CN1061742C

CN1061742C - 流体机械

Info

Publication number: CN1061742C
Application number: CN95115858A
Authority: CN
Inventors: 坂田宽二; 奥田正幸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2001-02-07
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: CN1127848A; TW330969B; US5603614A; KR960011139A; KR0175183B1

Abstract

提供一种能自由设计压缩过程、提高压缩率并改善加工性的流体机械。包括一个由具有从外周向中心部呈螺旋状上升的断面为阶梯状的外侧啮合面的回转螺旋和具有与回转螺旋的外侧啮合面啮合并形成断面为阶梯状的螺旋状内侧啮合面的固定螺旋构成的压缩机构部，并通过回转螺旋的外侧啮合面与固定螺旋的内侧啮合面啮合并形成容积随着从外周向中心部而减少的压缩室。

Description

流体机械

本发明涉及一种适于作为压缩机或泵的流体机械。

现有技术方面作为压缩机与本发明最接近的代表性例子有涡卷式压缩机。

涡卷式压缩机的大致结构是通过将回转涡卷一侧的涡卷体与固定涡卷一侧的涡卷体啮合而使回转涡卷作回转运动，随着容积从外周向中心逐步减少而形成压缩室，并使受到压缩的作动流体从设在中心部一侧的吐出口吐出。

涡卷式压缩机由于是在半径方向从外侧向中心部进行压缩，压缩容积取决于回转涡卷的半径，因此压缩容积一大则整个装置也就大型化了。而且由于各涡卷体内侧和外侧为分别接触的内侧啮合面和外侧啮合面，故必须对各涡卷体的内侧啮合面和外侧啮合面分别进行高精度加工，加工性方面不理想。

为此，本发明的目的在于提供一种能在不增加体积的情况下扩大压缩容积并提高压缩效率、同时在加工性方面大大改善的流体机械。

为实现以上目的，本发明的流体机械的特点是在运送作动流体的流体机械中具有压缩机构部，所述压缩机构部由具有从外周向中心部呈螺旋状上升的断面为阶梯状的外侧啮合面的可回转运动的回转螺旋和具有在与上述回转螺旋的外侧啮合面啮合、并形成断面为阶梯状的螺旋状内侧啮合面的固定螺旋构成，并通过回转螺旋的外侧啮合面与固定螺旋的内侧啮合面啮合并形成容积随着从外周向中心部而减少的压缩室。

第二方案是在运送作动流体的流体机械中具有压缩机构部，所述压缩机构部由具有从外周向中心部呈螺旋状上升的断面为阶梯状的外侧啮合面并可作回转运动的回转螺旋和在与上述回转螺旋的外侧啮合面啮合并随着从外周向中心部容积的减少而形成压缩室的同时具有形成断面的阶梯状的螺旋状内侧啮合面的固定螺旋构成，在上述回转螺旋侧的外侧啮合面的阶梯面与固定螺旋侧的内侧啮合面的阶梯面之间设有密封件并对压缩室进行密封。

而且，作为较好的实施状态是将提供回转运动的主轴的偏心轴部回转自如地嵌插在回转螺旋中并将驱动马达连接到上述主轴。

驱动马达与压缩机构部配置成把压缩机构部放在驱动马达的上侧或下侧均可，或用一密闭壳体将整个流体机械包覆起来并使密闭壳体内充满吸入气体或吐出气体亦可。

另外，使回转螺旋的轴承部在作用在回转螺旋上的负荷点与主轴偏心轴部的中央部一致的情况下嵌插在上述偏心轴部。

采用这样的流体机械，回转螺旋系通过由驱动马达向主轴提供回转动力而作回转运动。此时，在向中央部容积减少的同时通过压缩室从外周输入的作动气体一面向中央部上升一面被压缩吐出。压缩室的压缩容积由半径方向及高度方向的尺寸决定，能在半径方向不大型化的同时增大压缩容积，并得到很高的压缩率。并且，由于只需对固定螺旋的内面和回转螺旋的外面进行高精度加工，与内外两面均需精密加工的固定涡卷和回转涡卷相比加工性大为改善。而且，运转中的负荷点作用在主轴的偏心轴部的中央部，其结果是回转螺旋的颠复力矩很小且受到抑制，从而获得稳定高效的压缩状态。

