专利名称：涡轮压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮压缩机，尤其涉及壳的内部结构。
背景技术：
到目前为止，如日本国公开特许公报特开平8-261178号中所公开的那样，涡轮压缩机在进行冷冻循环的制冷剂回路中压缩制冷剂时要用。如图5(局部剖视图)所示，在该涡轮压缩机100的壳110内装有压缩机构120、用以驱动该压缩机构120的马达131。在该图示例中，将马达131布置在压缩机构120的下方。
所述压缩机构120包括具有相互啮合的涡旋状搭接(lap)121b、122b的固定涡轮121和可动涡轮122、支撑该两涡轮121、122的套(housing)123，套123被固定在壳110内。在图中，所述固定涡轮121以涡旋状搭接121b朝下的姿势固定在套123的上面；可动涡轮122以从下方和固定涡轮121啮合的状态由套123支撑着，且可动。所述可动涡轮122联接在驱动轴132的偏心部132a上，该驱动轴132又联接在马达131上。而且在套123上装了能禁止可动涡轮122自转的十字头联轴节126。
所述壳110为纵长圆筒状密闭容器，压缩机构120的上下被划分为两个空间。所述壳110上设了与压缩机构120下方的空间(低压空间)连通且接着制冷剂回路中的吸入管道的吸入管114、与压缩机构120上方的空间(喷出空间)连通且接着制冷剂回路中的喷出管道的喷出管115。在所述压缩机构120中还形成有让形成在所述两涡旋状搭接121b、122b之间的压缩室和所述低压空间连通的吸入口Pi、让该压缩室和所述高压空间连通的喷出口Po。
在该涡轮压缩机100中，驱动轴132一旋转，可动涡轮122就旋转，却不沿规定的旋转轨道自转。换句话说，可动涡轮122相对固定涡轮121公转。这样以来，两涡旋状搭接121b、122b的相对位置关系就发生变化，所述压缩室的容积也就周期性地变化，而重复进行以下动作。即从吸入管114及低压空间将制冷剂吸到压缩室内，在压缩室内压缩制冷剂，从压缩室将制冷剂喷向高压空间及制冷剂回路中。
然而，因在上述现有结构下，将马达131、驱动轴132布置在壳110内的低压空间里(所谓的低压密闭室构造)，故在从该低压空间将制冷剂(吸入气体)吸入到压缩机构120中时，由于马达损失、机械损失所产生的热就会加到吸入气体中而使吸入气体的密度下降，造成容积效率下降。而且若要防止容积效率下降，就要采取使每个涡轮121、122的涡旋状搭接121b、122b的涡旋形状增大等措施，这又将造成压缩机100成本升高及其大型化。
发明内容
本发明正是为解决上述问题而研究出来的，其目的在于防止在涡轮压缩机中，由于吸入气体的加热而使容积效率下降，防止成本升高及其大型化。
本发明为，在壳10内被划分为两个空间的涡轮压缩机1中，让设置了马达31的空间为喷出一侧的高压空间；让没布置马达31的空间为吸入一侧的低压空间。
具体而言，本发明的第一技术方案以下述涡轮压缩机1为前提。在它的壳10内，有包括形成压缩室C的固定涡轮21及可动涡轮22的压缩机构20、驱动该压缩机构20的马达31；该压缩机构20中包括将壳10内划分为第一空间S1及第二空间S2的隔离部件23。
在所述涡轮压缩机1中，所述压缩机构20的吸入口Pi与第一空间S1相通，同时在所述壳10的第一空间S1一侧设了吸入管14；所述压缩机构20中的喷出口Po、28a、28b与第二空间S2相通，同时在所述壳10的第二空间S2一侧设了喷出管15；而且所述马达31被布置在第二空间S2中。
