CN107850070A - 涡旋压缩机、涡旋压缩机的制造方法 - Google Patents

涡旋压缩机、涡旋压缩机的制造方法 Download PDF

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Abstract

涡旋压缩机(100)具备旋转轴(4)、涡旋压缩机主体(2)、主轴承(9A)、具有多个臂(79)的副轴承(9B)以及在与臂(79)的外周端部对应的部位分别形成有沿径向贯穿的焊接用开口部(H1)的壳体(1)。焊接用开口部(H1)包括多个孔部(H2)，在孔部(H2)的内周面与臂(79)的外周端部之间形成有焊接部(W)。

Description

涡旋压缩机、涡旋压缩机的制造方法
技术领域
本发明涉及涡旋压缩机及涡旋压缩机的制造方法。
本申请基于2015年11月5日在日本申请的特愿2015-217462号而主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
涡旋压缩机具有由电动机驱动而旋转的主轴、设置在相对于主轴偏移了的位置的偏心轴、经由轴承装置支承于该偏心轴的回旋涡盘、通过与回旋涡盘对置而形成容积可变的压缩室的固定涡盘以及收容这些构件的壳体。回旋涡盘以上述主轴的轴线为中心，在不伴随自转的状态下进行回旋运动。由此，导入到压缩室内的流体被压缩。在此，上述的主轴及偏心轴由设置于壳体内的主轴承(上部轴承)及副轴承(下部轴承)在该主轴的轴线方向两侧进行支承。
作为这样的涡旋压缩机的具体例，已知有下述专利文献1所记载的装置。在专利文献1所记载的涡旋压缩机中，从下方支承主轴的第二框架经由多个肋部通过仅一处的点焊而固定于附属件的内周面。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-231345号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在涡旋压缩机中，在如上述那样相对于主轴偏移了的偏心轴的作用下，回旋涡盘以主轴的轴线为中心进行回旋运动，对制冷剂气体进行压缩。因此，在主轴承及副轴承上持续地施加因制冷剂压缩的反作用力以及起因于转子平衡重等用于调整旋转时的平衡的构件的力矩而带来的载荷。此外，伴随着近年来不断发展的涡旋压缩机的大容量及高输出化，上述的载荷也处于增大的趋势。
然而，在上述专利文献1所记载的涡旋压缩机中，肋部的点焊只有一处，因此，在持续施加了上述那样的过大的载荷的情况下，可能会产生应力集中所引起的疲劳破坏等。由此，可能会对涡旋压缩机的稳定的运用带来障碍。
本发明是考虑到这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够实现稳定的运用的涡旋压缩机。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明采用以下的方案。
(1)本发明的第一方案的涡旋压缩机具备：电动机；旋转轴，其被所述电动机驱动而绕轴线旋转；涡旋压缩机主体，其通过所述旋转轴的旋转而驱动；主轴承，其在所述电动机与所述涡旋压缩机主体之间，将所述旋转轴支承为能够旋转；副轴承，其在所述电动机的与所述主轴承相反的一侧将所述旋转轴支承为能够旋转，并且具有沿径向延伸且在周向上隔开间隔地设置有多个的臂；以及壳体，其呈沿着所述轴线延伸的筒状，且***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承，并且，在该壳体的与所述臂的外周端部对应的部位分别形成有沿径向贯穿的焊接用开口部，与各所述臂对应的所述焊接用开口部包括在所述旋转轴的周向及轴线方向中的至少一方隔开间隔地形成有多个的孔部，所述涡旋压缩机还具备焊接部，该焊接部被填充于各所述孔部，并且将该孔部的内周面与所述臂的外周端部焊接。
