專利名稱：旋轉(zhuǎn)式流體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣泛適用作半導(dǎo)體設(shè)備用的真空泵或冷凍空調(diào)器用的壓縮機等的旋轉(zhuǎn)式流體裝置。
在冷凍空調(diào)領(lǐng)域或抽取真空的半導(dǎo)體、光學(xué)、食品以及藥品等領(lǐng)域，螺桿式流體機械一直普遍地被用作壓縮機或真空泵。
后述的

圖16為傳統(tǒng)的螺桿式壓縮機的一例，使配置在兩平行軸上的凸形500轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子501互按反向旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)成螺旋狀的一對轉(zhuǎn)子，在殼體與螺旋槽間形成的管狀溝槽隨著嚙合點的旋軸沿軸向移動且體積逐漸縮小并排放氣體。
具體地說，如圖17所示，由四個凸面的凸形轉(zhuǎn)子500和六個齒的凹形轉(zhuǎn)子501構(gòu)成的各轉(zhuǎn)子互按反向旋轉(zhuǎn)，利用轉(zhuǎn)子槽與殼體之間的空間體積變化而進行吸入、壓縮和排放。螺桿式流體機械的螺旋槽可依次完成吸入、壓縮和排放，因此具有扭矩變化和流量脈動小、旋轉(zhuǎn)體平衡性能良好，從而具有無振動、適合高速旋轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)小型等特點。
在螺桿壓縮機的場合，由能將各轉(zhuǎn)子間以及轉(zhuǎn)子與殼體間的內(nèi)部漏泄抑制到何種程度來決定壓縮機的性能。發(fā)生內(nèi)部漏泄的部位如下(1)通過凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子的嚙合部，從排放側(cè)向吸入側(cè)的漏泄;
(2)通過轉(zhuǎn)子側(cè)隙的漏泄;
(3)通過轉(zhuǎn)子外圓與殼體內(nèi)面的間隙，從一個齒槽向下一個齒槽的漏泄;
通過轉(zhuǎn)子齒形決定的相鄰齒槽的連接通路，即氣孔的漏泄;
為了減少這些漏泄，在考慮各構(gòu)件熱膨脹而進行高精度加工的同時，還用潤滑油來密封該間隙部。
然而，欲使上述傳統(tǒng)的螺桿式流體機械適用于例如民用冷庫、室內(nèi)空調(diào)以及汽車空調(diào)等的場合，由于排氣量(每轉(zhuǎn)排放量)通常處于3cc～100cc級別，致使上述內(nèi)部漏泄影響而帶來壓縮機效率顯著降低的問題。
因此，螺桿式流體機械即使具有低振動、低噪音等特點，也很難適用于上述民用機械，而主要用作以工業(yè)機械為對象的大型壓縮機和真空泵等。
本發(fā)明目的在于為解決上述與傳統(tǒng)技術(shù)有關(guān)的問題，提供無損于螺桿式流體機械的構(gòu)造特征而達到高效率化的旋轉(zhuǎn)式流體裝置。
為解決上述問題的，本發(fā)明所指的旋轉(zhuǎn)式流體裝置，包括含有吸入孔與排放孔的殼體、在該殼體內(nèi)以軸支承并按同步旋轉(zhuǎn)方式配置相互嚙合的多個螺旋形轉(zhuǎn)子、驅(qū)動這些轉(zhuǎn)子的驅(qū)動手段，利用及由前述多個螺旋形轉(zhuǎn)子與前述殼體形成的空間體積變化，進行流體吸入、壓縮和排放，在上述轉(zhuǎn)子的外周面上形成使上述多個螺旋形轉(zhuǎn)子相對上述殼體內(nèi)面接近或在其上滑動的平坦面。
若將本發(fā)明應(yīng)用于壓縮機或泵，則在各轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)側(cè))接近或沿著殼體(固定側(cè))內(nèi)面滑動產(chǎn)生內(nèi)部漏泄最大部分可以形成面積足夠大的密封部。
同傳統(tǒng)的螺桿式流體機械以曲面之間的組合(凹面和凸面)形成的‘線’狀密封部相反，本發(fā)明可以用面密封，因此充分增大密封部分的流體阻力，從而大幅度降低內(nèi)部漏泄。
此外利用此密封部分，在渦旋壓縮機等上形成帶狀的刀型密封，可進一步降低內(nèi)部漏泄。
對附圖的簡單說明
