涡旋式流体机械及其维护方法与流程

本发明涉及涡旋式流体机械及其维护方法。

背景技术：

本发明的背景技术有专利文献1、2。专利文献1中，记载了“一种旋转机械，其特征在于：在台板上立起设置安装板而成的支架中的上述安装板的一侧，固定使轴线为水平的电动机式驱动单元中的输出侧，并且在该安装板的另一侧可自由拆装地安装被驱动旋转机械的主体中的输入侧，由此将上述电动机式驱动单元中的输出轴与被驱动旋转机械的主体中的输入轴连结”。

专利文献2中，记载了“一种涡旋式流体机械，其包括壳体；在该壳体中设置的立起设置有螺旋状的搭接部(lap)的固定涡旋件；在端板的表面立起设置与上述固定涡旋件的搭接部重合的螺旋状的搭接部并且与上述固定涡旋件组合形成多个压缩室且旋转运动的旋转涡旋件；在上述壳体中可旋转地设置的驱动上述旋转涡旋件的驱动轴；和为了防止上述旋转涡旋件的自转并使其旋转运动而在旋转涡旋件的周向上设置有多个的辅助曲柄机构，其特征在于：上述辅助曲柄机构包括：在上述旋转涡旋件侧设置的旋转侧轴承部；在固定侧设置的固定侧轴承部；和与该旋转侧轴承部和固定侧轴承部连结的辅助曲轴，将旋转侧轴承部和固定侧轴承部中的至少一方收纳在凸起件中，将该凸起件经由轴向的支柱与上述旋转涡旋件或上述固定侧连接”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-29238号公报

专利文献2：日本特开2011-252448号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

专利文献1的涡旋式流体机械(旋转机械)中，例如卸下电动机式驱动单元7时轴(输出轴10)的前端的偏心部(偏心筒14)保持安装在主体单元(被驱动旋转机器主体)一侧的状态。因此，不能进行单独使用电动机的动作确认。

专利文献2的涡旋式流体机械中，例如在卸下电动机单元(电动机(驱动源)15)后能够由电动机单元单体运转而进行动作确认，但是因为轴(主轴15b)与主轴部9是分体的，使用固接部件连结，所以部件个数较多，分解时耗费工作量。另外，因为轴与主轴部9是分体的，所以容易发生偏芯，如果发生偏芯则对主轴承施加的负荷增加、导致轴承寿命降低。

另外，例如，轴的偏心部的前端具有旋转轴承，需要进行对旋转轴承供给润滑脂等润滑剂等的维护。专利文献1、专利文献2都是偏心部被安装在压缩机单元中的状态，因此为了对旋转轴承供油而卸下电动机式驱动单元7之后，需要进一步卸下偏心部(偏心筒14)。因此，专利文献1的结构中仅将电动机式驱动单元7从主体单元(被驱动旋转机器主体)卸下，不能够对旋转轴承供给润滑脂，不能够容易地进行旋转轴承的润滑脂的目视确认和润滑脂的供给等维护。

鉴于上述问题点，本发明目的在于提供一种能够容易地进行压缩机主体单元与电动机单元的分离和组装以及维护的涡旋式流体机械及其维护方法。

用于解决课题的技术方案

本发明为了解决上述课题，提供一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括：压缩流体的主体单元；和驱动上述主体单元的电动机单元，上述主体单元具有：固定涡旋件；旋转涡旋件；主体壳体；和被保持于上述旋转涡旋件和上述主体壳体的、防止上述旋转涡旋件的自转的自转防止机构，上述电动机单元具有：转子；使上述转子旋转的定子；与上述转子一体地旋转的轴；收纳上述转子和上述定子的电动机罩；和被上述电动机罩固定在内部的、支承上述轴的主轴承，在上述轴的前端具有偏心部，上述主体单元与上述电动机单元经由上述偏心部连接，上述主体壳体与上述电动机罩用连结部件连结。

