CN1080389C - 流体压缩机 - Google Patents

Abstract

提供一种流体压缩机，该流体压缩机能够使曲轴得到动平衡，而该曲轴具有使滚筒旋转的曲柄。该流体压缩机具有压缩机构3，该压缩机构3通过使偏心设置在气缸5内的滚筒11旋转而压缩进入气缸5和滚筒11之间的制冷剂气体，在该流体压缩机中，压缩机构3具有设置在滚筒11内的曲轴9，而该曲轴9具有使滚筒11在气缸5内进行旋转运动的曲柄9a，该曲轴9在轴向位于曲柄9a的两侧设有两个平衡配重9b、10。

Description

流体压缩机

本发明涉及在例如冷冻循环装置中使用的压缩制冷剂气体等被压缩流体的压缩机构。

至今在制冷循环装置中使用流体压缩机，用于压缩并排出导入内部的制冷剂气体。特公平7-107391号登载了作为这种流体压缩机一个代表的螺旋叶片式流体压缩机。因为这种压缩机的构造是气缸和滚筒进行旋转，圆周速度大，所以必须要考虑轴承处的滑动损失。因此，设计了图3所示的流体压缩机，其构造使得圆周速度小从而减小了滑动损失。

图3中1是表示轴向为水平方向的密封外壳。在该密封外壳1内装有压缩机构3以及电动机4。即，以密封外壳1的轴向的大致中间为界，图3中右侧的部分为压缩机构3，左侧的部分为电动机4。

上述压缩机构3具有两侧端部开口的中空筒体的气缸5。在上述气缸5的一个侧面(图的左侧)，用固定件7安装固定主轴承6，封闭气缸5的开口部分。在另一侧面(图的右侧)，用固定件7安装固定副轴承8，封闭气缸的开口部分。

曲轴9沿该主轴承6和副轴承8的轴心贯通，以轴承支撑并可自由旋转。上述曲轴9不仅贯通位于主轴承6和副轴承8之间的气缸5，而且从主轴承6向图的左侧方向伸出，构成后述的电动机4的旋转轴9Z。而且，在曲轴9位于上述主轴承6和副轴承8之间的圆周面上设置与曲轴9为一体的曲柄9a，该曲柄9a的轴心b与曲轴的轴心a偏心一定距离e。

在该曲轴9和上述气缸5之间放入滚筒11。该滚筒11是两端开口的圆筒体，其轴向长度与气缸5的轴向长度相同。

在滚筒11的内圆周面上形成阶梯状的内腔12，特别是，与上述曲轴9的曲柄9a的相对部位和该曲柄为相同宽度，而且是与其外圆周面自由旋转滑动接触的内腔支撑部位12a。

在滚筒的11的外圆周面，从安装副轴承8的一侧端部向安装主轴承6的一侧端部设有间距逐渐减小的螺旋状槽14，在该螺旋状槽14里旋转装入进出自由的螺旋状的叶片15。

另外，上述电动机4由转子45和定子46构成。转子45嵌在曲轴9从主轴承6伸出的旋转轴9Z上，定子46嵌在上述外壳主体1a的内圆周面上，并与转子45的外圆周面具有一定间隙。

这种构造的流体压缩机，如下所述，压缩作为被压缩流体的制冷剂气体。即，给电动机4通电，使曲轴9随同转子45一起旋转。该曲轴9的旋转力通过曲柄9a传递给滚筒11。

曲柄9a偏心设置，此处因为同滚筒11的内腔支撑部位12a可相互自由旋转，所以，滚筒11被支撑在曲柄9a上。而且，因为设置在主轴承6和滚筒11之间的欧氏联轴节机构13限制了滚筒的自转，所以，滚筒11旋转运动时不自转。

另外，从吸入管17吸入低压的制冷剂气体，并导入压缩室16。随着滚筒11的旋转，滚筒对于气缸5的内圆周面的转动接触位置在周向逐渐移动，叶片15在螺旋状槽14上出入。即：叶片15在滚筒11的径向上出入移动。

