CN104981611A - 涡旋式流体机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供通过减小施加于自转防止机构的负载来提高寿命的涡旋式流体机械装置。为了解决上述问题，本发明的涡旋式流体机械装置包括：静涡盘；与上述静涡盘相对设置的、进行旋转运动的旋转涡盘；设置在上述旋转涡盘的外侧的壳体；使上述旋转涡盘旋转运动的驱动轴；与上述旋转涡盘分开设置的、与上述驱动轴连接的毂板部；和设置在上述毂板部与上述壳体之间的多个自转防止机构，上述毂板部具有与自转防止机构连接的多个自转防止机构侧毂板部和与上述驱动轴连接的驱动轴侧毂板部，在上述自转防止机构侧毂板部与上述驱动轴侧毂板部之间设置有空间部。

Description

涡旋式流体机械装置
技术领域
本发明涉及涡旋式流体机械装置。
背景技术
作为本发明的背景技术，在专利文献1中记载了一种涡旋式流体机械装置，其中，将防止旋转涡盘相对于静涡盘自转的曲轴型自转防止机构设置于旋转涡盘的壁板，在曲轴型自转防止机构与壁板之间的间隙设置有弹性体。
此外，在专利文献2中记载了一种涡旋式流体机械装置，其在对设置于旋转涡盘的壁板的背面侧的支承板的旋转侧转承进行保持的轴承壳体设置有能够在径向上弹性变形的支承件。
此外，在专利文献3中记载了无油涡旋流体机械装置，其中，与旋转涡盘的壁板相对地设置连结板，在连结板设置有成为冷却风的流路的通口。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62－078494号公报
专利文献2：日本特开平09－228966号公报
专利文献3：日本特开2003－65267号公报
发明内容
发明要解决的问题
涡旋式流体机械装置中，用于防止旋转涡盘的自转的自转防止机构设置在旋转涡盘与壳体之间。由于压缩热，涡旋式流体机械装置大幅热膨胀，而壳体不会像涡旋式流体机械装置那样大幅地热膨胀。因此，由于两者的热膨胀差，对自转防止机构施加过度的负载。
专利文献1中记载的涡旋式流体机械装置中，在旋转涡盘的壁板直接安装有曲轴型自转防止机构。因此，旋转涡盘与壳体的热膨胀差大，仅通过在曲轴型自转防止机构与壁板之间的间隙设置弹性体，并不能够充分减少自转防止机构的负载。
专利文献2中记载的涡旋式流体机械装置中，自转防止机构(辅助曲轴)不是直接设置于旋转涡盘的壁板，而是设置在与旋转涡盘隔开间隔的支承板。因此，支承板与旋转涡盘相比更不容易热膨胀，由此与专利文献1相比较，对自转防止机构(辅助曲轴)施加的负载减少。但是，即使这样，支承板与壳体之间的热膨胀差也没有变得足够小，还需要进一步减少施加于自转防止机构(辅助曲轴)的负载。
专利文献2的构造中，支承件与支承板接触，因此由于接触面的摩擦阻力，不能够充分吸收支承板与壳体的热膨胀差。此外，支承板的中心(有驱动轴的部分)与自转防止机构(辅助曲轴)之间在径向连结，支承板与壳体之间产生热膨胀差时，支承板不能够充分吸收旋转涡盘与壳体的热膨胀差。因此，不能够减少自转防止机构的负载。
专利文献3中记载的无油涡旋式流体机械装置与专利文献2同样设置于与旋转涡盘隔开间隔的连结板与壳体之间。但是，虽然在连结板设置有通口，但是连结板的中心(具有驱动轴的部分)与自转防止机构之间在径向连结。因此，在连结板与壳体这间产生热膨胀差时，连结板的具有自转防止机构的部分不能够向中心侧弹性变形，不能够减小自转防止机构的负载。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种通过减少施加于自转防止机构的负载，能够提高寿命的涡旋式流体机械装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明提供一种涡旋式流体机械装置，其特征在于，包括：静涡盘；与上述静涡盘相对设置、进行旋转运动的旋转涡盘；设置在上述旋转涡盘的外侧的壳体；使上述旋转涡盘旋转运动的驱动轴；与上述旋转涡盘分开设置、与上述驱动轴连接的毂板部；和设置在上述毂板部与上述壳体之间的多个自转防止机构，上述毂板部具有与上述自转防止机构连接的多个自转防止机构侧毂板部和与上述驱动轴连接的驱动轴侧毂板部，在上述自转防止机构侧毂板部与上述驱动轴侧毂板部之间设置有空间部。
