，公开有如下的覆盖方法，即，在涂布该表面覆盖剂后，在该表面覆盖剂固化前组装涡旋泵并使其运转，使表面覆盖剂的多余量向涡旋体外排出，从而使表面覆盖剂的膜厚成为适当的膜厚。
在专利文献3中，公开了在涡旋体的卷板部的侧面形成有由与专利文献1同样的自润滑性材料构成的润滑性覆盖层的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-280669号公报
专利文献2：日本特开2003-35284号公报
专利文献3：日本特开2009-57897号公报
发明概要
发明要解决的课题
如上所述，为了保持在涡旋体上形成的封闭空间的密封性且消除卷板部间的咬接等，需要对卷板部间的间隙进行精密的控制。因此，在卷板部的侧面、端板上形成涂敷膜的方法中，需要使覆盖在卷板部的侧面、端板上的覆盖层的膜厚不论中心区域、外侧区域而作为整体都均匀地涂布。然而，包括专利文献1～3在内，至今仍未提出能够以简单的方法实现上述效果的技术。
在专利文献2中公开的覆盖方法由于处理固化前的被膜剂，因此被认为操作麻烦且难以得到精度优良的膜厚。
发明内容
因此，本发明鉴于所述现有技术的课题，其课题在于实现一种在涡旋体的卷板部上以简单且低成本的方法获得整体均匀且高精度的膜厚的被膜形成方法。
用于解决课题的方法
为了解决所述课题，本发明的涡旋式流体机械的被膜形成方法通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液(被膜形成液)而形成被膜，其中，所述涡旋式流体机械的被膜形成方法包括：前序工序，在该前序工序中，将由卷板部和端板构成的涡旋体固定在旋转台上并使该涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；喷射工序，在该喷射工序中，一边从喷射喷嘴对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液，一边使喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动；膜厚调整工序，在该膜厚调整工序中，与喷射喷嘴的径向移动对应地调节涡旋体的旋转速度，并使涂装液的膜厚保持恒定。
在本发明方法中，一边使涡旋体在旋转台上旋转，一边从喷射喷嘴朝向卷板部的侧面喷射涂装液。在该状态下，通过调整涡旋体的旋转速度和喷射喷嘴的相对于涡旋体的径向移动速度，从而能够以均匀的膜厚形成被膜。由此，能够以简单的方法在侧面形成均匀的被膜。
在本发明方法中，优选地，使喷射喷嘴的移动速度保持恒定，并与该移动速度配合地调整涡旋体的旋转速度。在这种情况下，由于能够将喷射喷嘴的移动速度保持恒定，因此无需调整喷射喷嘴的移动速度。因此，运转过程中的控制对象仅为涡旋体的旋转速度，因此控制变得容易，且能够简化控制装置。
需要说明的是，当涡旋体的旋转速度为恒定时，涡旋体的周速度在外侧区域比在中心区域大。因此，当基于恒定的旋转速度而使喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动时，中心区域的侧面的膜厚大于外侧区域的侧面的膜厚。因此，需要与涡旋体的径向的涂布区域相应地改变涡旋体的旋转速度。
作为本发明方法的一具体例，优选地，使喷射喷嘴从卷板的螺旋中心向外侧方向移动，并与喷射喷嘴的移动速度对应地使涡旋体的旋转速度逐渐减小。由此，能够使被膜的膜厚在涡旋体的中心区域和外侧区域均匀。
作为本发明方法的另一具体例，优选地，使喷射喷嘴从涡旋体的外径侧朝向中心移动，并与喷射喷嘴的移动速度对应地使涡旋体的旋转速度逐渐增大。由此，也能够使被膜的膜厚在涡旋体的中心区域和外侧区域均匀。
此外，在本发明方法中，在所述各操作的基础上，还可以不改变喷射喷嘴的姿态而使喷射喷嘴呈直线状地移动。由此，喷射喷嘴的动作控制变得容易，喷射喷嘴的驱动系统为所谓的单轴系，因此能够使喷射喷嘴的驱动装置及控制装置简单且低成本化。
此外，能够直接用于所述本发明方法的实施的本发明的涡旋式流体机械的被膜形成装置通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液(被膜形成液)而形成被膜，其中，所述涡旋式流体机械的被膜形成装置具备：旋转装置，其具备对由卷板部和端板构成的涡旋体进行固定的旋转台及该旋转台的驱动装置，且使涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；涂装液喷射装置，其具备对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液的喷射喷嘴、及使该喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动的驱动装置；控制器，其对旋转台的旋转速度及喷射喷嘴的移动速度进行控制，并使被膜的膜厚保持恒定。
