CN110300852A - 涡旋式流体设备 - Google Patents

Abstract

实现涡旋式流体设备的小型化。涡旋式压缩机包括：驱动轴(410)，所述驱动轴被驱动而旋转；曲柄销(420)，所述曲柄销以偏心状态固定于驱动轴(410)的轴向的一端面；偏心衬套(430)，所述偏心衬套以偏心状态且能相对旋转的方式固定于曲柄销(420)；回旋涡盘，所述回旋涡盘以能相对旋转的方式固定于偏心衬套(430)；以及定涡盘，所述定涡盘与回旋涡盘啮合。此外，在偏心衬套430的一端面形成有突起(430A)，所述突起从此处朝向驱动轴(410)延伸，并与驱动轴(410)的外周面的一部分接触。而且，通过突起(430A)来限制回旋涡盘相对于驱动轴(410)的从动量。

Description

涡旋式流体设备

技术领域

本发明涉及一种涡旋式流体设备，该涡旋式流体设备通过使由定涡盘和回旋涡盘区划的压缩室的容积变化，从而使流体压缩或膨胀。

背景技术

作为涡旋式流体设备的一例列举的涡旋式压缩机包括定涡盘和回旋涡盘，所述定涡盘和回旋涡盘形成有互相啮合的渐开曲线的环绕件。而且，涡旋式压缩机通过使回旋涡盘绕定涡盘的轴心公转回旋运动，从而使由定涡盘和回旋涡盘区划的压缩室的容积增加、减少，将气体制冷剂压缩并排出。

在涡旋式压缩机的回旋涡盘中，为了确保环绕件的侧壁间的密封而包括能够追随定涡盘的环绕件的轮廓改变回旋半径的从动曲柄机构。在这种情况下，为了限制回旋涡盘的从动量，如日本专利特开2010-150963号公报(专利文献1)所记载的那样，在驱动轴和偏心衬套中的一方立起设置沿轴向延伸的销，并且在另一方形成具有比销的直径大的内径的凹部，并使销与凹部嵌合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-150963号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，若通过沿轴向延伸的销与凹部的嵌合来限制回旋涡盘的从动量，则需要用于沿着涡旋式压缩机的轴向配置销和凹部的空间，相应地，涡旋式压缩机会大型化。

因而，本发明的目的在于提供一种涡旋式流体设备，能够通过重新设计对回旋涡盘的从动量进行限制的机构来实现小型化。

解决技术问题所采用的技术方案

因此，涡旋式流体设备包括：驱动轴，所述驱动轴被驱动而旋转；曲柄销，所述曲柄销以偏心状态固定于驱动轴的轴向的一端面；偏心衬套，所述偏心衬套以偏心状态且能相对旋转的方式固定于曲柄销；回旋涡盘，所述回旋涡盘以能相对旋转的方式固定于偏心衬套；以及定涡盘，所述定涡盘与回旋涡盘啮合。此外，涡旋式流体设备还包括从动量限制机构，所述从动量限制机构从驱动轴和偏心衬套中的一方朝向另一方延伸，并与驱动轴和偏心衬套中的另一方的外周面的一部分接触，以限制回旋涡盘相对于驱动轴的从动量。

发明效果

根据本发明，能够实现涡旋式流体设备的小型化。

附图说明

图1是表示涡旋式压缩机的一例的剖视图。

图2是从动曲柄机构的模型的说明图。

图3是表示回旋涡盘的从动量限制机构的一例的侧视图。

图4是表示回旋涡盘的从动量限制机构的一例的透视主视图。

具体实施方式

以下参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行详述。

另外，尽管能使用压缩机或膨胀机中的任一个作为涡旋式流体设备，但此处以涡旋式压缩机为例进行说明。

图1表示涡旋式压缩机的一例。

涡旋式压缩机100例如组装于车用空调设备的制冷剂回路，并将从制冷剂回路的低压侧吸入的气体制冷剂(流体)压缩后排出。涡旋式压缩机100包括：外壳200；压缩机构300，所述压缩机构300对低压的气体制冷剂进行压缩；以及驱动力传递机构400，所述驱动力传递机构400将驱动力从外部传递至压缩机构300。在此，作为制冷剂，例如，能使用FHC制冷剂R32、R410A等。

