专利名称：单螺旋压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及单螺旋压缩机。
技术领域以往，作为这种单螺旋压缩机，有如图7A所示的压缩机。此单螺旋压缩机具有内装于图中没有给出的外壳内，包含螺旋状槽101，101…的螺旋转子102；以此螺旋转子102为轴进行旋转驱动的轴104；具有与上述螺旋转子102的槽101，101…啮合的齿106，106…，且围绕着与上述螺旋转子102的轴大致正交的轴转动的2个门转子(gate rotor)107、107。图7B是包含上述螺旋转子102的轴面的单螺旋压缩机的剖面图，图示了螺旋转子102和与此螺旋转子102啮合的2个门转子107中的一个门转子107。若用上述轴104驱动使上述螺旋转子102按图7A的箭头A所示转动，上述门转子107、107则按箭头B所示方向转动。这样，由未图示的外壳内面和上述螺旋转子的槽101，以及门转子的齿106隔出的压缩室的容积减少，被导入的气体在此压缩室压缩。
上述螺旋转子102配备的槽101的个数为6个，上述门转子107配备的齿106的片数为11个，上述槽101的个数6和齿106的片数11互为质数，所以此单螺旋压缩机工作时，全部的上述齿106，106…和全部的上述槽101，101…啮合。
可是，上述现有的单螺旋压缩机，由于其门转子107全部的齿106，106…与螺旋转子102的全部槽101，101…啮合，所以螺旋转子102必须加工成使门转子107的全部的齿106能够与最小的槽101啮合。也就是说，必须要形成门转子107的齿106的最大尺寸小于螺旋转子102的槽101的最小尺寸。这样，门转子107最小尺寸的齿106与螺旋转子102的最大尺寸的槽101啮合时，此槽101与齿106之间的间隙变大，会产生应压缩的气体泄漏的问题。为了防止该气体的泄漏，必须把门转子107和螺旋转子102按极小尺寸公差高精度加工，减少齿106和槽101之间的间隙。其结果，使门转子107和螺旋转子102的加工费用提高，单螺旋压缩机的制造成本升高。
发明的公开所以，本发明的目的在于提供一种减少应压缩气体的泄漏，且制造成本低廉的单螺旋压缩机。
为了达到上述目的，本发明的单螺旋压缩机包括外壳，装于上述外壳内的螺旋转子，具有与上述螺旋转子的槽啮合的齿、同时围绕与上述螺旋转子的轴大致正交的轴旋转的门转子，其特征在于，上述螺旋转子的槽的个数和上述门转子的齿的片数有公约数。
根据本发明，由于上述螺旋转子的槽的个数和上述门转子的齿的个数具有公约数，所以只有上述门转子的齿中的特定的齿与上述螺旋转子的规定的槽啮合。也就是说，对于上述螺旋转子的槽和门转子的齿，相互啮合的槽和齿的组合可分为若干组。在该组内，门转子的齿的最大尺寸要小于螺旋转子的槽的最小尺寸，要这样决定上述齿及槽的尺寸精度。而且，该齿和槽的尺寸精度这样决定，即齿和槽之间的间隙要小到此单螺旋压缩机压缩的气体不发生泄漏的程度。该齿和槽的尺寸精度按上述若干组的每一组进行控制，其结果，全部的槽和齿形成恰当的啮合，并且可防止上述气体的泄漏。这样，槽和齿的尺寸精度按各组进行控制比以前的所有的槽及齿的尺寸精度同时控制容易。因此，本发明的单螺旋压缩机的螺旋转子和门转子比以前容易加工。其结果，螺旋转子和门转子的加工费用下降，单螺旋压缩机的制造成本降低。
其它实施方式的本发明的单螺旋压缩机，其特征在于上述单螺旋压缩机中，门转子的齿为展开的扇形。
