涡旋式流体机械的制作方法

专利名称：涡旋式流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡旋式流体机械，尤其涉及推力承载构造。
背景技术：
例如适用于制冷回路的压縮机的涡旋式流体机械在壳体内包括定涡盘和 动涡盘，这些定涡盘和动涡盘彼此配合而形成压力室。
使动涡盘相对于定涡盘回转运动，随着该回转运动，将制冷回路的制冷剂 (工作流体)吸入压力室内并在压力室内对其进行压縮。之后，将压縮后的制 冷剂从压力室经由压縮机的排出口向制冷回路的冷凝器排出。
在上述制冷剂的压缩工序中，由于压力室内的制冷剂的压力成为高压，因 此会对动涡盘施加较大的推力负载。该推力负载使动涡盘沿其轴线方向从定涡 盘分离。
这种推力负载会阻碍动涡盘顺畅地进行回转运动，因此，压縮机在壳体的 支撑面与动涡盘之间具有推力承载装置、即推力轴承。在日本专利特开
2005-248925号公报、日本专利特开2005-291151号公报和日本专利特开 2005-307949号公报所公开的涡旋式流体机械中，作为推力轴承，具有周向排 列的多个承压片。各承压片例如由PPS (对聚苯硫)树脂等构成，并被保持在 壳体支撑面上形成的保持孔或保持槽内。
在上述公报所记载的各涡旋式流体机械中，动涡盘与承压片相对滑动。与 承压片相对滑动的动涡盘的滑动面一般由耐酸铝膜构成。耐酸铝膜不仅起到耐 氧化膜的作用，而且，由于其为多孔质，润滑油的保持性优良，因此还起到耐 磨损膜的作用。
然而，耐酸铝膜的表面粗糙，在初期磨合中会产生耐酸铝的磨屑。该磨屑 作为研磨剂发挥作用，会导致承压片和动涡盘的滑动面变得粗糙。承压片一旦变得粗糙，便会因磨粒磨损而产生磨损。 一旦承压片因该磨损而变薄，定涡盘 与动涡盘之间便会产生间隙，使压力室的气密性变差。其结果是，会因工作流 体从压力室泄漏而引起压縮性能变差，使压縮效率和体积效率变差。
为了防止这种压缩效率和体积效率的变差，可减小动涡盘的滑动面的表面 粗糙度。然而，在形成了耐酸铝膜后对动涡盘的滑动面进行研磨很繁琐，另外， 还需要引入相应的装置，会使制造成本上升。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种具有结构简单并可确保良 好的滑动特性的推力承载装置、能防止压縮效率和体积效率变差的涡旋式 流体机械。
为了实现上述目的，本发明的涡旋式流体机械包括固定在壳体内的 定涡盘；与该定涡盘之间形成压力室、并可相对于所述定涡盘进行回转运 动的动涡盘；设在所述壳体上、用于支撑来自所述动涡盘的推力负载的支 撑壁；以及配置在所述动涡盘与所述支撑壁之间的推力承载装置。所述推 力承载装置包括形成在所述支撑壁上的凹陷、被所述凹陷保持的承压片、 以及配置在所述动涡盘与所述承压片之间并具有与所述承压片相对滑动的 滑动面的耐磨板。
在本发明的涡旋式流体机械的推力承载装置中，在承压片与动涡盘之间 配置有耐磨板，承压片和动涡盘不会直接相对滑动。由于耐磨板与动涡盘 分体形成，因此容易通过研磨等对与承压片相对滑动的耐磨板的滑动面的 表面粗糙度进行调节。因此，采用该流体机械的推力承载装置，可实现简 单的结构，抑制承压片的磨损，并长期确保良好的滑动特性。其结果是， 该流体机械可防止定涡盘与动涡盘之间的间隙扩大，确保压力室的气密性， 防止压縮效率和体积效率变差。
最好涡旋式流体机械还包括将耐磨板相对于所述动涡盘定位的定位单 元，所述定位单元包括设在所述动涡盘上的凸缘部的外周面、形成在所 述耐磨板上并与所述凸缘部的外周面嵌合的嵌合孔、设于所述耐磨板和动涡盘中的一方的定位销、以及设于所述耐磨板和动涡盘中的另一方并与所 述定位销卡合的定位孔。
在最佳的涡旋式流体机械中，可利用定位单元来防止耐磨板相对于动 涡盘相对旋转，从而可抑制动涡盘和耐磨板相对滑动。因此，耐磨板不会 因与动涡盘相对滑动而产生磨损，能可靠地防止定涡盘与动涡盘之间的间 隙扩大。
