CN110023626A - 涡旋压缩机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

涡旋压缩机具备：驱动衬套(22)，该驱动衬套设置于绕轴线旋转的主轴(21)的轴线方向一方的端部，进行偏心旋转；一对角接触轴承(23、24)，该一对角接触轴承以背对背的方式配置，分别间隙配合地嵌入于驱动衬套(22)的外侧；压缩部(20)，该压缩部具有轴毂部(26C)，该轴毂部从可动涡旋盘的端板(26A)突出，并且在内周面过盈配合地嵌入有一对角接触轴承(23、24)；以及预压施加部(30)，该预压施加部在一对角接触轴承(23、24)接近的方向上，针对该一对角接触轴承(23、24)施加预压。

Description

涡旋压缩机及其制造方法

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机及其制造方法。

本申请对于在2016年11月30日申请的日本申请2016-233036号主张优先权，这里引用其内容。

背景技术

在涡旋压缩机中，为了小型化和轻型化、低成本化，用于将曲柄轴支承为相对于壳体旋转自如的轴承、用于将曲柄轴的曲柄销部与旋转涡旋盘旋转自如地结合的轴承使用能够小型小径化并且能够期待成本降低的罩形滚针轴承来取代刚性和尺寸精度较高的滚珠轴承(例如，参照专利文献1～4)。

另一方面，罩形的滚针轴承是通过由薄板材成形的外轮、作为转动体的针状滚柱、保持针状滚柱的保持器构成的。但是，与密实形的滚针轴承相比，构成外轮的薄板材的壁厚较薄，例如为1mm左右，因此轴承单体的刚性和尺寸精度决不高，通常不会显示外径等的公差。罩形滚针轴承被压入具有充分的刚性和尺寸精度的轴承轴毂部侧的孔，通过追随该孔的精度而保持轨道面(针状滚柱的内接圆)的精度。由此，罩形滚针轴承被设计成发挥本来的性能。

在作为轴承采用单列深槽球轴承的情况下，能够支承作用于旋转涡旋盘的半径方向的载荷并且支承轴向载荷。但是，在该情况下，单列深槽球轴承支承力矩，旋转涡旋盘与轴承间隙和弹性变形对应地倾斜。倾斜的旋转涡旋盘相对于固定涡旋盘倾斜地抵接，因此间隙增加，导入到压缩室内的流体的压缩效率降低。

另外，在作为轴承采用四点接触球轴承和多列角接触轴承的情况下，能够支承作用于旋转涡旋盘的半径方向的载荷并且支承轴向的载荷和力矩。然而，由于四点接触球轴承是特殊的构造的轴承，因此在使用该轴承的情况下成本极高。并且，四点接触球轴承的轴向的接触距离较短，因此无法支承较大的力矩。另外，多列角接触轴承很难抑制由于预压而引起的轴的倾斜，与利用单列深槽球轴承进行支承的情况同样，使旋转涡旋盘与轴承间隙和弹性变形对应地倾斜，引起压缩效率的降低。

另外，在作为轴承采用了背面贴合配置的一对角接触轴承的情况下，在各个轴承的外轮间夹着定位置预压用隔板，能够通过将内轮侧压入(或者烧嵌)而施加预压。而且，通过以间隙配合地嵌入的方式将外轮插入旋转涡旋盘轴毂，能够组装涡旋盘。但是，该情况下的运转中的涡旋盘能够在轴向上移动。因此，有时由于涡旋盘的重心位置而在脱离轴承的方向上上浮。其结果为，会产生由于涡旋卷板顶端的接触而损伤的问题。并且，在外轮侧也压入(烧嵌)的情况下，轴侧与旋转涡旋盘的分解变得困难，损害维护性。

在采用了正面贴合配置的一对角接触轴承的情况下，在各个轴承的内轮间夹着定位置预压用隔板，将内轮侧压入(或者烧嵌)。并且，通过利用将外轮侧安装于旋转涡旋盘的按压夹具进行挤压，能够施加预压。在该情况下，运转中的涡旋盘不会在轴向上移动。另外，维护时的分解很容易。但是，在角接触轴承的正面配置中接触点间距离变短，能够负荷的力矩变小。因此，需要使用相对大的体格的轴承，小型化、轻型化很困难，而且存在成本上升等问题。

