CN1172909A - 螺杆气体压缩机 - Google Patents

Abstract

一种螺杆气体压缩机,其特点在于在镜板上非对称配置一端向排出口旁边的压缩途中的压缩室开口,另一端与排出室连通的至少一对以上的旁路孔,采用本发明结构,具有即使在对称的一对压缩空间内出现压缩行程中的压力上升不一致,通过以最佳的压缩比使旁路动作,实现压缩机的效率化的效果。

Description

螺杆气体压缩机

本发明涉及螺杆气体压缩机，尤其涉及其旁路结构。

具有低振动、低噪音优点的螺杆气体压缩机，其特点就是在形成压缩空间的螺旋外周部设有吸入室，在螺旋的中心部设有排出口。且因由吸入结束时的容积与压缩结束时的容积决定的容积比为一定，因而压缩比为一定。

因此，在吸入压力与排出压力大致一定的场合，通过最佳设定压缩比，可实现高效率化。

在将此螺杆气体压缩机用作空调用压缩机进行变速运行时和引起空调负荷变动时，制冷剂的吸入压力和排出压力将发生变化。并且，由于实际压缩比与设定压缩比之间存在着差异，会产生压缩不足或过压缩运转现象。

压缩不足时，排出室的高压制冷剂气体从排出口间断地向压缩室倒流，导致输入增加，在过压缩时，后果是须具备必需以上的压缩动力，已知作为减少过压缩的措施可设置旁路孔，如此设置旁路孔的螺杆气体压缩机如日本专利JPB8-30471所示。

如前所述，在设置旁路孔的螺杆气体压缩机中，为实现效率最佳化，在用固定与旋转的两个螺杆啮合而形成对称的一对压缩空间内，有必要以等压缩比使旁路孔与压缩室、排出室连通。

例如，在固定螺杆为铸造体，用铝合的制作旋转螺杆时的所谓不同材质制作场合，因运转中螺杆重叠部升温时的热膨胀系数不同，出现螺杆重叠部形状差异。在产生此现象场合，使运转中的螺杆重叠部间的间隙变化，发生压缩行程中的泄漏间隙的差异，即使是对称的一对压缩空间内，也会出现压缩行程中的压力上升差异。在配置旁路孔时，通常是按对称配置。然而，即使在对称配置场合，在一对压缩空间内因不同的压缩比，而引起旁路孔连通的现象。为实现效率的最佳化，在对称型的压缩空间内，有必要以等压缩比使旁路孔连通。

即使在旋转螺杆的顶端设置螺旋状密封件的结构中，在对称型的一对压缩空间的压缩行程中会出现压缩上升差异，同样应予以注意。

在JPB8-30471中，虽然涉及到为达到效效率最佳化的旁路孔位置，但对于对称的一对压缩空间中的旁路孔位置关系未给出特别规定。

本发明的目在于提供在对称的一对压缩空间、非对称地形成旁路孔，以最佳的压缩比使旁路动作，实现效率的最佳化的螺杆气体压缩机。

为解决上述课题的本发明的螺杆气体压缩机，用不同材料制成固定螺杆和旋转螺杆，在镜板上非对称配置其一端向排出口旁边的压缩中的压缩室开口，且另一端与排出室连通的至少一对以上的旁路孔。

采用上述结构，即使在对称的一对压缩空间内在压缩行程中出现压力上升不一致，能以最佳压缩比使旁路动作，实现效率的最佳化。

并且，若采用该结构，在运转压缩比大于设定压缩比时，可促使就要向排出口开口的压缩室内的一部分气体向排出室排出，从而能抑制从排出口排出气体时的过压缩，降低压缩输入。

此外，当运转压缩比小于设定压缩比时，在一对压缩室内，能在对于两压缩室为最佳位置使旁路动作，使压缩中一部分气体向排出室排出，以防止过压缩，从而能防止压缩输入的降低及压缩机破损。

进而，采用该结构，例如可采用铸造的固定螺杆，用铝合金制的旋转螺杆，能提高螺杆滑动面的摩擦磨损性能的同时，而且又能减轻旋转螺杆的质量，减少离心力。

根据本发明的螺杆气体压缩机，在设置在旋转螺杆顶端的螺旋状槽内配置游动配合的螺旋状密封件，并在镜板上非对称配置其一端向排出口旁边的压缩途中的压缩室开口，另一端通向排出室的至少一对以上的旁路孔。

采用该结构，在运转压缩比大于设定压缩比时，可促使就要向排出口开口的压缩室内的一部分气体向排出室排出，以抑制从排出口排出气体时的压缩过量，降低压缩输入。

此外，当运转压缩比小于设定压缩比时，在一对压缩室内，可在对两压缩室为最佳位置使旁路动作，使压缩中一部分气体向排出室排出，以防止过压缩，并可防止压缩输入的降低及压缩机破损。

