CN103423159B - 螺旋压缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋压缩装置。在能够调整容量的螺旋压缩装置中，能够通过平衡活塞将由气体的反作用力带来的推力适当地抵销。本发明的螺旋压缩装置具有：压缩机主体，在壳体内收容相互咬合的阴阳一对螺旋转子，将吸入的气体压缩并吐出；平衡活塞，通过流体压力在轴向上推压螺旋转子的至少一方的旋转轴即转子轴；滑阀，调节压缩机主体的容量；平衡活塞控制装置，根据由滑阀的位置计算的压缩机主体的容量，调节对平衡活塞作用的流体的压力。

Description

螺旋压缩装置

技术领域

本发明涉及螺旋压缩装置。

背景技术

在螺旋压缩机中，压缩的气体的反作用力对于螺旋转子向轴向吸入侧作用。因此，在螺旋压缩机中，设有承受转子轴的推力载荷的推力轴承。如果螺旋压缩机的吐出压力变高，则由气体的反作用力带来的推力也变大，所以发生推力轴承的寿命变短的问题。

因此，在日本·特开2002－168185号及日本·特许第4050657号中，记载有将连接在转子轴上的平衡活塞嵌装到压力缸内、使供给到压力缸中的流体的压力作用在平衡活塞上、将转子轴向轴向吐出侧推压的技术。

日本·特开2002－168185号公开了通过螺旋压缩机吐出的气体的压力将平衡活塞推压的发明，但因螺旋压缩机的吸入压力的变动，在由气体的反作用力带来的推力与平衡活塞产生的推力之间发生差异。

日本·特许第4050657号公开了通过从油压泵供给的压力油推压平衡活塞的发明，在那里，在供油流路中设置根据螺旋压缩机的吸入压力及吐出压力而调整开度的控制阀，通过调整作用在平衡活塞上的压力油的压力，调节由平衡活塞产生的推力的大小。

但是，由气体的反作用力带来的推力不是仅依存于吸入压力和吐出压力而变化的。例如，在通过由滑阀使转子室的开口位置变化来调节容量的螺旋压缩机中，即使吸入压力及吐出压力相同，根据滑阀的位置，由气体的反作用力带来的推力的大小也变化。

发明内容

鉴于上述问题，课题是在能够调整容量的螺旋压缩装置中、能够将由平衡活塞产生的推力与由气体的反作用力带来的推力适当地抵销。

为了解决上述课题，本发明的螺旋压缩装置，是压缩装置，具有下述部件：壳体；阴阳一对螺旋转子，收容在上述壳体内，相互咬合；压缩机主体，具有上述壳体及上述螺旋转子，将吸入的气体压缩并吐出；平衡活塞，通过流体压力在轴向上推压上述螺旋转子的至少一方的旋转轴即转子轴；容量调节器，调节上述压缩机主体的容量；平衡活塞控制装置，根据上述压缩机主体的容量，调节对上述平衡活塞作用的流体的压力。

这里，所谓上述压缩机主体的容量，详细地讲，是指由压缩机主体压缩的气体的量（压缩风量）。

根据该结构，即使由气体的反作用力作用在螺旋转子上的推力通过压缩机主体的容量调节而变化，由于根据压缩机主体的容量使推压平衡活塞的流体的压力变化，所以能够将平衡活塞产生的推力与由气体的反作用力带来的推力适当地抵销。

在上述结构的本发明的螺旋压缩机中，也可以是，上述容量调节器具有滑阀；上述平衡活塞控制装置根据上述滑阀的位置，调节对上述平衡活塞作用的流体的压力。

此外，本发明的螺旋压缩机也可以是，具有吸入压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述压缩机主体吸入的气体的压力；上述平衡活塞控制装置添加上述吸入压力检测器的检测值，调节作用在上述平衡活塞上的流体的压力。此外，也可以是，具有吐出压力检测器，所述吐出压力检测器检测上述压缩机主体吐出的气体的压力；上述平衡活塞控制装置添加上述吐出压力检测器的检测值，调节作用在上述平衡活塞上的流体的压力。