根据本实施方式，由于上述门转子的齿是展开的扇形，所以这种齿比现有的门转子的近似矩形的齿有更大的面积。这种场合，与本发明的扇形齿相啮合的螺旋转子的槽与上述现有的矩形齿相啮合的槽相比，虽然螺旋转子的周面的槽宽度大致相同，但是螺旋转子的径向的截面积大。也就是说，虽然上述螺旋转子的尺寸基本相同，但是压缩室的容量大。因此，根据本发明，可在不使单螺旋压缩机大型化的情况下增加压缩量。在这里，上述扇形齿和与这种齿啮合的槽比现有的矩形齿和与这种齿啮合的槽难于加工，用和该矩形齿和槽同样的尺寸精度加工是非常困难的。但是，由于上述扇形齿的片数和与此齿啮合的槽的个数具有公约数，所以上述齿及槽的尺寸精度按若干组分别进行控制。也就是说，上述齿及槽，比控制全部的齿及槽的尺寸精度容易形成。因此，本发明的单螺旋压缩机不必大型化便可以增加压缩容量，并且比较易于制造。
其它实施方式的单螺旋压缩机，其特征在于上述单螺旋压缩机中，上述齿的侧缘与通过上述门转子的齿的中心的半径方向的线的夹角在10°以下。
根据这一实施方式，上述门转子的齿由于侧缘与上述半径方向的线成10°以下的夹角，因此单螺旋压缩机的压缩容积有效地增加。在此，若上述门转子的齿的侧缘与上述半径方向的线的夹角大于10°，则不改变与此齿啮合的槽和螺旋转子的尺寸，就不能形成螺旋转子。因此，将上述门转子的齿的侧缘与上述半径方向的线成10°以下的夹角，可以得到小型的、效率较高的单螺旋压缩机。
其它实施方式的单螺旋压缩机，其特征在于上述单螺旋压缩机中，上述门转子的齿中至少有一个齿的至少一个前端角带有圆角。
根据上述实施方式，组装上述单螺旋压缩机的时候，由于上述齿带有圆角的角和上述螺旋转子的槽与槽之间的牙不干扰，所以上述门转子的齿可以顺利地与螺旋转子的槽嵌合，使组装单螺旋压缩机容易。
其它实施方式的单螺旋压缩机，其特征在于在上述单螺旋压缩机中，上述螺旋转子的槽的个数与门转子的齿的片数分别为6个和10个或者6个和12个。
根据上述实施方式，上述螺旋转子的槽的个数和门转子的齿的片数分别为6个和10片或者6个和12片时，上述单螺旋压缩机的效率有效地提高。
附图的简单说明
图1A表示的是本发明实施方式1的单螺旋压缩机的螺旋转子的剖面图，图1B表示的是此单螺旋压缩机的门转子的俯视图。
图2表示的是实施方式2的单螺旋压缩机的门转子的图。
图3是将设有带6个槽的螺旋转子的单螺旋压缩机，在使用齿的数目各自不同的门转子的情况下的压缩机的效率，与齿的片数对应表示的图。
图4A表示的是实施方式3的单螺旋压缩机的门转子的图，图4B表示的是门转子与螺旋转子啮合情况的剖面图。
图5表示的是本发明实施方式4的单螺旋压缩机的门转子的图。
图6表示的是2个角部带有圆角的齿和近似矩形的齿交替配置在轴周围的门转子的图。
图7A、图7B表示的是现有的单螺旋压缩机的图。
实施发明的优选方式以下通过图示的实施方式对本发明进行详细说明。
图1A表示的是本发明实施方式1的单螺旋压缩机的螺旋转子的剖面图，是螺旋转子的与旋转轴大致直角方向的剖面图。此螺旋转子1有6个螺旋状槽2，2，…，装于图中没有给出的外壳内。图1B表示的是此单螺旋压缩机的门转子的俯视图。此门转子4有12个齿5，5，…，此齿5的侧边5a与门转子4的半径方向基本平行。上述门转子4的轴与上述螺旋转子1的轴大致成直角地配置，上述门转子的齿5，5，…嵌合于螺旋转子的槽2，2，…内。