根据本发明的螺杆气体压缩机按照能以密封件或密封部件与形成螺旋状槽的壁的一方将闭旁路孔全部封闭的形状尺寸形成所述旁路孔。并且，采用该结构，可防止气体经旁路孔或螺旋状槽和密封部件向邻接的压缩室泄漏，进一步提高压缩效果。

根据本发明的螺杆气体压缩机，在最靠近排出口的压缩室在与旁路孔连通状态、在能与排出口连通的位置，设置旁路孔。并且，采用该结构，在运转压缩比小于设定压缩比时，可避免因旁路孔连通而未能排出的过压缩气体再压缩所造成的压缩损失。

附图的简单说明

图1为表示本发明实施例1的螺杆气体压缩机一例的剖面图。

图2为同实施例主要部分的纵剖面图。

图3为表示压缩机运转速度与压力关系的特性图。

图4为表示压缩室容积变化与压力变化状态的特性图。

图5为表示本发明实施例2的螺杆气体压缩机一例的纵剖面图。

图6为表示本发明实施例3的螺杆气体压缩机一例的主要部分的放大图。

图7为表示本发明实施例4的螺杆气体压缩机一例的剖面图。

下面，结合附图对本发明实施例进行说明。

在图2中，表示卧式螺杆气体压缩机的局部纵剖面，钢制的密闭容器1的整个内部处于高压状态，与排出管(未图示)连通。其中央部配置有电动机3，右侧配置有压缩部，把固定在电动机3的转子3a上的驱动轴4一端支承的压缩部的本体框架5固定在密封容器1内。在该本体框架5上，安装有固定螺杆7。

设在驱动轴4上、沿主轴方向的油孔12的一端也与供油泵装置(未图示)连通，另一端最终与主轴承8连通。与固定螺杆7组合、形成压缩室2的旋转螺杆13由螺旋状旋转螺杆重叠部13a和设置在旋转轴13c一端上的重叠部支承圆盘13b组成，将其配置在固定螺杆7与本体框架5的中间。

固定螺杆7由镜板7a和螺旋状的固定螺杆重叠部7b组成，在固定螺杆重叠部7b的中央部配置有排出口30，在其外周部配置吸入室31。排出口30通过相邻的排出室32与配置有电动机3的高压空间连通。吸入室31与贯穿密闭容器1端壁的吸入管33连通。

构成使相对驱动轴4的主轴偏芯地配置在驱动轴4右端孔部上的旋转轴承14与旋转螺杆13的旋转轴13c结合，必需能滑动。在旋转螺杆13的重叠部支承圆盘13b与设置在本体框架5上的推力轴承19之间，设置可形成油膜的微小间隙。在重叠部支承圆盘13b上，装有与旋转轴13c基本同心的环状密封件18，该环状密封件18将其内侧的背面室A20与外侧隔开。

背面室A20一方面与邻接的主轴承8连通，另一方面通过旋转轴承14的滑动面与驱动轴4的油孔12连通。通过设置在重叠部支承圆盘13b上的油路21，使旋转轴承14底部的油室15与重叠部支承用圆盘13b外周部空间的背面室C16之间连通。在油路21的另一端上设有节流部22。

使背面室C16与吸入室31之间通过设置在与重叠部支承圆盘13b滑动接触的镜板7a表面上的油槽50(参照图1)相互连通。在固定螺杆7的镜板7a平面上，安装为开闭排出口30的出口侧开闭用的逆止阀装置35，该逆止阀装置35由薄钢板制成的簧片阀35a和阀柱护套35b组成。

把使第2压缩室2b与排出室32连通、且朝向第2压缩室2b的开口部、以及把比旋转螺杆重叠部13a的厚度小的两对第1旁路孔39a、第2旁路孔39b以沿着旋转螺杆重叠部13a的壁面、跟随压缩进行方向、非对称地配置在镜板7a上。在镜板7a上配置有开闭第1旁路孔39a和第2旁路孔39b出口侧用的旁通阀40。

图1为表示沿图2中A-A线的剖面示图，表示与排出口30间断连通的第2压缩室2b即将与排出口30开通时的压缩空间状态。将第1旁路孔39a和第2旁路孔39b非对称地配置在不因旋转螺杆重叠部13a，使其一部被遮闭的位置上。