根据该结构，能够匹配于通过吸入压力或吐出压力的变化而产生的作用在螺旋转子上的气体的反作用力带来的推力的变化，来调整平衡活塞产生的推力。

这样，根据本发明，由于平衡活塞控制装置根据压缩机主体的容量来调节作用在平衡活塞上的流体的压力，所以即使由气体的反作用力带来的推力根据压缩机主体的容量而变化，也可以将通过平衡活塞产生的推力与由气体的反作用力带来的推力适当地抵销。

附图说明

图1是有关本发明的第1实施方式的螺旋压缩装置的概略结构图。

图2是有关本发明的第2实施方式的螺旋压缩装置的概略结构图。

图3是有关本发明的第3实施方式的螺旋压缩装置的概略结构图。

图4是有关本发明的第4实施方式的螺旋压缩装置的概略结构图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。首先，在图1中将有关本发明的第1实施方式的螺旋压缩装置的结构简略化表示。本实施方式的螺旋压缩装置由压缩机主体1和后述的附属设备构成。

压缩机主体1在形成在壳体2中的转子室3内收容阴阳一对螺旋转子4而成。螺旋转子4将转子室3内的空间划区而形成多个压缩空间，随着旋转，使压缩空间的大小变化。压缩机主体1通过该螺旋转子4的旋转，将气体经由连通到转子室3的吸入流路5向压缩空间吸入，将吸入的气体压缩，将压缩后的气体经由连通到转子室3的吐出流路6吐出。

转子室3的对于吐出流路6的开口位置根据受流体压力缸7驱动的滑阀（容量调节器）8的位置决定。具体而言，根据滑阀8的位置，连通到吐出流路6的瞬间的压缩空间的容积变化。这里，如果该压缩空间的容积变大，则压缩机主体1的机械的压缩比变大，如果该压缩空间的容积变小，则压缩机主体1的机械的压缩比变小。以下将该压缩空间的容积称作压缩机主体的容量。

作为螺旋转子4的旋转轴的转子轴9受径向轴承10、11及推力轴承12、13支承，螺旋转子4可旋转地构成。此外，在壳体2中，形成有圆筒形的平衡压力缸15，所述圆筒形的平衡压力缸15将一体地安装在阴阳一对螺旋转子4中的一方的螺旋转子4（通常是阳螺旋转子）的轴上的圆盘状的平衡活塞14嵌装。转子轴9贯通平衡压力缸15而延伸，连接在未图示的马达上。在平衡压力缸15内的、比平衡活塞14靠螺旋转子4侧的空间（高压室15a）中，经由供油流路16被供给压力油。在供油流路16上，设有检测向平衡压力缸15供给的压力油的压力Pb的供油压力检测器17、和在供油压力检测器17的上游能够调节开度的控制阀18。在与平衡活塞14的面向高压侧的部分相反侧的平衡压力缸15内的另一方的空间（低压室15b）（即，在本实施方式中，是平衡压力缸15内的、比平衡活塞14更远离螺旋转子4的一侧的空间）经由低压连通流路19连通在转子室3内的距吸入流路5较近的低压的压缩空间上。

此外，本实施方式的压缩装置具有：阀调节器20，例如通过周知的PID控制来调节控制阀18的开度，以使供油压力检测器17的检测值成为压力设定值；定位器21，为了确定滑阀8的位置而检测流体压力缸7的活塞的位置；控制装置22，基于定位器21的检测值来设定阀调节器20的压力设定值（平衡活塞控制装置）。

供给到平衡压力缸15的高压室15a中的压力油经过平衡活塞14的外周与平衡压力缸15的内壁的间隙而向低压室15b漏出，经由低压连通流路19被向转子室3供给，也用于螺旋转子4的润滑等。高压室15a的内压通过被阀调节器20调节的控制阀18的作用，被维持为与上述压力设定值大致相等的压力。另一方面，低压室15b的内压成为与经由低压连通流路19连通的转子室3内的低压的压缩空间的压力相等的压力。高压室15a的内压与低压室15b的内压的差是油经过平衡活塞14与平衡压力缸15的间隙时的损失压力。

