CN1071850C

CN1071850C - 涡旋压缩机

Info

Publication number: CN1071850C
Application number: CN94113631A
Authority: CN
Inventors: 福原弘之; 山田定幸; 村松繁
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: US5735678A; JPH07127581A; CN1149336C; KR950014597A; US5622487A; CN1341810A; CN1106505A; MY111489A; JP3173253B2; KR0156880B1

Abstract

一种涡旋压缩机，其固定涡旋件被分割成压缩的主要部分即涡旋叶片部和其余的框架部这样两个部分，涡旋叶片部用能满足耐磨性、加工性及其他所需特性的材料制成，所以能提供价廉且可靠性高的涡旋压缩机。

Description

涡旋压缩机

作为冷冻用的电动压缩机，压缩部有往复式和转子式，这两种方式都己被使用于家庭或业务用的空调领域，目前在成本、性能等方面分别发扬其特点，在不断发展。此外，涡旋式压缩机则已充分发挥其低噪音、低振动的特点，投入于实际应用。

图5示出了传统的涡旋压缩机的纵剖视图。

在密闭容器1的内部，在上部设有：使固定涡旋件2a与相对该固定涡旋件2a作转动运动的可动涡旋件2b相啮合的压缩机构2，支承可动涡旋件2b的推力轴承3，以及支承推力轴承3的轴承部件4。可动涡旋件2b的轴2c插入在设于曲轴5端部5a的孔部5b的偏心轴承6内，使涡旋件2b由曲轴5带动作旋转运动。曲轴5上安装有电动机7的转子7a，转子7a与热压固定在密闭容器1内的定子7b一起配置在轴承部件4的下部。曲轴5由轴承部件4的主轴承8和副轴承23支承。在密闭容器1的下方底部，设有贮存润滑油9的油槽10。此外，在密闭容器1的侧部设有气体吸入管11。又，在密闭容器1内部的隔板22下侧，吸入侧的气体压力起作用，而在隔板22上侧则由压缩侧的气体压力起作用。在上述轴承部件4上设有主轴承8、副轴承23、偏心轴承6，以及将润滑、冷却推力轴承3的润滑油9排出的油排出口12。在曲轴5上设有将润滑油9供应给各轴承部即主轴承8、副轴承23、偏心轴承6、推力轴承3的通孔13，且在曲轴5的下端压入或热套固定导油件14，以便吸上润滑油9。15是设于固定涡旋件上部的排出腔，16是将压缩气体排出到密闭容器1之外的排出管。固定涡旋件2a和轴承部件4夹着隔板22，用螺栓相连接。在这儿，固定涡旋件中设有压缩所必需的渐开部(ィンボリユ-ト)的端板涡卷部(镜板はね部)与固定于轴承部件用的框架部成一体结构。隔板22在其外周密封焊接固定在密闭容器1上，成为下方的吸入压力部和上方的压缩压力部的分隔板。19是防止停机时可动涡旋件2b倒转用的单向阀，24是限制单向阀的动作的单向阀导向件，20是使可动涡旋件2b相对固定涡旋件2a作旋转运动用的自转防止用欧氏环(ォルダムリンダ)，21是设于轴承部件4、使低压气体吸入压缩机构2内的吸入口。以下说明具有上述结构的压缩机构的作用。低压气体从吸入管11返回，被吸入到压缩机构。通过可动涡旋件2b相对固定涡旋件2a作旋转运动，被吸入的气体由压缩机构2压缩成高压气体，一度进入排出腔15。然后经排出管16排出到密闭容器1之外，使低压气体再次循环，形成众所周知的压缩循环。

另一方面，经油导向件14被吸上来的润滑油9在曲轴5的通孔13之中上升，润滑并冷却副轴承23、偏心轴承6、推力轴承3及主轴承8后，从油排出口12排出到定子7b上部，通过定子7b的缺口部18返回油槽10，形成润滑循环。

此外，在涡旋压缩机中，由于压缩气体的压力，有一个沿轴向使固定涡旋件与旋转涡旋件分离的力起作用，如果不采取任何措施，则涡旋件之间就会产生间隙，压缩气体就会发生泄漏。为了解决这样的问题，已提出了各种各样的方案，作为其中之一例，在此对美国专利第5,106,279所提出的方案进行说明。图6所示为美国专利第5,106,279所提出的涡旋压缩机的压缩机构部。在图6中，可动涡旋件2b的构成为，通过销100，使驱动板2g与涡旋板2f可沿轴向移动，在涡旋板2f的与驱动板2g相对的面101上，设有环状的槽102及装在该槽内、沿驱动板方向延伸的密封件103，该密封件103将上述面101划分为内周侧和外周侧两部分。在面101的内周侧，由于排出的压缩气体的压力因而被充填润滑油，所以上述涡旋板被压靠在固定涡旋件上，从而克服压缩气体的压力，防止发生在固定涡旋件与旋转涡旋件之间产生间隙这样的事态。