另外，另一观点的本发明提供一种涡旋式流体机械的维护方法，其特征在于：对于压缩位于固定涡旋件与旋转涡旋件之间的压缩室内的流体的主体单元和通过轴的旋转而驱动上述主体单元的电动机单元，卸下将安装于上述固定涡旋件的主体壳体和设置于上述轴的径向外侧的电动机罩连结的连结部件，将在上述轴的前端形成的偏心部从上述主体单元卸下，不使上述主体单元分解地使上述电动机单元从上述主体单元分离。

发明效果

根据本发明，能够提供能够容易地进行压缩机单元与电动机单元的分离和组装以及维护的涡旋式流体机械及其维护方法。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的涡旋式流体机械的整体图。

图2是本发明的实施例1中的涡旋式流体机械的侧面方向截面图。

图3a是本发明的实施例1中的使主体单元与电动机单元分离后的状态的立体图。

图3b是本发明的实施例1中的使主体单元与电动机单元分离后的状态的立体图。

图4是本发明的实施例1中的使主体单元与电动机单元分离后的状态的侧面方向截面图。

图5是本发明的实施例1的变形例中的使主体单元与电动机单元分离后的状态的侧面方向截面图。

图6是本发明的实施例2中的主体单元的轴向截面图。

图7a是本发明的实施例1中的旋转轴承的放大图。

图7b是本发明的实施例1的变形例中的旋转轴承的放大图。

具体实施方式

实施例1

以下，基于附图详细说明本发明的实施例1。在图1中示出本发明中的涡旋式流体机械1的概要，在图2中示出从侧面观察图1中的涡旋式流体机械1的截面图，在图3a、图3b中示出主体单元19与电动机单元20的分离状态的一例。

图1所示的本实施例中的涡旋式流体机械1可以是将空气或氮等特定的气体或者制冷剂压缩的涡旋式压缩机，也可以是涡旋式真空泵。

如图3a、图3b所示，涡旋式流体机械1由将流体压缩的主体单元19和驱动主体单元19的电动机单元20构成。主体单元19的内部结构如图2所示，由固定涡旋件2、与固定涡旋件2相对地配置的旋转涡旋件3、以及从径向外侧覆盖旋转涡旋件3的主体壳体14构成。在固定涡旋件2、旋转涡旋件3，分别在端板2a、3a的表面形成有螺旋状的搭接部(涡旋齿部)2b、3b。固定涡旋件2、旋转涡旋件3各自的搭接部2b、3b重合从而构成压缩室。主体壳体14是筒状，两端开口。在主体壳体14的一端侧的开口部安装固定涡旋件3，在另一端侧的开口部22安装电动机单元20。旋转涡旋件3被电动机单元20驱动，进行旋转运动。主体单元19中，因旋转涡旋件3的旋转运动，在固定涡旋件2的搭接部2b与旋转涡旋件3的搭接部3b之间划分而成的压缩室连续地缩小，由此将流体压缩并排出。另外，本实施例中，以只具有1对固定涡旋件2、旋转涡旋件3的涡旋式流体机械1为例进行了说明，但也可以具有在端板3a的两侧具有搭接部3b的旋转涡旋件3，在其两侧具有固定涡旋件2。

旋转涡旋件3在端板3a的背面侧(与形成了搭接部3b的表面相反的一侧)具有收纳电动机单元20的轴6的凸部9a。凸部9a可以在旋转涡旋件3的端板3a的背面直接形成，也可以如图2所示在与端板3a的背面隔开间隔的位置设置凸板9，在凸板9的背面(与旋转涡旋件3相反的一侧的表面)形成。

在设置于旋转涡旋件3的背面侧的凸部9a，设置有对因旋转涡旋件2的旋转运动而产生的离心力和将空气压缩而产生的气体负荷进行支承的旋转轴承10。

在主体壳体14与旋转涡旋件3之间，设置有用于防止旋转涡旋件3的自转运动的多个自转防止机构。自转防止机构防止旋转涡旋件3的自转运动，并且支承来自旋转涡旋件3的轴向的气体负荷。自转防止机构包括：偏心的2根轴在轴向上形成为一体、在径向上被壳体侧辅助曲轴轴承13保持、从动于旋转涡旋件3地进行旋转运动从而防止旋转涡旋件3的自转的辅助曲轴11；支承辅助曲轴11、被收纳在旋转涡旋件3中的旋转侧辅助曲轴轴承12；和被收纳在主体壳体14中的壳体侧辅助曲轴轴承13。另外，作为自转防止机构，也可以代替此处说明的辅助曲柄机构，例如使用球形连接器机构或者滑块连接器等构成。