图3为表示空调装置运转时的压缩机运转速度与吸入压力、排出压力、压缩比之间关系的实际负荷特性的图，横轴表示压缩机运转速度，纵轴表示压力和压缩比。

图4为表示传统螺杆气体压缩机的P-V线图，横轴表示压缩室的容积变化，纵轴表示压缩室的压力变化。

在上述结构的螺杆气体压缩机中，当用电动机3驱动驱动轴4旋转、使由本体框架5的推力轴承19支承的旋转螺杆13产生旋转运动，来自连接于压缩机的冷冻循环中含有润滑油的吸入制冷剂气体经吸入管33流入吸入室31，向在旋转螺杆13与固定螺杆7之间形成的压缩室2被压缩移送，再经中央部的排出口30和排出室32，一面冷却电动机3从排出管(未图示)向压缩机外部排出。

含有润滑油的排出制冷剂气体在由排出室32直至排出管(未图示)的管路中被分离，收集在油槽11内。受排出压力作用的润滑油用连接于驱动轴4一端的给油泵装置(未图示)，经由驱动轴4的油孔12被送到油室15，其大部分从旋转轴承14和主轴承8的滑动面通过返回到油槽11，其它剩余的润滑油经过设置在旋转螺杆13上的油路21，最终流入背面室C16。

流过油路21的润滑油在其入口部的节流部22处经一次减压，流入与吸入室31连通的背面室C16。压缩室2的制冷剂气体压力要使旋转螺杆13离开固定螺杆那样沿驱动轴4的主轴方向作用。另外，旋转螺杆13的重叠部支承圆盘13b承受来自有排出压力作用的背面室A20(用环状密封件18围成的内侧部分)的背压。

因此，欲使旋转螺杆13离开固定螺杆7的力与背压力相互抵消。其结果，当背压力大于欲使旋转螺杆13分离时，重叠部支承圆盘13b受固定螺杆7的镜板7a支承，反之，受推力轴承19支承。

上述无论哪一种场合，在重叠部支承用圆盘13b与其滑动面之间都保持有微小间隙，通过供给该滑动面的润滑油形成油膜，以减小其滑动阻力。旋转螺杆13的重叠部支承用圆盘13b即使在无论受固定螺杆7的镜板7a或推力轴承19中的支承的场合，压缩室2的间隙微小，由依次经过背面室C16和吸入室31流入压缩室2的润滑油的油膜密封。

另外，由于螺杆压缩机的压缩比固定，因此，压缩机冷却时，在起动初期有大量的液态制冷剂通过吸入管33从冷冻循环返回，存在流入压缩室2，形成液体压缩，使压缩室2压力异常上升、高于排出室32的压力。当与排出口30间断连通的第2压缩室2b(参照图1和图2)中出现液体压缩时，把使设置在镜板7a上的第1旁路孔39a和第2旁路孔39b的出口侧封闭用的旁通阀40打开，使制冷剂流缶排出室32，以降低压缩室压力。打开旁通阀40的动作不限于在压缩室2中产生液态压缩的场合。

就是，如图3所示，在通常的冷冻循环运转中的吸入压力跟随压缩机低速-高速运转的变化而下降。另外，一般排出压力上升，压缩比上升。

因此，在未设置有旁通阀40时的压缩机低速运转等的压缩比额定负荷运转状态下设定的压缩比小，形成如图4的斜线部分所示的过量压缩的状态。

在这种场合，与上述一样，把使第1旁路孔39a和第2旁路孔39b出口侧封闭的旁通阀40的引簧片部40b打开，使制冷剂流向排出室32，如双点划线99所示，压缩室压力在中途下降，以减小压缩负荷。

一般，在用不同材料制成固定螺杆7和旋转螺杆13时，因热膨胀系数不同会造成压缩室间隙密封程度的差异，配置在对称位置上的压缩室2(压缩室A、压缩室B)的压力相互不一致(参照图4)。

因此，在压缩室2(压缩室A、压缩室B)以等压缩比使旁路动作时，旁路孔形成非对称配置，而不是对称配置(参照图1)。在不是用等压缩比使旁路动作的场合下，在压缩室2(压缩室A、压缩室B)的压力差对旋转螺杆13施加自转力，从而对防止旋转螺杆13自转部件(未图示)施加旋转力。

并且，在以等压缩比将旁通阀40找开以减小压缩负荷的场合，压缩室2(压缩室A、压缩B)的压力通过排出室32，在压缩行程中瞬间形成均压，以减小压缩室的压力差。

另一方面，在压缩机高速运转时，吸入室31的压力下降，排出室32的压力上升，其结果使实际的冷冻循环运转压缩比螺杆压缩机设定压缩比大的压缩状态(压缩不足状态)，在第2压缩室2b的容积扩大过程中，直至逆止阀装置35将排出口30关闭时的期间，排出室32的制冷剂气体通过排出口30间断地向第2压缩室2b倒流。

