专利名称：涡旋压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及装备在，例如，空调器或冷冻装置中的涡旋压缩机，特别是，涉及涡旋部件的形状。
固定涡旋部件1由固定端板1a(端板)和涡旋状壁部1b构成，此外，旋转涡旋部件2由旋转端板2a(端板)和涡旋状壁部2b构成。然后，把各个涡旋部件1、2的两个涡旋状壁部1b、2b错开180度相位装配起来，使得旋转涡旋部件2能通过轴7相对于固定涡旋部件1进行公转运动。这样，就在各涡旋状壁部1b、2b之间形成了压缩室，借助于公转运动使得压缩室的容积逐渐减小，以压缩该压缩室内部的流体。被压缩的高压流体最后从设置在固定端板1a的中心部分上的排出口1c流出。
在这种涡旋压缩机中，借助于两个涡旋部件1、2，逐渐对在最外面形成的月牙状的密闭空间的压缩室的容积，就是吸入的流体的容积，进行压缩。因此，为了增大受压缩的流体的吸入量，即增大压缩容积，就必须增加涡旋旋叶的数量，或者增大涡旋状壁部1b、2b的高度。可是，如果增大涡旋状壁部1b、2b的高度，就会造成涡旋状壁部1b、2b抵抗流体的压缩反作用力的刚性降低的问题。
专利文献1296413号公报公开了解决上述问题的技术。即，图7A和图7B分别是在同一种解决方案中采用的固定涡旋部件1和旋转涡旋部件2的立体图。
固定涡旋部件1包括固定端板1a，和垂直设置在该固定端板1a一侧的涡旋状壁部1b。该固定端板1a在由涡旋状壁部1b所形成的底部的中心形成较高的浅底部1d(高部位)，和在外部圆周处的较低的深底部1e(低部位)，浅底部1d和深底部1e与旋转涡旋部件2的涡旋状壁部2b上的高度配合。
此外，在旋转涡旋部件2上有固定端板2a，和垂直设置在该固定端板2a一侧的涡旋状壁部2b。该固定端板2a在由涡旋状壁部2b所形成的底部的中心形成较高的浅底部2d(高部位)，和在外部圆周处的较低的深底部2e(低部位)，浅底部2d和深底部2e与固定涡旋部件1的涡旋状壁部1b上的高度配合。
在固定涡旋部件1和旋转涡旋部件2的各端板1a、2a的一个侧面上，形成了中心部分高而外圆周部分低的台阶部分3、3(台阶部分)。此外，与上述各端板1a、2a的底部台阶部分3、3相对应，在具有两个涡旋部件1、2的涡旋状壁部1b、2b的涡旋状上缘，还形成了中心部分低而外圆周部分高的壁部台阶部分4、4。
这样，旋转涡旋部件2的壁部台阶部分4就与固定涡旋部件1的底部台阶部分3配合，另一方面，固定涡旋部件1的壁部台阶部分4则与旋转涡旋部件2的底部台阶部分3配合。当旋转涡旋部件2作公转运动时，设置在各涡旋状壁部1b、2b上的各个壁部台阶部分4、4，就与各端板1a、2a上形成的底部台阶部分3、3的圆弧形相配合，一面滑动接触，一面运动。
在如此形成的各涡旋部件1、2上，由于外圆周部分的压缩室高度比较高，所以不必增大涡旋压缩机的外径，就能增大吸入的流体量。还有，由于中心部分的压缩室的高度较低，所以，在减小压缩室容积的同时，还有提高壁部的刚性的优点。
在如此结构的涡旋压缩机中，在其进行压缩过程时，旋转涡旋部件2上作用着各种各样的作用力，下面，参照图8说明这些作用力。图8中，省略了图6中的轴7和曲柄销7a。
如图8所示，在图中的旋转涡旋部件2上作用着这样一些力由于流体的压缩气体的压力所形成的轴向力Fth和横向气体压力Fg；由上述轴7的曲柄销7a所传递的涡旋部件驱动力Fd。
即，轴向力Fth是由于压缩室内的压力，固定涡旋部件1将旋转涡旋部件2沿着上述轴线X1(见图6)方向推开去的力。而横向力Fg则是由于压缩室内的流体压力，在各涡旋状壁部1b、2b之间，沿着垂直于轴线X1的方向，将它们互相推开的力。此外，涡旋驱动力Fd则是在轴7旋转时，在其轴线X1周围转动的曲柄销7a施加在轮毂2c上的旋转驱动力。因此，轴向力Fth是使旋转涡旋部件2支承在预期滑动接触的前盖5的一个内侧端面上的力。
可是，在上述图8所示的涡旋压缩机中，为了使旋转涡旋部件2获得平稳的公转运动，要在旋转涡旋部件2的涡旋状壁部2b的前端与固定涡旋部件1的固定端板1a之间，设置预定的间隙δ(下称径向间隙)。