另外，定位单元包括凸缘部的外周面、耐磨板的嵌合孔、以及设在 动涡盘或耐磨板上的定位销和定位孔，该流体机械可实现简单的结构，并 能可靠地防止定涡盘与动涡盘之间的间隙扩大。
最好所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大，所述动涡盘的外周缘 进行了倒角加工。
在最佳的涡旋式流体机械中，由于对动涡盘的外周缘进行了倒角加工， 因此即使耐磨板的外径比动涡盘的外径大，也可防止耐磨板的与动涡盘的 外周缘抵接的部位出现断裂、裂纹。
最好所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大，所述耐磨板的在径向 上超过动涡盘外周缘的外周部向与所述支撑壁相反的一侧翘曲。
在最佳的涡旋式流体机械中，由于耐磨板的在径向上超过动涡盘的外 周缘的外周部向与支撑壁相反的一侧翘曲，因此即使耐磨板的外径比动涡 盘的外径大，也可防止耐磨板的与动涡盘的外周缘抵接的部位出现断裂、 裂纹。
最好所述耐磨板的滑动面具有1. 6ix m以下的平均粗糙度Ra。 在最佳的涡旋式流体机械中，由于耐磨板的滑动面具有1.6um以下的 平均粗糙度Ra，因此在承压片与耐磨板之间的初期磨合中能可靠防止从耐 磨板表面产生磨屑，并能可靠防止承压片变得粗糙并磨损。


图1是表示作为涡旋式流体机械的压缩机的纵剖视图。 图2是沿图1中的II-II线剖切的横剖视图。
6图3是表示应用于图1的压縮机、并安装有第二连接销的动涡盘的后视图。 图4是放大表示图1中的推力轴承的附近部分的图。
图5是表示图4的推力轴承所使用的耐磨板的俯视图。
图6是放大表示应用了变形例的耐磨板的推力轴承的附近部分的图。
图7是放大表示应用了另一变形例的耐磨板的推力轴承的附近部分的图。
具体实施例方式
图1表示的是实施形态中的作为涡旋式流体机械的压縮机。该压縮机例如 被装入车辆用空调装置的制冷回路中，用于对制冷回路的制冷剂(工作流体) 进行压縮。制冷剂中含有作为润滑油的冷冻机油，该冷冻机油与制冷剂一起向 压縮机内的轴承、各种滑动面供给，对它们进行润滑。
压縮机具有大致圆筒状的壳体10，从图1中看，该壳体10从左向右 依次具有驱动外壳(电动机外壳)12、支撑壁14和涡盘外壳16。驱动外壳 12和涡盘外壳16夹着支撑壁14彼此结合，在这些外壳12、 16的外周壁 12a、 16a与支撑壁14之间分别夹有0形环17a、 17b。
在驱动外壳12的外周壁12a上，在驱动外壳12的端壁12b侧形成有 吸入口 18，吸入口 18与制冷回路的低压侧连接。另一方面，在外周壁12a 的支撑壁14侧形成有供电口 20，供电口20被供电插头(未图示)堵住。
在外周壁12a的内周面上固定有圆筒状的定子22，定子22位于吸入 口 18与供电口 20之间。在定子22上巻绕有线圈24，从线圈24引出引线 (未图示)，引线气密地贯穿供电插头。因此，可通过引线从外部对线圈 24供电。
在定子22的径向内侧配置有电枢26，电枢26具有由层叠电磁钢板 构成的筒状磁芯28、以及贯穿磁芯28中央的转轴30。在对线圈24供电时， 转轴30可与磁芯28 —体旋转。
转轴30从驱动外壳12的端壁12b —直到达支撑壁14。转轴30的端 壁12b侧的端壁被径向轴承32可自由旋转地支撑，该径向轴承32配置在 端壁12b的轴承孔内。支撑壁14形成有贯穿其中央的轴孔14a，转轴30具有被配置在轴孔14a内的大径端部30a。在轴孔14a的驱动外壳12侧配 置有径向轴承34，转轴30的大径端部30a附近的部分被径向轴承34可自 由旋转地支撑。
另外，在支撑壁14上形成有贯穿轴孔14a内周部的径向轴承34附近 的的润滑油供给孔14b，润滑油供给孔14b在轴孔14a内的台阶面处开口。 在支撑壁14上还形成有贯穿轴孔14a外周部的多个连通孔14c。