在使涡旋盘与轴的轴毂、衬套的关系相反地、在涡旋盘侧设置衬套的情况下，如果使一对角接触轴承背面贴合地配置，在外轮侧夹着定位置预压用隔板，将内轮侧压入(或者烧嵌)，则能够施加预压。但是，在使涡旋盘侧衬套相对于主轴侧轴毂进行间隙配合地嵌入的情况下，产生涡旋盘的上浮的问题，在压入(烧嵌)的情况下产生损害维护性的问题。

专利文献1：日本特开昭58-10586号公报

专利文献2：日本特许第2930269号公报

专利文献3：日本特开2000-192968号公报

专利文献4：日本特开2003-232288号公报

发明内容

本发明提供一种涡旋压缩机，加强对支承气体载荷和离心力的半径方向成分的角接触轴承的预压附加，使组装、维护容易化。

本发明的一个方式的涡旋压缩机具备：主轴，该主轴绕轴线旋转；驱动衬套，该驱动衬套设置于所述主轴的轴线方向一方的端部，伴随着所述主轴的旋转而进行偏心旋转；一对角接触轴承，该一对角接触轴承意背对背的方式配置，分别间隙配合地嵌入于所述驱动衬套的外侧；压缩部，该压缩部具有固定涡旋盘和可动涡旋盘，且具有轴毂部，该轴毂部从所述可动涡旋盘的端板突出，并且在内周面过盈配合地嵌入有所述一对角接触轴承；以及预压施加部，该预压施加部在所述一对角接触轴承接近的方向上，针对该一对角接触轴承施加预压。

在上述涡旋压缩机的结构中，可以是，所述预压施加部具有：预压配件，该预压配件间隙配合地嵌入于所述一对角接触轴承中的一方的内侧，在该预压配件与所述驱动衬套重叠的位置具有第一贯通孔；以及预压螺栓，该预压螺栓嵌合于所述第一贯通孔，所述驱动衬套的侧壁具有对所述一对角接触轴承中的另一方进行支承的突出部。

在上述涡旋压缩机的结构中，也可以是，所述可动涡旋盘的端板在与所述第一贯通孔重叠的位置具有第二贯通孔，密封螺栓嵌合于所述第二贯通孔，所述固定涡旋盘的卷板在位于卷板整体的中央的端部，在端板侧具有所嵌合的所述密封螺栓的突出部分的大小的切口部。

在上述涡旋压缩机的构成中，也可以是，所述固定涡旋盘和所述可动涡旋盘分别具有两对卷板，所述可动涡旋盘的端板在与所述固定涡旋盘的卷板不重叠的位置具有第三贯通孔，密封螺栓嵌合于所述第三贯通孔。

上述结构的涡旋压缩机的制造方法依次具有如下的工序：使所述预压施加部间隙配合地嵌入于所述一对角接触轴承中的一方的内侧；将一方的所述角接触轴承过盈配合地嵌入于所述可动涡旋盘的轴毂部的内侧；使另一方的所述角接触轴承在所述轴毂部的内侧过盈配合地嵌入于比一方的所述角接触轴承更接近所述轴毂部的开口端的位置；以及使设置于所述主轴的轴线方向一方的端部的所述驱动衬套间隙配合地嵌入于一方的所述角接触轴承和另一方的所述角接触轴承的内侧。

在本发明的涡旋压缩机中，作为安装于主轴的驱动器轴承具备一对角接触轴承，还具备在它们接近的方向上、即主轴方向上施加预压的预压施加部。通过预压施加部而固定的角接触轴承被过盈配合地嵌入于涡旋盘的轴毂部的内侧。因此，在本发明的涡旋压缩机中，能够防止在其运转时，涡旋盘在主轴方向上上浮而从角接触轴承分离。

另外，本发明的涡旋压缩机不会针对驱动衬套进行角接触轴承的内轮侧的压入。因此，本发明的涡旋压缩机能够仅通过预压施加部对预压的调整而分解，成为组装、维护很容易的结构。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的剖视图。