在本发明装置中，一边使涡旋体在旋转台上旋转，一边从喷射喷嘴朝向卷板部的侧面喷射涂装液。在该状态下，通过控制器调整涡旋体的旋转速度和喷射喷嘴的相对于涡旋体的径向移动速度，从而形成均匀的膜厚的被膜。由此，能够以所述简单的结构在侧面上形成均匀的被膜。
在本发明装置中，优选地，涂装液喷射装置具备不改变喷射喷嘴的姿态而使喷射喷嘴沿着直线路线移动的单轴系的驱动装置。由此，喷射喷嘴的动作控制变得容易，喷射喷嘴的驱动系统为所谓的单轴系，因此能够使喷射喷嘴的驱动装置及控制装置简单且低成本化。
在本发明装置中，优选地，所述喷射喷嘴具有狭缝形状的喷出口，该喷出口的长边具有与卷板部的侧面的高度相当的尺寸。由此，通过使喷射喷嘴的长边方向与卷板部的侧面的高度方向相配合，由此能够从该侧面的与端板连接的连接部位至前端部位一次性地涂布涂装液。因此，能够仅通过一次涂敷涂装液而在侧面整体上形成被膜。能够所述涂装液喷射工序所需要的时间。
发明效果
根据本发明方法，在通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液而形成被膜的被膜形成方法中，由于所述涡旋式流体机械的被膜形成方法包括：前序工序，在该前序工序中，将由卷板部和端板构成的涡旋体固定在旋转台上并使该涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；喷射工序，在该喷射工序中，一边从喷射喷嘴对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液，一边使喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动；膜厚调整工序，在该膜厚调整工序中，与喷射喷嘴的径向移动对应地调节涡旋体的旋转速度，并使涂装液的膜厚保持恒定，因此在涂装液喷射中，通过调整涡旋体的旋转速度和喷射喷嘴的相对于涡旋体的径向移动速度，从而能够以均匀膜厚形成被膜。由此，能够以所述简单且低成本的方法在涡旋体的卷板部侧面上形成均匀被膜。
因此，能够以低成本的方法提高涡旋式流体机械的封闭空间的气密性能，并且抑制卷板部间的咬接、磨损、损伤等，从而提高涡旋式流体机械的运转效率。
此外，根据本发明装置，在通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液而形成被膜的被膜形成装置中，由于所述涡旋式流体机械的被膜形成装置具备：旋转装置，其具备对由卷板部和端板构成的涡旋体进行固定的旋转台及该旋转台的驱动装置，且使涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；涂装液喷射装置，其具备对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液的喷射喷嘴、及使该喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动的驱动装置；控制器，其对旋转台的旋转速度及喷射喷嘴的移动速度进行控制，并使被膜的膜厚保持恒定，因此能够获得与所述本发明方法同样的作用效果。
附图说明
图1是表示本发明方法及装置的第一实施方式的涂膜形成过程的立体图。
图2是以剖面表示所述第一实施方式的回转涡旋体的说明图。
图3是表示本发明方法及装置的第二实施方式的涂膜形成过程的剖视图。
图4是所述第二实施方式的喷射喷嘴的放大立体图。
图5是表示涡旋式压缩机的热变形的剖视图。
具体实施方式
以下，使用图示的实施方式对本发明进行详细说明。其中，对于记载在该实施方式中的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特别特定的记载，则并非意在将本发明的范围仅限定于此。
(实施方式1)
