CN110192034B - 螺杆压缩机 - Google Patents

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Abstract

将支撑螺杆压缩机的驱动轴(21)的第一轴承(61)和第二轴承(66)中在轴心方向上位于螺杆转子(40)侧的第一轴承(61)配置为至少一部分位于螺杆转子(40)的内部。

Description

螺杆压缩机
技术领域
本发明涉及一种螺杆压缩机，特别是涉及一种驱动轴的轴承结构。
背景技术
至今为止，包括具有螺杆转子和闸转子的压缩结构的螺杆压缩机被众人所周知。
在专利文献1中公开了这种螺杆压缩机。在该螺杆压缩机中，如图13所示，将轴承61、66配置为夹住螺杆转子40而位于驱动轴21的两侧，从而接受由压缩所产生的力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报特开2015－038334号公报
发明内容
－发明所要解决的技术问题－
此处，当使压缩机大型化时，螺杆转子40、驱动轴21的直径随之变大。伴随于此，轴承61、66也变大。此外，若压缩机变成大型化，则驱动轴21的长度L1会变长，轴承间距离L2也变长，因此存在如下的倾向：根据施加在轴承61、66的负荷的增加，成本也会变高。
为了使驱动轴21具有强度，驱动轴21一般使用炭素钢、钼钢等高成本的材料。但是，若使用这样的材料，则压缩机越大型化，驱动轴21变得更长，则成本就越高。
本发明正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：实现一种即使螺杆压缩机大型化，仍然能够抑制驱动轴变长，从而抑制成本增加的轴承结构。
－用以解决技术问题的技术方案－
第一方面发明公开了一种螺杆压缩机，该螺杆压缩机包括壳体11、电动机12、螺杆转子40、轴承座60、驱动轴21、位于所述驱动轴21的轴心方向上的螺杆转子40侧的第一轴承61和位于电动机12侧的第二轴承66，所述电动机12设置在所述壳体11内，所述螺杆转子40插入到气缸部16中，该气缸部16在所述壳体11内形成于所述电动机12的侧方，所述轴承座60在以所述螺杆转子40为基准时的与所述电动机12相反的一侧的位置上与所述螺杆转子40邻接配置，所述驱动轴21与所述电动机12和螺杆转子40相连接。
所述螺杆压缩机的特征在于：所述第一轴承61被配置为至少一部分位于所述螺杆转子40的内部。
在该第一方面发明中，由于第一轴承61的至少一部分位于所述螺杆转子40的内部，因此与整个第一轴承61位于所述轴承座60中的现有的轴承结构相比，轴承间距离变短。而且，由于轴承间距离与现有结构相比变短，因此在该第一方面发明中能够使驱动轴21的长度也与现有结构相比变短。
第二方面发明在第一方面发明的基础上，其特征在于：在所述轴承座60形成有朝向所述螺杆转子40侧突出的轴部62a，在所述螺杆转子40形成有轴承孔42，该轴承孔42的直径大于所述轴承座60的轴部62a的直径，该轴部62a插入于所述轴承孔42中，所述第一轴承61安装在所述轴承座60的轴部62a与所述螺杆转子40的轴承孔42之间，所述驱动轴21的在轴心方向上的螺杆转子40侧的端部位于比所述轴承座60的轴部62a的前端更靠近所述电动机12侧的位置。
在该第二发面发明中，如图9、图10所示，由于安装有第一轴承61的轴部62a是构成轴承座60的部分，驱动轴21的在轴心方向上的螺杆转子40侧的端部位于比轴承座60的轴部62a的前端更靠近所述电动机12的位置，因此驱动轴21的长度比轴承间距离短。