图2是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的制造过程(第一工序)的剖视图。

图3是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的制造过程(第二工序)的剖视图。

图4是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的制造过程(第三工序)的剖视图。

图5是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的制造过程(第四工序)的剖视图。

图6A是构成本发明的第二实施方式的涡旋压缩机的固定涡旋盘和可动涡旋盘的俯视图。

图6B是放大地示出位于图6A的区域A的固定涡旋盘125的构造的图。

具体实施方式

以下，关于应用了本发明的实施方式的涡旋压缩机及其制造方法，使用附图详细地进行说明。另外，在以下的说明中使用的附图存在为了使特征容易理解而出于方便将特征的部分放大地示出的情况，不限于各构成要素的尺寸比率等与实际相同的情况。另外，在以下的说明中所例示的材料、尺寸等是一例，本发明不限于此，在不变更其主旨的范围内能够适当地变更实施。

＜第一实施方式＞

[涡旋压缩机的结构]

图1是示意性地示出本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100的结构的剖视图。如图1所示，涡旋压缩机100具备：构成外壳的壳体10、设置在壳体10内的压缩部(涡旋压缩机主体)20、对压缩部20进行驱动的驱动部(未图示)、以及针对构成压缩部20的轴承施加预压的预压施加部30。驱动部也可以设置在壳体10外。另外，涡旋压缩机100具备伴随着用于维持其姿势的一般的自转防止机构的构造(例如销环、十字机构等)(未图示)。

压缩部20具有：绕轴线R旋转的主轴(旋转轴)21、伴随着主轴21的旋转而进行偏心旋转的驱动衬套22、间隙配合地嵌入于驱动衬套22的外侧的一对角接触轴承(角接触球轴承)23、24、以及由一对固定涡旋盘25和可动涡旋盘(旋转涡旋盘)26构成的压缩机构。

固定涡旋盘25具有端板25A、以及在端板25A的一个主面立起设置的涡旋状卷板25B。可动涡旋盘26具有端板26A、在端板26A的一方的主面立起设置的涡旋状卷板26B、以及从端板26A的另一方的主面突出的轴毂部26C。

固定涡旋盘25和可动涡旋盘26以涡旋状卷板25B、26B彼此的相位错开180度而噛合的方式被组装。在涡旋状卷板25B的顶端与端板26A之间、在涡旋状卷板26B的顶端与端板25A之间分别设置有在常温下卷板高度方向的微小间隙(数十～数百微米)。通过这样的结构，将压缩室相对于涡旋盘中心对称地形成，并且能够使可动涡旋盘26绕固定涡旋盘25顺畅地旋转。

主轴21呈以轴线R为中心的圆柱状。主轴21在壳体10内被支承为能够旋转。

驱动衬套22与主轴21的轴线R方向上的一方的端部21a连接。在驱动衬套22一体地形成有平衡块27，该平衡块27用于除去由于对可动涡旋盘26进行旋转驱动而产生的非平衡载荷。平衡块27构成为与可动涡旋盘26的旋转驱动一同旋转。

一对角接触轴承23、24被配置为相互背对背。一对角接触轴承23、24的在轴线R方向上作为作用点的距离较大，力矩载荷的负荷能力变高。角接触轴承23、24的外轮侧被过盈配合地嵌入(压入、烧嵌)于可动涡旋盘的轴毂部26C的内周面。

预压施加部30是针对角接触轴承23、24在它们相互接近的方向上施加预压的单元。具体而言，预压施加部30由预压配件30A、预压螺栓30B等部件构成。

预压配件30A是由平板状部分30a、设置在其一方的主面的中央的凸状部分30b构成的部件。平板状部分30a的一方的主面的面积比由一对角接触轴承23、24中的一方(与主轴21较远的一方)的内轮围起的圆的面积大。本实施方式的平板状部分30a比由角接触轴承23的内轮围起的圆的面积大。

预压配件的凸状部分30b间隙配合地嵌入于角接触轴承23的内侧。优选平板状部分30a的一方的主面中的、没有形成凸状部分30b的端部区域与角接触轴承23的内轮接触。由此，角接触轴承23被平板状部分30a和凸状部分30b固定。

