CN103649550B - 涡轮压缩机 - Google Patents

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Abstract

涡轮压缩机（1），具备：可变叶片（3），调节流体的流量；驱动轴（5），与该可变叶片（3）连结并通过旋转来驱动可变叶片（3）；马达（7），旋转驱动该驱动轴；以及联轴器（11），连结驱动轴（5）与马达（7）的输出轴（9），其中，在驱动轴（5）及输出轴（9）与联轴器（11）之间设置有隔振机构（13），所述隔振机构（13）可一体旋转地连结驱动轴（5）与输出轴（9），并且容许驱动轴（5）与输出轴（9）在振动方向的移动。

Description

涡轮压缩机
技术领域
本发明涉及可用多个叶轮压缩流体的涡轮压缩机。
背景技术
以往，作为适用于涡轮冷冻机等的涡轮压缩机，公知具备：入口导流叶片，配置于吸入被叶轮压缩的流体的吸气口等并作为通过驱动调节流体的流量的可变叶片；驱动轴，与该入口导流叶片连结并通过旋转来驱动入口导流叶片；马达，旋转驱动该驱动轴；以及联轴器，连结驱动轴与马达的输出轴。相关技术例如在日本国专利公开公报特开2009—185716号公开。
在这样的涡轮压缩机中，联轴器例如由分割成两部分的部件构成，并且插入驱动轴与马达的输出轴而通过防脱落用螺栓等固定，并完全固定驱动轴与马达的输出轴以免驱动轴与马达的输出轴的轴心位置偏离地使旋转驱动力从马达向驱动轴传递。
发明内容
发明的概要
发明所要解决的课题
但是，在如上所述的涡轮压缩机中，由于联轴器完全固定驱动轴与马达的输出轴，因此在吸入流体时从可变叶片传递至驱动轴的振动直接传递至马达的输出轴。
传递至该马达的输出轴的振动有时超出马达的振动容许值，来自可变叶片侧的振动可能对马达产生不良影响。
根据本发明，能够提供可抑制向马达传递振动的涡轮压缩机。
用于解决课题的方法
根据本发明的技术的一个方面，涡轮压缩机具备：可变叶片，调节流体的流量；驱动轴，与该可变叶片连结并通过旋转来驱动所述可变叶片；马达，旋转驱动该驱动轴；以及联轴器，连结所述驱动轴与所述马达的输出轴，其特征在于，在所述驱动轴及所述输出轴与所述联轴器之间设置有隔振机构，所述隔振机构可一体旋转地连结所述驱动轴与所述输出轴，并且容许所述驱动轴与所述输出轴在振动方向的移动。
附图说明
图1是装载有本发明实施方式的涡轮压缩机的涡轮冷冻机的概略图。
图2是本发明实施方式的涡轮压缩机的剖面图。
图3是本发明实施方式的涡轮压缩机的主要部分放大图。
图4中（a）是本发明实施方式的涡轮压缩机的联轴器的立体图，（b）是本发明实施方式的涡轮压缩机的驱动轴及输出轴与联轴器的放大侧视图。
具体实施方式
首先，用图1对应用本发明实施方式的涡轮压缩机的涡轮冷冻机进行说明。
如图1所示，涡轮冷冻机101例如是用于生成空调用的冷却水的装置，具备冷凝器103、节能装置105、蒸发器107以及涡轮压缩机1。
冷凝器103经由流路F1而与涡轮压缩机1连接，并且经由配置有用于减压的膨胀阀109的流路F2与节能装置105连接。该冷凝器103是从涡轮压缩机1经由流路F1供给在气体状态下进行了压缩的压缩冷媒气体C1，并冷却液化该压缩冷媒气体C1而成为冷媒液C2的机构。由该冷凝器103冷却液化了的冷媒液C2，经由流路F2通过膨胀阀109减压而供给节能装置105。
节能装置105经由流路F3与涡轮压缩机1连接，并且经由配置有用于减压的膨胀阀111的流路F4与蒸发器107连接。该节能装置105是暂时贮存从冷凝器103经由流路F2而被减压了的冷媒液C2的机构。贮存在该节能装置105的冷媒液C2的气相成分C3，经由流路F3供给涡轮压缩机1的第2压缩级29。另外，贮存在节能装置105中的冷媒液C2，经由流路F4通过膨胀阀111减压而供给蒸发器107。
蒸发器107经由流路F5与涡轮压缩机1的第1压缩级27连接。该蒸发器107是使从节能装置105经由流路F4减压了的冷媒液C2蒸发而成为冷媒气体C4的机构。由该蒸发器107蒸发了的冷媒气体C4，经由流路F5供给涡轮压缩机1的第1压缩级27。