在本发明的第一技术方案中，从吸入管14被吸到压缩机的壳10内的低压气体通过第一空间S1及压缩机构20的吸入口Pi流向压缩室C。该低压气体在可动涡轮22相对固定涡轮21公转下在压缩室C内被压缩而达到高压，然后从压缩机构20的喷出口Po、28a、28b通过第二空间S2及喷出管15被喷向壳10外。在本发明的涡轮压缩机1中，因马达31被布置在为高压空间的第二空间S2中，故马达损失、机械损失所造成的热不会加给吸入气体。
本发明的第二技术方案为，在本发明的第一技术方案所述的涡轮压缩机1中，将固定涡轮21固定到相对隔离部件23而言靠近第一空间S1的那一侧；在固定涡轮21形成压缩机构20的吸入口Pi，以便第一空间S1与压缩室C的外周端相通，所形成的喷出口Po、28a、28b，从压缩室C的内周端开始通过固定涡轮21、隔离部件23与第二空间S2相通。
在本发明的第二技术方案中，被导入到壳10内的低压气体通过形成在固定涡轮21的吸入口Pi被吸到压缩室C中。另一方面，从压缩室C喷出的高压气体从固定涡轮21跨过隔离部件23的喷出口Po、28a、28b喷向第二空间S2，之后又通过喷出管15喷向壳10外。一般情况下，压缩机的内部贮存着润滑油，机器运转时，润滑油被供向两涡轮21、22的接合面等，也流入压缩室C中。压缩机构20工作时，该润滑油与高压气体一起被喷向第二空间S2中。在本发明的压缩机中，因马达31设在高压的第二空间S2中，贮存润滑油的贮油处也设在第二空间S2中，故确能让油回到该贮油处。
本发明的第三技术方案为，在本发明的第二技术方案所述的涡轮压缩机1中，隔离部件23上形成了收纳着可动涡轮22并让它能公转的涡轮凹部24；还有将所述涡轮凹部24划分为内周一侧的高压部H和外周一侧的低压部L的密封部件27；构成的所述涡轮凹部24的低压部L与壳10内的第一空间S1相通。
这样制成使所述涡轮凹部24的低压部L与壳10的第一空间S1相通的结构以后，机器运转时进到涡轮凹部24中的润滑油就会在可动涡轮22的公转、伴随着该公转的十字头联轴节26的动作下而被弹上来，进而该被弹上来的那一部分润滑油进而被从开口部A排到第一空间S1中。被排到第一空间S1的润滑油被从那一连通部分排到第一空间S1中。被排到第一空间S1的润滑油在第一空间S1内雾化后，又被从吸入口Pi吸到压缩室C内，和制冷剂一起被排到第二空间S2中。润滑油就这样回到贮油处了。
本发明所述的第四技术方案为，在本发明的第三技术方案所述的涡轮压缩机1中，在多处将所述固定涡轮21紧固到隔离部件23上，同时在每一紧固部之间给该固定涡轮21及隔离部件23中至少一部件，形成与所述涡轮凹部24的低压部L和第一空间S1相通的开口部A。
在本发明的第四技术方案中，隔离部件23中的涡轮凹部24的低压部L确能通过所述开口部A与所述第一空间S1相连通。因此，若润滑油进入所述涡轮凹部24，该润滑油就确能在机器运转时通过所述开口部A被排到第一空间S1。
—效果一本发明的第一技术方案是这样做的，即将马达31布置在由隔离部件23将壳10内划分出的第一空间S1及第二空间S2中的为高压空间的第二空间S2中，而使马达损失、机械损失所产生的热不会加给吸入气体。故能防止由于吸入气体密度下降而造成的容积效率的下降。结果就不需要考虑如何将各个涡轮的涡旋状搭接做得大一些的对策了，因而可防止压缩机1的成本上升、大型化。
本发明的第二技术方案是这样做的，即让在压缩室C中变为高压的气体和润滑油一起喷到第二空间S2(高压空间)中，故确实能将润滑油回收到设在壳10内的高压空间中的贮油处。