第三方面发明在第一方面发明的基础上，其特征在于：在所述轴承座60形成有朝向所述螺杆转子40侧突出的凸起部63b，在该凸起部63b形成有轴承孔63c，在所述螺杆转子40形成有内孔部43，该内孔部43的直径大于所述轴承座60的凸起部63b的直径，该凸起部63b插入于所述内孔部43中，所述驱动轴21具有插入所述凸起部63b内的轴端部21a，所述第一轴承61安装在所述驱动轴21的轴端部21a与所述凸起部63b的轴承孔63c之间。
在第三方面发明中，如图11所示，由于第一轴承61被安装在位于轴承座60的凸起部63b之中的驱动轴21的轴端部21a，所述凸起部63b位于螺杆转子40的内孔部43之中，因此与第一轴承61位于轴承座60的主体部内的现有结构相比，驱动轴21变短。
－发明的效果－
根据本发明，通过使第一轴承61的至少一部分位于所述螺杆转子40的内部，能够使驱动轴21的长度与现有结构相比变短。
由此，如果是图13所示的现有结构，例如，若螺杆压缩机变成大型化，则轴承间距离会变长，施加在轴承上的负荷也增加，因此有驱动轴21变长(比轴承间距离更长)的同时轴承变成大型化的趋势，相对于此，根据本发明，即使螺杆压缩机变成大型化，也能够抑制驱动轴21变长，还能够抑制轴承的大型化。
另外，以往，例如当使螺杆压缩机大型化时，由于材料费较高的驱动轴21变长，因此成本会增加，相对于此，根据本发明，由于能够使驱动轴21的长度比现有结构短，因此能够抑制成本增加。
根据本发明，即使在螺杆压缩机不是大型压缩机的情况下，也能够与相同能力的压缩机相比缩短驱动轴21，因此同样能够抑制成本。
根据上述第二方面发明，由于能够通过在轴承座60设置轴部62a的结构来抑制驱动轴21的长度，因此即使压缩机是大型化压缩机，也能够实现抑制成本增加的结构。
根据上述第三方面发明，由于能够通过在位于螺杆转子40中的凸起部63b设置轴承的结构来抑制驱动轴21的长度，因此，即使压缩机变成大型化，也能够实现抑制成本增加的其它结构(与第二方面发明不同的结构)。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的螺杆压缩机的纵向剖视图。
图2是沿图1的II－II线剖开的放大剖视图。
图3是图1的主要部分的放大剖视图。
图4是示出了螺杆转子和闸转子的啮合状态的立体图。
图5是在其它角度示出了螺杆转子和闸转子的啮合状态的立体图。
图6是示出了螺杆压缩机的吸入行程的概要俯视图。
图7是示出了螺杆压缩机的压缩行程的概要俯视图。
图8是示出了螺杆压缩机的喷出行程的概要俯视图。
图9是示出了驱动轴的形状和轴承结构的主要部分的剖视图。
图10是示出了实施方式的变形例中的驱动轴的形状和轴承结构的主要部分的剖视图。
图11是示出了第二实施方式所涉及的螺杆压缩机中的驱动轴的形状和轴承结构的主要部分的剖视图。
图12A是示出了变形例所涉及的双螺杆压缩机的轴承结构的概要图。
图12B是示出了现有例所涉及的双螺杆压缩机的轴承结构的概要图。
图13是示出了现有例所涉及的螺杆压缩机中的驱动轴的形状和轴承结构的主要部分的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
《发明的第一实施方式》
对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是示出了螺杆压缩机的结构的纵向剖视图，图2是横向剖视图，图3是图1的主要部分的放大图。如图1以及图2所示，在螺杆压缩机10中，压缩机构20和驱动压缩机构20的电动机12收纳在金属制的壳体11中。压缩机构20经由驱动轴21与电动机12相连接。
