CN105849411B - 涡旋式流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是使热量不会直接从旋转涡旋盘传递到自转防止机构，由此实现自转防止机构的可靠性提高和长寿命化。本发明的涡旋式流体机械包括：固定涡旋盘；与上述固定涡旋盘相对设置的能够旋转运动的旋转涡旋盘；设置在上述旋转涡旋盘的外侧的外壳；驱动上述旋转涡旋盘的驱动轴；固接于上述旋转涡旋盘且通过毂部与上述驱动轴连接的背面板；和设置在上述外壳与上述毂板之间的用于防止上述旋转涡旋盘自转的自转防止机构，上述背面板包括与上述自转防止机构一体设置的自转防止机构侧背面板和与上述毂部一体设置的驱动轴侧背面板，上述自转防止机构侧背面板不与上述旋转涡旋盘接触。

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公开了“一种涡旋式流体机械中的冷却结构，其特征在于，至少辅助曲柄用毂部的背面和上述旋转轴用毂部对应部分的中央部与上述旋转涡旋盘侧的冷却翼片顶部抵接，与上述旋转涡旋盘一体化。”
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4130285号
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1公开的涡旋式流体机械中，旋转涡旋盘背面的翼片前端与辅助曲柄轴承壳体部件的毂背面抵接，涡旋齿的温度经抵接部传递而引起辅助曲柄轴承的温度上升，存在轴承和润滑油的寿命下降的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供涡旋式流体机械，其通过防止热量直接从旋转涡旋盘传递到自转防止机构，来实现自转防止机构的可靠性提高和长寿命化。
用于解决技术课题的技术方案
为了解决上述技术课题，本发明提供一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：固定涡旋盘；与上述固定涡旋盘相对设置的能够旋转运动的旋转涡旋盘；设置在上述旋转涡旋盘的外侧的外壳；驱动上述旋转涡旋盘的驱动轴；固接于上述旋转涡旋盘且通过毂部与上述驱动轴连接的背面板；和设置在上述外壳与上述背面板之间的用于防止上述旋转涡旋盘自转的自转防止机构，上述背面板包括与上述自转防止机构一体设置的自转防止机构侧背面板和与上述毂部一体设置的驱动轴侧背面板，上述自转防止机构侧背面板不与上述旋转涡旋盘接触。
发明效果
根据本发明，能够提供一种实现自转防止机构的可靠性提高和长寿命化的涡旋式流体机械。
附图说明
图1是本发明的实施例的涡旋式流体机械的截面图。
图2是本发明的实施例的旋转涡旋盘的立体图。
图3是本发明的实施例的背面板的立体图。
图4是本发明的实施例的旋转涡旋盘和背面板的立体图。
具体实施方式
下面，作为本发明的实施例的涡旋式流体机械举出涡旋式空气压缩机为例，参照附图进行详细说明。
利用图1、图2、图3、图4对本发明的实施例进行说明。
图1表示本实施例的涡旋式压缩机的截面图。涡旋式空气压缩机的外壳1形成为筒状，并且设置在旋转涡旋盘8的外侧，在其内部可旋转地支承着驱动轴15。
设置在外壳1的开口侧的固定涡旋盘2，如图1所示，大致包括：以轴线O-O为中心而形成为大致圆板状的镜板3；在作为镜板3的表面的齿底面在轴向上立起设置的涡旋状的涡旋齿部4；围绕涡旋齿部4设置在镜板3的外径侧的筒状的外周壁部5；和突出地设置在镜板3的背面的多个冷却翼片6。
此处，在例如令最内径端为卷绕起始端、最外径端为卷绕结束端时，涡旋齿部4从内径侧向外径侧卷绕成例如三圈的前后的涡旋状。涡旋齿部4的齿顶面与成为相对侧的旋转涡旋盘8的镜板9的齿底面隔开一定的轴向尺寸。
另外，在涡旋齿部4的齿顶面，沿着涡旋齿部4的卷绕方向设置有密封槽4A，在该密封槽4A内，设置有与旋转涡旋盘8的镜板9滑动接触的作为密封部件的顶端密封(tip seal)部7。进而，外周壁部5大致呈圆形地在固定涡旋盘2的端面开口。外周壁部5为了避免与旋转涡旋盘8的涡旋齿部10干涉，配置在涡旋齿部10的径向外侧。