本发明的单螺旋压缩机，由于上述螺旋转子的槽2的个数为6，和上述门转子的齿5的片数12有公约数，所以只有规定的齿6与上述槽2啮合。为了具体说明，对上述螺旋转子1的6个槽2，2，…按图1A所示标记为A、B、C、D、E、F6个标记。并对上述门转子4的12个齿5，5，…按图1B所示标记为a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、m12个标记。若将带有上述标记a的齿5嵌于上述带有标记A的槽2内，启动单螺旋压缩机，则只有标记a、g的齿5，5与标记A的槽2啮合，只有标记b、h的齿5，5与标记B的槽2啮合，只有标记c、i的齿5，5与标记C的槽2啮合，只有标记d、j的齿5，5与标记D的槽2啮合，只有标记e、k的齿5，5与标记E的槽2啮合，只有标记f、m的齿5，5与标记F的槽2啮合。即，关于门转子4的中心互为点对称位置的2个齿5，5与上述螺旋转子1的1个槽2啮合。这样，单螺旋压缩机便产生螺旋转子的槽2和门转子的齿5相互啮合的6个组合组。在该组合的各组中，要控制尺寸精度，以使相互啮合的槽2和齿5，5，例如标记A的槽2和标记a，b的齿5，5，形成合适的间隙。
若启动上述单螺旋压缩机，则图中没有给出的外壳的内表面和上述螺旋转子的槽2以及与此槽2啮合的上述门转子的齿5形成的压缩室容积减少，被导入的气体在上述压缩室压缩。
由于上述螺旋转子的槽2，2，…和门转子的齿5，5，…按上述6组各自控制尺寸精度，所以在上述各组内，上述槽2，2，…和齿5，5，…形成适当的间隙啮合。因此，此单螺旋压缩机压缩的气体很少泄漏。而且，由于上述槽2，2，…和齿5，5，…按上述6组各自控制尺寸精度加工而成，所以与控制上述槽2，2，…和齿5，5，…的全部尺寸精度相比，容易制造。因此，此单螺旋压缩机泄漏少而且造价低。
图2表示的是实施方式2的单螺旋压缩机的门转子的图。此门转子24有10片齿25，25，…。而且，此单螺旋压缩机有与图1A的螺旋转子1类似形状的螺旋转子1，该螺旋转子1有6个槽2，2，…。上述螺旋转子1和门转子24啮合而进行压缩时，上述螺旋转子的6个槽2，2，…和门转子的10片齿25，25，…啮合组成2组。也就是说，如图2所示将门转子的齿25，25，…标记为p，q，r，s，t，u，v，w，x，y标记，考虑把标记p的齿25嵌合于图1A的标记A的槽2内，将螺旋转子1与门转子24组合的情况。若启动此单螺旋压缩机，标记p，v，r，x，t的5个齿25，25，…便与标记A，C，E的3个槽2，2，2啮合；标记q，w，s，y，u的5个齿25，25，…便与标记B，D，F的3个槽2，2，2啮合。
对于上述槽2和齿25啮合组成的2组，槽2和齿25的尺寸精度按各组进行控制。即上述各组各自的槽2和齿25，啮合时要形成规定大小的适当的间隙。因此，此单螺旋压缩机能够有效地减少工作时气体的泄漏。而且，由于可以在各组内控制上述槽2和齿25的尺寸精度，所以与现有的要控制全部槽与齿的尺寸精度相比，此单螺旋压缩机造价可以降低。
图3表示的是设有带6个槽的螺旋转子的单螺旋压缩机，在门转子具有的齿的片数为9～13个的情况下，与上述齿的片数相对应的压缩机的效率比的图。在图3中，横轴表示的是门转子的齿的片数，纵轴表示的是具备带有此片数的齿的门转子的单螺旋压缩机的效率比。此效率比是将现有的带有11片齿的门转子的单螺旋压缩机的效率作为100而求出的。从图3可以看出，门转子的齿的片数为10片和12片时，压缩机的效率比达到100以上，与现有的相比，可得到具有较高效率的单螺旋压缩机。