进入压缩室16的制冷剂气体，从叶片15形成螺旋状的位置处随着滚筒11的旋转而在压缩室16内被依次输送。

因为设置的上述叶片15从吸入部A至排出部B的一侧间距逐渐减小，由该叶片隔开的压缩室16的容积逐渐缩小，所以制冷剂气体在依次输送到压缩室时被压缩，在最靠近排出部B一侧的压缩室上升到所定压力，达到高压状态。

高压气体从排出部B的压缩室16排出，进入电动机4一侧的空间。然后，进入并充满压缩机构3一侧的空间。因为排出管18的开口端与该空间相对，所以高压气体进入排出管，由此处进入冷凝器。

这样，本流体压缩机在压缩机构3中，因为使滚筒11相对固定的气缸5进行旋转运动，所以，和以前的螺旋叶片式的压缩机构相比，滚筒11的周向速度减小。因此，减小了滚筒11在止推面上的滑动损失，从而提高了压缩效率。

上述从前的滚筒11在进行旋转运动的流体压缩机构中有如下的问题。即，因为在曲轴9上形成曲柄9a，所以必须要消除由于滚筒11的旋转运动而引起的不平衡，要减小振动。为此，在主轴承6的支撑部位和副轴承8的支撑部位之间的圆周面上设置了平衡配重9b。

但是，因为当平衡配重仅是1个时，不能得到动平衡，所以必须要在曲柄9a的主轴承的一侧和副轴承的一侧至少各安装一个平衡配重。但是，问题是当使用和两个平衡配重设置为一体的曲轴9时，平衡配重不能通过内腔支撑部位12a，无法进行组装。另外，虽然可以考虑使用比内腔支撑部位12a更细小的平衡配重，但是难以得到充分的动平衡。

另外，虽然第2个平衡配重也可以设置在电动机4的一侧。但是，在高速旋转时曲轴9容易发生弯曲。

因此，本发明的目的是提供一种流体压缩机，通过使偏心设置在气缸内的滚筒作旋转运动，从而压缩被导入气缸和滚筒之间的被压缩流体，在该流体压缩机中，能够使具有使滚筒旋转的曲柄的曲轴得到动平衡，而且容易进行组装。

为了达到解决上述课题的目的，方案1所述的发明是：流体压缩机所具有的压缩机构是通过使气缸内偏心设置的滚筒进行旋转来压缩进入上述气缸和上述滚筒之间的被压缩流体，上述压缩机构具有设置在上述滚筒内的曲轴，该曲轴具有使该滚筒在上述气缸内旋转的曲柄，在该曲轴轴向在上述曲柄的两侧设有两个平衡配重。

方案2所述的发明是：在方案1所述的发明中，上述曲轴由主轴承和副轴承支撑，上述平衡配重设置在上述主轴承和上述副轴承之间。

方案3所述的发明是：在方案1所述的发明中，上述平衡配重中的一个平衡配重与上述曲轴为一体，而另一个平衡配重在上述曲轴上可自由装卸。

方案4所述的发明是：在方案3所述的发明中，限制上述另一个平衡配重相对上述曲轴在周向及轴向的相对移动。

方案5所述的发明是：在方案1、2或3所述的发明中，上述压缩机构具有沿着上述滚筒圆周面设置的间距逐渐减小的螺旋状槽，并具有可自由进出地嵌入在上述螺旋状槽中的螺旋状叶片，该螺旋状叶片把和上述气缸之间的空间隔成多个容积逐渐减小的压缩室，进入到上述螺旋状槽间距大的一侧的上述压缩室内的上述被压缩流体一边被渐渐地输送向上述螺旋状槽间距小的一侧的压缩室，一边被压缩。

通过上述的装置可产生如下的作用。在方案1所述的发明中，在具有使滚筒在气缸内旋转运动曲柄的曲轴上，因为在其轴向设置有相隔曲柄的两个平衡配重，所以能够取得动平衡，可以确保重量平衡与力矩的平衡。