本发明的第三技术方案是这样做的，通过可动涡轮22的公转而把进到涡轮凹部24的润滑油从涡轮凹部24的低压部L排到第一空间S1中，故涡轮凹部24中就不容易贮存超出需要的油。
我们知道，现有压缩机中，不仅有所述低压密闭室结构，还有壳10内全为高压气氛的结构(高压密闭室结构)。在为该高压密闭室结构的情况下，因固定涡轮21的周围为高压，故必须将那一高压空间和压缩室C外周一侧的低压部分密闭好。因这一密闭结构的存在，而造成在该高压密闭室结构中，要在贮存在涡轮凹部24的油几乎无处可逃的状态下，边由十字头联轴节26搅拌该润滑油，边由可动涡轮22公转。结果是造成搅拌损失增大，运转效率下降。与此相对，在本发明中，将润滑油从涡轮凹部24的低压部L排到了第一空间S1，故可抑制由于搅拌损失带来的运转效率的下降。
还有，在本发明中，因在隔离部件23和固定涡轮21之间不再需要密闭结构，故不仅很容易使压缩机构20的结构更加简单，还可使压缩机构20的直径小一些而使压缩机1本身小型化。
还有，在所述高压密闭室结构下，吸入管14通过高压空间接在固定涡轮21上，而与压缩室的低压一侧相通，结果是在该吸入管14和固定涡轮21之间需要密闭构件，结构也就会变得复杂起来。但在本发明中，可让吸入管14朝着第一空间S1开放，故也不需要该密闭构件而可使结构更加简单。
还有，在为高压密闭室结构的情况下，因壳内的高压空间的压力作用在固定涡轮21上，而压缩室内的外周一侧却为低压，故有可能导致固定涡轮21在该高、低压力差的作用下变形，而在它和可动涡轮22之间产生间隙，制冷剂从间隙中漏出来，效率下降。若为防止发生这一现象去提高固定涡轮2 1的强度，又会造成机构的大型化。然而在上述结构下却能够防止出现这样的问题。
还有，本发明的第四技术方案是这样做的，即积极地给固定涡轮21和隔离部件23中至少一个部件设一开口部A，而让涡轮凹部24的低压部L与第一空间S1连通，故确实能防止润滑油贮存在涡轮凹部24中而造成搅拌损失增大，也能更确实地控制运转效率的下降。
图1为本发明的实施例所涉及的涡轮压缩机的结构剖视图。
图2为该涡轮压缩机的压缩机构中的固定涡轮的俯视图。
图3为该涡轮压缩机的压缩机构中的套及可动涡轮的俯视图(将固定涡轮拆下来以后的压缩机构的俯视图)。
图4为该涡轮压缩机中的压缩机构的俯视图。
图5为局部剖视图，示出了现有的涡轮压缩机的内部结构。
具体实施例方式
下面，参考附图，详细说明本发明的实施例所涉及的涡轮压缩机。图1为该涡轮压缩机1的结构剖视图。
该涡轮压缩机1，例如在空调装置的制冷剂回路中进行蒸气压缩式冷冻循环的压缩行程。如图1所示，在该涡轮压缩机1的壳10内装有压缩机构20和用以驱动该压缩机构20的驱动机构30。壳10由纵长圆筒状壳体11、接合在壳体11上端部的上部端板12、接合在壳体11下端部的下部端板13组成。上部端板12和下部端板13分别焊接在壳体11上，壳10处于密闭状态。
所述压缩机构20包括固定涡轮21及可动涡轮22、套23即用以将该压缩机构20固定到壳10上的部件。套23被固定在壳体11的上端部。驱动机构30的位置在压缩机构20下方，且由固定在壳10上的马达31构成。该马达31中有一驱动轴32，该驱动轴32又联接在压缩机构20的可动涡轮22上。
将上述套23压入壳体11中，和壳体11以气密状态接合到一起。壳10的内部被划分为该套23上方的第一空间S1和该套23下方的第二空间S2，该套23构成隔离部件。