在壳体11内形成有低压空间S1和高压空间S2，其中，低压气态制冷剂流入低压空间S1，从压缩机构20被喷出的高压气态制冷剂流入高压空间S2。
在壳体11的低压空间S1一侧形成有吸入口11a。在吸入口11a安装有吸入侧过滤器19，被吸入壳体11内的气态制冷剂中所含的较大异物被清除。
电动机12包括定子13和转子14。定子13在低压空间S1中被固定在壳体11的内周面上。转子14与驱动轴21的一端部相连接，其与转子14一起旋转。
压缩机构20包括气缸部16、一个螺杆转子40以及两个闸转子50，所述气缸部16形成在壳体11内，所述一个螺杆转子40配置在气缸部16中，所述两个闸转子50与螺杆转子40啮合。
螺杆转子40是形成为大致圆柱状的金属制的部件。螺杆转子40的外径被设定为比气缸部16的内径小一些，螺杆转子40的外周面与气缸部16的内周面接近。在螺杆转子40的外周部形成有多条螺旋槽41，螺旋槽41从螺杆转子40的轴向一端朝向另一端呈螺旋状延伸。驱动轴21与螺杆转子40相连接。
驱动轴21的一端部被低压侧轴承(第二轴承)66支撑为自由旋转。低压侧轴承66被低压侧轴承座65保持着。驱动轴21的另一端部与螺杆转子40相连接。螺杆转子40经由高压侧轴承(第一轴承)61被高压侧轴承座60支撑为自由旋转。高压侧轴承座60与壳体11的气缸部16嵌合而被保持住。
驱动轴21的另一端部形成为其长度是被插入至螺杆转子40的中途为止的长度。高压侧轴承座60具有轴部62a，该轴部62a朝向螺杆转子40突出且从与驱动轴21相反的一侧插入螺杆转子40中，该轴部62a的前端面与驱动轴21的端面相对且两者之间有间隙。高压侧轴承座60的轴部62a与轴承座主体部62b形成为一体。在所述螺杆转子40形成有轴承孔42，轴承孔42的直径大于所述轴承座60的轴部62a的直径，该轴部62a插入于轴承孔42中。所述高压侧轴承61安装在所述轴承座60的轴部62a与所述螺杆转子40的轴承孔42之间。所述驱动轴21的在轴心方向上的螺杆转子40一侧的端部位于比所述轴承座60的轴部62a的前端更靠近所述电动机12一侧的位置。
具体而言，所述高压侧轴承61的内轮插入所述轴部62a中，所述高压侧轴承61的外轮插入螺杆转子40的轴承孔42中。在该实施方式中，组装是通过将高压侧轴承61的内轮固定在所述轴部62a来进行的。
以往，在高压侧轴承座60的主体部的内部设置有高压侧轴承61，驱动轴21的长度是从低压侧轴承座65中到达高压侧轴承座60中为止的长度，相对于此，在本实施方式中，高压侧轴承61被设置为位于所述螺杆转子40的内部(位于比所述螺杆转子40与所述高压侧轴承座60之间的边界部更靠近所述电动机12一侧的位置)，因此与以往相比，驱动轴21的长度被缩短为从低压侧轴承座65中到达螺杆转子40中的长度。
图4、图5是示出了螺杆转子40和闸转子50的啮合状态的立体图。闸转子50具有设置为辐射状的多个闸51。闸转子50安装在金属制的转子支撑部件55上。转子支撑部件55收纳在闸转子室18内，该闸转子室18是与气缸部16邻接且在壳体11内被划分形成的。闸转子室18成为低压空间S1。
图2、图4中配置在螺杆转子40右侧的转子支撑部件55以闸转子50位于下端侧的姿势设置。另一方面，图2、图4中配置在螺杆转子40左侧的转子支撑部件55以闸转子50位于上端侧的姿势设置。各个转子支撑部件55的轴部58经由滚珠轴承53被闸转子室18内的轴承箱52支撑为自由旋转。
在压缩机构20中，由气缸部16的内周面、螺杆转子40的螺旋槽41以及闸转子50的闸51包围的空间成为压缩室23。螺杆转子40的螺旋槽41在吸入侧端部朝低压空间S1敞开，该敞开部分成为压缩机构20的吸入口24。