外壳200构成为包括能分离的前壳220和后壳240，其中，所述前壳220对压缩机构300和驱动力传递机构400进行收容，所述后壳240与前壳220的开口端接合，并形成被压缩机构300压缩的气体制冷剂的排出室H1。

前壳220的外周面形成为其外径随着远离与后壳240接合的接合面而四段式缩径的带阶梯圆柱形。在此，圆柱形只要是肉眼能识别为圆柱形的程度即可，例如，也可在其外周面具有加强用的肋、安装用的轴套等(关于形状，下同)。此外，前壳220的内周面形成为其外径随着远离与后壳240接合的接合面而四段式缩径的带阶梯圆柱形。因此，前壳220形成为其外周面与内周面呈相似形状，在其整体上具有大致相同的外壳厚度的、四段式缩径的圆筒形。另外，在前壳220的周壁形成有未图示的吸入端口，所述吸入端口将气体制冷剂从制冷剂回路的低压侧朝压缩机构300的外周吸入。

在以下说明中，为了便于说明，对于前壳220的带阶梯圆柱形的内周面，从其大径部至小径部称为第一内周面220A、第二内周面220B、第三内周面220C和第四内周面220D。

后壳240呈随着远离与前壳220接合的接合面，其中心部朝外侧隆起的半球形。因此，外壳240形成具有规定容积的内部空间，所述内部空间起到排出室H1的作用。此外，在后壳240的周壁形成有未图示的排出端口，所述排出端口将压缩制冷剂从排出室H1朝制冷剂回路的高压侧排出。

前壳220和后壳240在使前壳220的大径侧的开口端与后壳240的开口端接合的状态下，例如经由作为紧固件的多个螺栓500能分离地紧固。因此，在前壳220的外周面上的分开的多个位置处，分别形成有供螺栓500的轴部螺合的轴套部222，所述轴套部222从前壳220的大径部朝向小径部沿着轴向延伸。另一方面，在后壳240的外周面上的分开的多个位置的、与前壳220的轴套部222对应的位置处，形成有供螺栓500的轴部贯穿的轴套部242，所述轴套部242从后壳240的开口端朝向隆起方向沿着轴向延伸。因此，在使前壳220与后壳240接合的状态下，将螺栓500的轴部从后壳240的外侧朝轴套部242插入，使所述轴部与前壳220的轴套部222螺合，由此构成前壳220与后壳240一体化而成的外壳200。

压缩机构300配设于由前壳220的第一内周面220A区划的圆柱形的空间。具体而言，压缩机构300构成为包括：定涡盘320，所述定涡盘320配设成将前壳220的大径侧的开口堵塞；以及回旋涡盘340，所述回旋涡盘340配设在定涡盘320与第一内周面220A及第二内周面220B的阶梯部之间。

定涡盘320具有：圆盘形的底板322，所述底板322与前壳220的第一内周面220A的开口端嵌合；渐开曲线的环绕件(涡旋形状的叶片)324，所述环绕件324从底板322的一个面朝向回旋涡盘340延伸；以及薄板圆环形的凸缘326，所述凸缘326在第一内周面220A的开口侧从底板322的外周面朝半径外侧延伸，并且被前壳220与后壳240的接合面夹持。凸缘326的外缘端形成为与前壳220的大径侧的开口端的外形匹配的形状，在凸缘326的板面的多个规定部位分别形成有供螺栓500的轴部能够贯穿的贯穿孔。因此，定涡盘320经由其凸缘326被前壳220与后壳240的接合面夹持，将前壳220的大径侧的开口堵塞，并且与后壳240协作以区划出排出室H1。

回旋涡盘340具有：圆盘形的底板342，所述底板342配设于第一内周面220A和第二内周面220B的阶梯部侧；以及渐开曲线的环绕件344，所述环绕件344从底板342的一面朝向定涡盘320延伸。底板342的外径比定涡盘320的底板322的外径小，所述底板342的另一面经由薄板圆环形的推力板510而与阶梯部抵接，以将推力传递至第一内周面220A和第二内周面220B的阶梯部。

接着，定涡盘320和回旋涡盘340在环绕件324、344的周向的角度彼此错开的状态下，以使环绕件324、344的侧壁彼此局部地接触的方式啮合。此时，在定涡盘320的环绕件324的前端部埋设有未图示的顶端密封件，该顶端密封件确保与回旋涡盘340的底板342的密封性。另一方面，在回旋涡盘340的环绕件344的前端部埋设有未图示的顶端密封件，该顶端密封件确保与定涡盘320的底板322的密封性。因此，在压缩机构300中，在定涡盘320与回旋涡盘340之间区划出新月形的密封空间、即对气体制冷剂进行压缩的压缩室H2。