在方案2所述的发明中，因为在支撑曲轴的主轴承和副轴承之间设置平衡配重，所以，可以防止例如平衡配重安装在马达一侧时所发生的曲轴弯曲。

在方案3所述的发明中，因为平衡配重中的一个平衡配重与曲轴成为一体，而形成的另一个平衡配重与曲轴相配合，所以可以在把曲轴组装在滚筒上之后再安装另一个平衡配重。因此，在滚筒上组装曲轴时，即使例如在滚筒上有与曲柄相接的部分等内径很小的部分，也能够很容易地插入曲轴。

在方案4所述的发明中，因为限制了另一个平衡配重相对曲轴在周向及轴向的相对移动，所以能够保持动平衡。

在方案5所述的发明中，压缩机构具有沿滚筒圆周表面设置并形成间距逐渐变小的螺旋状槽，并具有可自由进出地嵌入在上述螺旋状槽中的螺旋状叶片，该螺旋状叶片把与上述气缸之间的空间隔成多个容积逐渐减小的压缩室，进入到上述螺旋状槽间距大的一侧的上述压缩室内的上述被压缩流体一边被逐渐输送向上述螺旋状槽间距小的一侧的压缩室，一边被压缩。因此，可以提供组装性能良好的螺旋叶片式的流体压缩机。

以下参照附图说明本发明的一实施例，此处所展示的螺旋叶片式流体压缩机是用于例如空气调节机的冷冻循环的压缩机。而且，在该图中，与图3相同的功能部分用同一符号表示。

图1是有关本发明实施例的流体压缩机的纵剖面图。

图2表示图1装置的重要部分。

图3是从前流体压缩机的纵剖面图。

如图1所示，密封外壳1是由轴向为水平方向的两端开口的外壳主体1a和封闭该外壳主体1a一端开口的上盖1b以及封闭另一端开口的盖板1c构成。

将压缩机构3以及电动机4放入该密封外壳1内。即，以密封外壳1的轴向的基本中间为界，在图1中右侧的部分为压缩机构3，左侧的部分为电动机4。

上述压缩机构3具有两端开口的中空筒体的气缸5，而且其两端的外圆周面上设有向外伸出的一对凸缘5a、5b。该气缸5的至少一个凸象5a压入嵌着在构成上述密封外壳1的外壳主体1a上，确定并固定气缸5的位置。

在上述气缸5的一个侧面(图的左侧)，由固定件7安装固定主轴承6，封闭气缸的开口部。在另一侧面(图的右侧)，通过固定件7安装固定副轴承8，封闭气缸的开口部。

曲轴9穿过该主轴承6和副轴承8的轴心，并可自由旋转地被轴承支撑。上述曲轴9不仅于主轴承6和副轴承8之间的气缸5内贯通，而且从主轴承6向图的左侧方向伸出，构成后述的电动机4的旋转轴9Z。

现有对上述曲轴9予以说明。在上述主轴承6与副轴承8之间的圆周面上设有和曲轴9为一体的曲柄9a，曲柄9a的位置与轴承相隔一定距离，而且该曲柄9a的轴心b和曲轴的轴心a偏离一定尺寸e。

在曲柄9a的左侧相邻处设置和曲轴为一体的平衡配重9b。该平衡配重9b通过轴心偏心设置在与上述第1曲柄9a的偏心伸出方向相反一侧的圆周面上。

而且，在曲柄9a的右侧相邻处嵌有与曲轴9为不同体的平衡配重10。该平衡配重10偏心设置在与曲柄9a的偏心伸出方向相反一侧的圆周面上。而且，如图2(a)、(b)所示，由键50限制了平衡配重10在周向相对曲轴9的移动，该键50与设置在曲轴9上的键槽9c相配合。而且，由卡环50限制了平衡配重10在轴向相对曲轴9的移动。下面叙述把平衡配重10嵌在曲轴9上的顺序。