涡轮压缩机1具有第1压缩级27和第2压缩级29，经由流路F1与冷凝器103连接。该涡轮压缩机1是压缩经由流路F5供给第1压缩级27的冷媒气体C4而排出至第2压缩级29，并且通过第2压缩级29压缩经由流路F3供给的气相成分C3及从第1压缩级27排出的冷媒气体C4而成为压缩冷媒气体C1的机构。由该涡轮压缩机1压缩的压缩冷媒气体C1经由流路F1供给冷凝器103。
以下，用图2～图4说明本发明实施方式的涡轮压缩机。
本实施方式的涡轮压缩机1，具备：通过驱动调节流体的流量的可变叶片3；与该可变叶片3连结并通过旋转来驱动该可变叶片3的驱动轴5；旋转驱动该驱动轴的马达7；以及连结驱动轴5与马达7的输出轴9的联轴器11。
在驱动轴5及输出轴9与联轴器11之间设置有隔振机构13，所述隔振机构13可一体旋转地连结驱动轴5与输出轴9，并且容许驱动轴5与输出轴9在振动方向的移动。
另外，隔振机构13分别设置于联轴器11与驱动轴5及输出轴9的对置面上。具体而言，隔振机构13具有作为在与驱动轴5的轴向正交的平面上相互交叉的2个槽部的驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17、和作为分别与该驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17卡合的2个凸部的驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21。
驱动轴侧槽部15（马达侧槽部17）和驱动轴侧凸部19（马达侧凸部21）各自的卡合部分具有与驱动轴5实质上平行的卡合面（侧面）。此外，规定驱动侧槽部15的卡合面的假想平面与规定马达侧槽部17的卡合面的假想平面处于交叉的位置关系，在典型情况下正交。
驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21的顶端面由相对于驱动轴5垂直的假想平面规定，驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17的底面同样地由相对于驱动轴5垂直的假想平面规定。此外，驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21的与驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17卡合的端部由规定底面的假想平面和与其连续的曲面形成。
如图2所示，涡轮压缩机1构成为包含外壳23、齿轮机构25、第1压缩级27以及第2压缩级29。
外壳23由马达外壳31、齿轮外壳33以及压缩机外壳35的分割壳体构成，各外壳通过螺栓等固定机构一体地固定。在该外壳23内收纳有齿轮机构25、第1压缩级27以及第2压缩级29。
齿轮机构25由马达轴37、变速齿轮组39以及旋转轴41构成。马达轴37为作为驱动源的马达（未图示）的输出轴，经由轴承43被可旋转地支撑于马达外壳31。该马达轴37的旋转传递至变速齿轮组39。
变速齿轮组39由大径齿轮45和小径齿轮47构成。大径齿轮45与马达轴37一体可旋转地固定于马达轴37的端部。小径齿轮47与大径齿轮45啮合，增大马达轴37的转速。该小径齿轮47与旋转轴41一体可旋转地固定于旋转轴41的端部。
旋转轴41在轴向的两侧经由轴承49、51可旋转地支撑于齿轮外壳33和压缩机外壳35。通过该旋转轴41的旋转，第1压缩级27与第2压缩级29进行工作。
第1压缩级27由吸入口53、第1叶轮55以及第1涡旋室57构成。吸入口53设置于压缩机外壳35，与流路F5（参照图1）连通。该吸入口53吸入由蒸发器107（参照图1）蒸发了的冷媒气体C4而供给第1叶轮55。
第1叶轮55与旋转轴41一体可旋转地固定于旋转轴41的外周。该第1叶轮55通过旋转轴41的旋转，在径向排出从轴向的吸入口53侧供给的冷媒气体C4，进行压缩冷媒气体C4。该压缩了的冷媒气体C4供给第1涡旋室57。
第1涡旋室57设置于压缩机外壳35，与设置于外壳23外部的外部配管（未图示）连接。该第1涡旋室57经由外部配管向第2压缩级29供给由第1叶轮55进行了压缩的冷媒气体C4。