此外，高压室15a的内压与低压室15b的内压的差成为将平衡活塞14向转子轴9的轴向即从高压室15a朝向低压室15b的方向推压的力。由此，螺旋转子4被平衡活塞14牵拉，被向轴向吐出侧推压。控制装置22调节压力设定值、即高压室15a的内压，以使该平衡活塞14带来的推压力与螺旋转子4压缩的气体的反作用力均衡。

这里，如果设滑阀8的位置为L、压缩机主体1的容量（设最大的容量为100%时的比例）为X（%），则容量X作为滑阀8的位置L的函数可以如X=f（L）那样表示。进而，如果将通过压缩的气体的反作用力将螺旋转子4向吸入侧推压的推力设为Y（N），则推力Y作为容量X的函数可以如Y=g（X）那样表示。因而，推力Y可以根据滑阀的位置L计算。另外，在压缩机主体1的容量与压缩机主体1的负荷之间有相关性。例如，如果压缩机主体1的容量进而是压缩风量变大，则压缩机主体1的负荷也变大。

由此，控制装置22依次再设定阀调节器20的压力设定值，以使作用在平衡活塞14上的压力油的推压力（对高压室15a与低压室15b的压力差乘以平衡活塞14的面积得到的值）均衡。

此时，不需要由气体压力带来的推力Y与平衡活塞14的推压力完全一致，只要它们的差是推力轴承12、13的容许范围内就可以。因而，也可以将滑阀8的位置L划区为多个范围，将对各个划区各分配1个压力设定值的参照表存储到控制装置22中，能够根据滑阀8的位置简单地确定压力设定值。

接着，在图2中表示有关本发明的第2实施方式的压缩装置的结构。另外，在以后的实施方式的说明中，对与有关前面说明的实施方式的结构相同的构成元件赋予相同的附图标记，省略重复的说明。本实施方式的压缩装置具备检测压缩机主体1吸入的气体的压力Ps的吸入压力检测器23、和检测压缩机主体1吐出的气体的压力Pd的吐出压力检测器24，控制装置22除了滑阀8的位置以外，还添加吸入压力检测器23的检测值及吐出压力检测器24的检测值，来计算阀调节器20的压力设定值。

压缩机主体1的容量X（进而是压缩机主体1的负荷）也根据压缩机主体1吸入的气体的压力、以及压缩机主体1吐出的气体的压力而变动。容量X作为将滑阀8的位置L的函数f（L）、压缩机主体1的吸入压力Ps的函数h（Ps）、和压缩机主体1的吐出压力Pd的函数l（Pd）相乘的量，可以如X=f（L）·h（Ps）·l（Pd）那样表示。由此，由气体的反作用力带来的推力可以通过滑阀8的位置L、压缩机主体1的吸入压力Ps及吐出压力Pd来计算，为了将其抵销而需要的供油压力Pb的压力设定值也能够容易地决定。此外，根据上述式子可知，在吸入压力Ps为一定的情况下，能够将吸入压力检测器23省略，在吐出压力Pd为一定的情况下能够将吐出压力检测器24省略。即，前面说明的第1实施方式也可以认为是将本实施方式的吸入压力检测器23和吐出压力检测器24省略的结构。

另外，在该压缩机主体1中采用那样的、所谓的螺旋压缩机中，进行控制以使压缩机主体1的吸入压力Ps、或压缩机主体1的吐出压力Pd为一定值的情况较多。在这样的情况下，也可以检测压缩机主体1的吸入压力Ps或压缩机主体1的吐出压力Pd的一方，根据其检测值和滑阀8的位置L来计算由气体的反作用力带来的推力。

进而，在图3中表示有关本发明的第3实施方式的压缩装置的结构。本实施方式的压缩装置具有检测压缩机主体1吸入的气体的流量的吸入流量检测器25、和检测控制阀18的前后的压力油的压力差的阀压力差检测器26。

在本实施方式中，从预先知道的压力油的供给源的压力减去阀压力差检测器26检测出的压力差后的压力是对平衡压力缸15的高压室15a供给的油的压力。如果考虑检测压力的设备的测量范围和分辨能力，则在应向高压室15a供给的油的压力较大的情况下，有根据控制阀18的前后的压力差计算高压室15a的压力时的实际使用的范围内的有效的分辨能力变高的情况。因此，如本实施方式那样，也可以有进行控制阀18的开度调节以使控制阀18的前后的压力差成为设定值的情况。