根据上述结构，臂的外周端部与孔部的内周面通过焊接部彼此焊接。由此，能够经由各臂将副轴承牢固地固定于壳体。尤其是，沿着周向及轴线方向中的至少一方形成多个孔部，因此，能够充分地克服从该周向及轴线方向中的至少一方向副轴承施加的力。
(2)本发明的第二方案的涡旋压缩机在(1)所记载的涡旋压缩机的基础上，从所述臂延伸的方向观察，所述孔部设置在以周向及轴线方向中的至少一方为基准而对称的位置。
根据上述结构，由于将多个孔部设置在以臂为基准而对称的位置，因此，能够降低力仅偏向特定的焊接部的可能性。
(3)本发明的第三方案的涡旋压缩机在(1)或(2)所记载的涡旋压缩机的基础上，所述焊接部与所述壳体的外周面共面。
根据上述结构，由于焊接部及臂的外周端部不会比壳体的外周面朝径向外侧溢出，因此，能够降低由于在该溢出的区域产生应力集中而导致在焊接部产生裂纹等的可能性。
(4)本发明的第四方案的涡旋压缩机的制造方法中，所述涡旋压缩机具备：电动机；旋转轴，其被所述电动机驱动而绕轴线旋转；涡旋压缩机主体，其通过所述旋转轴的旋转而驱动；主轴承，其在所述电动机与所述涡旋压缩机主体之间，将所述旋转轴支承为能够旋转；副轴承，其在所述电动机的与所述主轴承相反的一侧将所述旋转轴支承为能够旋转，并且具有沿径向延伸且在周向上隔开间隔地设置有多个的臂；以及壳体，其呈沿着所述轴线延伸的筒状，且用于***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承，并且，在该壳体的与所述臂的外周端部对应的部位分别形成有沿径向贯穿的焊接用开口部，所述涡旋压缩机的制造方法包括：组装工序，在该组装工序中，在所述壳体内***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承；焊接工序，在该焊接工序中，使所述臂的外周端部从所述焊接用开口部露出，并且通过焊接在该焊接用开口部设置焊接部；以及切削工序，在该切削工序中，对所述焊接部中的、从所述焊接用开口部向所述壳体的外周侧溢出的部分进行切削。
根据上述的方法，焊接部及臂的外周端部不会比壳体的外周面朝径向外侧溢出，因此，能够降低由于在该溢出的区域产生应力集中而导致在焊接部产生裂纹等的可能性。
(5)本发明的第五方案的涡旋压缩机的制造方法在(4)所记载的涡旋压缩机的制造方法的基础上，以使所述焊接部与所述壳体的外周面彼此共面的方式对该焊接部进行切削。
根据上述结构，能够进一步降低在焊接部产生裂纹等的可能性。
发明效果
根据本发明的涡旋压缩机，能够长期地实现稳定的运用。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的轴线方向上的剖视图。
图3是示出本发明的第一实施方式的焊接部的结构的示意图。
图4是示出本发明的第二实施方式的焊接部的结构的示意图。
图5是示出本发明的第三实施方式的焊接部的结构的示意图。
图6是示出本发明的实施方式的涡旋压缩机的制造方法所包含的切削工序的说明图。
