CN103790825A - 涡旋式流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种涡旋式流体机械，其通过设置在对旋转涡旋部件和背面板精度良好地定位的同时将贯穿孔密封的部件，提高了压缩效率和可靠性。该涡旋式流体机械的特征在于，包括：固定涡旋件；旋转涡旋件，其与所述固定涡旋件相对地设置，在其与所述固定涡旋件之间形成多个压缩室并进行旋转运动；驱动轴，其驱动所述旋转涡旋件；和背面板，其设置在所述驱动轴与所述旋转涡旋件之间，在所述旋转涡旋件和所述背面板上设置定位孔，在所述定位孔中设置进行定位的定位销并设置密封所述压缩室的密封部件。

Description

涡旋式流体机械

技术领域

本发明涉及涡旋式流体机械。

背景技术

专利文献1中记载了在旋转涡旋部件和背面板这两个部件上设置贯穿孔，在两个贯穿孔中插入平行销，将二者连结的涡旋式流体机械。

专利文献1：日本特开2005-337189号公报

发明内容

专利文献1记载的涡旋式流体机械，没有考虑到平行销在定位精度上是合适的，但是不适于压缩空气的密封。因此，压缩流体的密封不充足，对于提高压缩效率是不充分的。此外，因为从定位用的平行销与贯穿孔的间隙泄漏的压缩流体是高温的，所以不能抑制轴承和润滑脂等润滑油的热劣化和润滑脂泄漏，对于提高可靠性是不充分的。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种涡旋式流体机械，其通过设置在对旋转涡旋部件和背面板精度良好地定位的同时将贯穿孔密封的部件，提高了压缩效率和可靠性。

为了解决上述课题，本发明提供一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：固定涡旋件；旋转涡旋件，其与上述固定涡旋件相对地设置，在其与上述固定涡旋件之间形成多个压缩室并进行旋转运动；驱动轴，其驱动上述旋转涡旋件；和背面板，其设置在上述驱动轴与上述旋转涡旋件之间，在上述旋转涡旋件和上述背面板上设置定位孔，在上述定位孔中设置进行定位的定位销并设置密封上述压缩室的密封部件。

根据本发明，能够提供通过设置在对旋转涡旋部件和背面板精度良好地定位的同时将贯穿孔密封的部件，提高了压缩效率和可靠性的涡旋式流体机械。

附图说明

图1是本发明的实施例1的涡旋式流体机械的截面图。

图2是本发明的实施例1的涡旋式流体机械的部分截面图。

图3是本发明的实施例2的涡旋式流体机械的部分截面图。

图4是本发明的实施例3的涡旋式流体机械的部分截面图。

图5是本发明的实施例4的涡旋式流体机械的部分截面图。

图6是本发明的实施例4的涡旋式流体机械的部分截面图。

图7是本发明的实施例5的旋转涡旋件卷体的正面图。

图8是本发明的实施例5的旋转涡旋件卷体中心部的正面放大图。

符号说明

1     外壳

1a    凸缘

1b    罩

2     固定涡旋件

3、9  端面板

4、10 卷体部

5     外周壁部

6、11 冷却肋片

7、13 叶端密封部（tip seal）

8     旋转涡旋件

8a    贯穿孔

8c    旋转涡旋件卷体部件

8d    卷体中心部

8e    切口部

12    背面板

12a   贯穿孔

14    轴套（boss）部

14a   旋转轴承

14b   轴承罩

15    驱动轴

16    冷却风扇

17   风扇罩

18   辅助曲柄

18a  辅助曲柄轴承

18b  轴承罩

19   压缩室

20   吸入口

21   吸滤器

22   排出口

23   固定涡旋件倾斜部

24   凸缘

25   端面密封槽

26   端面密封部（face seal）

27   凹槽部

28   固定涡旋件凸部

29   定位销

30   密封部件

31   螺栓

32   螺纹（或突起）

33   锥部

34   定位孔

35   销

36   主轴承

36a  罩

37   定位孔

具体实施方式

以下，作为本发明的实施例的涡旋式流体机械，以涡旋式空气压缩机为例，根据附图详细说明。

【实施例1】

用图1、2说明本发明的实施例1。

图1表示本实施例的涡旋式流体机械的截面图。图2是涡旋式流体机械中的旋转涡旋件8和背面板12的截面图。

用图1说明涡旋式压缩机的结构。

外壳1形成为筒状，且在其内部可旋转地支撑后述驱动轴15。

设置在外壳1的开口侧的固定涡旋件2，如图1所示，大致由以轴线O-O为中心形成为大致圆板状的端面板3、在作为该端面板3的表面的齿底面上的轴方向上立起设置的涡旋状的卷体部4、包围该卷体部4而设置在端面板3的外径一侧的筒状的外周壁部5、在端面板3的背面突出设置的多个冷却肋片6构成。