以下结合附图具体说明本发明的实施例。其中：

图1为本发明所涉压缩机构部的剖视图。

图2为回转螺旋的俯视图。

图3为表示固定螺旋与回转螺旋啮合状态的说明图。

图4为整个流体机械的剖视图。

图5为作用在回转螺旋上的气体负荷点的说明图。

图6为表示压缩过程的说明图。

图7为使压缩机构部浸入润滑油的与图4同样的剖视图。

图8为表示用吸入气体充满密闭壳体的与图4同样的剖视图。

图9为表示图8的驱动马达与压缩机构部配置变形一例的与图8同样的剖视图。

图4中1为密闭壳体，在密闭壳体1内配置有驱动马达3和压缩机构部5。

驱动马达3包括固定在回转主轴7上的转子9和固定在密闭壳体1的内壁面上的定子11，在定子11中通电，即可经转子9向上述主轴7提供回转动力。

压缩机构部5系由固定在密闭壳体1上的固定螺旋13和可回转地支承的回转螺旋15组成，主轴29与上述回转轴7结合为一体，并在固定螺旋和回转螺旋的中心部贯通。

在固定螺旋13的内侧形成螺旋阶梯状的螺旋室19，螺旋室的周面朝螺旋中心设有内侧啮合面17。

在回转螺旋15的外侧设有朝螺旋中心半径依次变小的外侧啮合面23的螺旋体21。

螺旋体21的外侧啮合面23因回转螺旋15的回转运动与固定螺旋13一侧的内侧啮合面17啮合，在固定螺旋13和回转螺旋15间形成的容积减少而形成压缩室25。

通过与延长到密闭壳体1的外部的吸入作动气体用的吸入管27a连通的吸入口27将作为气体输入到压缩室25的内部。一旦回转螺旋15作回转运动，从吸入口吸入的作动气体即如图6所示在向螺旋中心容积减少、压力上升的同时移动，被压缩了的作动气体从吐出口29向密闭壳体1内吐出。这个被压缩了的作动气体从装在密闭壳体1上的吐出口26吐出。

在这种情况下，最好在吸入口27或吐出口29设置单向阀(未图示)。这样便可在停止反转时阻止气体倒流。

而且，吐出口29靠近转子9的端缘，可通过转子9的回转对从吐出口29吐出的吐出气体中的油进行分离。

压缩室25的压缩容积取决于半径方向的大小和螺旋的螺距H。压缩室28通过密封件31确保气密。使该密封件31在固定螺旋13的内侧啮合面17的阶梯面部分17a上形成的螺旋状连续沟槽30内出没自如地嵌合，并与上述回转螺旋15的螺旋体21的外侧啮合面23的上表面23a弹性接触。

贯通压缩机构部5的上述主轴29系与驱动马达3的回转主轴7一体形成，并通过固定螺旋13的主轴承35和固定支承在密闭壳体1的内壁面上的支承架37的副轴承39回转自如地两端支承。

在主轴29上设置有对中心轴线W偏心为一定量e的偏心轴部41(参见图1)。上述回转螺旋15的轴承部43回转自如地嵌插在偏心轴部41上，润滑油通过设在主轴29下端部的油泵45经润滑油路47送至回转螺旋15的轴承部43、主轴承35和副轴承39。

如图5所示，主轴29的偏心轴部41和回转螺旋15的轴承部43延长了主轴承35(图下侧)和副轴承39(图上侧)，并在偏心轴部41侧处接近而且靠近气体负荷点下F，另一方面使偏心轴部41的中心部位P设定为与气体负荷点F的分力的作用点一致。这样就减小并抑制了回转螺旋15中产生的颠复力矩、因进动引起的压缩泄漏和局部应力集中。

还有，如图7所示，构成压缩机构5的回转螺旋15和固定螺旋13的方向也可配置成将固定螺旋13朝下浸在润滑油48中的结构。这样可分别得到因润滑油48产生的冷却作用及吸收噪音传播的噪音吸收作用。

另外，在回转螺旋15的背侧的上述支承架37之间分别装有欧氏环等防自转机构49和止推环51。

防自转机构49具有抑制偏心轴部41回转时回转螺旋15自转的机能，从而能向回转螺旋15提供回转运动。

止推环51作为分别输入通过气体通路53向内侧吐出气体和向外侧吸入气体的分隔装置，具有使作用在回转螺旋15上的止推力平衡到最适宜值的机能。

采用这种结构的流体机械，从吸入口37输入的作动气体通过回转螺旋15的回转运动一面从外周向中心上升一面随着容积的依次减少通过压缩室25压缩，并在从吐出口29向密闭壳体1内吐出后由吐出管26向外送出。