图7是示出本发明的实施方式的涡旋压缩机的制造方法的各工序的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照附图对本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100进行说明。如图1所示，涡旋压缩机100具有形成装置的外形的壳体1、设置于壳体1内的压缩部2(涡旋压缩机主体2)以及对该压缩部2进行驱动的驱动部3(电动机3)。压缩部2与驱动部3由沿着轴线O1延伸的旋转轴4相互连接。即，驱动部3所产生的旋转能量通过该旋转轴4即时传递至压缩部2。压缩部2利用该旋转能量对工作流体进行压缩，使其以高压状态向外部排出。高压的工作流体例如用作空调设备等的制冷剂。以下，对各部分的构成详细进行说明。
在壳体1设置有：从外部吸入作为工作流体的制冷剂气体的吸入配管11；以及将经由上述压缩部2的压缩而在排出腔室67内成为高压状态的制冷剂气体排出的排出配管12。
旋转轴4呈以轴线O1为中心的圆柱状。旋转轴4被主轴承9A及副轴承9B支承为能够在壳体1内旋转，该主轴承9A设置于旋转轴4的轴线O1方向上的一方侧的端部(第一端部)，该副轴承9B设置于从该主轴承9A观察位于轴线O1方向的相反侧的旋转轴4的另一方侧的端部(第二端部)。在主轴承9A与旋转轴4的外周面之间安装有主轴承主体75。在副轴承9B与旋转轴4的外周面之间安装有副轴承主体76。
在旋转轴4的一方侧的端部，在相对于轴线O1偏移(偏心)了的位置处设置有以与轴线O1不同的偏心轴线O2为中心且呈柱状的偏心轴5。该偏心轴线O2与轴线O1平行。该偏心轴5呈从旋转轴4的端部朝向轴线O1方向一方侧突出的圆柱状。因此，在旋转轴4绕轴线O1旋转的状态下，偏心轴5绕旋转轴4的轴线O1公转。
需要说明的是，在主轴承9A上设置有用于限制回旋涡盘7的自转(绕偏心轴线O2的旋转)的十字环91。在该十字环91形成有与形成于回旋涡盘7的端板71的槽嵌合的突起，对此未详细图示。此外，在从十字环91观察时的径向内侧设置有推力轴承92。该推力轴承92对回旋涡盘7的轴线O1方向的载荷进行支承。
压缩部2具有固定涡盘6及回旋涡盘7。排放侧盖板8是沿轴线O1方向划分壳体1的内部空间的大致圆盘状的构件，在其中央部设置有将上述的排出腔室67与压缩后的制冷剂气体连通的排放口68、以及用于防止制冷剂从高压侧逆流的排出阀66。
固定涡盘6是固定于壳体1内部的大致圆盘状的构件。回旋涡盘7通过从轴线O1方向与该固定涡盘6对置而在两者之间形成压缩室C。更详细地说，固定涡盘6具有圆盘状的端板61、以及在该端板61的轴线O1方向上的另一方侧的面从轴线O1方向一方侧朝上另一方侧竖立设置的固定搭接部(lap)62。端板61沿着与轴线O1大致正交的面延伸。固定搭接部62是从轴线O1方向观察形成为旋涡状的壁体。更具体地说，固定搭接部62由绕端板61的中心卷绕的板状构件形成。作为一例，固定搭接部62优选构成为从轴线O1方向观察呈以该轴线O1为中心的渐开线。
在固定搭接部62的径向外侧，形成有沿着端板61的外周呈筒状延伸的外周壁63。此外，在外周壁63的轴线O1方向另一方侧的端缘，设置有从径向内侧朝向外侧扩宽的圆环状的凸缘部64。固定涡盘6隔着凸缘部64利用螺栓等固定于主轴承9A。此外，在固定涡盘6的旋涡的中央部形成有固定涡盘排出口65。
回旋涡盘7具有圆盘状的端板71以及设置于该端板71的轴线O1方向一方侧的面的旋涡状的回旋搭接部72。该回旋搭接部72也优选构成为以轴线O2为中心的渐开线。
此外，回旋搭接部72配置为，从轴线O1方向与上述的固定搭接部62对置，并且在与轴线O1交叉的方向上与上述的固定搭接部62相互重叠。换言之，固定搭接部62与回旋搭接部72相互啮合。在像这样啮合的状态下，在固定搭接部62与回旋搭接部72之间形成一定的空间。伴随着回旋搭接部72的回旋，该空间的容积发生变化。由此，能够对制冷剂气体进行压缩。