如图1所示，在壳体11中的高压空间S2一侧的底部设置有贮油部28。已存积在贮油部28中的油用于润滑螺杆转子40等驱动部件。配置有压缩机构20的空间和贮油部28被固定板29分隔开。
在壳体11的高压空间S2侧的上部形成有喷出口11b。在贮油部28的上方位置配置有油气分离器26。油气分离器26用于将油从高压制冷剂中分离出来。具体而言，在压缩室23内被压缩后的高压制冷剂通过油气分离器26时，含在该高压制冷剂中的油被油气分离器26捕捉。油气分离器26所捕捉到的油收回至贮油部28。另一方面，油被分离之后的高压制冷剂经由喷出口11b向壳体11的外部被喷出。
如图3所示，在螺杆压缩机10设置有用于调节容量的滑阀70。滑阀70收纳在阀收纳部17内，该阀收纳部17是气缸部16在其圆周方向上的两处朝向径向外侧鼓出而形成的(参照图2)。滑阀70构成为能够朝向气缸部16的轴心方向滑动，在插入到阀收纳部17的状态下与螺杆转子40的外周面相对。
在螺杆压缩机10设置有滑阀驱动机构80，滑阀驱动机构80用于驱动滑阀70而使滑阀70滑动。滑阀驱动机构80包括气缸81、活塞82、臂84、连接杆85以及弹簧86，其中，气缸81形成于固定板29的右侧面，活塞82装填在气缸81内，臂84与活塞82的活塞杆83相连接，连接杆85将臂84和滑阀70连结，弹簧86对臂84施加朝向图3的右侧方向的力。
滑阀驱动机构80构成为通过调节作用在活塞82的左右端面上的气体压力来控制活塞82的移动，从而调整滑阀70的位置。
若滑阀70向接近高压空间S2的位置移动，则会在阀收纳部17的端面与滑阀70的端面之间形成轴向间隙。该轴向间隙构成用于使制冷剂从压缩室23返回低压空间S1的旁路通道33。也就是说，旁路通道33的一端与低压空间S1连通，旁路通道33的另一端朝向气缸部16的内周面开口。在阀收纳部17的端面与滑阀70的端面相互分离的状态下，形成在两者之间的开口成为气缸部16的内周面中的旁路通道33的开口部。
此外，当滑阀70移动时，旁路通道33的开口部的面积发生变化，从而从压缩室23经过旁路通道33向低压空间S1流出的制冷剂的流量发生变化。也就是说，若使滑阀70滑动，则压缩行程的开始时刻被改变，每单位时间从压缩室23被喷出的制冷剂的量(即，螺杆压缩机10的运转容量)发生变化。
需要说明的是，如图3所示，阀收纳部17的外周壁具有分隔壁17a以及引导壁17b，其中，分隔壁17a将低压空间S1和高压空间S2隔开，引导壁17b从分隔壁17a的宽度方向的中央位置沿着轴向朝高压空间S2一侧延伸。
在气缸部16形成有固定喷出口(不图示)，无论滑阀70的位置如何，上述固定喷出口一直与压缩室23连通。该固定喷出口是为了在螺杆压缩机10启动时或低负荷时避免液体压缩而使压缩室23不会成为密闭状态而设置的。
－运转动作－
对螺杆压缩机10的运转动作进行说明。若电动机20被驱动，则驱动轴21以及螺杆转子40就会旋转。若螺杆转子40进行旋转，则与螺旋槽41啮合的闸转子50就会旋转。由此，在压缩机构20中，连续反复地进行吸入行程、压缩行程以及喷出行程。参照图6～图8对这些行程进行说明。
在图6所示的吸入行程中，标有小黑点的压缩室23(严格地说是吸入室)与低压空间S1连通。与该压缩室23相对应的螺旋槽41与闸转子50的闸51啮合。若螺杆转子40旋转，闸51就会朝着螺旋槽41的终端进行相对移动，压缩室23的容积随之扩大。其结果是，低压空间S1内的低压制冷剂通过吸入口24被吸入压缩室23内。
若螺杆转子40进一步旋转，就进行图7所示的压缩行程。在压缩行程中，标有小黑点的压缩室23处于紧闭状态。也就是说，由闸51从低压空间S1隔出对应于该压缩室23的螺旋槽41。若闸51随着螺杆转子40的旋转而接近螺旋槽41的终端，压缩室23的容积就会逐渐减小。其结果是，压缩室23内的制冷剂得到压缩。