辅助曲轴11经由旋转侧辅助曲轴轴承12和壳体侧辅助曲轴轴承13被主体壳体14和旋转涡旋件3保持。例如，辅助曲轴11用螺栓固定于主体壳体11，经由旋转侧辅助曲轴轴承12通过紧配合固定于旋转涡旋件3。另外，辅助曲轴11也可以与旋转侧辅助曲轴轴承12(壳体侧辅助曲轴轴承13)松配合，用固定板固定于旋转涡旋件3(主体壳体14)。

即，主体壳体14与旋转涡旋件3在轴向(轴6的长度方向)上相对，经由自转防止机构在轴向上被保持(固定)。

因此，为了使主体单元19与电动机单元20分离而将轴6从主体单元19抽出时旋转涡旋件3不会从主体壳体14分离。由此，能够不使主体单元19分解地使电动机单元20分离。

电动机单元20如图2所示，具有产生动力的定子4和转子5以及通过压入转子5等一体化而对外部传递动力的轴6。定子4对转子5施加旋转力，由此与转子5一体的轴6旋转。轴6具有偏心部6a，偏心部6a在将主体单元19与电动机单元20组装时以仅在轴向上拉动就能够抽出的方式被收纳在设置于旋转涡旋件2的背面的凸部9a中(例如偏心部6a通过松配合安装于凸部9a)，可装卸地安装于主体单元。由此，主体单元19与电动机单元20经由偏心部6a连接。轴6的偏心部6a随轴6的旋转运动进行偏心运动。因此，由于轴6旋转，与偏心部6a连接的旋转涡旋件3进行旋转运动。进而，电动机单元20具有收纳定子4、转子5的电动机罩21。电动机罩21包括从径向外侧覆盖定子4、转子5、轴6的筒状的电动机壳体17；和在电动机壳体17的主体单元19侧的开口部设置的凸缘15；在与主体单元19相反的一侧的开口部设置的端部支架16。

电动机壳体17与定子5固定，收纳定子5和转子6。轴6被主轴承7和负载相反侧轴承8支承。主轴承7与负载相反侧轴承8以成为同心的方式配置，使轴6相对于主轴承7、负载相反侧轴承8的轴线不倾斜。由此，抑制涡旋式流体机械1运转时因轴6倾斜而发生的振动。

本实施例中，将主轴承7配置在电动机罩21内，即，配置在凸缘15与端部支架16之间(相对于凸缘15与主体单元19相反的一侧)。另外，主轴承7利用凸缘15固定在电动机罩21内。进而，凸缘15与电动机壳体17连结。凸缘15可以与电动机壳体17一体地形成。另外，将主体壳体14与电动机罩21连结时可以以在主体壳体14与电动机壳体17之间夹着凸缘15的方式连结。

本实施例中主轴承7和自转防止机构的至少一部分以从径向观察时轴向(轴6的长度方向)的位置重叠的方式配置。即，主轴承7的主体单元19侧端面，以与自转防止机构(壳体侧辅助曲轴轴承13)的电动机单元20侧端面相比位于主体单元19侧的方式配置。

特别是如本实施例那样采用使主体单元19与电动机单元20分体地形成、能够分离的结构的情况下，易于在轴向上大型化。另一方面，因为主体单元19的自转防止机构的径向内侧存在空间，所以在该空间中配置主轴承7。由此，能够缩短轴6的轴向尺寸，缩短涡旋式流体机械1整体的轴向尺寸。