套23的上面装了所述固定涡轮21。也就是说，固定涡轮21相对套23而言位于靠第一空间S1的那一侧，套23包括由第一凹陷部24a和第二凹陷部24b组成的涡轮凹部24，借助套23将可动涡轮22安在该涡轮凹部24内，可动。第一凹陷部24a形成在套23的上面一侧，第二凹陷部24b的直径比第一凹陷部24a的小，且它形成在该第一凹陷部24a的底面。
所述套23的下面一侧有轴承部25，它借助滑动轴承25a支撑着驱动轴32且该驱动轴32能旋转。该轴承部25上形成有其直径比第二凹陷部24b还小的轴承孔25b，该轴承孔25b和第二凹陷部24b连通。
所述固定涡轮21包括端板21a和涡旋状搭接21b。所述固定涡轮21以涡旋状搭接21b朝下的姿势固定在所述套23上。可动涡轮22包括设在套23的第一凹陷部24a内且可动的端板22a、与固定涡轮21的涡旋状搭接21b啮合的涡旋状搭接22b。可动涡轮22的端板22a下面形成了与端板22a形成为一体、通过滑动轴承22c和所述驱动轴32联接着的轮毂22d。该轮毂22d位于所述第二凹陷部24b内。
所述驱动轴32的与轮毂22d联接的部分构成为偏心部32a。可动涡轮22通过设在第一凹陷部24a上的十字头联轴节26联接在套23上，而不得自转。
第二凹陷部24b内设有位于轮毂22d周围的环状密封环27。该密封环27和第二凹陷部24b的内周面紧密结合，同时还由图中未示的助威机构压接在可动涡轮22的端板22a的下面。第一凹陷部24a和第二凹陷部24b被该密封环27分开，所述涡轮凹部24被划分为密封环27外侧的低压部L和密封环27内侧的高压部H。
图2为固定涡轮21的俯视图。所述固定涡轮21的端板21a的外周缘部朝着图1的下方延伸，其下端形成有沿径向朝外突出的凸缘21c。该凸缘21c的外径形成得比套23的第一凹陷部24a的内径还小，同时，在多处有沿径向朝外突出的紧固片21d。固定涡轮21通过该紧固片21d固定在套23上。
如为俯视图的图3所示，套23上有从第一凹陷部24a的内周面沿径向朝内突出的接收部23c。在固定涡轮21的紧固片21d上形成有让螺栓穿过的通孔H1；在套23的接收部23c上形成有好拧紧该螺栓的螺孔H2。于是，如图4所示，当用螺栓将固定涡轮21固定到套23上时，就在套23和固定涡轮21之间形成开口部A，套23上方的第一空间S1就和涡轮凹部24的低压部L连通。
在上述结构下，固定涡轮21的凸缘21c的下面和可动涡轮22的端板22a的上面为相对滑动的滑动面，两涡轮21、22的涡旋状搭接21b、22b的接触部分间的间隙形成为涡旋状压缩室C。该压缩室C的容积伴随着可动涡轮22的公转而周期性地变化，由此来重复进行制冷剂的吸入、压缩和喷出这一系列动作。
所述壳10上接着将制冷剂回路中的制冷剂引导到压缩机构20的吸入管14、用以将壳10内的制冷剂喷到壳10外的喷出管15。吸入管14被固定在上部端板12上，与套23上方的第一空间S1连通；喷出管15被固定在壳体11上，与套23下方的第二空间S2连通。
所述压缩机构20中，有形成在固定涡轮21上而让压缩室C的外周端与第一空间S1相通的吸入口Pi(图2、图4)；从压缩室C的内周端通过固定涡轮21和隔离部件与第二空间S2相通的喷出口Po、28a、28b。喷出口Po、28a、28b，由形成在固定涡轮21的端板21a上的喷出开口Po、形成在固定涡轮21的上面和喷出盖28(图2、图4中省略)之间的喷出凹部28a及从该喷出凹部28a通过固定涡轮21及套23口朝第二空间S2开的连通路28b组成。