若螺杆转子40进一步旋转，就进行图8所示的喷出行程。在喷出行程中，标有小黑点的压缩室23(严格地说是喷出室)经由喷出侧的端部(图右侧的端部)而与固定喷出口连通。若闸51随着螺杆转子40的旋转而接近螺旋槽41的终端，则被压缩后的制冷剂从压缩室23通过固定喷出口而被推向高压空间S2。
若滑阀机构60调节滑阀61的位置，则从压缩机构30被送往高压空间S2的制冷剂的流量(制冷剂的循环量)就得到调节。需要说明的是，例如，若电动机20是变频式电动机，则滑阀机构60也可以是通过调节滑阀61的位置来调节压缩机构30的压缩比的部件。
－本第一实施方式的效果－
如上所述，在该实施方式中，通过将高压侧轴承61设置在螺杆转子40的内部，来将驱动轴21的长度缩短为从低压侧轴承座65中的低压侧轴承66到螺杆转子40中为止的长度。如图9所示，由此能够使驱动轴21的长度L1短于轴承间距离L2。
其结果是，若是图13的现有结构，则会如下，例如，若压缩机10变成大型化，则轴承间距离也会变长，从而使得施加在轴承61、66上的负荷也会增加，因此存在驱动轴21变长(长于轴承间距离)的同时轴承61、66变成大型化的趋势，相对于此，根据本实施方式，如图9所示，即使螺杆压缩机10变成大型化，也能够抑制驱动轴21变长(使其短于轴承间距离)，还能够抑制轴承61、66的大型化。此外，至今为止，例如，当使螺杆压缩机10大型化时，材料费用高的驱动轴会变长，因此成本会增加，相对于此，根据本实施方式的轴承结构，能够使驱动轴21的长度比现有结构短，因此能够抑制成本增加。
此外，根据本实施方式，即使在螺杆压缩机10不是大型压缩机的情况下，与相同能力的压缩机10相比，能够缩短驱动轴21，因此同样能够抑制成本。
－第一实施方式的变形例－
在上述实施方式中，采用了将高压侧轴承61的内轮固定在高压侧轴承座60的轴部62a的内轮固定组装方法，然而也可以采用将高压侧轴承61的外轮固定在螺杆转子40的轴承孔42的外轮固定组装方法。
此外，在上述实施方式中，将高压侧轴承座60的结构设为轴承座主体部62b和轴部62a形成为一体的结构，然而也可以如图10所示，将高压侧轴承座60的结构设为将独立的轴承座主体部62b和轴部62a相互固定的结构。
《发明的第二实施方式》
对本发明的第二实施方式进行说明。
在图11所示的第二实施方式中，在所述高压侧轴承座60的轴承座主体部63a形成有朝向所述螺杆转子40侧突出的凸起部63b，在该凸起部63b形成有轴承孔63c。在所述螺杆转子40形成有内孔部43，内孔部43的直径大于所述高压侧轴承座60的凸起部63b的直径，该凸起部63b插入于内孔部43中。所述驱动轴21具有插入所述凸起部63b内的轴端部21a。此外，所述高压侧轴承61安装在所述驱动轴21的轴端部21a与所述凸起部63b的轴承孔63c之间。
根据以上构成方式，所述高压侧轴承61的一部分位于螺杆转子40的内部。需要说明的是，在该第二实施方式中，根据螺杆转子40等的具体结构，也可以是整个高压侧轴承61位于螺杆转子40的内部。
在该第二实施方式中，虽然驱动轴21的长度L1长于轴承间距离L2，但在位于螺杆转子40之中的凸起部63b设置有高压侧轴承61，因此与在轴承座60的主体的内部设置高压侧轴承61的现有结构相比，轴承间距离L2变短。其结果是，也能够使驱动轴21的长度L1比现有结构短，因此与现有的轴承结构相比，能够降低成本。
《其它实施方式》
上述实施方式也可以采用如下结构。