发明效果
根据本发明，能够提供通过减少施加于自转防止机构的负载能够提高寿命的涡旋式流体机械装置。
附图说明
图1是本发明的实施例的无油涡旋压缩机的纵截面图。
图2是现有构造的旋转涡盘的结构图。
图3是本发明的实施例的旋转涡盘的结构图。
图4是本发明的实施例的旋转涡盘和毂板部的分解立体图。
图5是本发明的实施例的旋转涡盘的放大图。
图6是本发明的实施例的无油涡旋式压缩机的横截面图。
具体实施方式
基于图1至图5说明作为本发明的涡旋式流体机械装置的实施例的涡旋式压缩机。
图1是本实施例的涡旋式压缩机的纵截面图。
压缩机主体1在涡旋式空气压缩机中使用，包括后述的壳体2、静涡盘3、旋转涡盘4、驱动轴10、曲轴部11和自转防止机构17等。
壳体2构成压缩机主体1的外壳，如图1所示形成为轴向的一侧被封闭、轴向的另一侧开口的有底筒状体。即，壳体2大致包括：轴向的另一侧(后述的静涡盘3侧)开口的筒部2A；在该筒部2A的轴向一侧一体形成且向径向内侧延伸的环状的底部2B；和从该底部2B的内周侧向轴向的两侧突出的筒状的电动机5的安装部2C。
此外，在壳体2的筒部2A内收纳有后述的旋转涡盘4、曲轴部11和自转防止机构17等。
作为一个涡旋部件的静涡盘3固定设置在壳体2(筒部2A)的开口端侧。静涡盘3大致包括：形成为圆板状的壁板3A；在该壁板3A的表面立起设置的涡旋状的覆盖部(wrap)3B；筒状的支承部3C，其以从径向外侧包围该覆盖部3B的方式设置于壁板3A的外周侧，由多个螺栓(未图示)等固定于壳体2(筒部2A)的开口端侧；和隔着壁板3A配置在覆盖部3B的相反侧的冷却翅片3D。
构成另一涡旋部件的旋转涡盘4设置为与静涡盘3在轴向相对且能够在壳体2内旋转。旋转涡盘4如图1所示，大致包括：圆板状的壁板4A；在该壁板4A的表面立起设置的覆盖部(wrap)4B；在覆盖部4B的相反侧立起设置的多个冷却翅片4C；和筒状的毂板部6，其在壁板4A的背面(覆盖部4B的相反侧的面)侧突出设置，经由旋转轴承13安装于后述的曲轴部11。
在压缩机后方设置的电动机5使被两个轴承5A、5B可旋转地支承的驱动轴10旋转。
旋转涡盘4的毂板部6与旋转涡盘4隔开间隔地设置在旋转涡盘4与曲轴部11之间。毂板部6的中心相对于静涡盘3的中心以预先决定的规定的尺寸(旋转半径)在径向偏心地配置。
以跟静涡盘3的覆盖部3B与旋转涡盘4的覆盖部4B之间重合的方式划分出的多个压缩室7，在这些覆盖部3B、4B之间被壁板3A、4A夹着而分别形成。
在静涡盘3的外周侧设置的吸入口8例如经由吸气过滤器8A等从外部吸入空气。由吸入口8吸入的空气在各压缩室7内随着旋转涡盘4的旋转动作而被连续压缩。
在静涡盘3的中心侧设置的排出口9，从上述多个压缩室7中最靠内径侧的压缩室7将压缩空气向后述的贮存罐(未图示)侧排出。
利用电动机5的轴承5A、5B设置为能够旋转的驱动轴10由能够装卸地连结于壳体2的电动机5旋转驱动。此外，旋转涡盘4的毂板部4C经由后述的曲轴部11和旋转轴承13能够旋转地被连结在驱动轴10的前端侧(轴向的另一侧)。在驱动轴10，为了使旋转涡盘4的旋转动作稳定而设置有平衡配重12，在压缩机运转时与驱动轴10一体旋转。
在驱动轴10的前端侧一体化地设置的驱动轴10的曲轴部11，经由收纳于轴承毂6A的旋转轴承13连结于旋转涡盘4的毂部板部6。于是，曲轴部11与驱动轴10一体地旋转。此时的旋转经由旋转轴承13转换为旋转涡盘4的旋转动作。