在该曲轴9和上述气缸5之间，放入材质比铁比重轻的例如铝合金等材料制作的滚筒11。该滚筒11是两端开口的圆筒，轴向长度与气缸的轴向长度相同。

在滚筒11的内圆周面上形成阶梯状的内腔12，特别是相对上述曲轴9的曲柄9a的部位和该曲柄9a为相同宽度，而且是和曲柄9a的外圆周面可自由旋转滑动接触的内腔支撑部位12a。

由此，使滚筒11的轴心b和曲柄9a的轴心b一致，相对气缸5等的轴心a偏心一个尺寸e。而且，所设定的尺寸使滚筒11的外圆周的一部分沿轴向与气缸5的内圆周的一部分旋转接触。

而且，上述曲轴9的曲柄9a和滚筒11的内腔支撑部位12a的滑动连接处设定在从滚筒11的轴向中间至左右距离相等的位置。

在上述滚筒11靠近主轴承6的一侧端部与主轴承6部位之间设置欧氏联轴节机构13。该联轴节机构13限制滚筒11的自转。

由此，当曲轴9旋转时，设置在此处的曲柄9a作偏心旋转，而且使支撑在该曲柄9a外圆周面的滚筒11作偏心移动的旋转运动。

这样，随着滚筒11的旋转，滚筒11的外周相对气缸5的内周的旋转接触部位沿气缸5的周向逐渐移动。

在上述滚筒11的外圆周面设有从安装副轴承8的一端向安装主轴承6的一端其间距逐渐减小的螺旋状槽14，螺旋状的叶片15可进出自由地旋转安装在该螺旋状槽14内。

上述叶片15是采用例如含氟树脂等高滑动性能的材料制成，其内径尺寸比滚筒11的外径尺寸大。即，把叶片强制地以直径缩小的状态嵌入螺旋状槽14中，结果，当在连同滚筒11组装在气缸5内的状态时，叶片15的外圆周面膨胀变形总是与气缸5内圆周面弹性接触。

如上所述，当滚筒11旋转、相对气缸5的旋转接触位置移动时，随着靠近旋转接触位置，叶片15进入螺旋状槽14内，在旋转接触位置处叶片15的外圆周面与滚筒5的外圆周面完全成为同一个面。

相反，当通过旋转接触位置时，与至此处的距离相对应，叶片15从螺旋状槽14伸出，在通过轴心b与旋转接触部位成180°的相对部位，叶片15的伸出长度达到最大。随后，在再次接近旋转接触部位时，则重复上述的动作。

现在来研究上述气缸5和滚筒11沿径向的剖面图，滚筒11偏心放在气缸5内，而且因为滚筒的一部分圆周面与气缸处于旋转接触状态，所以气缸5和滚筒11之间形成三个月状的空间。

沿轴向观看上述空间，叶片15旋转安装在滚筒11的螺旋状槽14里。因为其外圆周面与气缸5的内圆周面旋转接触，所以由叶片15把滚筒11和气缸5之间隔成多个空间。

把这些隔开的空间称为压缩室16…。各压缩室16的容积由上述螺旋状槽14设定，从副轴承8的一侧端部至主轴承6的一侧端部其容积逐渐减小。

另外，在构成上述密封外壳1的盖板1c上设置贯通的吸入管17，而且在该吸入管附近位置连接排出管18。上述吸入管17与构成冷冻循环的蒸发器连通，上述排出管18与构成同一冷冻循环的冷凝器连通(均未图示)。

贯通上述密封外壳盖板1c的吸入管17在密封外壳1的内部与设置在上述副轴承8上的连结部8a连接。该连接部8a在副轴承8与气缸5的结合面有开口。上述排出管18的开口端部面向密封外壳1内。