另一方面，在涡盘外壳16的外周壁16a上，在涡盘外壳16的端壁16b 侧形成有排出口 36，排出口 36与制冷回路的高压侧连接。在涡盘外壳16 内利用固定螺栓38固定着定涡盘40，在定涡盘40的基板40a与端壁16b 之间隔出排出室42。另外，排出口 36在排出室42内开口。
在定涡盘40的基板40a的外周部与涡盘外壳16的外周壁16a之间夹 有0形环，另一方面，在基板40a的中央部形成有排出孔44。排出孔44 利用簧片阀46进行开闭，簧片阀46的开度被阀按压件48限制。另外，簧 片阀46和阀按压件48固定在隔出排出室42的基板40a的背面上。
定涡盘40具有一体形成于其基板40a的支撑壁14侧的涡旋壁40b， 与同样具有基板50a和涡旋壁50b的动涡盘50啮合。这些涡旋壁40b、 50b 的形状分别由渐开线确定。因此，在定涡盘40与动涡盘50之间形成有多 个压力室52，且动涡盘50可相对于定涡盘40进行回转运动。
随着动涡盘50的回转运动，压力室52恰好在定涡盘40和动涡盘50 的径向外侧形成，在其容积减小的同时朝径向内侧移动，并在径向中央部 消失。另外，工作流体在径向外侧被吸入压力室52中，当压力室52到达 径向中央部时，压力室52内的工作流体的压力超过簧片阀46的关闭压力， 压力室52内的工作流体便会向排出室42排出。
另外，定涡盘40和动涡盘50例如由铝合金构成，在这些涡盘40、 50 的表面上通过耐酸铝处理形成有耐酸铝膜。在各涡旋壁40b、 50b的前端配 置有端部密封件，端部密封件与相对回转的对象即涡盘50、 40的基板50a、 40a滑动接触。
在动涡盘50与转轴30之间连结有转换机构，该转换机构将转轴30的
8旋转运动转换成动涡盘50的回转运动。
具体而言，从转轴30的大径端部30a朝着动涡盘50突出有曲柄销54， 在曲柄销54上安装有偏心衬套56。另一方面，动涡盘50的基板50a位于 支撑壁14的附近，在基板50a的支撑壁14侧的背面上一体并同轴地形成 有凸缘部50c。凸缘部50c从基板50a的背面突出到支撑壁14的轴孔14a 内，将偏心衬套56收容在内侧。在凸缘部50c的内周面与偏心衬套56的 外周面之间配置有滚针轴承58，偏心衬套56和动涡盘50被滚针轴承58 可相对旋转地连结。
另外，在偏心衬套56上安装有平衡配重60，动涡盘50的回转运动因 平衡配重60而稳定。
另外，在动涡盘50与支撑壁14之间形成有多个自转制动件62，当动 涡盘50回转运动时，自转制动件62阻止动涡盘50自转运动。
具体如图2所示，支撑壁14具有环状的支撑面64，支撑面64与动涡 盘50的基板50a的外周部相对。在支撑面64上沿周向以90度的等间隔形 成有大致圆形的凹陷66。各自转制动件62具有配置在凹陷66内的链环部 件68，链环部件68利用从凹陷66的底面中心突出的第一连接销70可相对 旋转与支撑壁14连结。另外，链环部件68利用从动涡盘50的基板50a突 出的第二连接销72可相对旋转地与动涡盘50连结。
另外，图2虽是沿图1中的II-II线剖切的剖视图，但为了说明支撑 面64，支撑壁14以俯视图而不是剖视图来表示。
如图3所示，第二连接销72同轴地配置在凸缘部50c的径向外侧。第 一连接销70和第二连接销72与转轴30的轴线平行，并在凹陷66的径向 上分离。当动涡盘50回转运动时，自转制动件62的链环部件68以第一连 接销70为中心在凹陷66内旋转，由此，可阻止通过第二连接销72与链环 部件68连结的动涡盘50的自转运动。
另外，在动涡盘50与支撑壁14之间还设置有推力轴承74，该推力轴 承74用于支撑来自动涡盘50的推力负载。
具体而言，再次参照图2，推力轴承74具有在支撑壁14的支撑面64上形成的12个保持孔76。这些保持孔76分别呈圆形，在凹陷66之间的各 区域内三个一组地等间隔配置。
在各保持孔76内可自由旋转地嵌合有扁平圆筒形状的承压片78。承 压片78可由金属、陶瓷、合成树脂或合成橡胶等材料形成。从减小动涡盘 50的滑动阻力的角度出发，承压片78最好由合成树脂形成。