预压配件的凸状部分30b在与驱动衬套22重叠的位置具有第一贯通孔31。预压螺栓30B与第一贯通孔31嵌合。

驱动衬套22的侧壁具有对一对角接触轴承23、24中的另一方(接近主轴21的一方)进行支承的突出部22a。本实施方式的驱动衬套22的侧壁具有支承角接触轴承24的突出部22a。若将角接触轴承的外轮直径设为Do、将内轮直径设为Di，则优选突出部22a与驱动衬套22的侧壁相距1mm以上，并且在通过{(Do-Di)/2}÷3所计算出的数值以下的范围内突出。(Do-Di)/2是对角接触轴承的一剖面的直径进行计算的式子。{(Do-Di)/2}÷3是以使该一剖面中的内轮、外轮、以及它们所夹有的空间的宽度大致均衡的方式计算出将该一剖面的直径进行3等分而得到的内轮宽度的式子。即，优选突出部22a的突出长度为1mm以上、并且为角接触轴承的内轮宽度以下。

预压配件30A的端部由角接触轴承23的内轮支承，并且，角接触轴承24的内轮由驱动衬套的突出部22a支承。从稳定性的观点出发，优选预压配件30A的与端部相距1mm以上的部分被角接触轴承23的内轮支承。另外，优选角接触轴承24的内轮的与端部相距1mm以上的部分被驱动衬套的突出部22a支承。

在涡旋压缩机100的维护时等，利用工具来调整预压螺栓30B相对于预压配件30A的紧固程度，因此在可动涡旋盘的端板26A中，在与第一贯通孔31重叠的位置设置有能够进行工具的插入的第二贯通孔28。

通过加强预压螺栓30B的紧固、使预压螺栓30B从上侧(涡旋盘侧)更深地插入于第一贯通孔31，能够使从下侧(主轴侧)突出的部分与驱动衬套22紧固。由此，角接触轴承23、24在由预压配件30A和驱动衬套22的侧壁的突出部22a夹持的状态下，在相互接近的方向上被加压。

第二贯通孔28通过在涡旋压缩机100的运转时，如图1所示使密封螺栓29嵌合，能够成为以使压缩气体不泄漏的方式进行密封的状态。

另外，第二贯通孔28在涡旋压缩机100的初始的组装时、用于维护的分解时，将密封螺栓29取下而成为开通的状态，由此能够经由第二贯通孔28内而利用工具等对预压螺栓的紧固程度进行调整。

如图1所示，通过利用角接触轴承23来支承轴毂部的底面26a，能够针对角接触轴承23、24的外轮进行加压，稳定性提高。此时，与预压配件的平板状部分30a的厚度对应地从角接触轴承23的支承面突出。因此，在轴毂部的底面26a设置有供突出部分收容的凹部26b。

压缩部20经由沿着轴线R延伸的主轴21而与驱动部连接。即，驱动部的旋转能通过该主轴21而立即地传递给压缩部20。压缩部20通过该旋转能对工作流体进行压缩而以高压状态向外部排出。高压的工作流体作为例如空调机器等的制冷剂来使用。作为工作流体，例如，列举出一般的气体、包含微小的油、液体的气体等，但没有特别限定。

壳体10是通过利用螺栓将前壳10A和后壳10B一体地紧固固定而构成的。在前壳10A和后壳10B中，在圆周上的多个部位(例如4部位)以等间隔一体地形成有紧固用的凸缘。通过利用螺栓将该凸缘彼此紧固，而将前壳10A与后壳10B一体地结合。

前壳10A主要覆盖配置有驱动衬套22、角接触轴承23、24等的部分。后壳10B主要覆盖配置有两个涡旋盘的部分。在后壳10B设置有导入口11和排出口12。导入口11从外部导入工作流体。排出口12使经由压缩部20的压缩而成为高压状态的气体经由设置于固定涡旋盘的端板25A的贯通孔25a而向外部排出。在贯通孔25a的开口部设置有簧片阀25b，该簧片阀25b仅使被压缩而成为规定的压力的气体通过。