以上那样构成的回旋涡盘7经由后述的衬套组件10而与上述的旋转轴4的轴线O1方向一方侧连结。在回旋搭接部72的端板71的轴线O1方向另一方侧的面形成有圆筒状的凸台部73。该凸台部73的中心轴与轴线O2同轴。形成于上述旋转轴4的偏心轴5经由衬套组件10从轴线O1方向嵌入到凸台部73的内侧的空间。
需要说明的是，从供油泵80向旋转轴4(偏心轴5)供给润滑油。该润滑油在对衬套组件10的衬套101与回旋涡盘7的轴承74之间进行润滑之后，被朝向壳体1内的下方回收。
接着，参照图2对副轴承9B的详细结构进行说明。如该图所示，副轴承9B具有从外周侧支承副轴承主体76的筒状的保持架部78、以及以该保持架部78为中心呈放射状地延伸的多个(三个)臂79。
保持架部78设置在与轴线O1大致为同轴的位置。臂79是将壳体1的内周面1A与保持架部78的外周面连接的棒状的构件。本实施方式中的三个臂79彼此具有大致相同的形状、尺寸。
臂79的径向外侧的端部(外周端部79A)通过塞焊(栓焊接)固定于壳体1的内周面1A。臂79的外周端部79A形成为从该臂79延伸的方向(即，轴线O1的径向)观察呈大致矩形。需要说明的是，臂79的外周端部79A优选为与壳体1的内周面1A的形状对应的曲面状。
在此，如图2及图3所示，在壳体1的与外周端部79A对应的部位形成有沿径向贯穿该壳体1的焊接用开口部H1。此外，本实施方式中的焊接用开口部H1包括多个孔部H2。在将副轴承9B配置于壳体1的内侧的状态下，外周端部79A成为通过孔部H2向壳体1的外周侧露出的状态。
经由这些孔部H2从壳体1的外周侧对臂79的外周端部79A实施塞焊。由此，由孔部H2的内周面与外周端部79A包围的空间通过焊接而被填充，从而形成焊接部W。焊接部W中的从孔部H2(焊接用开口部H1)向外周侧溢出的部分在焊接部W的固化后被切削。即，焊接部W与壳体1的外周面1B彼此大致共面。
在此，孔部H2在轴线O1方向及该轴线O1的周向中的至少一方隔开间隔地设置有多个。更具体地说，在本实施方式中，在壳体1上沿轴线O1方向隔开间隔地形成有两个孔部H2(参照图3)。此外，就这两个孔部H2而言，从臂79延伸的方向观察形成在以沿轴线O1的周向延伸的假想线为基准而对称的位置。
接着，参照图6、图7对上述的涡旋压缩机100的制造方法的主要工序进行说明。本实施方式中的涡旋压缩机100的制造方法包括组装工序S1、焊接工序S2以及切削工序S3。
在组装工序S1中，在壳体1内收容电动机3、旋转轴4、压缩部2(涡旋压缩机主体2)、主轴承主体75及副轴承主体76。
接着，在焊接工序S2中，将上述的副轴承9B的臂79塞焊于壳体1的内周面1A。由此，将上述的焊接部W形成在多个孔部H2的内周面与臂79的外周端部79A之间。需要说明的是，此时，由于塞焊的性质，在孔部H2的外侧(壳体1的外周面1B侧)成为焊接所产生的余料溢出的状态(参照图6)。
上述的溢出的部分(余料)在后续的切削工序S3中被切削、去除。更具体地说，在切削工序S3中，利用研磨机等切削工具将焊接部W的余料去除。由此，壳体1的外周面1B与焊接部W彼此共面。通过以上方式，本实施方式的涡旋压缩机100的制造方法中的各工序完成。
接着，对本实施方式的涡旋压缩机100的动作进行说明。当开始涡旋压缩机100的运转时，首先，通过向上述的驱动部3(电动机3)通电来驱动旋转轴4绕轴线O1旋转。
伴随着旋转轴4的旋转，上述的偏心轴5绕轴线O1公转，安装于该偏心轴5的回旋涡盘7以轴线O1为中心而回旋。在此，回旋涡盘7被上述的十字环91限制自转。因此，回旋涡盘7以旋转轴4的轴线O1为中心，沿着偏心轴线O2所描绘的轨迹进行圆运动(回旋)。伴随着该回旋，回旋涡盘7的回旋搭接部72相对于固定涡盘6的固定搭接部62反复连续的相对移动。通过该相对移动，在固定搭接部62与回旋搭接部72之间形成的压缩室C的容积随时间变化。