要想制造高可靠性，高效率和低成本的涡旋压缩机，减轻部件重量及选择与受力状况相适应的部件形状等是重要的课题。此外，为了实现高效率，获得高精度的渐开形状十分重要，但是通过加工提高精度时，该加工所需的工时数对成本的影响度很大，尽可能找出加工效率和加工精度的共同点十分重要、此时，设有渐开部的端板涡卷部的材质，对加工效率和加工精度的影响度很大，这是制造高效率、低成本涡旋压缩机的重要因素。但是，当叶片采用加工性良好的材质时，原料单价高，原料形状的自由度低、重量重，结果造成原料成本增加，因此需要降低成本。

传统的涡旋压缩机，固定涡旋件的设有压缩所需的渐开部的端板涡卷部，与该固定涡旋件的和轴承部件、隔板接合用的框架部是一体成形的。固定涡旋件大多数通常是用铸铁制造的，存在如下弊端：在铸造工法中制造细致的造形往往是引起成本上升的主要原因，若选择廉价的铸造工法，其结果是必须取超过必要厚度的壁厚，导致重量增加、原料成本上升，以及因加工余量增加引起制造费用上升等。

此外，传统的涡旋压缩机，用推力轴承支承可动涡旋件，而支承推力轴承的轴承部件及隔板与固定涡旋件是用螺栓连接固定的，运转时，由于压缩气体的影响，固定涡旋件与可动涡旋件受到分离方向的力的作用，压缩气体会产生泄漏，导致效率下降。为了防止此种情况，在各涡旋件的前端设置尖端密封(チツプシ-ル)，但这又会因部件数量的增加导致材料费上升，或因加工、装配部位的增加引起制造费用上升，从而会影响低成本的涡旋压缩机的制造。

本发明的目的在于，解决上述现有技术存在的问题，提供一种加工制作性能良好、因而精度高且材料费和加工费用低、性能好的低成本涡旋压缩机。

本发明的涡旋压缩机，在密闭容器的内部，设有使固定涡旋件与相对该固定涡旋件作旋转运动的可动涡旋件啮合的压缩机构，支承所述可动涡旋件的推力轴承，轴承部件，以及与所述可动涡旋件的轴配合的偏心轴承，并且还分别设有：由驱动所述可动涡旋件旋转的曲轴、安装在该曲轴上的转子及安装在所述密闭容器上的定子组成的电动机，以及在所述密闭容器内部贮存润滑油的油槽，所述固定涡旋件由框架部和端板涡卷部拼合而成，并且，所述框架部由钢材或灰口铸铁构成，端板涡卷部由铸铁或铝合金构成；或者，所述框架部由钢材或灰口铸铁构成，端板涡卷部由共晶石墨铸铁构成。

为了解决上述问题，本发明的固定涡旋件还可以进一步采用以下结构：能在与可动涡旋件的旋转运动相垂直方向上作移动，并能克服渐开部内的气体压力将固定涡旋件推压向可动涡旋件侧。设有压缩所需要的渐开部的端板涡卷部和与其他构件相组装用的框架部分开构成，端板涡卷部用切削性良好的材料制成。

利用本发明的技术方案，固定涡旋件的端板涡卷部和框架部，可分别选择适合各自部位的最佳材料。通过用不同特性的材料，例如端板涡卷部用共晶石墨铸铁，框架部用灰口铸铁等来制造，框架部可选择有足够强度的材料，端板涡卷部可选择加工性好的材料，这样就能制造出更低成本的压缩机。