例如，上述第一实施方式的螺杆压缩机是设置有调整运转容量(或压缩比)的滑阀的螺杆压缩机，然而本发明也可以适用于不设置滑阀的螺杆压缩机。
此外，将高压侧轴承61配置为其至少一部分位于螺杆转子40的内部的具体结构也可以是上述第一实施方式、上述第二实施方式之外的结构。
此外，如图12A所示，将高压侧轴承(第一轴承)61配置为位于螺杆转子40的内部的结构也可以适用于第一转子40a和第二转子40b两个螺杆转子40啮合的双螺杆压缩机。在图12A中，第一转子40a和第二转子40b中的一个是雄转子，另一个是雌转子。此外，驱动轴21存在驱动侧和被驱动侧，包含驱动侧和被驱动侧在内称为驱动轴21。
图12B示出了现有的一般双螺杆压缩机的轴承结构。与该图12B相比较，很明显，根据图12A所示的双螺杆压缩机的本公开的方式，能够使轴承间距离短于现有结构的轴承间距离。由此，即使是双螺杆压缩机，在抑制大型化、抑制成本方面，也能够获得与上述实施方式相同的效果。
此外，在图12A的例子中，将低压侧轴承(第二轴承)66也配置为位于螺杆转子40的内部。由此，能够进一步提高缩短轴承间距离的效果。需要说明的是，在图12A的例子中，使各个轴承61、66整体位于螺杆转子40的内部，然而也可以使各个轴承61、66的至少一部分位于螺杆转子40的内部。
需要说明的是，以上实施方式是本质上优选的示例，并没有对本发明、其应用对象或其用途的范围加以限制的意图。
－产业实用性－
综上所述，本发明对于螺杆压缩机的驱动轴的轴承结构有用。
－符号说明－
10 螺杆压缩机
11 壳体
12 电动机
16 气缸部
21 驱动轴
21a 轴端部
40 螺杆转子
42 轴承孔
43 内孔部
60 轴承座
61 高压侧轴承(第一轴承)
62a 轴部
63b 凸起部
63c 轴承孔
66 第二轴承

Claims (1)

1.一种螺杆压缩机，其包括壳体(11)、电动机(12)、螺杆转子(40)、轴承座(60)、驱动轴(21)、位于所述驱动轴(21)的轴心方向上的螺杆转子(40)侧的第一轴承(61)和位于电动机(12)侧的第二轴承(66)，所述电动机(12)设置在所述壳体(11)内，所述螺杆转子(40)插入到气缸部(16)中，该气缸部(16)在所述壳体(11)内形成于所述电动机(12)的侧方，所述轴承座(60)在以所述螺杆转子(40)为基准时的与所述电动机(12)相反的一侧的位置上与所述螺杆转子(40)邻接配置，所述驱动轴(21)与所述电动机(12)和螺杆转子(40)相连接，
所述螺杆压缩机的特征在于：
所述第一轴承(61)被配置为至少一部分位于所述螺杆转子(40)的内部，
在所述轴承座(60)形成有朝向所述螺杆转子(40)侧突出的轴部(62a)，
在所述螺杆转子(40)形成有轴承孔(42)，该轴承孔(42)的直径大于所述轴承座(60)的轴部(62a)的直径，该轴部(62a)插入于所述轴承孔(42)中，
所述第一轴承(61)安装在所述轴承座(60)的轴部(62a)与所述螺杆转子(40)的轴承孔(42)之间，
所述驱动轴(21)的在轴心方向上的螺杆转子(40)侧的端部位于比所述轴承座(60)的轴部(62a)的前端更靠近所述电动机(12)的位置，
所述驱动轴(21)的一端部被所述第二轴承(66)支撑为自由旋转，所述驱动轴(21)的另一端部被插入所述螺杆转子(40)中，所述螺杆转子(40)经由所述第一轴承(61)被所述轴承座(60)支撑为自由旋转，所述轴部(62a)从与所述驱动轴(21)相反的一侧插入所述螺杆转子(40)中，所述轴部(62a)的前端面与所述驱动轴(21)的端面隔着间隙地相对。
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