由于存在上述径向间隙δ，就能在确保旋转涡旋部件2进行平稳的公转运动的同时，还可以解决在形成高压流体的过程中因发热而产生的各涡旋部件1、2的热膨胀问题。但是，在这个问题中还存在着以下需要说明的问题。
即，如上所述，如图8所示，在作用于旋转涡旋部件2上的各种作用力中，涡旋驱动力Fd与横向力Fg的作用方向大致上相反，因而要产生使旋转涡旋部件2倾倒(使旋转涡旋部件2稍稍倾斜)的力矩M。由于存在上述径向间隙δ，所以实际发生的倾斜只能是在径向间隙δ的范围内。在这样的情况下，旋转涡旋部件2的上缘便将对固定涡旋部件1的固定端板1a产生压力F。
图9是在这种情况下从涡旋状壁部2b的壁部台阶部分4的侧面看的侧断面图。在公转运动过程中倾斜的旋转涡旋部件2，在其涡旋状壁部2b上形成的壁部台阶部分4的凸出部分前端的角A，与固定涡旋部件1的固定端板1a的表面，即，深底部1e进行点接触。因此，不仅会发生损耗旋转驱动力的问题，而且还会导致产生深底部1e和旋转涡旋部件2的涡旋状壁部2b加剧磨损的问题。
为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案。
一种涡旋式压缩机，它包括具有垂直设置在端板的一个侧面上的涡旋状壁部，固定在预定位置上的固定涡旋部件；具有垂直设置在另一块端板的一个侧面上的另一块涡旋状壁部，与上述涡旋状壁部啮合而阻止自转，但能支承其作公转的旋转涡旋部件；在上述各涡旋状壁部的上缘，形成了其高度在涡旋方向的中心一侧低而外圆周方向高的台阶部分，其特征在于，上述两个台阶部分的凸出一侧的前端中的至少某一个前端，低于上述上缘的延长线。
借助于这样的结构，即使作公转运动时的旋转涡旋部件由于存在径向间隙而倾倒的时候，其涡旋状壁部的台阶部分的凸出一侧的前端，也不会与和它相对的固定涡旋部件的端板表面发生点接触或者咬入的情形。
此外，由于在固定涡旋部件的台阶部分也形成同样的结构，所以固定涡旋部件的涡旋状壁部的台阶部分的凸出一侧的前端，也不会与和它相对的旋转涡旋部件的端板表面发生点接触或者咬入的情形。
本发明的上述涡旋压缩机还可以具有下述特征，即，在上述两个台阶部分的凸出一侧的前端中的至少某一个前端，形成倒角或者圆角的形状。
借助于这样的结构，即使作公转运动时的旋转涡旋部件由于存在径向间隙而倾倒的时候，上述台阶部分的凸出一侧的前端也不会因相对滑动而损伤与其相对的端板表面，或者发生咬入的的情形。上述加工面可以是很容易加工的去掉一个45度角的形状，也可以是圆角。此外，即使在固定涡旋部件的台阶部分上形成上述同样的倒角或圆角形状，也能起同样的作用。
图3是说明本发明第二实施例的说明图，表示旋转涡旋部件的台阶部分的侧断面图；图4是说明本发明第三实施例的说明图，表示旋转涡旋部件的台阶部分的侧断面图；图5是说明本发明第四实施例的说明图，表示旋转涡旋部件的台阶部分的侧断面图；图6是表示以往的涡旋压缩机整体结构的断面图；图7是表示以往的涡旋压缩机要件的各涡旋部件的实施形态的立体图，图7A表示固定涡旋部件，图7B表示旋转涡旋部件；图8是表示以往的涡旋压缩机中的固定涡旋部件与旋转涡旋部件的啮合状态，包含轴的轴线的断面的涡旋压缩机的断面图；图9是表示以往的涡旋压缩机中旋转涡旋部件的台阶部分的图，其中表示了该台阶部分与固定涡旋部件的啮合状态的断面图。
图1中的各涡旋部件1、2是本发明第一实施例的各涡旋部件1、2的立体图。图1A表示固定涡旋部件，图1B表示旋转涡旋部件。下文中描述的第一到第四实施例，都是说明垂直设置在旋转涡旋部件2的旋转端板2a(端板)的一侧面上的涡旋状壁部2b的壁部台阶部分4(台阶部分)上，在该壁部侧面的台阶部分的凸出部分的前端形成的低于其上缘的延长线的倒角部分(倒角或圆角部分)的。以下所描述的这种倒角部分，凸出部分的前端都低于上缘的延长线。