利用本发明的技术方案，要使固定涡旋件的端板涡卷部能向可动涡旋件侧移动就很方便，因此能制造出更高效率的压缩机。

以下参照附图说明本发明的实施例。附图中：

图1为本发明第1发明的涡旋流体机械的纵剖视图；

图2为本发明第2发明的固定涡旋件附近的纵剖视图；

图3为本发明第3发明的固定涡旋件附近的纵剖视图；

图4为本发明第4发明的固定涡旋件附近的纵剖视图；

图5为传统的涡旋压缩机的纵剖视图。

图6为另一传统涡旋压缩机的压缩机构部的剖视图。

在本说明中，除了固定涡旋件之外，图1所示的本发明的涡旋流体机械的纵剖视图，与图5所示的传统涡旋流体机械的纵剖视图大体是相同的，所以相同的功能部件使用相同的编号。

如图1所示，在密闭容器1的内部，在其上部，设有使固定涡旋件25a和相对固定涡旋件25a作旋转运动的可动涡旋件2b啮合的压缩机构2，支承可动涡旋件2b的推力轴承3，以及支承推力轴承3的轴承部件4。可动涡旋件2b的轴2c插入设于曲轴5的端部5a的孔部5b的偏心轴承6内，使可动涡旋件2b由曲轴5带动作旋转运动。曲轴5上安装有电动机7的转子7a，转子7a与热压固定在密封容器1内的定子7b一起设在轴承部件4的下部。曲轴5由轴承部件4的主轴承8和副轴承23支承。密闭容器1的下方底部设有贮留润滑油9用的油槽10。此外，在密闭容器1的侧部设有气体吸入管11。在密闭容器1的内部，吸入侧的气体压力作用在隔板22的下侧，而压缩侧的气体压力作用在隔板22的上侧。在上述轴承部件4上，设有将已润滑、冷却了主轴承8、副轴承23、偏心轴承6、推力轴承3的润滑油9排出的油排出口12。曲轴5上设有向各轴承部即主轴承8、副轴承23、偏心轴承6和推力轴承3供给润滑油9的通孔13，并在曲轴5的下端，压入或热套固定有油导管14，以便吸上润滑油9。15是设于固定涡旋件上部的排出腔，16是把压缩气体排出到密闭容器1之外的排出管。固定涡旋件25a和轴承部件4中间夹着隔板22用螺栓连接在一起。隔板22在其外周密封焊接固定在密闭容器1上，成为下方的吸入压力部和上方的压缩压力部的分隔板。19是防止停止时可动涡旋件2b倒转用的单向阀，24是限制单向阀的动作的单向阀导向件，20是使可动涡旋件2b相对固定涡旋件25a作旋转运动用的自转防止用欧氏环，21是设于轴承部件4上的、使低压气体吸入压缩机构2的吸入口。以下说明具有上述结构的压缩机构的作用。低压气体从吸入管11返回，被吸入压缩机构2。可动涡旋件2b相对固定涡旋件25a作旋转运动，于是被吸入的气体被压缩机构2压缩成高压气体，一度进入排出腔15。再经排出管16排出到密闭容器1之外，使低压气体再次循环，构成众所周知的压缩循环。

在这儿，上述固定涡旋件25a被分割成用螺栓连接固定在轴承部件4上的框架部25d，以及设有渐开部的端板涡卷部25e这样两部分，再将这两部分用热套、冷嵌合等工法密封固定，或经O形圈等的密封件用螺栓等密封连接。端板涡卷部25e用共晶石墨铸铁、铝合金等切削加工性能良好的材料制成。

由于使用上述结构，端板涡卷部25e的加工性能良好，所以精加工容易，可降低制作费。此外，因为与框架部25d是分离的，坯件小型轻量，即使使用高价的材料，材料费的上升也很小。此外，若框架部25d使用钢材等，能取所需要的且充分的形状，能做成强度高、重量轻且价廉的固定涡旋件。

此外，拼合构成的固定涡旋件通过使用适合其各自要求特性的材料，可方便地制造出轻量且价廉的固定涡旋件。此时，框架部25d如第1项发明所述，通过选择需要且充分的形状、材料特性及制造工法来制造，可减轻重量、提高可靠性及降低成本，而端板涡卷部25e通过选择便于渐开部的精密加工且加工性良好的共晶石墨铸铁、铝合金等的材料，即能高效率，低成本地制造出产品。一般来讲，加工性良好的材料的单位重量单价比一般材料高，坯料的制作方法往往受限制，坯料形状的自由度较低，因此加工余量较大，到部件完成要费较多的工时数，但是，因为仅仅是端板涡卷部25e这样小的部件形状，所以即使选择比一般价高的加工性良好的材料，也不会引起成本大幅度提高，由于加工性良好，反而能压缩制作成本，使总成本下降。

当用钢材制造框架部25d、铸铁制造端板涡卷部25e，用灰口铸铁制造框架部25d、共晶石墨铸铁制造端板涡卷部25e时，就能获得上述特性。此外，在框架部和端板涡卷部之间夹入具有绝热性的材料31(见图2所示)，即能抑制来自固定涡旋件周围的高温的高压压缩气体的热传导，能防止因吸入气体及压缩过程中的气体被加热升温而引起的效率下降，能制造高效率的涡旋压缩机。