旋转涡盘4经由驱动轴10和曲轴部11被电动机5驱动，在由后述的自转防止机构17限制了自转的状态下相对于静涡盘3进行旋转运动。
由此，多个压缩室7中靠外径侧的压缩室7从静涡盘3的吸入口8吸入空气，该空气在各压缩室7内连续地被压缩。内径侧的压缩室7从位于壁板3A的中心侧的排出口9向外部排出压缩空气。
配置在旋转涡盘4的毂板部6与曲轴部11之间的旋转轴承13，对旋转涡盘4的毂部4C以能够相对于曲轴部11旋转的方式进行支承。旋转轴承13进行补偿，使得旋转涡盘4相对于驱动轴10的轴线以规定的旋转半径进行旋转动作。
在毂板部6的外径侧，在与壳体2的底部2B之间，在旋转涡盘4的周向上隔开规定的间隔配置有自转防止机构17(图1中仅图示了一个)。自转防止机构17防止旋转涡盘4的自转，并且使来自旋转涡盘4的推力载荷由壳体2的底部2B侧承受。自转防止机构17例如包括：辅助曲轴19；和壳体2侧和旋转涡盘4侧各自的辅助曲轴轴承20、21。辅助曲轴轴承20、21收纳在分别设置于壳体2、毂板部6的轴承毂2D、6B中。
安装在驱动轴10后端的冷却风扇22通过与驱动轴10一起旋转而产生冷却风。冷却风经由导风通道23被引导至静涡盘3、旋转涡盘4各自的冷却翅片3D、4C，通过翅片间、毂板部6的壳体2侧，对由于压缩热而变成高温的各部分进行冷却。
图2中表示现有构造的旋转涡盘4、毂板部6。在压缩运转时，旋转涡盘4由于在压缩室7产生的热而与壳体2相比更大幅地热膨胀。由此，在旋转涡盘4的毂板部6设置有多个的轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离与在壳体2设置有多个的轴承毂2D的与壳体2中心的距离产生尺寸差。而且，毂板部6与旋转涡盘4的冷却翅片4C的前端的大部分相接，另外由多个固定螺栓6D牢固地固定。因此，在压缩室7产生的热容易从旋转涡盘4传递到毂板部6，毂板部整体大幅热膨胀。此外，在辅助曲轴轴承21的轴承毂6B附近有固定螺栓6D，因此当旋转涡盘4的壁板4A变形时，毂板部6也一体变形，所以上述轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离的尺寸差进一步变大。进一步，冷却风下游侧的轴承毂不易被吹到冷却风，温度进一步上升，而产生轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离的尺寸差。由于上述原因，成为对位于轴承毂2D与轴承毂6B之间的自转防止机构17、辅助曲轴轴承20、21施加过大的负载的构造。
图3表示本实施例的旋转涡盘4，图4表示本实施例的旋转涡盘4和毂板部6的分解立体图。本实施例中，采用在毂板部6的具有轴承毂部6A的驱动轴侧毂板部6F与具有多个轴承毂部6B的自转防止机构侧毂板部6E之间设置空间部24，自转防止机构侧毂板部6E与驱动轴侧毂板部6F之间在径向上不连接的结构。毂板部6的多个自转防止机构侧毂板部6E经由将各个自转防止机构侧毂板部6E圆环状连接的支承部24A与驱动轴侧毂板部6F连接。由于进行压缩运转而旋转涡盘4的壁板4A因热膨胀而变形时，支承部24A通过弹性变形来吸收自转防止机构侧毂板部6E的变形，能够抑制轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离产生尺寸差。同样的，由毂板部6自身的热膨胀引起的轴承毂6B、自转防止机构侧毂板部6E的变形，通过支承部24A的弹性变形被吸收，能够抑制轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离产生尺寸差。