在与上述副轴承连接部8a的相对端部相对的气缸5的凸缘5b处，设有凹下部19，暂时存贮从吸入管17进入的气体。

在滚筒11的一端设置气体通路用的凹部(未图示)。无论旋转的滚筒11处于何位置，该气体通路用的凹部总是与设在气缸5上的上述凹下部19相对。

因此，由这些气体通路用凹部和凹下部19形成容积大的缓冲部21，暂时存贮从吸入管17进入的气体。

在上述主轴承6的侧面设置排出孔24。通过该排出孔24连通气缸5以及滚筒11的侧端空间和电动机4一侧的空间。

因为设定了上述螺旋状槽14的间距，所以设有上述缓冲部21一侧的压缩室16成为吸入部A，而在相对一侧设有排出孔24一侧的压缩室16成为排出部B。

而且，由上述主轴承6和曲轴9以及滚筒11围绕形成第1空间25。由副轴承8和曲轴9以及滚筒11围绕形成第2空间26。

从上述曲轴9的副轴承8的一侧端面至位于中部的主轴承6的支撑处，沿曲轴的轴心设置导向孔28。由利用固定件29安装在副轴承端面上的封闭板30封闭该导向孔28的开口端和副轴承8的轴支撑的开口端。

用后述的多个油孔连通上述导向孔28和曲轴9的外圆周面。

即，第1油孔31设置在与上述第1空间25连通的部位。第2油孔32设置在与上述第2空间26连通的部位。

第3油孔33的开口与副轴承8的支撑部位相对。第4油孔34的开口在曲柄9a的圆周面上并与滚筒11的第2内腔支撑部位12a相对。第5油孔35的开口与主轴承6的支撑部位相对。由上述导向孔28和第3至第5的油孔33至油孔35构成给油通路S。

在上述密封外壳1的内底部形成存放润滑油的油池37。在该油池37的润滑油中浸放有与副轴承8的轴支撑部位相连接的吸油管38。

该吸油管38的连结部与作为副轴承8支撑部位的内圆周面的曲轴9的滑动接触面连通。在与此相对的曲轴部位处设置给油泵39。

在压入上述外壳主体1a的气缸5的凸缘5a上，在图的上侧设置气体导向孔43，在浸放于下部一侧油池37的润滑油中的部位处设置油导向孔44。

各导向孔43、44均贯通凸缘5a的两侧，并与由该凸缘隔开的密封外壳1的内部连通。即，气体导向孔43是用于引导从上述排出部B排出的高压气体，油导向孔44是用于引导上述油池37中的润滑油的。

另外，上述电动机4是由转子45和定子46构成。转子45嵌在从主轴承6伸出的曲轴9的旋转轴9Z上，定子46嵌在上述外壳主体1a的内圆周面上并和转子45的外圆周面具有一定间隙。

另外，用下述的顺序把平衡配重10安装在曲轴9上。为了确保动平衡，平衡配重9b、10的直径通常比内腔支撑部位12a大，因此平衡配重9b、10不能通过滚筒11的内腔支撑部位12a。所以必须要用下述的顺序。

即，将滚筒11从图1中曲轴9的右侧插入。因此，滚筒11的内腔支撑部位12a可以不通过平衡配重9b而位于曲柄9a的相对位置。然后把平衡配重10从图1中曲轴9的右侧嵌入，由此平衡配重10可以不通过滚筒11的内腔支撑部位12a而安装在所定的位置。然后，由键50以及卡环51固定平衡配重10。

这种构造的螺旋叶片式的流体压缩机的工作情况如下。即，给电动机4通电，驱动曲轴9随同转子45一体地旋转。该曲轴9的旋转力通过曲柄9a传递给滚筒11。

即，因为曲柄9a偏心设置，并与滚筒11的内腔支撑部位12a可相互自由旋转，所以，滚筒11支撑在曲柄9a上。而且，因为在主轴承6和滚筒11之间设置的欧氏联轴节机构13限制了滚筒11的自转，所以滚筒11转动时不自转。