在图1中所示的固定涡旋部件1上，由涡旋状壁部1b所形成的底部，在靠近中心处是较高的浅底部1d(高部位)，靠近外圆周的是深底部1e(低部位)。作为这两个底部1d、1e的分界线的底部的台阶部分3呈圆弧形，与在旋转涡旋部件2的涡旋状壁部2b上形成的壁部台阶部分4装配在一起，能够滑动。
此外，旋转涡旋部件2也同样，由涡旋状壁部2b所形成的底部，在靠近中心处是较高的浅底部2d(高部位)，靠近外圆周的是深底部2e(低部位)。作为这两个底部2d、2e的分界线的底部的台阶部分3(台阶部分)呈圆弧形，与在固定涡旋部件1的涡旋状壁部1b上形成的壁部台阶部分4装配在一起，能够滑动。这两个涡旋部件1、2错开180度相位装配在一起，借助于旋转涡旋部件2的公转运动对流体进行压缩，然后再从处于固定涡旋部件1中心附近的排出口1c排出。
此外，在图1中的各涡旋部件1、2上的各台阶部分4、4上，形成了凸出部分前端低于上缘的延长线的倒角部分1f、2f(倒角形状)。
下面，参照图2说明倒角部分2f。
图2是说明本发明的第一实施例的，表示图1B沿箭头E看过去的侧断面图。
在旋转涡旋部件2壁部的台阶部分4凸出的前端，切掉从涡旋状壁部2b的上缘的延长线到倒角的高度为α，且倒角的长度为L的这样一个角，就形成了如图1B所示的倒角部分2f(倒角形状)。这个倒角部分2f可在旋转涡旋部件2成型的过程中，用切削加工将其切掉。
倒角部分的尺寸中的高度α和长度L并没有特别的限制，可根据各涡旋部件1、2的形状和规格来决定。此外，当要求涡旋部件2的倒角的角度时，确定了倒角部分2f形状的高度α和长度L的尺寸，就确定了该倒角部分2f的上缘与延长线之间的角度。
综上所述，在旋转涡旋部件2公转运动时产生倾倒的情况下，壁部上台阶部分4的凸出前端的倒角部分2f就与其相对的固定涡旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑动接触。
这样，壁部的台阶部分4就不会咬入固定涡旋部件1的深底部1e中，并在滑动时将其划伤，从而能提高涡旋式压缩机运转的可靠性。特别是，在形成与旋转涡旋部件2的倾倒角相配合的倒角部分2f时，由于滑动时的接触方式是面接触，能取得切实地减少滑动时的损伤，并大大减少摩擦损耗的效果。第二实施例下面，参照图3说明本发明的涡旋式压缩机的第二实施例。在上述第一实施例中已经说明过的结构要素均使用相同的标号，并省略其说明。
本实施例主要是改变了图1B中沿箭头看的倒角部分2f的加工形状。在旋转涡旋部件2壁部台阶部分4的凸出的前端，用倒角C把这个角去掉，形成了倒角部分2g(倒角)。该倒角部分2g是在旋转涡旋部件2成型的过程中，利用切削加工方法制成的。倒角C的除去部分的高度尺寸与宽度尺寸相同。因此，倒角部分2g的切割线与上缘的延长线所成的角度为45度。此外，该倒角C的尺寸决定于各涡旋部件1、2的形状和规格。
由上所述，当上述结构的旋转涡部件2在公转运动时发生倾倒时，壁部台阶部分4上所形成的倒角部分2g就与其相对的固定涡旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑动接触。
这样，壁部的台阶部分4就不会咬入固定涡旋部件1的深底部1e中，并在滑动时将其划伤，从而能提高涡旋式压缩机运转的可靠性。特别是，这种倒角C的形状很容易加工成形，因而能降低成本。第三实施例下面，参照图4说明本发明的涡旋式压缩机的第三实施例。在上述各实施例中已经说明过的结构要素均使用相同的标号，并省略其说明。
本实施例主要是改变了图1B中沿箭头看的倒角部分2f的加工形状。在旋转涡旋部件2壁部台阶部分4的凸出的前端，形成了圆角半径为R的圆形倒角部分2h(圆形)。该倒角部分2h是在旋转涡旋部件2成型过程中用切削加工完成的。
此外，上述倒角部分2h的圆角R的尺寸决定于各涡旋部件1、2的形状和规格。
由上所述，当上述结构的旋转涡旋部件2在公转运动时发生倾倒时，壁部台阶部分4上所形成的倒角部分2h就和与其相对的固定涡旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑动接触。