图4A表示的是实施方式3的单螺旋压缩机的门转子的图。此门转子34有12片齿35，35，…，此齿35的侧缘35a，35a与齿35的中心线35b的夹角α大致成10°，形成展开的扇形形状。而且此单螺旋压缩机配有与图1A的螺旋转子1的尺寸基本相同的螺旋转子31。图4B表示的是上述门转子34与此螺旋转子31啮合情况的剖面图。图4B表示只有1个门转子34与螺旋转子31啮合。还有，图4B中，实施方式1的螺旋转子1和门转子4啮合的情况用点划线重叠表示。
如图4B所示，上述门转子34的侧缘35a与齿35的中心线35b形成的夹角约为10°而形成的扇形齿35，与实施方式1的侧缘5a，5a基本互相平行而形成的矩形齿相比，具有更大的面积。而且，本实施方式的螺旋转子31的槽32比实施方式1的螺旋转子1的槽2具有更大的截面积。也就是说，本实施方式的单螺旋压缩机由图中未给出的外壳的内面、上述槽32和齿35形成的压缩室的容积比实施方式1中的单螺旋压缩机的大。在这里，上述螺旋转子31及门转子34的外形尺寸与实施方式1中的螺旋转子1及门转子4的外形尺寸基本相同。因此，根据本实施方式，可以做到不使单螺旋压缩机大型化而增大其压缩容量。这里，通过实验可确认本实施方式的单螺旋压缩机与实施方式1的单螺旋压缩机相比，压缩容量可增加127％。
还有，若上述门转子的齿35的侧缘35a，35a与上述齿35的中心线35b的夹角大于10°，则不改变与此齿35啮合的槽和螺旋转子的尺寸就不能加工出螺旋转子。因此，通过将上述门转子的齿35的侧缘35a，35a与上述中心线35b成10°以下的夹角，可得到小型的效率较高的单螺旋压缩机。
另外，上述门转子34有12片齿35，35，…，上述螺旋转子31有6个槽32，由于此齿35的片数与槽32的个数有公约数，所以上述齿35和槽32的啮合组成6组。按这6组的每一组控制齿35和槽32的尺寸精度以使上述齿35和槽32之间的间隙小于规定值。因此，此单螺旋压缩机比现有的那样要控制全部齿及槽的尺寸精度容易制造而且价格便宜。
图5表示的是本发明实施方式4的单螺旋压缩机的门转子的图。此门转子44有12片齿45，46，47，…，这12个齿45，46，47，…中的4个齿46，46，47，47的前端角中有一个带有圆角。更详细地说，上述齿46，从门转子44的中心看去，上述齿46的中心线46b的左侧角46c带有圆角。另一方面，上述齿47，从门转子44的中心看去，上述齿47的中心线47b的右侧角47c带有圆角。上述门转子44的形状各异的3种齿45，46，47都形成侧缘45a，46a，47a与齿45，46，47的中心线45b，46b，47b的夹角约10°而形成大致的扇形。
组装上述单螺旋压缩机的时候，上述门转子44由于具有角46c，47c带有圆角的齿46，47，所以上述带圆角的角46c，47c和上述螺旋转子的槽与槽之间的牙不干扰。因此，上述门转子44的齿45，46，47可以顺利地嵌合于螺旋转子的槽内，其结果，就是可以容易地组装单螺旋压缩机。
还有，此单螺旋压缩机配有带有与上述门转子44的齿45，46，47，…的形状对应的槽的未图示的螺旋转子。此螺旋转子的槽的个数为6，与上述门转子44的齿的片数12有公约数。此螺旋转子的槽的个数及门转子44的齿45，46，47的片数和实施方式1中单螺旋压缩机的螺旋转子1的槽2的个数及门转子4的齿5的片数分别相同。因此，在本实施方式的单螺旋压缩机上，将螺旋转子的槽和门转子44的齿45，46，47啮合分成6组。在这里，位于关于上述门转子44的中心点对称位置的2个齿与上述螺旋转子的1个槽啮合。