[涡旋压缩机的制造方法]

图2～5是对上述的涡旋压缩机的制造方法(组装方法)进行说明的图。

首先，如图2所示，使预压施加部30(具体而言，构成预压施加部30的预压配件的凸状部分30b)间隙配合地嵌入于一对角接触轴承23、24中的一方(这里为角接触轴承23)的内侧(内轮侧)(第一工序)。此时，使预压螺栓30B与第一贯通孔31嵌合。作为角接触轴承23，选择如下的结构：与按照后续工序进行过盈配合地嵌入的角接触轴承24背对背，而且将构成轴承的球与内轮·外轮的接触点连结的直线(用虚线表示)向预压施加部30侧(在图2中为上侧)倾斜。

接下来，如图3所示，将角接触轴承23过盈配合地嵌入(压入)于可动涡旋盘26的轴毂部26C的内侧(第二工序)。从稳定性的观点出发，角接触轴承23的过盈配合地嵌入的位置越是接近轴毂部的底部越优选。

接下来，如图4所示，使另一方的角接触轴承24在轴毂部26C的内侧以与角接触轴承23相邻的方式过盈配合地嵌入于比角接触轴承23更接近轴毂部的开口端26d的位置(第三工序)。作为角接触轴承24，选择如下的结构：与角接触轴承23背对背，而且将构成轴承的球与内轮·外轮的接触点连结的直线(用虚线表示)向与预压施加部30相反的一侧(在图4中为下侧)倾斜。

接下来，如图5所示，使设置于主轴21的轴线方向一方的端部21a的驱动衬套22间隙配合地嵌入于角接触轴承23和角接触轴承24的内侧(第四工序)。作为驱动衬套22，使用在进行间隙配合地嵌入时，与角接触轴承23、24中的任意的内轮都接触的形状的结构。

如上所述，在本实施方式的涡旋压缩机100中，作为安装于主轴21的驱动器轴承，具备一对角接触轴承23、24，还具备在它们接近的方向上、即主轴21方向上施加预压的预压施加部30。由预压施加部30固定的角接触轴承23、24被过盈配合地嵌入于可动涡旋盘的轴毂部26C的内侧。因此，在本实施方式的涡旋压缩机100中，能够防止在其运转时，可动涡旋盘26在主轴21方向上上浮而从角接触轴承23、24分离。

另外，本实施方式的涡旋压缩机100没有针对驱动衬套22进行角接触轴承23、24的内轮侧的压入。因此，本实施方式的涡旋压缩机100能够仅通过预压施加部对预压的调整而分解，成为组装、维护很容易的结构。

另外，在本实施方式的涡旋压缩机100中，能够通过密封螺栓29的取下而使预压螺栓30B从第二贯通孔28露出。本实施方式的涡旋压缩机100成为通过对该露出的预压螺栓30B的紧固程度进行调整而能够减弱针对角接触轴承23、24的加压、使压缩部20容易分解的构造。

＜第二实施方式＞

图6A是示意性地示出构成本发明的第二实施方式的涡旋压缩机的固定涡旋盘125和可动涡旋盘126中的仅卷板构造的俯视图(顶视图)。图6B是将位于图6A的区域A的固定涡旋盘的卷板125B的构造放大地示出的图。

固定涡旋盘的卷板125B在位于卷板整体的中央的端部125b，在与可动涡旋盘的端板126A对置的一侧具有所嵌合的密封螺栓129的突出部分的大小的切口部125C。卷板125B以外的涡旋压缩机的结构与第一实施方式的涡旋压缩机100的结构相同。

在以往使用的固定涡旋盘中，卷板的涡旋构造延伸到中央的位置。如上所述，在第一实施方式的涡旋压缩机100中，在与预压螺栓重叠的中央的位置供密封螺栓29嵌合。因此，在密封螺栓29的一部分从端板26A的主面突出的情况下，很难使用具有延伸到突出部分的位置(中央)的卷板涡旋构造的以往的固定涡旋盘。