像图4中放大表示的那样，承压片78的厚度比保持孔76的深度大， 在承压片78的一个端面与保持孔76的底面成面接触的状态下，承压片78 的另一端部从支撑面64突出。在承压片78的另一端部与动涡盘50的基板 50a之间配置有圆环状的平坦的耐磨板80，承压片78的另一个端面与耐磨 板80面接触。
图5是耐磨板80的俯视图，耐磨板80在中央部具有中央孔82。耐磨 板80的外径与动涡盘50的基板50a的外径大致相等，中央孔82的孔径与 动涡盘50的凸缘部50c的外径大致相等。
另外，耐磨板80在与第二连接销72对应的4个位置上具有定位孔84， 定位孔84的孔径与第二连接销72的外径大致相等。
因此，动涡盘50的凸缘部50c与耐磨板80的中央孔82嵌合，且第二 连接销72的根部与耐磨板80的定位孔84嵌合。由此，耐磨板80与动涡 盘50的基板50a面接触，且被定位成不能相对于基板50a相对旋转。
耐磨板80的厚度并没有特别的限制，例如为O. 3mm左右。对与承压片 78相对滑动的耐磨板80的滑动面进行了研磨加工，适当减小其表面粗糙 度。最好耐磨板80的滑动面的算术平均表面粗糙度Ra为1.6um以下。这 是因为，在这种情况下能可靠防止初期磨合时产生磨屑，并能可靠防止承 压片78磨损。
另外，耐磨板80的材质并没有特别的限制，但最好使用SK材料(碳 素工具钢材)，因为其具有较好的耐磨性能。与承压片78相对滑动的耐磨 板80的滑动面也可由通过表面处理形成的滑动膜构成。
在上述压縮机中，当对定子22供电时，电枢26、即转轴30旋转。转 轴30的旋转运动被转换成动涡盘50的回转运动。随着该回转运动，可执行由将制冷剂吸入压力室52的吸入工序、压力室52内的制冷剂的压縮工 序以及从压力室52向排出室42排出制冷剂的排出工序构成的一连串工序。 换言之，可将制冷剂从制冷回路的低压侧吸入压縮机内，在压縮机内对吸 入的制冷剂进行压縮，之后将其向制冷回路的高压侧排出。
采用上述推力轴承74，在动涡盘50的回转运动中，各承压片78被耐 磨板80带动滑动而在保持孔76内旋转，由此，承压片78可相对于保持孔 76的底面和耐磨板80的滑动面中的一方或双方滑动。
另外，采用上述推力轴承74，在承压片78与动涡盘50之间配置有耐 磨板80，承压片78和动涡盘50不会直接相对滑动。由于耐磨板80与动涡 盘50分体形成，因此容易通过研磨等对与承压片78相对滑动的耐磨板80 的滑动面的表面粗糙度进行调节。因此，采用该推力轴承，可实现简单的 结构，抑制承压片78的磨损，并长期确保良好的滑动特性。其结果是，该 压縮机可防止定涡盘40与动涡盘50之间的间隙扩大，确保压力室52的气 密性，防止压縮效率和体积效率变差。
另外，采用该推力轴承74，通过第二连接销72与耐磨板80的定位孔 84嵌合，可实现简单的结构，防止耐磨板80相对于动涡盘50相对旋转， 从而抑制动涡盘50和耐磨板80相对滑动。因此，耐磨板80不会因与动涡 盘50相对滑动而产生磨损，能可靠地防止定涡盘40与动涡盘50之间的间 隙扩大。
本发明并不局限于上述一实施形态，可进行各种变形。 例如，虽然一实施形态的压縮机将由定子22、线圈24和电枢26构成 的电动马达收容在驱动外壳12内，但也可将带轮、电磁离合器以可旋转的 形态设置在驱动外壳的外侧来代替电动马达。这种情况下，驱动外壳的将 带轮、电磁离合器可旋转地支撑的部分形成为小径部，在小径部与带轮或 电磁离合器之间设置轴承。另外，在从驱动外壳突出的转轴30的端部连结 带轮、电磁离合器。
在一实施形态中，承压片78的平面形状呈圆形，但承压片的平面形状 并没有特别的限制，也可以呈圆弧状。另外，也可根据承压片的平面形状对承压片的数目、保持承压片的凹陷的形状及数目也作适当变更，例如， 凹陷也可以是圆弧状延伸的槽。