在本实施例中，在连结毂板部6(驱动轴侧毂板部6F)的中心部和自转防止机构侧毂板部6E的直线上形成有空间部24。因此，即使由于在压缩室7产生的热的影响导致毂板部6相比于壳体2大幅热膨胀，自转防止机构侧毂板部6E相对于驱动轴侧毂板部6F相对地向径向内侧移动。由此，轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离的尺寸差变小，能够减少施加于自转防止机构17、辅助曲轴轴承20、21的过大的负载。
支承部24A的截面如图5所示形成为与驱动轴10平行的轴向的宽度比半径方向的宽度大，成为能够确保传递推力方向气体作用力的轴向的刚性而且容易在径向弹性变形的结构。
此处，使用图6说明本实施例的涡旋式压缩机的冷却。由冷却风扇22产生的冷却风由导风通道23引导至壳体2和静涡盘3的侧面，与从壳体2的冷却风入口开口部X流入的旋转涡盘侧冷却风和从静涡盘3的侧面流入的静涡盘侧冷却风区分开。
静涡盘侧冷却风在通过冷却翅片3D间的同时冷却静涡盘3，并且向压缩机主体的外部排出。
旋转涡盘侧的冷却风区分为：通过设置在壁板4A与毂板部6之间是、与冷却风的流动方向平行设置的多个冷却翅片4C之间，冷却旋转涡盘4的“翅片间流动”；和通过壳体2与毂板部6之间，冷却毂板部6的“毂板流动”。
此处空间部24为流通冷却风的通风孔，旋转涡盘侧的冷却风的“翅片间流动”和“毂板流动”交叉。由此，能够向图4所示的轴承毂部6A和轴承毂部6B有效地导入冷却风，因此能够减小毂板部6整体的温度，使毂板部6的热膨胀本身较小。
进一步，在本实施例中，使旋转涡盘4的冷却翅片4C与毂板部6隔开间隔。由此，能够抑制从压缩室7向毂板部6的热传导，使毂板部6的热膨胀进一步减小。
此外，在本实施例中，如图3、4所示，使旋转涡盘4与毂板部的接触部仅为固定旋转涡盘4和毂板部6的固定螺栓6D的周边。进而，将固定螺栓6D设置于驱动轴侧毂板部6F或支承部24A，与自转防止机构侧毂板部6E不接触。由此，由旋转涡盘4的壁板4A的热膨胀引起的变形不易向自转防止机构侧毂板部6E传递，能够减少对自转防止机构17、辅助曲轴轴承20、21的负载。此外，能够抑制从压缩室7向辅助曲轴轴承20的热传导，减小辅助曲轴轴承21的温度，能够不会极早地导致润滑剂劣化地提高轴承的可靠性。
如上所述，根据本实施例，在毂板部6的具有轴承毂部6A的驱动轴侧毂板部6F与具有轴承毂部6B的自转防止机构侧毂板部6E之间设置空间部24，由此即使毂板部6热膨胀，也能够使轴承毂6A的与壁板3A的中心的距离和轴承毂2D的与壳体2中心的距离的尺寸差较小，减小自转防止机构17、辅助曲轴轴承20、21的负载。
此外，通过使空间部24为通风孔，提高毂板部6各部分的冷却效率、降低毂板部6的温度，由此能够抑制毂板部6本身的热膨胀，进一步减小自转防止机构17、辅助曲轴轴承20、21的负载。此外，能够减小收纳于各轴承毂的旋转轴承13、辅助曲轴轴承21的温度，能够不会极早地导致润滑剂劣化地提高轴承的可靠性。
此前说明的实施例均表示实施本发明时的具体例子，不能够将其解释为对本发明的技术范围的限定。即，能够不脱离本发明的技术思想、主要特征地以各种方式实施。
附图标记说明
1 压缩机主体
2 壳体
2A 筒部
2B 底部
2C 轴承安装部
2D 轴承毂
3 静涡盘(涡旋部件)
3A 壁板
3B 覆盖部(wrap)
3C 支承部
3D 冷却翅片
4 旋转涡盘
4A 壁板
4B 覆盖部(wrap)
4C 冷却翅片
4D 固定部
5 电动机
5A、5B 轴承
6 毂板部
6A 轴承毂(旋转轴承)
6B 轴承毂(辅助曲轴轴承)
6C 固定部(毂板)
6D 固定螺栓
6E 自转防止机构侧毂板部
6F 驱动轴侧毂板部
7 压缩室
8 吸入口
8A 吸气过滤器
9 排出口
10 驱动轴
11 曲轴部
12 平衡配重
13 旋转轴承
17 自转防止机构
19 辅助曲轴
20 辅助曲轴轴承(壳体侧)
21 辅助曲轴轴承(旋转涡盘侧)
22 冷却风扇
23 导风通道
24 空间部
24A 支承部

Claims (14)