与此相对，本实施方式的固定涡旋盘成为与密封螺栓129的突出部分重叠的部分被切口的构造。因此，密封螺栓129的突出部分被收容于该切口部125C。因此，在本实施方式中，能够使用卷板的涡旋构造延伸到中央的位置的固定涡旋盘。其结果为，能够与加长卷板对应地进行充分的压缩。

＜第三实施方式＞

在第三实施方式的涡旋压缩机中，固定涡旋盘和可动涡旋盘分别具有两对卷板。在该情况下，在两者的对置面，存在与固定涡旋盘的卷板不重叠的位置。可动涡旋盘的端板在该位置具有第三贯通孔。将密封螺栓与第三贯通孔嵌合。固定涡旋盘和可动涡旋盘以外的涡旋压缩机的结构与第一实施方式的涡旋压缩机100的结构相同。根据本实施方式的结构，即使在密封螺栓的一部分从端板的主面突出的情况下，也能够充分地加长卷板涡旋构造，能够与其对应地进行充分的压缩。

产业上的可利用性

在上述涡旋压缩机中，能够防止在其运转时，涡旋盘在主轴方向上上浮而从角接触轴承分离。

符号说明

100、200 涡旋压缩机

10 壳体

10A 前壳

10B 后壳

11 导入口

12 排出口

20 压缩部

21 主轴

21a 主轴的端部

22 驱动衬套

23、24 角接触轴承

25、125 固定涡旋盘

25A、26A 端板

25B、26B 卷板

25a 贯通孔

25b 簧片阀

125C 切口部

26、126 可动涡旋盘

26C 轴毂部

26a 底面

26b 凹部

27 平衡块

28 第二贯通孔

29、129 密封螺栓

30 预压施加部

30A 预压配件

30B 预压螺栓

30a 平板状部分

30b 凸状部分

31 第一贯通孔

R 轴线

Claims (5)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，具备：

主轴，该主轴绕轴线旋转；

驱动衬套，该驱动衬套设置于所述主轴的轴线方向一方的端部，伴随着所述主轴的旋转而进行偏心旋转；

一对角接触轴承，该一对角接触轴承以背对背的方式配置，分别间隙配合地嵌入于所述驱动衬套的外侧；

压缩部，该压缩部具有固定涡旋盘和可动涡旋盘，且具有轴毂部，该轴毂部从所述可动涡旋盘的端板突出，并且在该轴毂部的内周面过盈配合地嵌入有所述一对角接触轴承；以及

预压施加部，该预压施加部对所述一对角接触轴承向该一对角接触轴承接近的方向施加预压。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述预压施加部具有：预压配件，该预压配件间隙配合地嵌入于所述一对角接触轴承中的一方的内侧，在该预压配件与所述驱动衬套重叠的位置具有第一贯通孔；以及预压螺栓，该预压螺栓嵌合于所述第一贯通孔，

所述驱动衬套的侧壁具有对所述一对角接触轴承中的另一方进行支承的突出部。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述可动涡旋盘的端板在与所述第一贯通孔重叠的位置具有第二贯通孔，密封螺栓嵌合于所述第二贯通孔，

所述固定涡旋盘的卷板在位于卷板整体的中央的端部，在端板侧具有所嵌合的所述密封螺栓的突出部分的大小的切口部。

4.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述固定涡旋盘和所述可动涡旋盘分别具有两对卷板，

所述可动涡旋盘的端板在与所述固定涡旋盘的卷板不重叠的位置具有第三贯通孔，密封螺栓嵌合于所述第三贯通孔。

5.一种涡旋压缩机的制造方法，所述涡旋压缩机是权利要求1至4中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，依次具有如下的工序：

使所述预压施加部间隙配合地嵌入于所述一对角接触轴承中的一方的内侧；

将一方的所述角接触轴承过盈配合地嵌入于所述可动涡旋盘的轴毂部的内侧；

使另一方的所述角接触轴承在所述轴毂部的内侧过盈配合地嵌入于比一方的所述角接触轴承更接近所述轴毂部的开口端的位置；以及

使设置于所述主轴的轴线方向一方的端部的所述驱动衬套间隙配合地嵌入于一方的所述角接触轴承和另一方的所述角接触轴承的内侧。