此外，在本实施方式中，根据吸入流量检测器25的检测值、即压缩机主体1吸入的气体的流量计算压缩机主体1的容量X，决定应向高压室15a供给的油的压力、进而是阀压力差检测器26应检测的控制阀18的前后的压力差。压缩机主体1的容量X也可以作为对压缩机主体1的前后的气体的热函的差乘以气体的质量流量后的值计算。由此，也可以如本实施方式那样基于吸入流量检测器25的检测值来决定阀调节器20的设定值。另外，在吸入压力或吐出压力变动的情况下，也可以与第2实施方式同样追加吸入压力检测器23或吐出压力检测器24，将根据吸入流量检测器25的检测值导出的容量X修正。

进而，在图4中表示有关本发明的第4实施方式的压缩装置的结构。在本实施方式的压缩装置中，具有检测从压缩机主体1吐出的气体的流量的吐出流量检测器27、和检测供油流路16的控制阀18的下游侧的压力与低压连通路19的压力的压力差的活塞压力差检测器28。

如根据第3实施方式的说明可知那样，根据本实施方式的吐出流量检测器27检测出的从压缩机主体1吐出的气体的流量也能够计算压缩机主体1的容量X。此外，在本实施方式中，由活塞压力差检测器28直接检测与平衡活塞14推压螺旋转子4的力成比例的平衡活塞14的两侧的压力差，由此减小的运算的误差。

另外，在上述各实施方式中，如果经过控制阀18的油的流量、即从平衡压力缸15的高压室15a向低压室15b流出的油的流量过少，则难以通过控制阀18的开度来调节高压室15a的压力。由此，为了确保经过控制阀18的油的流量，也可以在平衡活塞14上设置作为油的流路的贯通孔、或设置将控制阀18的下游侧的供油流路16与低压连通路19经由节流孔等连接的旁通流路。

此外，对平衡活塞14作用的流体，也可以是压缩机主体1吐出的气体等、其他流体。

Claims (5)

1.一种压缩装置，其特征在于，具有下述部件：

壳体；

阴阳一对螺旋转子，收容在上述壳体内，相互咬合；

压缩机主体，具有上述壳体及上述螺旋转子，将吸入的气体压缩并吐出；

平衡活塞，通过流体压力在轴向上推压上述螺旋转子的至少一方的旋转轴即转子轴；

供油流路，供给用于推压上述平衡活塞的压力油；

控制阀，设置在上述供油流路上，能够调节开度；

容量调节器，调节上述压缩机主体的容量；

平衡活塞控制装置，根据上述压缩机主体的容量，通过调节上述控制阀的开度来调节对上述平衡活塞作用的流体的压力，

上述平衡活塞被嵌装在平衡压力缸内，对平衡压力缸内的比上述平衡活塞更靠上述螺旋转子侧的第1空间连接供油流路，第2空间经由连通流路与上述压缩机主体的吸入流路侧的压缩空间连通，上述第2空间是指平衡压力缸内的相对于上述平衡活塞而言与上述第1空间相反侧的空间。

2.如权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，

上述容量调节器具有滑阀；

上述平衡活塞控制装置根据上述滑阀的位置，调节对上述平衡活塞作用的流体的压力。

3.如权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，

还具有吸入压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述压缩机主体吸入的气体的压力；

上述平衡活塞控制装置添加上述吸入压力检测器的检测值，调节作用在上述平衡活塞上的流体的压力。

4.如权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，

还具有吐出压力检测器，所述吐出压力检测器检测上述压缩机主体吐出的气体的压力；

上述平衡活塞控制装置添加上述吐出压力检测器的检测值，调节作用在上述平衡活塞上的流体的压力。

5.如权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，

还具有吸入压力检测器以及吐出压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述压缩机主体吸入的气体的压力，所述吐出压力检测器检测上述压缩机主体吐出的气体的压力；

上述平衡活塞控制装置添加上述吸入压力检测器以及上述吐出压力检测器的检测值，调节作用在上述平衡活塞上的流体的压力。