在上述结构下，制冷剂由于可动涡轮22的公转而被从吸入口Pi吸到压缩室C中。该压缩室C的容积变小，制冷剂被压缩，而通过喷出口Po、28a、28b流入第二空间S2。因此，在本实施例中，壳10内的第一空间S1成为被低压制冷剂充满的低压空间；壳10内的第二空间S2成为被高压制冷剂充满的高压空间。
给所述套23形成了一回油孔42，当第二凹陷部24b中贮存了润滑油时，它就将该润滑油排向第二空间S2。
将所述马达31布置到为高压空间的第二空间S2中。该马达31包括固定在壳10的内周面上的环状定子33、布置在该定子33内侧的转子34。在所述定子33的外周面上多处形成有磁芯切除部33a。该磁芯切除部33a形成在该定子33的外周面的一部分上，且为沿上下方向连续的缺口，它的作用是让马达31上方的空间和下方的空间连通。
所述驱动轴32被固定在转子34上，该驱动轴32的上端部联接在可动涡轮22上；该驱动轴32的下端部借助滑动轴承35a由固定在壳10下部的轴承板35支承着。壳10的下部为贮存润滑油的贮油处，在驱动轴32的下端部设置了离心泵36。驱动轴32上形成有从离心泵36朝上方延伸的供油通路(未图示)，它将由离心泵36抽上来的润滑油供到各个滑动轴承22c、25a、35a的滑动部、两涡轮21、22的滑动面上等。
其次，说明该涡轮压缩机1的运转情况。
首先，马达31一起动，转子34和驱动轴32就相对定子33一体旋转。这样以来，可动涡轮22就受十字头联轴节26的作用而不能自转，故可动涡轮22就仅在以驱动轴32的偏心部32a的偏心量为旋转半径的旋转轨道上公转。
通过该可动涡轮22的公转，制冷剂就从吸入口Pi经吸入管14及第一空间S1而被吸到压缩室C中。压缩室C的容积一开始减小，制冷剂就被压缩，达到高压，而从喷出口Po、28a、28b喷到第二空间S2中。然后制冷剂又进一步被从喷出管15喷到壳10外。
因在该实施例的涡轮压缩机1中，将马达31布置在为高压空间的第二空间S2中，故由于马达损失、机械损失所产生的热不会加给吸入气体，也就能防止由于吸入气体密度下降而造成的容积效率的下降。结果就不需要将它做成各个涡轮21、22的涡旋状搭接21b、22b较大的结构了，因而可防止成本上升、大型化。
因为在该结构下，让流到第二空间S2的制冷剂先在马达31的周围流动，再喷到壳10外，故可用制冷剂冷却马达31。
在本实施例中，在运转中供向滑动轴承22c、25a的润滑油贮存在涡轮凹部24的高压部H，然后进一步从可动涡轮22和密封环27间的微小间隙漏出来而进入低压部L的情况下，该低压部L内的润滑油会由于可动涡轮22的公转、伴随着该公转的十字头联轴节26的动作而被弹上来，进而被从开口部A排到第一空间S1中。被排到第一空间S1的润滑油在该第一空间S1内雾化后，又被从吸入口Pi吸到压缩室C内，和制冷剂一起被排到第二空间S2中。
与此相对，象现有的高压密闭室结构那样，在固定涡轮21的周围为高压空间结构的情况下，因在那一高压空间和压缩机构20内的低压部分之间存在压力差，故如图4中的假想线所示，必须让所述隔离部件23和固定涡轮21在凸缘21c的整个一周上贴紧，于是，就是在所贮存的润滑油无处可逃的状态下，边由十字头联轴节26搅拌该润滑油，边由可动涡轮22公转。因此，在高压密闭室结构下，搅拌损失会由于油的抵抗而增大，使运转效率下降。然而，在本实施例中，因让固定涡轮21周围的第一空间S1为低压空间，并和涡轮凹部24的低压部L连通，故可通过将涡轮凹部24的润滑油排到第一空间S1这一做法来防止运转效率下降。