可旋转地设置在外壳1内的旋转涡旋盘8大致包括：与固定涡旋盘2的镜板3相对配置的大致圆板状的镜板9；在作为镜板9的表面的齿底面立起设置的涡旋状的涡旋齿部10；和突出地设置在镜板9的背面的多个冷却翼片11。在冷却翼片11的前端侧设置有与驱动轴15连接的背面板12。
此处，涡旋齿部10与固定涡旋盘2的涡旋齿部4大致同样地卷绕成例如三圈的前后的涡旋状。涡旋齿部10的齿顶面与成为相对侧的固定涡旋盘2的镜板3的齿底面隔开一定的轴向尺寸。另外，在涡旋齿部10的齿顶面，沿着涡旋齿部10的卷绕方向设置有密封槽10A，在该密封槽10A内，设置有与固定涡旋盘2的镜板3滑动接触的作为密封部件的顶端密封部13。
另外，在背面板12的中央侧，一体地形成有经由旋转轴承14a、轴承壳体14b与驱动轴15的曲柄部15A连结的筒状的毂部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例如经由传动带等与作为驱动源的电动机的输出侧(均未图示)连结。由此，驱动轴15由电动机等旋转驱动，使旋转涡旋盘8相对于固定涡旋盘2做旋转运动。
另外，利用螺栓等在滑轮15B安装冷却风扇16，该冷却风扇16在风扇外壳17内产生冷却风。由此，冷却风扇16沿着风扇外壳17内的导管等向外壳1的内部和各涡旋盘2、8的背面侧送出冷却风，对外壳1、固定涡旋盘2、旋转涡旋盘8等进行冷却。
进一步，在背面板12与外壳1之间，设置有用于防止旋转涡旋盘8的自转的例如三个作为自转防止机构的辅助曲柄18(仅图示一个)。辅助曲柄18通过辅助曲柄轴承配置在分别形成于外壳1和背面板12的辅助曲柄毂部18b内。
设置在固定涡旋盘2与旋转涡旋盘8之间的多个压缩室19位于涡旋齿部4、10之间，从径向外侧到径向内侧依次形成，利用顶端密封部7、13保持气密。各压缩室19在旋转涡旋盘8做正向旋转运动时，从涡旋齿部4、10的径向外侧向径向内侧移动，并且在它们之间连续缩小。
由此，外部的空气从后述的吸入口20被吸入到各压缩室19中位于径向外侧的压缩室19A中，该空气被压缩直至到达位于径向内侧的压缩室19B，从而成为压缩空气。然后该压缩空气从排出口22排出，贮存在外部的贮留罐(未图示)中。
设置在固定涡旋盘2的外径侧的吸入口20从镜板3的外径侧开口到外周壁部5，与位于径向外侧的压缩室19A连通。另外，吸入口20位于固定涡旋盘2的镜板3中的、旋转涡旋盘8的涡旋齿部10的径向外侧，在不与顶端密封部13滑动接触的范围(非滑动区域)中开口。另外，吸入口20例如将大气压的空气通过吸入过滤器21吸入到位于径向外侧的压缩室19A内。
另外，吸入口20也可以采用吸入加压后的空气的结构。此时，也可以卸除吸入过滤器21，将吸入口20连接到供给加压空气的配管。
设置于固定涡旋盘2的镜板3的径向内侧(中心侧)的排出口22与位于径向内侧的压缩室19B连通，用于将该压缩室19B内的压缩空气排出到外部。
比固定涡旋盘2的涡旋齿部4靠径向外侧的凸缘24，用于将固定涡旋盘2经由外壳1的凸缘1a固定在外壳1上。固定涡旋盘2和外壳1的定位通过在定位孔37中插入定位部件而进行。
设置于与旋转涡旋盘8的镜板9相对的固定涡旋盘2的端面的面密封(face seal)槽25位于外周壁部5的径向外侧，形成为包围外周壁部5的圆环状。另外，在面密封槽25内安装有圆环状的面密封部26。面密封部26将固定涡旋盘2的端面与旋转涡旋盘8的镜板9之间气密地密封，防止吸入到外周壁部5内的空气从它们之间泄漏。
本实施例的涡旋式空气压缩机具有如上所述的结构，下面对该涡旋式空气压缩机的动作进行说明。
首先，利用电动机等驱动源(未图示)对驱动轴15进行旋转驱动时，旋转涡旋盘8在由自转防止机构防止自转的状态下以驱动轴15的轴线O-O为中心做旋转运动，在固定涡旋盘2的涡旋齿部4和旋转涡旋盘8的涡旋齿部10之间划分出的压缩室19连续缩小。由此，从固定涡旋盘2的吸入口20吸入的空气能够在各压缩室19中依次压缩，从固定涡旋盘2的排出口22作为压缩空气向外部的罐(未图示)排出。