第2压缩级29由导入涡旋室59、第2叶轮61以及第2涡旋室63构成。导入涡旋室59设置于齿轮外壳33，经由外部配管与第1涡旋室57连接。该导入涡旋室59向第2叶轮61供给由第1压缩级27进行了压缩的冷媒气体C4。
第2叶轮61在轴向夹着轴承51而与第1叶轮55背面相对地配置在旋转轴41的外周，与旋转轴41一体可旋转地被固定。该第2叶轮61通过旋转轴41的旋转，在径向排出从轴向的导入涡旋室59供给的压缩了的冷媒气体C4及经由流路F3（参照图1）供给的气相成分C3，进一步压缩已压缩了的冷媒气体C4及气相成分C3而成为压缩冷媒气体C1。该压缩冷媒气体C1供给第2涡旋室63。
第2涡旋室63设置于齿轮外壳33，与流路F1（参照图1）连接。该第2涡旋室63经由流路F1向冷凝器103供给通过第2叶轮61进行了压缩的压缩冷媒气体C1。
这样构成的涡轮压缩机1，通过马达轴37的旋转驱动，经由变速齿轮组3旋转驱动旋转轴41。通过该旋转轴41的旋转驱动，第1压缩级27和第2压缩级29进行工作。
通过该第1压缩级27的工作，在流路F5中流通的冷媒气体C4从吸入口53供给第1叶轮55。供给该第1叶轮55的冷媒气体C4，通过第1叶轮55的旋转而被压缩并经由第1涡旋室57供给第2压缩级29。此外，气相成分C3也从节能装置105（参照图1）经由流路3供给第2压缩级29。
供给该第2压缩级29的来自第1压缩级27的冷媒气体C4及气相成分C3，供给第2叶轮61。供给该第2叶轮61的冷媒气体C4及气相成分C3，通过第2叶轮61的旋转被压缩而成为压缩冷媒气体C1，从第2涡旋室63经由流路F1供给冷凝器103。
在这样的涡轮压缩机1的第1压缩级27中的吸入口53上，配置有多个可变叶片3，所述可变叶片3调节作为流体的冷媒气体C4吸入的流量。该多个可变叶片3通过被旋转驱动，来改变从冷媒气体C4的流动方向看到的外观上的面积，调节吸入第1压缩级27的冷媒气体C4的流量。这样的可变叶片3，经由驱动轴5与联轴器11而通过马达7进行工作。
如图3所示，驱动轴5可旋转地被支撑于外壳23，在轴向的一端侧一体地固定有可变叶片3，轴向的另一端侧配置于在外壳23的外部所配置的壳体65内。该驱动轴5通过马达7的旋转驱动力而旋转，使可变叶片3工作。
马达7配置于外壳23的外部，在壳体65内配置有输出轴9。该马达7的输出轴9与驱动轴5在壳体65内经由联轴器11而连结。
联轴器11形成为圆柱状，通过在旋转方向上相互卡合驱动轴5的端部与马达7的输出轴9的端部，可一体旋转地连结驱动轴5与输出轴9。在该联轴器11与驱动轴5及输出轴9上，设置有防止驱动轴5与输出轴9之间的振动的传递的隔振机构13。
如图3、图4所示，隔振机构13由设置于联轴器11的驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17与分别设置于驱动轴5及输出轴9的驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21构成。
驱动轴侧槽部15与马达侧槽部17分别设置于联轴器11与驱动轴5和马达7的输出轴9的对置面。另外，驱动轴侧槽部15与马达侧槽部17设置为，在与驱动轴5及输出轴9的轴向正交的平面上在相互正交方向上交叉。驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21分别卡合于该驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17。
驱动轴侧凸部19与马达侧凸部21，分别朝向联轴器11地突出设置在驱动轴5的端部和马达7的输出轴9的端部。另外，驱动轴侧凸部19与马达侧凸部21，与驱动轴侧槽部15和马达侧槽部17对置的对置面由曲面形成。
通过使这样的驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21与驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17卡合，从而在驱动轴5及输出轴9的绕轴心的旋转方向上，能够使相互对置的对置面抵接而向驱动轴5传递马达7的旋转驱动力。