还因不再需要让隔离部件和固定涡轮21贴紧的密封结构，故和需要密封部分的结构相比，可使压缩机构20的结构更加简单。由此而可将压缩机构20的直径制得小一些，从而可使压缩机1自身小型化。
因在高压密闭室结构下，将吸入管14直接联接到固定涡轮21上，故其间需要密封部件而使结构复杂化了，但在上述结构下，因不需要该密封部件而可使结构简化。
在高压密闭室结构下，固定涡轮21有可能由于作用在固定涡轮21外面的高压压力和压缩室外周侧的低压压力之间的压力差而发生变形，而在两涡轮21、22间出现缝隙，漏出制冷剂，导致效率下降等。而且，若为控制该变形去提高固定涡轮21的强度，又会导致机构大型化。但在上述结构下，可防止出现这样的问题。
此外，在上述实施例中，将固定涡轮21的凸缘21c的外径做得此套23的第一凹陷部24a的内径小，同时还设了朝外突出的紧固片21d，以便在套23和固定涡轮21间形成开口部A的，还可适当地改变开口部的形状。例如，在固定涡轮21或者套23的一部分上形成与第一凹陷部24a和第一空间S1连通的缺口、通孔或者槽等，用这些缺口、通孔或者槽等作为开口部A。
权利要求
1.一种涡轮压缩机，在它的壳(10)内，有包括形成压缩室(C)的固定涡轮(21)及可动涡轮(22)的压缩机构(20)、驱动该压缩机构(20)的马达(31)；该压缩机构(20)中包括将壳(10)内划分为第一空间(S1)及第二空间(S2)的隔离部件(23)，其中所述压缩机构(20)中的吸入口(Pi)与第一空间(S1)相通，同时在所述壳(10)的第一空间(S1)一侧设了吸入管(14)；所述压缩机构(20)中的喷出口(Po、28a、28b)与第二空间(S2)相通，同时在所述壳(10)的第二空间(S2)一侧设了喷出管(15)；所述马达(31)被布置在第二空间(S2)中。
2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中将固定涡轮(21)固定到相对隔离部件(23)而言的第一空间(S1)一侧；在固定涡轮(21)形成压缩机构(20)的吸入口(Pi)，以便第一空间(S1)与压缩室(C)的外周端相通；所形成的喷出口(Po、28a、28b)，自压缩室(C)的内周端开始通过固定涡轮(21)、隔离部件(23)与第二空间(S2)相通。
3.根据权利要求2所述的涡轮压缩机，其中隔离部件(23)上形成了收纳着可动涡轮(22)并让它能公转的涡轮凹部(24)；还有将所述涡轮凹部(24)划分为内周一侧的高压部(H)和外周一侧的低压部(L)的密封部件(27)；构成的所述涡轮凹部(24)的低压部(L)与壳(10)内的第一空间(S1)相通。
4.根据权利要求3所述的涡轮压缩机，其中在多处将所述固定涡轮(21)紧固在隔离部件(23)上，同时在紧固部之间给该固定涡轮(21)及隔离部件(23)中至少一部件形成与所述涡轮凹部(24)的低压部(L)和第一空间(S1)相通的开口部(A)。
全文摘要
本发明公开了一种涡轮压缩机，在壳(10)内被划分为两个空间(S1、S2)的涡轮压缩机(1)中，让布置了马达(31)的空间(S2)为喷出一侧的高压空间，让没布置马达(31)的空间(S1)为吸入一侧的低压空间，来防止由于吸入气体被加热而使容积效率下降、成本上升及大型化等。
文档编号F04C29/00GK1512069SQ0216058
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者梶原干央, 加藤胜三, 古庄和宏, 三, 原干央, 宏 申请人:大金工业株式会社