此处，卷体部4例如以最内径一端为卷绕起点端，以最外径一端为卷绕终点端时，从内径侧向外径侧卷绕为例如3圈左右的涡旋状。卷体部4的齿顶面，与作为相对一方的旋转涡旋件8的端面板9的齿底面隔开一定的轴方向尺寸。

此外，在卷体部4的齿顶面上，沿着卷体部4的卷绕方向设置有密封槽4A，在该密封槽4A内，设置有与旋转涡旋件8的端面板9滑动接触的作为密封部件的叶端密封部7。进而，外周壁部5成为大致圆形，在固定涡旋件2的端面开口。外周壁部5为了避免与旋转涡旋件8的卷体部10的干涉，配置在卷体部10的外径侧。

在外壳1内可旋转地设置的旋转涡旋件8，大致由与固定涡旋件2的端面板3相对地配置的大致圆板状的端面板9、在作为该端面板9的表面的齿底面上立起设置的涡旋状的卷体部10、在端面板9的背面突出设置的多个冷却肋片11构成。此外，设置有位于该冷却肋片11的前端一侧且连接旋转涡旋件8与驱动轴15的背面板12。

此处，卷体部10与固定涡旋件2的卷体部4大致同样地例如成为3圈左右的涡旋状。卷体部10的齿顶面，与作为相对一方的固定涡旋件2的端面板3的齿底面隔开一定的轴方向尺寸。此外，在卷体部10的齿顶面上，沿着卷体部10的卷绕方向设置有密封槽10A，在该密封槽10A内，设置有与固定涡旋件2的端面板3滑动接触的作为密封部件的叶端密封部13。

此外，在背面板12的中央侧，一体地形成有经由旋转轴承14a等与驱动轴15的曲柄部15A可旋转地连结的筒状的轴套部14。此时，在驱动轴15的一端侧，在外壳1的外部设置有滑轮15B，该滑轮15B与例如作为驱动源的电动机的输出侧经由带（均未图示）等连结。由此，驱动轴15通过电动机等旋转驱动，使旋转涡旋件8相对于固定涡旋件2旋转运动。

此外，在滑轮15B上用螺栓等安装有冷却风扇16，该冷却风扇16在风扇罩17内产生冷却风。由此，冷却风扇16将冷却风沿着风扇罩17内的导管等向外壳1的内部和各涡旋件2、8的背面侧输送，使外壳1、固定涡旋件2、旋转涡旋件8等冷却。

进而，在背面板12的外径侧与外壳1之间，设置有例如3个（仅图示1个）作为防止旋转涡旋件8的自转的自转防止机构的辅助曲柄18。

固定涡旋件2与旋转涡旋件8之间设置的多个压缩室19，在卷体部4、10之间从外径侧向内径侧顺次形成，通过叶端密封部7、13保持气密。各压缩室19，当旋转涡旋件8正向旋转运动时，从卷体部4、10的外径侧向内径侧移动的同时，在它们之间连续地缩小。

由此，各压缩室19中位于最外径侧的压缩室19A中，从后述的吸入口20吸入外部的空气，该空气在到达位于最内径侧的压缩室19B之前被压缩成为压缩空气。然后，该压缩空气被从排出口22排出，被贮存在外部的储罐（未图示）中。

设置在固定涡旋件2的外径侧的吸入口20从端面板3的外径侧开口至外周壁部5，与位于最外径侧的压缩室19A连通。此外，吸入口20位于固定涡旋件2的端面板3中旋转涡旋件8的卷体部10的外径侧，在叶端密封部13不滑动接触的范围（非滑动区域）开口。此外，吸入口20例如将大气压的空气通过吸滤器21吸入位于最外径侧的压缩室19A内。

其中，吸入口20也可以是吸入加压后的空气的结构。该情况下，也可以是卸下吸滤器21，在供给加压空气的配管上连接吸入口20的结构。

设置在固定涡旋件2的端面板3的内径侧（中心侧）的排出口22，与位于最内径侧的压缩室19B连通，使该压缩室19B内的压缩空气向外部排出。

位于卷体部4的外周侧的凸缘24将固定涡旋件2固定到外壳1。

与旋转涡旋件8的端面板9相对的固定涡旋件2的端面上设置的端面密封槽25，位于外周壁部5的外径侧，形成为包围外周壁部5的圆环状。此外，在端面密封槽25内安装有圆环状的端面密封部26。端面密封部26将固定涡旋件2的端面与旋转涡旋件8的端面板9之间气密地密封，防止吸入外周壁部5内的空气从它们之间泄漏。