另外，为了使旋转涡旋件3在正确的位置稳定地进行旋转运动，需要将主轴承7与自转防止机构连接(固定)。此时，主轴承7与自转防止机构的轴向位置相距较远时，在涡旋式流体机械1运转中会对连接两者的部件施加较大的负荷(力矩)。因此，必须将肋等加固部件增大，不能够实现小型、轻量化。另一方面，如本实施例那样以主轴承7和自转防止机构的至少一部分的轴向的位置重叠的方式配置时，能够使连接主轴承7与自转防止机构的部件小型、轻量化，能够实现涡旋式流体机械1整体的小型、轻量化。

此处，主轴承7以外圈露出的状态设置在电动机罩21的外侧时，为了使电动机单元20运转，将主体单元19与电动机单元20组装时，需要确保主轴承7的稳定性。另外，也必须抑制运转时的振动。因此，需要使主轴承7与主体单元19嵌合。另一方面，本实施例中，将主轴承7利用凸缘15固定在电动机罩21的内部。由此，对主体单元19和电动机单元20进行拆装时不再需要对主体单元19拆装主轴承7。另外，能够防止使主体单元19与电动机单元20分离时，主轴承7在轴6的轴向上运动而变得不稳定。因此，通过将主轴承7设置在电动机罩21内，主体单元19与电动机单元20的拆装变得容易。另外，为了使主体单元19与电动机单元20分离而将轴6从主体单元19抽出时，主轴承7不会从电动机单元20分离。由此，能够不使电动机单元20分解地使电动机单元20从主体单元19分离。即，涡旋式流体机械1的组装、主体单元19和电动机单元20的更换作业变得容易，并且能够进行单独使用电动机单元20的动作确认和部件更换(包括电动机的容量变更导致的电动机交换)和供给润滑脂等的维护。

此时，凸缘15成为径向内侧与径向外侧相比更向主体单元20侧突出的台阶形状。主轴承15固定在凸缘15的主体单元相反侧的面的径向内侧(向主体单元20侧突出的部分)。另一方面，与主体单元20的连结座面(fasteningseatingface，连结支承面)24位于凸缘15的径向外侧(不向主体单元20侧突出的部分)。即，主轴承7的至少一部分的轴向位置与形成于凸缘15的与主体单元20的连结座面24的轴向位置相比更接近偏心部6a的前端。由此，能够实现主轴承7利用凸缘15固定于电动机罩21内，并且主轴承7的至少一部分的轴向位置与自转防止机构重叠地配置的结构。

在图7a中示出本实施例的旋转轴承10的放大图。轴6的偏心部6a利用旋转轴承10相对于旋转涡旋件3被支承。轴6的动力经由旋转轴承10被传递至旋转涡旋件3。旋转轴承10包括通过压入等固定于轴6的环状的旋转轴承内圈10a；在主体单元19的凸部9a设置的多个旋转轴承滚子10b；通过压入等固定于凸部9a的环状的旋转轴承外圈10c。

旋转轴承滚子10b可旋转地被保持在旋转轴承内圈10a与旋转轴承外圈10c之间。在维护时，需要在主体单元19侧(或者电动机单元侧)对分离后的多个旋转轴承滚子10b供给润滑脂等润滑剂。本实施例中，使旋转轴承内圈10a与轴6的偏心部6a一体地形成，由此成为电动机单元20的构成部件。另外，使旋转轴承外圈10c与凸部9a一体地形成，由此成为主体单元19的构成部件。由此，能够以旋转轴承内圈10a和旋转轴承滚子10b为界，使主体单元19与电动机单元20容易地分离，并且也能够使重新组装变得容易。另外，通过使轴6与偏心部6a一体形成，能够削减部件个数、减少组装和分解的工作量。另外，因为分解时旋转轴承滚子10b露出，所以对旋转轴承滚子10b供给润滑脂、部件更换、目视确认等维护变得容易。

另外，本实施例中，将旋转轴承滚子10b作为主体单元19侧的构成部件，但只要是使主体单元19与电动机单元20分离时旋转轴承滚子10b露出的结构，则也可以是例如图7b所示的变形例那样，将旋转轴承内圈10a作为主体单元19侧的构成部件，将旋转轴承滚子10b和旋转轴承外圈10c作为电动机单元20侧的构成部件。另外，可以使图7b的凸部9a与平衡配重23一体，作为电动机单元20侧的构成部件。