基于图1及图2说明本发明方法及装置的第一实施方式。本实施方式是对涡旋式压缩机的回转涡旋体10涂布由含有MoS2粒子的热塑性树脂构成的液状的润滑性涂料的情况的具体例。回转涡旋体10包括：圆板状的端板12、竖立设置在该端板12上的螺旋形状的卷板部14、如图2所示在端板12的背面侧上一体地突出设置的多个散热片16。使回转涡旋体10旋转的旋转装置20载置在地面F上。
旋转装置20包括：具有比端板12大的直径的圆板状的旋转台22、与旋转台22的下表面连结且内置有使旋转台22旋转的驱动装置26的外壳24。在旋转装置20附近，涂料喷射装置30固定在地面F上。涂料喷射装置30具备主体部31和引导框架34，该主体部31内置有省略图示的涂料储藏箱及使后述的臂38沿箭头方向往复移动的驱动装置32等，该引导框架34具有供臂38沿箭头方向滑动的凹槽36。凹槽36朝向水平方向配置，且具有直线状的形状。
在凹槽36中沿箭头方向滑动自如地嵌合有臂38，臂38被驱动装置32驱动。在臂38的前端，朝向与臂38呈直角的直角方向安装有喷嘴管40。从主体部31侧向喷嘴管40供给所述润滑性涂料。在喷嘴管40的下端安装有喷射喷嘴42。喷射喷嘴42从喷嘴管40向斜下方曲折，圆形的喷射口朝向回转涡旋体10的卷板部侧面14a，从该喷出口朝向卷板部侧面14a喷出润滑性涂料。
喷射喷嘴42在保持相同的姿态的状态下移动。换言之，无需具备喷射喷嘴42的姿态变更机构。通过臂38沿着凹槽36移动，从而臂38沿水平方向在直线状移动路线L上移动。控制器44控制驱动装置26而控制旋转台22的旋转角速度，并且控制驱动装置32而控制沿着直线状移动路线L的方向上的喷射喷嘴42的移动速度。
在所述结构中，当在回转涡旋体10的卷板部侧面14a上涂布润滑性涂料时，回转涡旋体10载置在旋转台22上，并以卷板部14的螺旋中心C位于旋转台22的旋转中心的方式定位。接着，将喷射喷嘴42配置在螺旋中心C，在该螺旋中心位置，调整喷射喷嘴42的姿态以使喷出口朝向卷板部侧面14a。
在该状态下使旋转台22沿箭头方向旋转，并从喷射喷嘴42的喷出口喷射润滑性涂料，从而向卷板部侧面14a喷射润滑性涂料。然后，使喷射喷嘴42保持喷射开始时的姿态不变，并使其在直线状移动路线L上朝向回转涡旋体10的径向外侧移动。
此时，通过控制器44将喷射喷嘴42的移动速度控制为恒定，并与喷射喷嘴42从螺旋中心C向回转涡旋体10的外侧方向的移动对应地，将喷嘴前端与卷板部侧面14a的距离保持成恒定，并使旋转台22的旋转角速度逐渐减小。在润滑性涂料的涂布工序中，若回转涡旋体10一直以相同旋转角速度旋转，则随着从螺旋中心C朝向外侧方向移动，回转涡旋体10的周速度变大。因此，越从中心区域朝向外侧区域则涂布到卷板部侧面14a上的润滑性涂料的膜厚越薄。
在本实施方式中，通过控制器44使旋转台22的旋转角速度配合喷射喷嘴42的径向移动地逐渐减小，由此控制成从卷板部侧面14a的中心区域至外侧区域形成均匀的膜厚。当无法以一次涂装在卷板部侧面14a的整个面上涂布涂装液时，再进行一次相同的操作而涂装卷板部侧面整个面。涂装液的涂装仅在与固定涡旋体10的卷板部14接触的一方的卷板部侧面进行即可。在涂膜形成工序的后续工序中进行涂膜的烧成干燥。
根据本实施方式，通过所述操作，能够在卷板部侧面14a上从螺旋中心C至外侧端形成均匀的润滑性涂料的膜厚。并且，由于喷射喷嘴42的移动速度恒定，因此能够以仅控制旋转台22的旋转角速度这样的简单的控制来实现上述效果。如此，由于不需要进行复杂的控制，因此控制装置是简单且以低成本的控制装置即可。
此外，在涂布工序中，使喷射喷嘴42的姿态维持涂布开始时的姿态不变，并沿着直线状移动路线L使其直线移动即可，因此喷射喷嘴42的驱动机构为单轴系的驱动机构即可。因此，能够简化涂料喷射装置30的驱动装置32的结构，从而能够实现低成本。
需要说明的是，在所述第一实施方式中，使喷射喷嘴42的运转开始位置为卷板部14的螺旋中心C，在涂料喷射开始后，使喷射喷嘴42向回转涡旋体10的外侧方向移动，但也可以取而代之地采用使喷射喷嘴42的开始位置为卷板部14的外侧端，在涂料喷射开始后，使喷射喷嘴42朝向回转涡旋体10的螺旋中心C侧移动的做法。在这种情况下，与喷射喷嘴42的移动速度配合地使旋转台22的旋转角速度逐渐增大。
(实施方式2)
接着，根据图3及图4说明本发明方法及装置的第二实施方式。在本实施方式中，喷射喷嘴46的喷射口48具有沿上下方向延伸设置得较长的狭缝形状。喷出口48的长边的尺寸h2构成为与卷板部侧面14a的高度尺寸h1大致相同的尺寸。由此，当从喷出口48喷出润滑性涂料时，从与端板12连接的连接部至前端部，对卷板部侧面14a的高度方向的整个区域以一次涂布同时涂布润滑性涂料。本实施方式的其它结构与所述第一实施方式相同，以相同的附图标记表示相同设备及相同部位。