1.一种涡旋式流体机械装置，其特征在于，包括：
静涡盘；
与所述静涡盘相对设置的、进行旋转运动的旋转涡盘；
设置在所述旋转涡盘的外侧的壳体；
使所述旋转涡盘旋转运动的驱动轴；
与所述旋转涡盘分开设置的、与所述驱动轴连接的毂板部；和
设置在所述毂板部与所述壳体之间的多个自转防止机构，
所述毂板部具有与所述自转防止机构连接的多个自转防止机构侧毂板部和与所述驱动轴连接的驱动轴侧毂板部，在所述自转防止机构侧毂板部与所述驱动轴侧毂板部之间设置有空间部。
2.如权利要求1所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
冷却风通过所述空间部。
3.如权利要求1所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
至少在连结所述毂板的中心部和所述自转防止机构的中心部的直线上形成有空间部。
4.如权利要求1所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
在所述旋转涡盘设置冷却翅片，使所述冷却翅片与所述毂板部隔开间隔。
5.如权利要求1所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
多个所述自转防止机构侧毂板部之间由支承部连接，连接所述支承部和所述驱动轴侧毂板部。
6.如权利要求5所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
固定所述毂板和所述旋转涡盘的固定部设置在所述支承部或所述驱动轴侧毂板部，而不设置在所述自转防止机构侧毂板部。
7.如权利要求5所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
所述支承部的驱动轴方向的尺寸大于径向的尺寸。
8.一种涡旋式流体机械装置，其特征在于，包括：
静涡盘；
与所述静涡盘相对设置的、进行旋转运动的旋转涡盘；
使所述旋转涡盘旋转运动的驱动轴；
与所述旋转涡盘分开设置的、与所述驱动轴连接的毂板部；和
防止所述旋转涡盘自转的多个自转防止机构，
所述毂板部具有与所述自转防止机构连接的多个自转防止机构侧毂板部和与所述驱动轴连接的驱动轴侧毂板部，所述自转防止机构侧毂板部与所述驱动轴侧毂板部之间在径向上不连接。
9.如权利要求8所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
所述自转防止机构侧毂板部与所述驱动轴侧毂板部之间为冷却风所通过的通风孔。
10.如权利要求9所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
至少连结所述毂板的中心部和所述自转防止机构的中心部的直线上存在所述通风孔。
11.如权利要求8所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
在所述旋转涡盘设置冷却翅片，使所述冷却翅片与所述毂板部隔开间隔。
12.如权利要求8所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
所述毂板部具有连接多个所述自转防止机构侧毂板部的支承部，连接所述支承部和所述驱动轴侧毂板部。
13.如权利要求12所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
固定所述毂板和所述旋转涡盘的固定部设置在所述支承部或所述驱动轴侧毂板部，而不设置在所述自转防止机构侧毂板部。
14.如权利要求12所述的涡旋式流体机械装置，其特征在于：
所述支承部的驱动轴方向的尺寸大于径向的尺寸。
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