如图3a、图3b所示，本实施例中，卸下将电动机罩21与主体壳体14固接的连结部件，使主体单元19与电动机单元20分离，实施维护。此时，将轴6的偏心部6a从主体单元19(凸部9a)卸下。这时，旋转轴承内圈10a与轴6一体地被卸下。另一方面，旋转轴承外圈10c在卸下电动机单元20后也位于主体单元19侧。此处，轴6的偏心部6a对于凸部9a(旋转轴承内圈10a对于旋转轴承滚子10b)以松配合安装。因此，仅通过卸下紧固螺栓18，将主体单元19在轴向上抽出，就能够使主体单元19与电动机单元20分离。由此，能够容易地将各单元与新品进行更换，或者容易地变更电动机单元20的输出。另外，因为电动机单元20具有主轴承7，所以使各单元分离后，能够进行单独使用电动机单元20的动作、性能确认。另外，在主体单元19中，通过使旋转轴承10(旋转轴承滚子10b)和壳体侧辅助曲轴轴承13从背面侧露出，部件更换、目视确认、润滑脂等润滑剂的供给等维护变得容易。

实施维护后，通过将轴6的偏心部6a插入主体单元19的凸部9a中，用连结部件将电动机罩21与主体壳体14固接(例如通过将紧固螺栓18插入在电动机罩21和主体壳体14设置的螺栓插通孔中)，将电动机单元20与主体单元19组装，再次组装得到涡旋式流体机械1。

利用以上的分离组装结构，也能够在分别组装主体单元19和电动机单元20后，将涡旋式流体机械1容易地组装为能够运转的状态。

使用图3a、图3b、图4对主体单元19与电动机单元20的分离结构进行说明。图4是分离状态下的侧面方向截面图。

在主体单元19的维护时，需要供给润滑脂等润滑剂以实施旋转轴承10的维护。专利文献1中记载的现有技术中，将主体单元19和电动机单元20可分离地串联连接，但轴6的偏心部6a保持为安装于主体单元19的状态。为了进行旋转轴承10的维护，需要在主体单元19与电动机单元20分离后，进行将轴6的偏心部6a分解，进而卸下轴6的偏心部的作业。因此，需要使主体单元19与电动机单元20分离以外的作业工序，不能够容易地进行维护。

另一方面，本实施例中，轴6的偏心部6a与轴6一体地形成，是电动机单元20侧的构成部件，因此在主体单元19与电动机单元20分离时轴6的偏心部6a从主体单元19被卸下。因此，即使不进一步将主体单元19分解也能够进行主体单元19的旋转轴承10的润滑脂的目视确认和润滑脂的供给，维护变得容易。另外，轴6的偏心部6a与轴6一体地形成，成为使主体单元19与电动机单元20分离时与轴6一体地向电动机单元侧卸下的结构。只要是这样的结构，则也可以是例如轴6与偏心部6a被螺栓固接，轴6与偏心部6a能够通过卸下螺栓而分离的结构。

此处，使主体壳体14的电动机单元20侧的开口部22的面积比从轴6的轴向观察到的偏心部6a的前端与凸缘15之间(从凸缘15向主体单元19侧突出的部分)的电动机单元19的投影面积(从轴6的轴向对从凸缘15向主体单元19侧突出的部分照射平行光时形成的阴影的面积)更大。即，使主体壳体14的开口部22的直径φa比偏心部6a的前端与凸缘15之间(从凸缘15向主体单元19侧突出的部分)的电动机单元19的最大直径22φa更大。由此，将主体单元19与电动机单元20组装时或者分离时能够使电动机单元20不倾斜地通过主体壳体14的开口部22，将电动机单元20的一部分置入主体壳体14的内部进行组装或者从主体壳体的内部将电动机单元20的一部分取出。

另外，在从轴6的凸缘15向主体单元19侧突出的部分设置有使旋转涡旋件2维持平衡的平衡配重23的情况下，电动机单元19的轴6的偏心部6a的前端与凸缘15之间的从轴向观察的投影面积包括平衡配重23。另外，电动机单元20侧的开口部的直径比轴6的偏心部6a的最大直径或平衡配重23的最大直径中更大一方的直径更大。