另外，在一实施形态中，耐磨板80的外径与动涡盘50的基板50a的 外径大致相等，但耐磨板的外径也可小于或大于动涡盘50的基板50a的外 径。例如，也可如图6所示，使用具有比基板50a的外径大的外径的耐磨 板90。这种情况下，最好对基板50a的背面的外周缘92进行倒角加工，以 防止耐磨板90的与基板50a的背面的外周缘抵接的部位出现断裂、裂纹。
另外，除了耐磨板80、 90夕卜，还可使用如图7所示的耐磨板94。耐 磨板94具有比动涡盘50的外径大的外径，且其径向上超过动涡盘50的基 板50a的外周缘的外周部向与支撑壁14相反的一侧翘曲。这种情况下，由 于耐磨板94的外周部94a翘曲，因此即使不对基板50a的背面的外周缘进 行倒角加工，也可防止耐磨板90的与基板50a的背面的外周缘抵接的部位 出现断裂、裂纹。
本发明的涡旋式流体机械并不局限于装入车辆用空调装置的制冷回路 的压縮机，当然也可用作各种领域的压縮机或膨胀器。
权利要求
1. 一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括固定在壳体内的定涡盘；与所述定涡盘之间形成压力室、并可相对于所述定涡盘进行回转运动的动涡盘；设在所述壳体上、用于支撑来自所述动涡盘的推力负载的支撑壁；以及配置在所述动涡盘与所述支撑壁之间的推力承载装置，所述推力承载装置包括形成在所述支撑壁上的凹陷、被所述凹陷保持的承压片、以及配置在所述动涡盘与所述承压片之间并具有与所述承压片相对滑动的滑动面的耐磨板。
2. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，还包括将所述 耐磨板相对于所述动涡盘定位的定位单元，所述定位单元包括设在所述动涡盘上的凸缘部的外周面、形成在所述耐磨板上并与所述凸缘部的外周面嵌合的嵌合孔、 设于所述耐磨板和动涡盘中的一方上的定位销、以及 设于所述耐磨板和动涡盘中的另一方上并与所述定位销卡合的定位孔。
3. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大， 所述动涡盘的外周缘进行了倒角加工。
4. 如权利要求2所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大， 所述动涡盘的外周缘进行了倒角加工。
5. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大，所述耐磨板的在径向上超过动涡盘外周缘的外周部向与所述支撑壁相 反的一侧翘曲。
6. 如权利要求2所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述耐磨板的外径比所述动涡盘的外径大，所述耐磨板的在径向上超过动涡盘外周缘的外周部向与所述支撑壁相 反的一侧翘曲。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述耐磨板的滑动面具有1. 6 w m以下的平均粗糙度Ra。
全文摘要
一种涡旋式流体机械，包括固定在壳体(10)内的定涡盘(40)；与定涡盘(40)之间形成压力室(52)、并可相对于定涡盘(40)进行回转运动的动涡盘(50)；设在壳体(10)上、用于支撑来自动涡盘(50)的推力负载的支撑壁(14)；以及配置在动涡盘(50)与支撑壁(14)之间的推力轴承(74)。推力轴承(74)包括形成在支撑壁(14)上的保持孔(76)、被保持孔(76)保持的承压片(78)、以及配置在动涡盘(50)与承压片(50)之间并具有与承压片(78)相对滑动的滑动面的耐磨板(80)。
文档编号F04C18/02GK101427029SQ20078001423
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月21日
发明者武井祐治 申请人:三电有限公司