在图2中，固定涡旋件30a，其设有压缩所需要的渐开部的端板涡卷部30e和固定于轴承用的框架部30d中间夹着具有绝热性的材料31被密封连接。

采用上述结构，可防止来自固定涡旋件外周的高压部的热传导使吸入气体及压缩过程中的气被加热升温，可方便地提供高效率的涡旋压缩机。

以下与图3一起对第2项发明的作用进行说明。除固定涡旋件周围结构之外，第3项发明与第1项发明是相同的，所以省略整体说明，而以与第1发明的不同点为中心进行说明。

固定涡旋件26a的结构为，从框架部26d和端板涡卷部26e，在与可动涡旋件2b的旋转运动方向垂直的方向上，可沿着导向部27移动，在设于导向部27外侧的密封件27a的内侧，被压缩的高压气体起作用，可使端板涡卷部26e受到向着可动涡旋件2b侧的作用力，通过选定密封件27a内侧的面积，即能克服压缩机构部的被压缩气体的压力，将端板涡卷部26e推压向可动涡旋件2b侧。此外，例如也可以在框架部26d和端板涡卷部26e之间，插装入碟形、板状或螺旋状的弹簧等，即能使端板涡卷部26e受到向着可动涡旋件2b侧的作用力，通过选定该弹簧等的特性，即能克服压缩机构部的被压缩气体的压力，将端板涡卷部26e推压向可动涡旋件2b侧。

由于上述结构，即使在运转中也能消除固定涡旋件和可动涡旋件的轴方向的间隙，可防止压缩气体的漏泄，方便地提供高效率的压缩机。

又，拼合构成的固定涡旋件通过使用适合各要求特性的材料，就能方便地制造出量轻且价廉的固定涡旋件，这与第1项发明的情况是相同的。此外，在框架部和端板涡卷部之间夹入具有绝热性的材料，从而能抑制来自固定涡旋件周围的高温的高压压缩气体的热传导，防止因吸入气体及压缩过程中的气体被加热升温引起的效率下降，能提供高效率的涡旋压缩机。

在图4中，固定涡旋件28a的设有压缩所需要的渐开部的端板涡卷部28e和固定于轴承部件用的框架部28d夹着O形圈等的密封件密封连接，两者之间可活动自如地插入能防止压缩机刚停止时的倒转用的单向阀19。

通过上述结构，能够更好地防止压缩机刚停止时因被压缩的高压气体的倒流引起的可动涡旋件及轴的倒转，所以能提高压缩机的可靠性。还可以除去用来限制活动自如的单向阀的动作的单向阀导向件及其固定螺栓，可减少材料费及制作费。因此根据本发明，可更方便地提供高可靠性和价廉的压缩机。

此外，拼合构成的固定涡旋件通过使用适合各要求特性的材料，能方便地制造量轻且价廉的固定涡旋件，这与第1项发明的情况是相同的。此外，在框架部和端板涡卷部之间夹入具有绝热性的材料，从而能抑制来自固定涡旋件周围的高温的高压压缩气体的热传导，防止因吸入气体及压缩过程中的气体被加热升温引起的效率下降，能提供高效率的涡旋压缩机。

从以上说明可知，本发明通过把构成压缩机构的主要部件即固定涡旋件分成与其他部件固定用的框架部和压缩所需要的端板涡卷部这样两个部件，并用切削性良好的材料制作端板涡卷部，从而能提供高精度且材料费和加工费低、性能好的低成本涡旋压缩机。

再有，把构成压缩机构的主要部件即固定涡旋件分成与其它部件固定用的框架部和压缩所需要的端板涡卷部两个部件，并用切削性良好的材料制作端板涡卷部，并且，在结构上能向与可动涡旋件的旋转方向相垂直的方向移动，把高精度的固定涡旋件推压到可动涡旋件侧，防止运转中的压缩气体的漏泄，能提供高效率、低成本的涡旋压缩机。

Claims

1．一种涡旋压缩机，在密闭容器的内部，设有使固定涡旋件与相对该固定涡旋件作旋转运动的可动涡旋件啮合的压缩机构，支承所述可动涡旋件的推力轴承，轴承部件，以及与所述可动涡旋件的轴配合的偏心轴承，并且还分别设有：由驱动所述可动涡旋件旋转的曲轴、安装在该曲轴上的转子及安装在所述密闭容器上的定子组成的电动机，以及在所述密闭容器内部贮存润滑油的油槽，所述固定涡旋件由框架部和端板涡卷部拼合而成，其特征在于，所述框架部由钢材或灰口铸铁构成，端板涡卷部由铸铁或铝合金构成。

2．如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，端板涡卷部能在与可动涡旋件的旋转运动方向垂直的方向上移动。

3．一种涡旋压缩机，在密闭容器的内部，设有使固定涡旋件与相对该固定涡旋件作旋转运动的可动涡旋件啮合的压缩机构，支承所述可动涡旋件的推力轴承，轴承部件，以及与所述可动涡旋件的轴配合的偏心轴承，并且还分别设有：由驱动所述可动涡旋件旋转的曲轴、安装在该曲轴上的转子及安装在所述密闭容器上的定子组成的电动机，以及在所述密闭容器内部贮存润滑油的油槽，所述固定涡旋件由框架部和端板涡卷部拼合而成，其特征在于，所述框架部由钢材或灰口铸铁构成，端板涡卷部由共晶石墨铸铁构成。

4．如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，端板涡卷部能在与可动涡旋件的旋转运动方向垂直的方向上移动。