在图5中示出本实施例的变形例。图5中，将平衡配重23配置在电动机罩21内、即与凸缘15相比距主体单元19较远的一侧。此时，平衡配重23不需要通过主体壳体14的开口部22，因此主体壳体14的开口部22的面积比电动机单元19的偏心部6a的前端与凸缘之间的从轴向观察的投影面积大即可。即，主体壳体14的开口部22的面积也可以比平衡配重23的从轴向观察的截面积小。通过将平衡配重23配置在电动机罩21内，在使平衡配重23增大时也无需使主体壳体14的开口部22增大。因为无需使开口部22增大，所以不需要使主体壳体14自身形成得较大，能够实现涡旋式流体机械1整体的小型、轻量化。

实施例2

对于本发明的实施例2，用图6进行说明。对于与实施例1相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。本实施例中对于主体单元19与电动机单元20的连结位置进行说明。

图6是从背面侧观察主体单元19的图。此处，主体单元19与电动机单元20的连结位置位于固定涡旋件2的外周面的径向内侧时，会被固定涡旋件2遮挡而难以看到连结位置。另外，进行连结作业和分离作业时会与固定涡旋件2碰触。因此，如果不卸下固定涡旋件2就不能够容易地进行维护作业。于是，本实施例中，以轴6的中心为基准，使主体单元19与电动机单元20的连结位置(连结座面24的位置)位于比固定涡旋件2的外周面靠径向外侧的位置。由此，不需要在主体单元19分离时卸下固定涡旋件2，能够在安装了固定涡旋件的状态下实现主体单元19与电动机单元20的分离，能够实现容易的维护。

另外，本实施例中使连结位置(连结座面24的位置)的从轴6的中心起的距离φd比辅助曲轴轴承13的从轴6的中心起的距离φd大。即，将主体单元19与电动机单元20的连结位置设置在比自转防止机构(辅助曲轴11、旋转侧辅助曲轴轴承12、壳体侧辅助曲轴轴承13)的位置靠径向外侧的位置。

此处，涡旋式流体机械1中，运转时主体单元19、特别是在固定涡旋件2与旋转涡旋件3之间形成的压缩室较大地发热，由此旋转涡旋件3热膨胀。旋转涡旋件3热膨胀时，位于旋转涡旋件3与主体壳体之间的辅助曲轴11倾斜，旋转涡旋件3的旋转半径增大。此时，存在固定涡旋件2的搭接部2b与旋转涡旋件3的搭接部3b接触，可靠性降低的可能性。另一方面，预先考虑固定涡旋件2的搭接部2b和旋转涡旋件3的搭接部3b的热膨胀导致的变形而以搭接部2b、3b不接触的方式规定搭接部2b、3b的位置的情况下，不能够确保压缩性能。

于是，本实施例中，将主体单元19与电动机单元20的连结位置配置在自转防止机构的外侧。旋转涡旋件3的热膨胀经由自转防止机构也传递至主体壳体14，但通过用紧固螺栓18在自转防止机构的径向外侧将主体壳体14与电动机罩21连结，能够抑制主体壳体18的热膨胀导致的变形。由此，能够抑制旋转涡旋件3的旋转半径增大，能够确保旋转涡旋件3的可靠性和压缩性能。

以上说明的实施例都仅示出了实施本发明的一例，也可以通过将

实施例1、2组合而实施本发明。

附图标记说明

1涡旋式流体机械

2固定涡旋件

3旋转涡旋件

4定子

5转子

6轴

6a偏心部

7主轴承

8负载相反侧轴承

9凸板

9a凸部

10旋转轴承

10a旋转轴承内圈

10b旋转轴承滚子

10c旋转轴承外圈

11辅助曲轴

12旋转侧辅助曲轴轴承

13壳体侧辅助曲轴轴承

14主体壳体

15凸缘

16端部支架

17电动机壳体

18紧固螺栓

19主体单元

20电动机单元

21电动机罩

22开口部

23平衡配重

24连结座面。