因此，从上述门转子44的中心看去，设在同一位置的带有圆角且互为点对称位置的齿46，46和47，47分别与相同的槽啮合。即，只将上述螺旋转子的6个槽中的2个槽分别加工成与上述齿46，47的形状对应的截面形状即可。螺旋转子的槽的个数和门转子的齿的片数互为质数的现有的单螺旋压缩机中，若加工成上述齿的角带有圆角，则由于上述齿与所有的槽啮合，所以就必须将所有的槽都加工成与上述圆角对应的形状，非常费事且提高成本。因此，根据本发明，能够将在门转子44的齿46，47上形成圆角46c，47c的工时，和在与该齿46，47嵌合的槽加工成与上述圆形相对应的形状所需的工时降到最少，可以减少单螺旋压缩机的制造工时，降低成本。而且，上述螺旋转子的槽和门转子44的齿45，46，47，可以在上述6组中，按组内槽和齿的尺寸精度进行控制即可。因此，本实施方式的单螺旋压缩机体积小、效率高而且安装容易、造价低。
上述实施方式4中，门转子44的齿46，47各设有1个带圆角的角46c，47c，但上述带圆角的角也可以是1片齿设有2个圆角。
而且，在上述实施方式4中，上述门转子44的带有圆角46c，47c的齿46，47有4片，但上述门转子也可以有若干个带有圆角的齿。如图6所示，也可以是门转子54的1个齿有2个角56c，56c带圆角，将此带有圆角的2个角56c，56c的齿56和近似矩形的齿55围绕着轴交替配置。另外，也可以将门转子的所有齿都加工成带有圆角的齿。
权利要求
1.一种单螺旋压缩机，具有外壳，装于上述外壳内的螺旋转子(1，31)，具有与上述螺旋转子的槽(2，32)啮合的齿(5，25，35，45，46，47，55，56)、且围绕着与上述螺旋转子的轴大致正交的轴旋转的门转子(4，24，34，44，54)，其特征在于，上述螺旋转子的槽(2，32)的个数和上述门转子的齿(5，25，35，45，46，47，55，56)的片数有公约数。
2.根据权利要求1所记载的单螺旋压缩机，其特征在于，上述门转子的齿(35，45，46，47，55，56)呈展开的扇形。
3.根据权利要求2所记载的单螺旋压缩机，其特征在于，上述齿的侧缘(35a，45a，46a，47a)与通过上述门转子的齿(35，45，46，47)的中心的半径方向的线(35b，45b，46b，47b)形成的角度(α)在10°以下。
4.根据权利要求1所记载的单螺旋压缩机，其特征在于，上述门转子的齿中的至少一个(46，47，56)是其前端角的至少一个(46c，47c，56c)带圆角。
5.根据权利要求1所记载的单螺旋压缩机，其特征在于，上述螺旋转子的槽(2，32)的个数和门转子的齿(5，25，35，45，46，47，55，56)的片数分别为6个和10片或者6个和12片。
全文摘要
提供一种压缩气体泄漏少，而且制造成本低的单螺旋压缩机。它包含装于外壳内的具有6个槽2，2，…的螺旋转子1和含有12片齿5，5，…的门转子4。由于螺旋转子的槽2的个数6和门转子的齿5的片数12有公约数，所以只有规定的齿6与槽2啮合，可将槽2和齿6的啮合分为6组。对此各组进行尺寸精度控制，以便于互相啮合的槽2和齿5形成适当的间隙。与以前那样同时控制全部的尺寸精度进行制造相比，按每组控制尺寸精度进行制造槽2和齿5要容易，因此此单螺旋压缩机造价便宜。
文档编号F04C18/08GK1411538SQ01806082
公开日2003年4月16日 申请日期2001年12月7日 优先权日2001年1月5日
发明者上野广道, 大塚要 申请人:大金工业株式会社