对利用本实施例的涡旋式空气压缩机的冷却结构进行说明。由冷却风扇16产生的冷却风沿着风扇外壳17内的管道等流通到外壳1的内部和各涡旋盘2、8的背面侧，对外壳1、固定涡旋盘2、旋转涡旋盘8等进行冷却。
利用图2～图4对本实施例的旋转涡旋盘8、背面板12的详细结构进行说明。
图2表示本实施例的旋转涡旋盘8的背面。在旋转涡旋盘8中，在镜板9的背面侧形成有冷却翼片11。另外，在旋转涡旋盘8的背面设置有多个用于与背面板12固接的固接部38。此处，冷却翼片11和固接部38可以一体形成。通过这样做，不会由于固接部38而妨碍冷却翼片11间的冷却风的流动，因此能够不使旋转涡旋盘8、背面板12的冷却效率下降地紧固旋转涡旋盘8和背面板11。
另外，可以不仅在旋转涡旋盘8设置冷却风扇，也可以在背面板12设置冷却风扇。由此，能够进一步抑制背面板的温度上升。
图3表示与旋转涡旋盘8固接的背面板12。背面板12包括：与连结于驱动轴15的毂部14一体形成的驱动轴侧背面板12a；与收纳多个辅助曲柄18的辅助曲柄轴承壳体18b一体形成的自转防止机构侧背面板12b。采用在驱动轴侧背面板12a和自转防止机构侧背面板12b之间设置中空部39，驱动轴侧背面板12a和自转防止机构侧背面板12b之间在径向上不连接的结构。
背面板12中，自转防止机构侧背面板12b经由连接部12c与驱动轴侧背面板12a在周向连接。在通过压缩运转，旋转涡旋盘8的镜板9、背面板12由于热膨胀而变形时，能够由中空部39吸收热变形。因此，驱动轴侧背面板12a的热膨胀不会传递到自传防止机构侧背面板12b，能够抑制辅助曲柄轴承壳体18b的变形。
此处，驱动轴侧背面板12a也可以由比自传防止机构侧背面板12b刚性低的材料形成。由此，背面板12能够利用驱动轴侧背面板12a更多地吸收热膨胀所导致的变形，进一步有效地抑制辅助曲柄轴承壳体18b的变形，能够进一步提高辅助曲柄18的可靠性、寿命。
图4表示在旋转涡旋盘8固接着背面板12的结构。在本实施例中，在利用固接部38将旋转涡旋盘8和背面板12固接的状态下，在旋转涡旋盘8的背面侧形成的冷却翼片11不与自转防止机构侧背面板12b接触。另一方面，在与驱动轴侧背面板12a相对的位置，相比于与自转防止机构侧背面板12b相对的位置将冷却翼片11的轴向(驱动轴15的长度方向)上的尺寸形成得更大，冷却翼片11与驱动轴侧背面板12a接触。
由此，能够减少从旋转涡旋盘8向自转防止机构侧背面板12b直接传热，能够有效抑制各辅助曲柄轴承和辅助曲柄轴承内润滑油的温度上升，能够实现可靠性提高、长寿命化。
另一方面，冷却翼片11构成为与驱动轴侧背面板12a接触，因此能够有效地使旋转涡旋盘8的热量散热。在采用这样结构时，驱动轴侧背面板12a与自转防止机构侧背面板12b之间不在径向上相连接，因此向自转防止机构侧背面板12b的传热不会大。另外，在连接部12c使得与冷却翼片11不接触，由此能够进一步抑制向自转防止机构侧背面板12b的传热。
另外，在驱动轴侧背面板12a和自转防止机构侧背面板12b之间，流入到形成在旋转涡旋盘8与背面板12之间的空间的冷却风在中空部39流通，因此能够有效地使旋转涡旋盘8的热量散发，并且抑制自转防止机构侧背面板12b、辅助曲柄18的温度上升。
基于以上内容，根据本实施例，能够有效地散发旋转涡旋盘8的热量，并且抑制自转防止机构侧背面板12b、辅助曲柄18的温度上升。进而不用添加部件就能够实施辅助曲柄18的温度下降，能够降低成本，机械加工部位也减少，因此也能够降低加工工时(加工时间)。
在本实施例中，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进行了说明，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、真空泵等其它涡旋式流体机械。另外，也可以应用于包括涡旋式流体机械的罐一体型组合压缩机或氮气产生装置之类的系统。
此前说明的实施例均只是表示实施本发明时的具体化的一个例子，不能由此限制性地解释本发明的技术范围。即，本发明在不脱离其技术思想或其主要特征的情况下能够以各种方式实施。
附图标记说明
1 外壳
1a 凸缘
2 固定涡旋盘
3、9 镜板
4、10 涡旋齿部