用图1说明与固定涡旋件2的卷体部4的定位相关的结构。固定涡旋件2相对于该卷体部4在凸缘24设置高精度的多个定位孔34。定位孔34与和外壳1的凸缘1a对应的高精度的定位孔37通过定位销35定位。定位孔37相对于用于保持外壳1的主轴15的主轴承36的罩1b高精度地设置，能够高精度地进行主轴15的直径方向中心位置和固定涡旋件的卷体部4的直径方向的定位。

用图2说明与旋转涡旋件8的卷体部10的定位相关的结构。在设置于旋转涡旋件8与驱动轴15之间、连接旋转涡旋件8和驱动轴15的背面板12上，因为受到作用于旋转涡旋件8的压缩负重或离心力等，所以设置了用于保持多个辅助曲柄轴承18a和旋转轴承14a的轴承罩14b、18b。进而，在背面板12中心设置与轴承罩14b、18b同时（同一工序）加工的作为精度良好的定位孔（对准孔）的贯穿孔12a。其中，为了使加工变得容易，使定位孔作为贯穿孔12a贯通。贯穿孔12a为了提高定位的精度，至少设置在与驱动轴15（的曲柄部15A的外周面）相比的内侧。另一方面，在旋转涡旋件8的端面板9、卷体部10、冷却肋片11构成的旋转涡旋件8的卷体部件8c的卷体中心设置与卷体加工同时（同一工序）加工的作为精度良好的定位孔的贯穿孔8a，二者使各自的贯穿孔12a、8a通过精度良好的定位销（对准销）29定位后，用多个螺栓31连结。

定位销29相对于贯穿孔12a、8a通过压入而插入，以不发生位置偏离的方式设定。此外，在定位销29上不设置螺纹（或突起），从而提高了定位的精度。进而，为了可靠地防止旋转轴承内的润滑脂泄漏，也可以在定位销29与贯穿孔12a、8a的微小间隙（表面粗糙水平）涂敷粘合剂等密封剂。

此处，专利文献1中，旋转涡旋件的卷体部件与背面板的定位连结使用贯穿孔和平行销。然而，其没有考虑到平行销在定位精度上是优良的，但是密封性能不高。此外，贯穿孔设置在旋转涡旋件的中心侧，因为旋转涡旋件的中心侧的压缩室压强较高，用作流体机械特别是压缩机的情况下，流体易于从贯穿孔泄漏，不能提高压缩效率。

于是，本实施例中，如图2所示，通过适合定位的定位销29进行定位，在旋转涡旋件8一侧的贯穿孔8a中，在与定位销29相比靠近轴方向旋转涡旋件8一侧设置与定位销29为不同部件的封严部件（密封部件）30，在进行精度良好的定位的同时，防止压缩流体向卷体外部泄漏。此外，通过在密封部件30与贯穿孔8a之间填充粘合剂等密封剂能够进一步提高密封性。

此处，使密封部件30的直径比定位销29的直径大，与此同时，使旋转涡旋件8一侧设置的贯穿孔8a的密封部件30进入的部分的直径比定位销29进入的部分的直径大。这样，能够防止将密封部件30过深地插入而将定位销29挤出。此外，也可以在密封部件30上设置螺纹（或突起），在贯穿孔8a的密封部件30进入的部分设置与密封部件30的螺纹（或突起）对应的螺纹（或突起）32。由此，能够将密封部件30与贯穿孔8a用螺钉牢固地连结，能够提高密封性。进而，也可以对密封部件30涂布或卷绕插入密封材料。由此，能够将形成了螺纹的密封部件30与母螺纹32的间隙用密封材料密封，能够提高密封性。

此外，关于旋转涡旋件8的卷体10与背面板12上设置的辅助曲柄轴承18a的旋转不同步，在背面板12一侧，在比驱动轴15更靠径向外侧设置旋转定位用的贯穿孔（未图示），在旋转涡旋件8上，设置与该位置对应的孔（未图示），用相对于各个孔具有一定间隙（松动）的销（未图示）等进行暂时定位，将二者用螺栓31等连结后卸下。此处，旋转定位用的销也可以保持通过接合等插入部件后的状态。

以上，根据本实施例，能够对旋转涡旋件8的卷体部件8c与背面板12、即卷体部10（涡旋）与轴承14a、18a高精度地定位，且在卷体部件8c上，在贯穿孔8a设置了密封部件30，所以能够防止压缩流体的泄漏，能够实现压缩效率和可靠性的提高。

【实施例2】

用图3说明本发明的实施例2。对于与实施例1相同的结构附加相同的符号，省略其说明。本实施例的特征在于在密封部件30的前端（驱动轴15侧）以朝向前端（驱动轴15侧）直径减小的方式设置锥部33。插入密封部件30的卷体部件8c的贯穿孔8a的与锥部33接触的部分（与螺纹32相比靠驱动轴15一侧）也以朝向驱动轴15一侧直径减小的方式在锥部上形成。由此，封入密封部件30时密封部件30与贯穿孔8a的锥面之间密合，能够密封。