首先，在回旋涡盘7的回旋中，从在回旋搭接部72(及固定搭接部62)的径向外侧产生的开口向压缩室C内导入作为工作流体的制冷剂气体，对此未详细图示。伴随着回旋涡盘7的回旋，上述的开口被堵塞。由此，制冷剂气体被封入到压缩室C内。接着，通过回旋涡盘7继续回旋，制冷剂气体朝向径向内侧(即，偏心轴线O2侧)移动。此时，回旋搭接部72与固定搭接部62呈上述的旋涡状，因此，由两者形成的压缩室C的容积随着朝向径向内侧而缩小。由此，制冷剂气体被压缩。最终，制冷剂气体在回旋涡盘7(或固定涡盘6)的中心部附近达到最高压之后，通过上述的固定涡盘排出口65及壳体1的排出配管12向外部供给。
在此，如上所述，通过压缩制冷剂气体时的反作用力与调整旋转时的平衡的平衡重等构件的力矩，以正弦波状的形式向副轴承9B的臂79(焊接部W)施加朝向径向的内侧或外侧的载荷。
例如，在借助单一的焊接部W将臂79固定于壳体1的情况下，上述的应力局部地集中，因此，可能产生疲劳破坏等。然而，在本实施方式的涡旋压缩机100中，如上所述，通过塞焊，穿过多个(两个)孔部H2而形成两个焊接部W。由此，能够将臂79(副轴承9B)牢固且稳定地固定于壳体1的内周面1A。
此外，根据上述结构，多个孔部H2设置在以臂79为基准而对称的位置，因此，能够降低应力仅偏向特定的焊接部W的可能性。由此，能够将副轴承9B稳定地固定在壳体1的内周面1A上。
此外，根据上述结构，通过切削加工(切削工序S3)将由于塞焊而在孔部H2的外侧产生的余料去除。因此，焊接部W及臂79的外周端部79A不会比壳体1的外周面1B朝径向外侧溢出，从而能够降低因在该溢出的区域产生应力集中而导致在焊接部产生裂纹等的可能性。
以上，参照附图对本发明的第一实施方式进行了说明。需要说明的是，上述的实施方式只不过是一例，能够对其加以各种变更等。
例如，在上述实施方式中，针对在轴线O1方向上设置了两个孔部H2的例子进行了说明。然而，孔部H2的个数不局限于两个，也可以根据需要设置四个或六个以上的偶数个。
[第二实施方式]
接着，参照图4对本发明的第二实施方式进行说明。
在本实施方式中，孔部H2及焊接部W的方式与上述第一实施方式不同。更具体地说，在本实施方式中，两个孔部H21沿轴线O1的周向隔开间隔地形成。即，这两个孔部H21形成在以轴线O1为基准而对称的位置。此外，臂79的外周端部79A也与两个孔部H21的排列方向对应地呈沿轴线O1的周向延伸的矩形状。
针对以上那样的孔部H21分别实施与上述第一实施方式同样的塞焊。此外，经过与上述的切削工序S3同样的工序来去除焊接部W的余料。由此，焊接部W与壳体1的外周面1B彼此共面。
根据这样的结构，臂79不仅能够克服伴随着回旋涡盘7的回旋而产生的应力，也能够克服轴线O1方向上的应力。即，能够进一步提高涡旋压缩机100的稳定性。
[第三实施方式]
接着，参照图5对本发明的第三实施方式进行说明。如该图所示，在本实施方式中，多个(四个)孔部H22沿轴线O1方向及该轴线O1的周向分别隔开间隔地排列。此外，臂79的外周端部79A也以与设置有这些孔部H22的区域对应的方式呈大致正方形状。
针对以上那样的孔部H22分别实施与上述第一实施方式同样的塞焊。此外，经过与上述的切削工序S3同样的工序来去除焊接部W的余料。由此，焊接部W与壳体1的外周面1B彼此共面。
根据这样的结构，臂79不仅能够克服伴随着回旋涡盘7的回旋而产生的应力，还能够以保持足够的余量的方式克服轴线O1方向上的应力。即，能够进一步提高涡旋压缩机100的稳定性。
工业实用性