圖1為本發(fā)明第1實施例的主視剖面圖，圖2為本發(fā)明采用刀型密封以防止漏泄的主視剖面圖，圖3為圖2的局部放大圖，圖4為表示刀型密封形成動壓槽時的主視剖面圖，圖5為圖4的局部放大圖，圖6為防止流體壓縮而設(shè)置可動殼體的主視剖面圖，圖7表示在圖6上發(fā)生流體壓縮時的狀態(tài)，圖8表示本發(fā)明用三軸構(gòu)成時的主視剖面圖，圖9表示本發(fā)明用兩軸構(gòu)成時的主視剖面圖，圖10表示本發(fā)明用兩螺旋槽和兩軸構(gòu)成時的主視剖面圖，圖11為沿圖10的A-A向的剖面圖，圖12為各轉(zhuǎn)子設(shè)置刀型密封時的轉(zhuǎn)子剖面圖，圖13表示本發(fā)明用三螺旋槽和四軸構(gòu)成時的轉(zhuǎn)子剖面圖，圖14為本發(fā)明適用于汽車空調(diào)器壓縮機時的主視剖面圖，圖15為本發(fā)明適用于冷藏庫壓縮機時的主視剖面圖，圖16為傳統(tǒng)螺桿式壓縮機的外觀圖，圖17為傳統(tǒng)螺桿式壓縮機的剖面圖。
實施例圖1表示本發(fā)明的第1實施例，1a、1b分別為轉(zhuǎn)子，2a、2b為旋轉(zhuǎn)軸，3a、3b為前述轉(zhuǎn)子a、1b上形成的螺旋槽，4a、4b為位于各轉(zhuǎn)子中心部的錐形軸。因而，轉(zhuǎn)子1a由螺旋槽3a和錐形軸4a構(gòu)成，轉(zhuǎn)子1b由螺旋槽3b和錐形軸4b構(gòu)成。5為裝有轉(zhuǎn)子1a、1b的殼體，6為殼體5上形成的吸入孔，7為排放孔，8為吸入室，9為排放室，10a、10b為設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸2a、2b上的浮動密封。此外，在該圖中，11為上流側(cè)的流體輸送室，12為下流側(cè)的流體輸送室。
各轉(zhuǎn)子配置在兩平行的軸上，各轉(zhuǎn)子的螺旋槽3a、3b相互嚙合，且按反向旋轉(zhuǎn)。
各螺旋槽外徑的輪廓為錐形，而各錐形軸構(gòu)成倒錐形。使由螺旋槽、錐形槽、殼體所形成的密閉空間隨著兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在減少體積的同時向上方的排放側(cè)移動。
此外，在圖1的實施例中，殼體5整體裝入等于排放壓力的高壓容器(未圖示)，按照各轉(zhuǎn)子的排放側(cè)外徑D1與旋轉(zhuǎn)軸的吸入側(cè)外徑D2大致相等的條件，使施加在轉(zhuǎn)子上的推力負(fù)載接近于零。利用浮動密封10a、10b可以防止制冷劑從高壓側(cè)向吸入室8的漏泄。
圖2表示本發(fā)明的第2實施例，在同殼體9和錐形軸接近的螺旋槽外園部的平坦表面上設(shè)置帶狀的刀型密封10a、10b。該刀型密封在例如渦旋壓縮機中用來防止壓縮機內(nèi)部漏泄，提高效率。但在傳統(tǒng)的螺桿式壓縮機中，如圖2所示，凸形轉(zhuǎn)子、凹形轉(zhuǎn)子的外園輪廓由曲面形成，且因兩轉(zhuǎn)子的接觸點隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角而逐漸變化，這樣就難于采用刀型密封。若采用本發(fā)明，由于螺旋槽的外園部具有充分寬度的平坦表面，能在此部分設(shè)置錐形狀的刀型密封。
圖3表示刀型密封的動作原理。將本發(fā)明作為壓縮機使用時，使上流側(cè)輸送室11的壓力比下流側(cè)輸送室12的壓力還大，其壓差△P(如圖所示)施加在刀型密封10b上的離心方向。由于前述壓差△P產(chǎn)生的離心力F，使得刀型密封10b壓住殼體5的內(nèi)面，從而隔斷上流側(cè)輸送室11連接下流側(cè)輸送室12的漏泄通路。
圖4為刀型密封13的表面形成粘性流體的動壓效應(yīng)的動壓槽14的實施例。圖5表示其動作原理。由于刀型密封13的表面與殼體5的內(nèi)面之間具有較大的相對速度，因而動壓槽14產(chǎn)生的楔形壓力△P2抗衡離心力F和壓差△P1后，使刀型密封上浮數(shù)微米的程度。這樣一來，刀型密封經(jīng)長期使用也不易發(fā)生磨損，可靠性提高，而且機械滑動損失降低。
圖6，圖7所示的例子是，可使裝有各轉(zhuǎn)子的內(nèi)面為錐狀的殼體沿軸向移動，防止流體壓縮時發(fā)生過剩壓力、以提高可靠性。20為可動殼體，21為裝有此可動殼體的固定殼體，22a，22b為使可動殼體20向下施加負(fù)載的壓縮彈簧，24a，24b為轉(zhuǎn)子。可動殼體20的軸向高度由固定殼體21形成的定位部23來限定。
此外，如圖7所示，即使發(fā)生流體壓縮也因可動殼體的向上浮動，被加壓的流體從上流向下流出，能提高壓縮機的可靠性。