在定涡盘320的底板322的中心部形成有排出孔322A，所述排出孔322A将被压缩机H2压缩后的气体制冷剂朝排出室H1排出。在底板322的另一面安装有例如由簧片阀构成的单向阀328，所述单向阀328允许气体制冷剂从压缩室H2流向排出室H1，而阻止气体制冷剂从排出室H1流向压缩室H2。

在定涡盘320的底板322的外周面以遍及其全长的方式形成有凹槽322B，并且嵌入有O形环322C，所述O形环322C确保与前壳220的密封。此外，在后壳240的开口端面以遍及其全长的方式形成有凹槽240A，并且嵌入有O形环240B，所述O形环240B确保与前壳220的密封。

驱动力传递机构400构成为包括驱动轴410、曲柄销420、偏心衬套430、平衡配重440、电磁离合器450和带轮460。

驱动轴410呈具有小径部410A和大径部410B的带阶梯圆柱形，并且以使其小径部410A的前端部从前壳220的小径侧端部朝外部突出的方式能自由旋转地收容于前壳220。具体而言，驱动轴410的小径部410A和大径部410B分别经由滚珠轴承520和滚柱轴承530自由旋转地轴支于第四内周面220D的开口侧端部和第三内周面220C。在驱动轴410的小径部410A中的、位于滚珠轴承520与大径部410B之间的部位处，例如通过机械密封件或唇式密封件等密封构件540，来确保与前壳220的第四内周面220D的密封性。

在驱动轴410的大径部410B的轴向一端面上的、从其轴心偏心的位置处，立起设置有从此处朝向压缩机构300突出的圆柱形的曲柄销420。在曲柄销420的外周面以偏心状态固定有具有圆柱形的外形的偏心衬套430，所述偏心衬套430形成有供曲柄销420以能相对旋转的方式嵌合的嵌合孔。偏心衬套430的外周面经由安装于圆环形的轴套部342A的内周面的滚柱轴承550被支承为能自由旋转，所述轴套部342A从回旋涡盘340的底板342的另一面朝前壳220的小径侧延伸。

驱动轴410的前端部经由电磁离合器450而与通过来自外部的动力旋转的带轮460连结，其中，所述电磁离合器450以能空转的方式安装于前壳220的小径侧的外周面。因而，当使电磁离合器450工作时，带轮460与驱动轴410连结，通过带轮460的旋转力使驱动轴410旋转。另一方面，当使电磁离合器450的动作停止时，解除带轮460与驱动轴410的连结，使驱动轴410的旋转停止。这样，通过对电磁离合器450进行适当控制，能够对涡旋式压缩机100的工作进行控制。

平衡配重440通过降低由偏心衬套430的回旋而产生的离心力，从而例如降低涡旋式压缩机100的振动。即，曲柄销420和偏心衬套430由于固定在从驱动轴410的轴心偏心的位置，因此，当其绕驱动轴410的轴心回旋时，由于因不平衡引起的离心力而产生振动等。因此，为了消除这种不平衡，例如，在夹着驱动轴410的轴心的规定位置处配置平衡配重440，所述平衡配重440具有能平衡曲柄销420和偏心衬套430的重心的质量。另外，例如，为了削减零件数量，也能够将平衡配重440与偏心衬套430一体化。

接着，对涡旋式压缩机100的作用进行说明。

当通过来自外部的动力使驱动轴410旋转时，其旋转力经由曲柄销420和偏心衬套430传递至回旋涡盘340，使回旋涡盘340绕定涡盘320的轴心公转回旋运动。其结果是，压缩机构300的压缩室H2的容积增加、减少，从前壳220的吸入端口朝内部空间吸入的低压气体制冷剂在压缩室H2中被压缩并被导向中心部。被导向压缩机构300的中心部的气体制冷剂经由形成于定涡盘320的底板322处的排出孔322A和单向阀328而朝排出室H1排出。朝排出室H1排出的气体制冷剂经由后壳240的排出端口而朝制冷剂回路的高压侧排出。