成为比倒流的制冷剂气体在第2压缩室2b被再压缩的过压缩状态。此时也与上述一样，通过把使第1旁路39a和第2旁路孔39b打通的旁通阀装置40打开，使过压缩的制冷剂气体部分地向排出室排出，以降低压缩室压力。

此外，通过把使第1旁路孔39a打通的旁通阀装置40打开，使从第2旁路孔39b向排出室32的制冷剂气体排出定时加快，使压缩室压力下降加速，以减小过量压缩损耗。

此外，因使第1旁路孔39a和第2旁路孔39b配置有适当的间隔，用旋转螺杆重叠部13a使第1旁路孔39a和第2旁路孔39b同时封闭的时间缩短，使旁路作用的有效性延长。

就是用使第1旁路孔39a和第2旁路孔39b的旁路作用继续，以减小第2压缩室2b在向排出室32打通时的第2压缩室2b的压力变化，以降低向排出室32的流出声和来自逆阀装置32的发声以及排出脉动。

图5表示实施例1的螺杆气体压缩机中、在旋转螺杆重叠部13a的顶端配置有螺旋状封闭件80的状态。

在上述结构中，一般，在处于对称位置的压缩室2中，产生用密封部密封的压缩室和不密封的压缩室。此时，造成压缩间隙密封程度的差异，使配置在对称位置的压缩室2(压缩室A、压缩室B)的压力相互不同(参照图4)。因此，在压缩室2(压缩室A、压缩室B)、以等压缩比使旁路动作的场合，则形成旁路孔非对称配置，而不是对称配置(参照图2)。

图6表示图5中的二对第1旁路孔39a和第2旁路孔39b形状尺寸的一例。

一方面设置螺旋状密封件80形成螺旋状槽的壁，构成可将旁路孔39a、39b全封闭的形状尺寸。

另外，也可以构成使螺旋状密封件80将旁路孔39a、b完全封闭的形状尺寸。

图7表示使图2中的旋转螺杆重叠部13a进而前进时的压缩空间状态。

构成在最靠近排出口30的压缩室2与第1旁路孔39a和第2旁路孔39b连通状态，使第1旁路孔39a和第2旁路孔39b处于能与排出口30连通的位置关系。

Claims (4)

1.一种螺杆气体压缩机，对于在成为固定螺杆一部分的镜板的一面上形成的螺旋状固定螺杆重叠部，使在成为旋转螺杆一部分的重叠部支承圆盘上形成，类似于所述固定螺杆重叠部形状的旋转螺杆重叠部相互啮合，在两个螺杆间形成对称形一对螺旋状压缩空间，在所述固定螺杆重叠部的中心部设置与排出室连通的排出口，在所述固定螺杆重叠部的外侧设置吸入室，用通过防止自转构件，使所述旋转螺杆相对所述固定螺杆产生公转运动，区划出使所述各压缩空间从吸入侧面向排出侧连续转移的多个压缩室，形成流体压缩的容积变化，所述固定螺杆和所述旋转螺杆用不同材料制成，其特征在于在所述镜板上非对称配置至少一对以上在所述排出口近旁，在压缩途中向压缩室开口、且其另一端与所述排出室连通的旁路孔。

2.一种螺杆压缩机，对于在成为固定螺杆一部分的镜板一面上形成的螺旋状固定螺杆重叠部，使在成为旋转螺杆一部分的重叠部支承圆盘上形成，类似于所述固定螺杆重叠部形状的旋转螺杆重叠部相互啮合，在两个螺杆间形成对称形一对螺旋状压缩空间，在所述固定螺杆重叠部的中心部设置与排出室连通的排出口，在所述固定螺杆重叠部的外侧设置吸入室，用通过防止自转构件，使所述旋转螺杆相对所述固定螺杆产生公转运动，区划出使所述各压缩空间从吸入侧面向排出侧连续转移的多个压缩室，形成流体压缩的容积变化，所述固定螺杆和所述旋转螺杆用不同材料制成，其特征在于在所述镜板上非对称配置至少一对以上在所述排出口近旁，在压缩途中向压缩室开口、且其另一端与所述排出室连通的旁路孔。其特征在于将螺旋状的密封件配置在。在所述旋转螺杆顶端设置的螺旋状槽内，在镜板上非对称配置其一端向在所述排出口旁边、在压缩中的压缩室开口，其另一端与所述排出室连通的至少一对以上的旁路孔。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于。所述配置的旁路孔按照能用密封件或密封部件与形成螺旋状槽的壁的一将旁路孔全封闭的形状尺寸形成。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的压缩机，其特征在于，在最靠近所述排出口的压缩室与旁路孔连通状态，将所述旁路孔设置在能与所述排出口连通的位置上。

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