根据本实施例，与实施例1相比能够增加密合面积，所以能够进一步提高密封性。此外，能够简单地使用一般使用的固定螺钉（锥端）这样的通用部件。

【实施例3】

用图4说明本发明的实施例3。对于与实施例1、2相同的结构附加相同的符号，省略其说明。本实施例的特征在于在密封部件30的前端（压缩室19侧）设置朝向前端（压缩室19侧）直径增大的锥部33。插入密封部件30的卷体部件8c的贯穿孔8a的与锥部33接触的部分（比螺纹32更靠驱动轴15一侧）也以朝向压缩室19一侧直径增大的方式在锥部上形成。

根据本实施例，能够使锥面之间的密合面积较大，能够进一步提高密封性。此外，能够使用一般使用的平头螺栓和平头螺钉这样的通用部件。

【实施例4】

用图5、6说明本发明的实施例4。对于与实施例1-3相同的结构附加相同的符号，省略其说明。

本实施例的特征在于使实施例1-3中的密封部件30与定位销29一体化。与实施例1-3同样地在与密封部件30对应的部分（压缩室19侧）设置螺纹或突起，在与定位销29对应的部分（驱动轴15侧）不设置螺纹或突起。

根据本实施例，能够减少部件个数和组装工作量。

【实施例5】

用图7、8说明本发明的实施例5。对于与实施例1-4相同的结构附加相同的符号，省略其说明。

图7、8是对安装了密封部件30的旋转涡旋件卷体部件8c从驱动轴的较长方向观察的图。本实施例的特征在于，在旋转涡旋件8的卷体部10的中心部8d（卷绕起点），为了构成密封部件30，使中心部8d的内壁部8e形成切口部。

本实施例中，旋转涡旋件8的旋转半径较小，贯穿孔8a和密封部件30（特别是实施例3的锥部33）难以构成的情况下，通过对卷体中心部8d的内壁部8e切口，能够使贯穿孔8a和密封部件30的形成变得容易。

以上说明的各实施例中，作为涡旋式流体机械以应用于涡旋式空气压缩机的情况为例说明，但本发明不限于此，也可以应用于压缩制冷剂的制冷剂压缩机、真空泵等其他涡旋式流体机械。此外，还可以应用于具备涡旋式流体机械的储罐一体型封装压缩机或氮气发生装置这样的系统。

以上说明的实施例均表示实施本发明的具体化的一例，并不根据它们限定地解释本发明的技术范围。即，本发明能够不脱离其技术思想或其主要特征地以各种方式实施。此外，也可以通过将实施例1至5组合来实施本发明。

Claims (18)

1.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：

固定涡旋件；

旋转涡旋件，其与所述固定涡旋件相对地设置，在其与所述固定涡旋件之间形成多个压缩室并进行旋转运动；

驱动轴，其驱动所述旋转涡旋件；和

背面板，其设置在所述驱动轴与所述旋转涡旋件之间，

在所述旋转涡旋件和所述背面板上设置定位孔，在所述定位孔中设置进行定位的定位销，设置密封所述压缩室的密封部件。

2.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位孔与所述驱动轴相比设置在内侧。

3.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位销未设置螺纹或突起。

4.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述密封部件设置有螺纹或突起。

5.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述密封部件的直径比所述定位销的直径大。

6.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

在所述密封部件与所述定位孔之间填充密封剂。

7.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

形成为所述密封部件的前端直径变化。

8.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位销与所述密封部件一体地形成。

9.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

在所述旋转涡旋件的卷体部的中心侧的内壁形成有切口部。

10.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位销设置于所述旋转涡旋件一侧和所述背面板一侧的定位孔，所述密封部件设置于所述旋转涡旋件一侧的定位孔。

11.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：

固定涡旋件；

旋转涡旋件，其与所述固定涡旋件相对地设置，在与所述固定涡旋件之间形成多个压缩室并进行旋转运动；

驱动轴，其驱动所述旋转涡旋件；和

背面板，其设置在所述驱动轴与所述旋转涡旋件之间，

在所述旋转涡旋件和所述背面板上设置定位孔，在所述定位孔中设置未设置螺纹或突起的定位销和设置有螺纹或突起的密封部件。

12.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位孔与所述驱动轴相比设置在内侧。

13.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述密封部件的直径比所述定位销的直径大。

14.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

在所述密封部件与所述定位孔之间填充密封剂。

15.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

形成为所述密封部件的前端直径变化。

16.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位销与所述密封部件一体地形成。

17.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述密封部件设置在比所述定位销更靠所述旋转涡旋件一侧。

18.如权利要求11所述的涡旋式流体机械，其特征在于：

所述定位销设置于所述旋转涡旋件一侧和所述背面板一侧的定位孔，所述密封部件设置于所述旋转涡旋件一侧的定位孔。

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