另外，偏心衬套430以偏心状态且能相对旋转的方式相对于以偏心状态立起设置于驱动轴410的大径部410B的一端面的曲柄销420固定，从而如图2所示构成能够改变回旋涡盘340相对于驱动轴410的轴心的回旋半径的从动曲柄机构。在这种情况下，需要对回旋涡盘340相对于驱动轴410的轴心的从动量进行限制，以使回旋涡盘340的环绕件344的侧壁不容易与定涡盘320的环绕件324的侧壁分离。

因而，如图3和图4所示，在偏心衬套430的轴向一端面、即与驱动轴410的大径部410B的一端面相对的端面形成突起430A，所述突起430A从此处朝向大径部410B延伸，并与大径部410B的外周面的一部分接触。具体而言，突起430A呈具有缺口圆形的横截面，例如能够通过利用铣床对偏心衬套430的一端面切削加工而容易形成所述突起430A。

而且，突起430A的周壁的一边、即区划出缺口圆形的直线状的平面与驱动轴410的大径部410B的外周面接触，以限制旋转涡盘340相对于驱动轴410的轴心的从动量。另外，作为突起430A，不限于具有缺口圆形的横截面的柱状，例如也可以呈圆柱形等。

偏心衬套430的突起430A的形成位置、大小等例如能够适当确定为：即使偏心衬套430绕曲柄销420的轴心转动规定角度，突起430A的平面也不会与大径部410B的外周面分离。在此，作为规定角度，例如能够设为与回旋涡盘340的回旋半径的可变量相应的角度。另外，形成于偏心衬套430的一端面的突起430A被列举作为限制回旋涡盘相对于驱动轴的从动量的从动量限制机构的一例。

这样一来，即使偏心衬套430绕驱动轴410的曲柄销420的轴心转动，偏心衬套430的突起430A的平面也会与驱动轴410的大径部410B的外周面一边接触一边滑动，因此，能够限制回旋涡盘340的从动量。在这种情况下，由于不需要现有技术那样的销和凹部，因此，相应地，能够减小涡旋式压缩机100的轴向的尺寸，从而能够促进小型化。另外，构成从动量限制机构的突起也可以不形成于偏心衬套430，也可以形成于与偏心衬套430面对的驱动轴410的大径部410B。

以上对用于实施本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式限制，能够如下述列举的一例那样，基于技术思想进行各种变形和变化。

涡旋式压缩机100的外壳200不限于由前壳220和后壳240构成的结构，例如，也能设为由前壳、中壳和后壳构成的结构。此外，驱动力传递机构400不限于上述结构，也能设为公知的结构。另外，驱动轴410不限于具有小径部410A和大径部410B的带阶梯圆柱形，也可以呈具有大致相同的外径的圆柱形。另外，涡旋式压缩机100不限于上述结构，只要至少包括壳体、定涡盘、回旋涡盘、驱动轴、曲柄销和偏心衬套即可。

(符号说明)

100涡旋式压缩机(涡旋式流体设备)；

320定涡盘；

340回旋涡盘；

410驱动轴；

420曲柄销；

430偏心衬套；

430A突起(从动量限制机构)；

440平衡配重。

Claims (4)

1.一种涡旋式流体设备，其特征在于，包括：

驱动轴，所述驱动轴被驱动而旋转；

曲柄销，所述曲柄销以偏心状态固定于所述驱动轴的轴向的一端面；

偏心衬套，所述偏心衬套以偏心状态且能相对旋转的方式固定于所述曲柄销；

回旋涡盘，所述回旋涡盘以能相对旋转的方式固定于所述偏心衬套；

定涡盘，所述定涡盘与所述回旋涡盘啮合；以及

从动量限制机构，所述从动量限制机构从所述驱动轴和所述偏心衬套中的一方朝向另一方延伸，并与所述驱动轴和所述偏心衬套中的另一方的外周面的一部分接触，以限制所述回旋涡盘相对于所述驱动轴的从动量。

2.如权利要求1所述的涡旋式流体设备，其特征在于，

所述从动量限制机构形成于所述偏心衬套的轴向的一端面。

3.如权利要求1或2所述的涡旋式流体设备，其特征在于，

所述从动量限制机构的、与所述驱动轴及所述偏心衬套中的另一方的外周面的一部分接触的部分形成于平面。

4.如权利要求1至3中任一项所述的涡旋式流体设备，其特征在于，

所述偏心衬套与将通过所述偏心衬套的回旋而产生的离心力降低的平衡配重一体化。