另外，从吸入管17吸入低压的制冷剂气体，暂时存贮在气缸5和滚筒11所形成的缓冲部21。然后进入吸入部A一侧的压缩室16。

随着滚筒11的旋转运动，滚筒11相对气缸5内周面的旋转接触位置在周向逐渐移动，叶片15在螺旋状槽14上进出。即，叶片15在滚筒11的径向出入运动。

进入吸入部A一侧的压缩室16的制冷剂气体由于叶片15形成螺旋状而随着滚筒11的旋转运动被顺次移送向排出部B方向的压缩室16。

因为设置的上述叶片15是从吸入部A至排出部B一侧间距逐渐减小，由该叶片15隔开的压缩室16的容积逐渐减小，所以制冷剂气体在被顺次移送向压缩室时被压缩，在最靠近排出部B一侧的压缩室上升到所定压力、达到高压状态。

高压气体从排出部B的压缩室16排出，在充满第1空间25之后，通过设置在主轴承6的排出孔24导入电动机4一侧的空间。然后通过设置在气缸5的凸缘5a上的气体导孔43导入并充满压缩机构3一侧的空间。

因为该空间与排出管18的开口端相对，所以高压气体进入排出管18，并由此处导至冷凝器。

这样，因为本发明的螺旋叶片式的压缩机构3在轴向位于曲柄9a的两侧位置处设置了平衡配重9b、10，所以能够取得动平衡，设置的曲柄9a使滚筒11相对固定的气缸5进行旋转。而且，因为其一个平衡配重10是与曲轴9相配合形成，所以在组装时无需顾虑平衡配重10的外径和滚筒11的内腔支撑部位12a的内径。因此，即使平衡配重10较大，也能够组装，可以通过平衡配重9b、10可以取得动平衡。因此，能够使流体压缩机运转时的振动极小。

另外，因为平衡配重9b、10都是设置在主轴承6和副轴承8之间，所以能够防止在电动机4一侧设置平衡配重时发生曲轴9的弯曲。

因为由键50限制了平衡配重10相对曲轴9在周向的相对移动，而且由卡环51也限制了其轴向的移动，所以能够防止流体压缩机运转时平衡配重10产生移动，可以保持动平衡。

而且，本发明并不仅限定上述的实施例。即，虽然上述的实施例是说明螺旋叶片式流体压缩机，但是也适用于旋转式流体压缩机。而且，也可以使用和键形成一体的平衡配重来取代平衡配重10。除此以外，当然可在未超出本发明要点的范围内实施其它的各种变化。

根据方案1所述的发明，能够取得动平衡，可以确保重量平衡和力矩的平衡。

根据方案2所述的发明，可以防止曲轴发生弯曲。

根据方案3所述的发明，在把曲轴组装在滚筒上时，即使例如滚筒与曲柄连接部分的直径很小，也能够容易地插入曲轴。

根据方案4所述的发明，即使开始旋转时也能够保持动平衡。

根据方案5所述的发明，可以提供容易安装平衡配重、组装性能良好的螺旋叶片式的流体压缩机。

Claims (2)

1.一种流体压缩机，该流体压缩机具有压缩机构，该压缩机构通过使偏心设置在气缸内的滚筒旋转而压缩进入上述气缸和上述滚筒之间的被压缩流体；在该流体压缩机中，其特征在于：上述压缩机构具有设置在上述滚筒内的曲轴，该曲轴具有使上述滚筒在上述气缸内旋转的曲柄，上述曲轴由主轴承和副轴承支撑，

该曲轴在轴向位于上述曲柄的两侧设有两个平衡配重，上述平衡配重设置在上述主轴承和上述副轴承之间，并且，上述平衡配重中的一个平衡配重与上述曲轴为一体，而另一平衡配重与上述曲轴相配合形成。

2.如权利要求1所述的流体压缩机，其特征在于：上述压缩机构具有沿上述滚筒圆周表面设置并形成间距逐渐减小的螺旋状槽，并具有可自由进出地嵌入在该螺旋状槽中的螺旋状的叶片，该螺旋状叶片把与上述气缸之间的空间隔成多个容积逐渐减小的压缩室，进入到上述螺旋状槽的间距大的一侧的上述压缩室内的上述被压缩流体一边被逐渐地移送向上述螺旋状槽的间距小的一侧的压缩室，一边被压缩。

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