圖8表示螺旋形轉(zhuǎn)子為三軸支承，中心部的轉(zhuǎn)子為主軸支承，左、右轉(zhuǎn)子為從動軸支承所構(gòu)成的流體旋轉(zhuǎn)裝置例子。50為主軸轉(zhuǎn)子，51a、51b為從動軸轉(zhuǎn)子，52為主軸的螺旋槽，53a、53b為從動軸的螺旋槽，54為吸入孔，54a、54b為排放孔。
圖9表示螺旋形轉(zhuǎn)子為兩軸支承、且各轉(zhuǎn)子直徑不同的情形。60為主軸轉(zhuǎn)子，61為從動軸轉(zhuǎn)子。
圖10表示螺旋形轉(zhuǎn)子為三軸支承、且各螺桿作成雙螺旋槽的情形。
圖11為圖10的A-A剖面圖，70為主軸轉(zhuǎn)子，71a為從動軸轉(zhuǎn)子a，71b為從動軸轉(zhuǎn)子b，72為殼體，73為吸入孔，74a、74b為排放孔。如圖10所示，主軸轉(zhuǎn)子70的轉(zhuǎn)子直徑與從動軸轉(zhuǎn)子71a、71b的轉(zhuǎn)子直徑d不同，且各轉(zhuǎn)子以及裝有各轉(zhuǎn)子的殼體72形成錐狀。
這樣，借助于主軸和各從動軸的轉(zhuǎn)子直徑不同，且各螺旋槽的寬度為最優(yōu)的條件，與三螺桿泵一樣，將施加于各從動軸的流體壓力形成的扭矩為零，因而可省去定時齒輪。
此外，與體積無變化的傳統(tǒng)三螺桿泵相比，在本發(fā)明的流體旋轉(zhuǎn)裝置中，由各轉(zhuǎn)子和殼體形成的密閉空間向著下流側(cè)逐漸縮小而獲得壓縮作用。因此，圖10的裝置可用作壓縮機。
圖12所示的例子是三螺桿的流體旋轉(zhuǎn)裝置，分別在主軸轉(zhuǎn)子80和從動軸轉(zhuǎn)子81a、81b設(shè)置刀型密封82a、82b、83a、83b、84a、84b，以提高密封性能。
圖13表示從動軸三個轉(zhuǎn)子90a、90b、90c且主軸轉(zhuǎn)子91形成三螺旋槽的情形。92為裝有各轉(zhuǎn)子的圓形殼體。
圖14表示本發(fā)明適用于汽車空調(diào)器壓縮機時的具體構(gòu)造。100為主軸轉(zhuǎn)子，101a、101b為從動軸轉(zhuǎn)子，102為離合器，103為機械密封，104為殼體。
圖15表示本發(fā)明適用于冷庫壓縮機的情形。150為主軸軸子，151a、151b為從動軸轉(zhuǎn)子，152為電動機轉(zhuǎn)子，153為電動機定子，154為殼體，155為吸入通路，156為排放通路，157為排放側(cè)的側(cè)板，158為吸入側(cè)的側(cè)板。將主軸轉(zhuǎn)子150的兩端固定在側(cè)板157，158上，使從動軸轉(zhuǎn)子151a、151b與電動機轉(zhuǎn)子152一起象行星齒輪那樣用繞主動轉(zhuǎn)子150旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明制成的壓縮機、真空泵等旋轉(zhuǎn)式流體裝置，能無損于螺桿式流體機械的低振動、低噪音特征，即使小排氣量也具有很高的效率。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)式流體裝置，包括其上具有吸入孔和排出孔的殼體，配置成分別以軸支承在所述殼體內(nèi)、按同步旋轉(zhuǎn)且互相嚙合的多個螺旋形轉(zhuǎn)子，驅(qū)動這些轉(zhuǎn)子的驅(qū)動機構(gòu)，利用在上述這些轉(zhuǎn)子和殼體間形成的空間的體積變化發(fā)揮流體吸入、壓縮和排放作用，其特征在于在上述轉(zhuǎn)子外周面上形成使上述多個螺旋形轉(zhuǎn)子相對上述殼體內(nèi)面接近或滑動的平坦面。
全文摘要
本發(fā)明旋轉(zhuǎn)流體裝置包括其上具有吸入孔和排放孔的殼體，以軸支承在殼體內(nèi)，同步旋轉(zhuǎn)互相嚙合的多個螺旋形轉(zhuǎn)子，驅(qū)動這些轉(zhuǎn)子的驅(qū)動機構(gòu)，利用這些轉(zhuǎn)子和殼體形成的空間體積變化進行流體的吸入、壓縮和排放，其特征在于在轉(zhuǎn)子的外周面上形成使這些轉(zhuǎn)子相對殼體內(nèi)面接近或滑動的平坦面，不僅能保持螺桿或流體機械低振動、低噪音特征，而且消除螺桿式流體機械內(nèi)部漏泄大的缺點，達到高效率化。
文檔編號F04C27/00GK1095455SQ9410199
公開日1994年11月23日 申請日期1994年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月27日
發(fā)明者丸山照雄, 阿部良一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社