另一方面，在驱动轴5及输出轴9的绕轴心的旋转方向以外的振动方向（径向）上，驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21能够在驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17内移动。因此，由驱动轴5及输出轴9产生的振动不会在驱动轴5与输出轴9之间传递。即，由于规定驱动轴侧凸部19与马达侧凸部21的卡合面（侧面）的假想平面相互交叉（正交），所以能够通过隔振机构13吸收全部的径向上的振动。
通过这样的隔振机构13，能够在旋转方向上连结驱动轴5与马达7的输出轴9，同时防止振动在驱动轴5与输出轴9之间传递。因此，即使可变叶片3由于流体而振动，该振动也不会输入马达7，能够保护马达7。
在这样的涡轮压缩机1中，由于在驱动轴5及输出轴9与联轴器11之间设置有可一体旋转地连结驱动轴5与输出轴9，并且容许驱动轴5与输出轴9在振动方向的移动的隔振机构13，因此，能够在向驱动轴5传递来自马达7的旋转驱动力的同时，防止驱动轴5与输出轴9之间的振动的传递。
因此，在这样的涡轮压缩机1中，能够通过隔振机构13抑制向马达7传递振动，能够抑制振动导致的对马达7的影响。
另外，隔振机构13由在与驱动轴5的轴向正交的平面上相互交叉的驱动轴侧槽部15和马达侧槽部17、与分别与驱动轴侧槽部15和马达侧槽部17卡合的驱动轴侧凸部19和马达侧凸部21构成，因此，能够容许驱动轴5及输出轴9在旋转方向以外的移动，能够防止驱动轴5与输出轴9之间的振动的传递。
此外，由于驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21的与驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17卡合的端部由曲面形成，因此驱动轴侧凸部19及马达侧凸部21能够沿驱动轴侧槽部15及马达侧槽部17的内表面在旋转方向移动，能够扩大驱动轴5及输出轴9的移动范围，能够进一步防止驱动轴5与输出轴9之间的振动的传递。
此外，在本发明的实施方式的涡轮压缩机中，虽然可变叶片配置于第1压缩级的吸入口，但只要是第2压缩级的吸气侧或流路的中途等调节流体的流量的部位，也可以将可变叶片配置在任意部位。
另外，虽然2个槽部设置于联轴器，2个凸部设置于驱动轴及输出轴，但例如将2个槽部设置于驱动轴及输出轴，将2个凸部设置于联轴器，或者将2个槽部设置于驱动轴及联轴器，将2个凸部设置于联轴器及输出轴等，只要是联轴器与驱动轴及输出轴的对置面，也可以任意地设置2个槽部和2个凸部。
此外，虽然可变叶片与驱动轴被直接可一体旋转地固定，但例如也可以构成为，在可变叶片与驱动轴之间配置连杆机构等而经由连杆机构向可变叶片传递驱动轴的旋转。在这样的情况下，虽然振动从可变叶片经由连杆机构传递至驱动轴，但也能够通过隔振机构防止振动传递至马达侧。
根据本发明，起到以下效果：能够提供可抑制振动向马达传递的涡轮压缩机。
（指定美国）
本国际专利申请涉及指定美国，关于2011年7月13日提出申请的日本国专利申请第2011－154644号援用基于美国专利法第119条（a）的优先权的权益，引用该公开内容。

Claims (3)

1.一种涡轮压缩机，具备：可变叶片，调节流体的流量；驱动轴，与该可变叶片连结并通过旋转来驱动所述可变叶片；马达，旋转驱动该驱动轴；以及联轴器，连结所述驱动轴与所述马达的输出轴，其特征在于，
在所述驱动轴及所述输出轴与所述联轴器之间设置有隔振机构，所述隔振机构能够一体旋转地连结所述驱动轴与所述输出轴，并且容许所述驱动轴与所述输出轴在振动方向的移动，所述振动方向为所述驱动轴的径向。
2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，
所述隔振机构具有：2个槽部，它们分别设置于所述联轴器的与所述驱动轴的对置面以及所述联轴器的与所述输出轴的对置面，在与所述驱动轴的轴向正交的平面上相互交叉；以及2个凸部，分别与该2个槽部卡合。
3.根据权利要求2所述的涡轮压缩机，其特征在于，
所述凸部的与所述槽部卡合的端部由曲面形成。
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