这样，壁部的台阶部分4就不会咬入固定涡旋部件1的深底部1e中，并在滑动时将其划伤，从而能提高涡旋式压缩机运转的可靠性。特别是，在倾倒情况下开始接触时，呈圆形的倒角部分2h的接触面是圆滑地过渡的，因而能大大减少划伤的可能性。此外，倒角部分2h很容易加工，因而能降低成本。第四实施例下面，参照图5说明本发明的涡旋式压缩机的第四实施例。在上述各实施例中已经说明过的结构要素均使用相同的标号，并省略其说明。
本实施例主要是改变了图1B中沿箭头E看的倒角部分2f的加工形状。在旋转涡旋部件2壁部的台阶部分4凸出的前端，切掉从涡旋状壁部2b的上缘的延长线到倒角的高度为α，倒角的长度为L的这样一个角，然后再加上半径为r的圆角，就形成了倒角部分2i(倒角形状)。这个倒角部分2i可在旋转涡旋部件2成型的过程中，用切削加工来形成。此外，上述倒角部分的倒角高度α，倒角长度L和圆角半径r的尺寸则决定于各涡旋部件1、2的形状或规格。当旋转涡旋部件2的倾倒角已知的情况下，最好根据这个角度来确定倒角的高度α和倒角的长度L。
由上所述，当上述结构的旋转涡旋部件2在公转运动时发生倾倒时，壁部台阶部分4上所形成的倒角部分2i就和与其相对的固定涡旋部件1的固定端板1a的深底部1e滑动接触。
这样，壁部的台阶部分4就不会咬入固定涡旋部件1的深底部1e中，并在滑动时将其划伤，从而能提高涡旋式压缩机运转的可靠性。特别是，借助于这种形状，还可以在第一实施例的效果上增加接触时向滑动面引导的作用，同时而还能减小涡旋式压缩机的动力损失。
虽然在以上的各个实施例中，只说明了在旋转涡旋部件2涡旋状壁部2b的台阶部分4上采用倒角部分2f、2g、2h、2i的情形。但是，很明显，在固定涡旋部件1的涡旋状壁部1b的台阶部分4上，当然也可以采用如图1所示的那种倒角部分1f，以及其他类似的形状。
根据以上的说明，本发明的权利要求1中所述的涡旋压缩机，至少在各涡旋部件中有一个涡旋部件的台阶部分的凸出部分的前端，低于涡旋状壁部上缘的延长线。因此，在涡旋压缩机的运转过程中，就不会发生各涡旋部件互相咬入的情形，能防止磨损。因此，降低了涡旋压缩机的动力损失，能提供效率高，可靠性好的涡旋压缩机。
按照本发明权利要求2所述的涡旋压缩机，至少在各涡旋部件中有一个涡旋部件的台阶部分的凸出部分的前端，形成倒角或者圆角的形状。因此，能很容易地加工出这些形状，降低了制造成本。此外，由于防止了涡旋压缩机在运转时各涡旋部件之间的咬入，就能够提供效率高，可靠性好的涡旋压缩机。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，它包括具有垂直设置在端板的一个侧面上的涡旋状壁部，固定在预定位置上的固定涡旋部件；具有垂直设置在另一块端板的一个侧面上的另一块涡旋状壁部，与上述各涡旋状壁部啮合而阻止自转，但能支承其作公转的旋转涡旋部件；在上述各涡旋状壁部的上缘，形成了其高度在涡旋方向的中心一侧低而外圆周方向高的台阶部分，其特征在于，上述两个台阶部分的凸出一侧的前端中的至少某一个前端，低于上述上缘的延长线。
2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，在上述两个台阶部分的凸出一侧的前端中的至少某一个前端上，形成倒角或者圆角的形状。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能减少由于涡旋部件的倾倒而造成的动力损失,并且降低零件的磨损,可靠性很高的涡旋压缩机。在本发明的具有带台阶部分(4)的固定涡旋部件(1)和旋转涡旋部件(2)的涡旋压缩机中,在上述两个涡旋部件(1、2)中的至少一个涡旋部件的台阶部分(4)的凸出部分的前端,具有低于上缘的延长线的倒角部分(1f、2f)。
文档编号F04C18/02GK1389649SQ02121990
公开日2003年1月8日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年5月31日
发明者藤田胜博, 竹内真实 申请人:三菱重工业株式会社