在这种运转时，由油泵45向轴承部43、主轴承35、副轴承39供给润滑油，以确保转动平滑。而且回转螺旋15由于气体负荷点作用在轴承部43的大致中央部位P上，另一方面通过止推环51减小并抑制了颠复力矩的产生和止推力从而阻止了局部磨损和进动，因此能得到长时间持久稳定高效的压缩状态。

图8为表示用吸入气体充满密闭壳体1的实施例。

也就是说，在密闭壳体1上装设吸入管55，另一方面又在固定螺旋13的外周和中心侧分别装设吸入口57和吐出口59；吸入口57在与压缩室25连通的同时对密闭壳体1内开放，而吐出口59则为与向密闭壳体1外部延长的吐出管61直接相连接通的结构。

另外，驱动马达3和压缩机构部5的各机能部件因与前述实施例相同，故符号一致而详细说明则从略。

按照这个实施例，运转时吸入气体通过吸入管55充满密闭壳体1内，其结果是通过吸入气体大幅度地改善了整个压缩机构部5的冷却效率并能得到很高的压缩力。而且由于可将压缩气体直接通过吐出管61送出，如可进行快速起动的供暖运转。

在这种情况下，如图9所示，可以通过采取把压缩机构部5配置在上方、而把驱动马达3配置在压缩机构部5的下方的布局结构；特别在冬天，压缩机构部5可不受因外界气温而处于塞冷状态的润滑油的直接影响，更可进行快速起动的供暖运转。

另外，在上述实施例中虽然是对于压缩机的情况进行说明的，但本发明即使作为泵也可适用。

如上所述，采用本发明具有以下效果：

(1)可根据螺距自由设计压缩过程。

(2)由于在回转螺旋侧的外侧啮合面和固定螺旋侧的内侧啮合面的精度管理方面可以解决，因而在加工性方面十分令人满意。

(3)压缩机构部可获得良好的冷却状态。

(4)由于可防止回转螺旋的不稳定运转，故可减少机械损失，得到很高的压缩率，同时还能减少并抑制噪音。

Claims

1．一种流体机械，其特征在于，在运送作动流体的流体机械中具有压缩机构部，所述压缩机构部包括一个由具有从外周向中心部呈螺旋状上升的断面为阶梯状的外侧啮合面的、可回转运动的回转螺旋，以及具有与所述回转螺旋的外侧啮合面啮合、并形成阶梯状截面的螺旋状内侧啮合面的固定螺旋，并通过回转螺旋的外侧啮合面与固定螺旋的内侧啮合面啮合并形成容积随着从外周向中心部减少的压缩室。

2．如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，在所述回转螺旋侧的外侧啮合面的阶梯面与固定螺旋侧的内侧啮合面的阶梯面之间设有密封件并对压缩室进行密封。

3．如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，在所述回转螺旋中嵌插有传递回转动力的主轴的偏心轴部，并装入有防自转机构。

4．如权利要求1至3中任一项所述的流体机械，其特征在于，通过一具有吸入管和吐出管的密闭壳体将所述整个流体机械包覆起来并以进入所述压缩机构部的吸入气体充满该密闭壳体内部。

5．如权利要求1至3中任一项所述的流体机械，其特征在于，通过一具有吸入管和吐出管的密闭壳体将所述整个流体机械包覆起来并以从所述压缩机构部出来的吐出气体充满该密闭壳体内部。

6．如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，设有对所述主轴进行回转驱动的马达，并将该马达配置在所述压缩机构部的上侧。

7．如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，设有对所述主轴进行回转驱动的马达，并将该马达配置在所述压缩机构部的下侧。

8．如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，所述主轴在压缩机构部的两端通过主轴承和副轴承加以支承，并将这些主轴承或副轴承的至少任一方面延长到主轴的偏心轴部附近。

9．如权利要求3或8所述的流体机械，其特征在于，将嵌插在所述主轴的偏心轴部的回转螺旋的轴承部设定在作用在回转螺旋上的负荷点的位置上。

10．如权利要求3或9所述的流体机械，其特征在于，作用在所述回转螺旋上的负荷点的位置与所述偏心轴部的中央部一致。