根据本发明的涡旋压缩机，能够长期地实现稳定的运用。
附图标记说明
1…壳体
2…压缩部
3…驱动部(电动马达)
4…旋转轴
5…偏心轴
6…固定涡盘
7…回旋涡盘
8…排放侧盖板
9A…主轴承
9B…副轴承
10…衬套组件
11…吸入配管
12…排出配管
61…端板
62…固定搭接部
63…外周壁
64…凸缘部
65…固定涡盘排出口
66…排出阀
67…排出腔室
68…排放口
71…端板
72…回旋搭接部
73…凸台部
74…轴承
75…主轴承主体
76…副轴承主体
79…臂
80…供油泵
91…十字环
92…推力轴承
100…涡旋压缩机
101…衬套
C…压缩室
H1…焊接用开口部
H2、H21、H22…孔部
O1…轴线
O2…偏心轴线
W…焊接部。

Claims (5)

1.一种涡旋压缩机，其具备：
电动机；
旋转轴，其被所述电动机驱动而绕轴线旋转；
涡旋压缩机主体，其通过所述旋转轴的旋转而驱动；
主轴承，其在所述电动机与所述涡旋压缩机主体之间，将所述旋转轴支承为能够旋转；
副轴承，其在所述电动机的与所述主轴承相反的一侧将所述旋转轴支承为能够旋转，并且具有沿径向延伸且在周向上隔开间隔地设置有多个的臂；以及
壳体，其呈沿着所述轴线延伸的筒状，且***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承，并且，在该壳体的与所述臂的外周端部对应的部位分别形成有沿径向贯穿的焊接用开口部，
与各所述臂对应的所述焊接用开口部包括在所述旋转轴的周向及轴线方向中的至少一方隔开间隔地形成有多个的孔部，
所述涡旋压缩机还具备焊接部，该焊接部被填充于各所述孔部，并且将该孔部的内周面与所述臂的外周端部焊接。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，
从所述臂延伸的方向观察，所述孔部设置在以周向及轴线方向中的至少一方为基准而对称的位置。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其中，
所述焊接部与所述壳体的外周面共面。
4.一种涡旋压缩机的制造方法，其中，
所述涡旋压缩机具备：
电动机；
旋转轴，其被所述电动机驱动而绕轴线旋转；
涡旋压缩机主体，其通过所述旋转轴的旋转而驱动；
主轴承，其在所述电动机与所述涡旋压缩机主体之间，将所述旋转轴支承为能够旋转；
副轴承，其在所述电动机的与所述主轴承相反的一侧将所述旋转轴支承为能够旋转，并且具有沿径向延伸且在周向上隔开间隔地设置有多个的臂；以及
壳体，其呈沿着所述轴线延伸的筒状，且用于***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承，并且，在该壳体的与所述臂的外周端部对应的部位分别形成有沿径向贯穿的焊接用开口部，
所述涡旋压缩机的制造方法包括：
组装工序，在该组装工序中，在所述壳体内***述电动机、所述旋转轴、所述涡旋压缩机主体、所述主轴承及所述副轴承；
焊接工序，在该焊接工序中，使所述臂的外周端部从所述焊接用开口部露出，并且通过焊接在该焊接用开口部设置焊接部；以及
切削工序，在该切削工序中，对所述焊接部中的、从所述焊接用开口部向所述壳体的外周侧溢出的部分进行切削。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机的制造方法，其中，
在所述切削工序中，以使所述焊接部与所述壳体的外周面彼此共面的方式对该焊接部进行切削。
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