在所述第一实施方式及第二实施方式中，使用了以单轴系的驱动机构使臂38移动的涂装液喷射装置30，但也可以取而代之地使用多轴系的驱动机构而使臂38进行三维移动。
此外，第一实施方式及第二实施方式是将本发明应用于在涡旋式压缩机的回转涡旋体上形成被膜的情况的实施方式，但也可以应用于在固定涡旋体上形成被膜的情况。此外，也可以将本发明应用于其它的涡旋式流体机械的涡旋体上。
产业上的可利用性
根据本发明，在涡旋式流体机械的卷板部上形成被膜的情况下，能够使用低成本的设备及控制装置以简易的方法形成均匀的膜厚。

Claims (5)

1.一种涡旋式流体机械的被膜形成方法，该涡旋式流体机械的被膜形成方法通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液而形成被膜，其特征在于，
所述涡旋式流体机械的被膜形成方法包括：
前序工序，在该前序工序中，将由所述卷板部和端板构成的涡旋体固定在旋转台上并使所述涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；
喷射工序，在该喷射工序中，一边从所述喷射喷嘴对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液，一边使喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动，并且仅在所述卷板部的侧面形成涂装液的被膜；
膜厚调整工序，在该膜厚调整工序中，在使所述喷射喷嘴的移动速度保持恒定的状态下，使所述喷射喷嘴从卷板的螺旋中心向外侧方向移动，并与喷射喷嘴的移动速度对应地使涡旋体的旋转速度逐渐减小，并且使仅向所述卷板部的侧面喷射的涂装液的膜厚保持恒定。
2.一种涡旋式流体机械的被膜形成方法，该涡旋式流体机械的被膜形成方法通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液而形成被膜，其特征在于，
所述涡旋式流体机械的被膜形成方法包括：
前序工序，在该前序工序中，将由所述卷板部和端板构成的涡旋体固定在旋转台上并使所述涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；
喷射工序，在该喷射工序中，一边从所述喷射喷嘴对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液，一边使喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动，并且仅在所述卷板部的侧面形成涂装液的被膜；
膜厚调整工序，在该膜厚调整工序中，在使所述喷射喷嘴的移动速度保持恒定的状态下，使所述喷射喷嘴从涡旋体的外径侧朝向中心移动，并与喷射喷嘴的移动速度对应地使涡旋体的旋转速度逐渐增大，并且使仅向所述卷板部的侧面喷射的涂装液的膜厚保持恒定。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋式流体机械的被膜形成方法，其特征在于，
不改变所述喷射喷嘴的姿态而使所述喷射喷嘴呈直线状地移动。
4.一种涡旋式流体机械的被膜形成装置，该涡旋式流体机械的被膜形成装置通过喷射喷嘴向涡旋式流体机械的螺旋形状的卷板部的侧面喷射涂装液而形成被膜，其特征在于，
所述涡旋式流体机械的被膜形成装置具备：
旋转装置，其具备对由所述卷板部和端板构成的涡旋体进行固定的旋转台及该旋转台的驱动装置，且使涡旋体以卷板部的螺旋中心为中心进行旋转；
涂装液喷射装置，其具备对旋转过程中的涡旋体朝向卷板部的侧面喷射涂装液的喷射喷嘴、及使该喷射喷嘴沿涡旋体的径向移动的驱动装置；
控制器，其对所述旋转台的旋转速度及喷射喷嘴的移动速度进行控制，并使被膜的膜厚保持恒定，
所述喷射喷嘴具有狭缝形状的喷出口，该喷出口的长边具有与卷板部的侧面的高度相当的尺寸。
5.根据权利要求4所述的涡旋式流体机械的被膜形成装置，其特征在于，
所述涂装液喷射装置具备不改变喷射喷嘴的姿态而使喷射喷嘴沿着直线路线移动的单轴系的驱动装置。
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