5 外周壁部
6、11 冷却翼片
7、13 顶端密封部
8 旋转涡旋盘
12 背面板
12a 驱动轴侧背面板
12b 自转防止机构侧背面板
12c 连接部
14 毂部
14a 旋转轴承
14b 轴承壳体
15 驱动轴
16 冷却风扇
17 风扇外壳
18 辅助曲柄
18a 辅助曲柄轴承
18b 辅助曲柄毂部
19 压缩室
20 吸入口
21 吸入过滤器
22 排出口
24 凸缘
25 面密封部槽
26 面密封部
37 定位孔
38 固接部
39 中空部。

Claims (10)

1.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：
固定涡旋盘；
与所述固定涡旋盘相对设置的能够旋转运动的旋转涡旋盘；
设置在所述旋转涡旋盘的外侧的外壳；
驱动所述旋转涡旋盘的驱动轴；
通过固接部固接于所述旋转涡旋盘的、通过毂部与所述驱动轴连接的背面板；和
设置在所述外壳与所述背面板之间的、用于防止所述旋转涡旋盘自转的自转防止机构，
所述背面板包括与所述自转防止机构一体设置的自转防止机构侧背面板和与所述毂部一体设置的驱动轴侧背面板，
在所述旋转涡旋盘的背面侧形成的冷却翼片不与所述自转防止机构侧背面板接触，所述驱动轴侧背面板与形成于所述旋转涡旋盘的冷却翼片接触，
所述驱动轴侧背面板与所述自转防止机构侧背面板之间在径向上不连接，所述自转防止机构侧背面板经由连接部与所述驱动轴侧背面板在周向连接。
2.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
所述驱动轴侧背面板由刚性比所述自转防止机构侧背面板的刚性低的材料形成。
3.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
设置有将所述旋转涡旋盘和所述背面板固接的固接部，所述固接部和所述冷却翼片一体形成。
4.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
在所述驱动轴侧背面板与所述自转防止机构侧背面板之间具有中空部。
5.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
在所述背面板设置有冷却翼片。
6.一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：
固定涡旋盘；
与所述固定涡旋盘相对设置的能够旋转运动的旋转涡旋盘；
设置在所述旋转涡旋盘的外侧的外壳；
驱动所述旋转涡旋盘的驱动轴；
固接于所述旋转涡旋盘的、与所述驱动轴连接的背面板；和
设置在所述外壳与所述背面板之间的、用于防止所述旋转涡旋盘自转的自转防止机构，
所述背面板包括与所述自转防止机构一体设置的自转防止机构侧背面板和与所述驱动轴连接的驱动轴侧背面板，
在所述自转防止机构侧背面板与形成于所述旋转涡旋盘的背面侧的冷却翼片之间设置有冷却风通路，
所述驱动轴侧背面板与形成于所述旋转涡旋盘的冷却翼片接触，
所述驱动轴侧背面板与所述自转防止机构侧背面板之间在径向上不连接，所述自转防止机构侧背面板经由连接部与所述驱动轴侧背面板在周向连接。
7.如权利要求6所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
所述驱动轴侧背面板由刚性比所述自转防止机构侧背面板的刚性低的材料形成。
8.如权利要求6所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
设置有将所述旋转涡旋盘和所述背面板固接的固接部，所述固接部和所述冷却翼片一体形成。
9.如权利要求6所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
在所述驱动轴侧背面板与所述自转防止机构侧背面板之间具有中空部。
10.如权利要求6所述的涡旋式流体机械，其特征在于：
在所述背面板设置有冷却翼片。
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