專利名稱：變?nèi)菔搅黧w機械的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種變?nèi)菔搅黧w機械，它被用于制冷壓縮機中，該壓縮機用來制冷機和制冷及空氣調(diào)節(jié)；用于壓縮空氣、氦氣等的氣體壓縮機中；用于使氣體膨脹的氣體膨脹機械中；用于真空泵中；用于流體泵中，等等。
下面把一個渦旋式流體機械作為變?nèi)菔搅黧w機械的一個例子來進行描述，該流體機械有一個流體輸送通道，該通道用來將潤滑流體輸送給軸承區(qū)域。
公開在JP-A No．H 2-264182中的渦旋流體機械裝配有一固定渦旋件和一公轉(zhuǎn)渦旋件，其上有一盤形端板和一渦旋卷垂直地形成于該端板上，兩個渦旋彼此反向嚙合，并容納在一個具有一吸入口和一排出口殼體中。公轉(zhuǎn)渦旋件在其后側(cè)安裝有一圓筒狀軸承。該軸承有間隙地裝配在一曲柄部分中，該曲柄部分偏離于曲軸的軸線。曲軸的主軸部分支承在裝配于框架中的上下軸承上。
通過利用蓄油池中的壓力與背壓腔中間的壓力之間的壓差，潤滑油在形成于曲軸內(nèi)的供給通道內(nèi)向上流動，經(jīng)與供給通道相連的輸送孔，以及形成于曲軸表面的油液供給槽，之后被輸送給軸承部分，其中蓄油池位于殼體底部區(qū)域且其壓力與排出壓力相同，而背壓腔由框架、小直徑孔以及公轉(zhuǎn)渦旋件構(gòu)成。
向上流過供給通道的潤滑流體流進設置在曲軸頂端部分的油腔中，隨后流進軸向地設置在曲柄部分表面內(nèi)的油液供給槽中，從而對公轉(zhuǎn)軸承部分進行潤滑。對公轉(zhuǎn)軸承部分和主軸承部分進行潤滑后的流體被排到背壓腔中，接著進入壓縮空間。來自于壓縮空間的流體在排出部分被排到殼體中，之后在殼體的壁面上流回到蓄油池中。
供給到每個軸承部分處的潤滑流體是一種制冷劑和油的混合物，制冷劑氣體溶解在這種混合物中。在上述軸頸中，明確的是形成于曲軸內(nèi)的油液供給槽，曲軸有間隙地配合在公轉(zhuǎn)軸承中。為了防止溶解的制冷氣體從油液供給槽中的油液中冒出來，油液供給槽的一端要與背壓腔相連通，同時另一端以一種扁平的方式在中間封閉起來。換句話說，加工一個扁平部分以封閉槽的一端。
在JP-A No．H 7-12068公開的渦旋流體機械中，油液供給槽沿軸向方向形成于曲軸的表面內(nèi)。油液供給槽相對于支承負載方向以90度的進角以下述方式分布，即，所供給的油液將被迅速地輸送到承載表面，其中支承負載隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)而同步旋轉(zhuǎn)。而且，為了防止供給槽中的制冷氣體冒出，在供給槽的端部設置了一個壩形階梯，以防止由于流道面積的突然減小而造成的壓力下降。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于扁平部分或壩形階梯形成于軸承部分內(nèi)，所以，從扁平部分或壩形階梯向軸承部分的負載表面的潤滑流體的供給執(zhí)行起來就很困難。此外，盡管由于供給槽內(nèi)的壓力降低造成的冒泡能夠通過突然減小供給槽的斷面面積來防止，但在扁平部分或壩形階梯處依然會出現(xiàn)突然起泡現(xiàn)象，結(jié)果是軸承部分在一側(cè)接觸。在這樣單側(cè)接觸的情況下，所需要的是要考慮到，萬一供給槽被封閉起來，將會由于供給到軸承端部的潤滑劑不充足而損傷軸承部分。
本發(fā)明的一個目的是提供一種變?nèi)菔搅黧w機械，其中，能夠在軸承部分的整個區(qū)域上持續(xù)不斷地建立一種適當?shù)挠湍毫?，并能夠防止軸承端不受損傷，特別是在軸承的非平穩(wěn)接觸狀況下。
為了實現(xiàn)上述目的，與本發(fā)明相應的變?nèi)菔搅黧w機械包括一用來壓縮或輸送工作流體或從工作流體中獲得機械能的機構(gòu)部分；一根主軸，用來驅(qū)動機構(gòu)部分或獲得機械能；一軸承，用來支承所述的主軸；一潤滑流體供給孔，用來將潤滑流體輸送到由主軸和軸承組成的支承部分；以及一個潤滑流體池。在這種變?nèi)菔搅黧w機械中，有一與潤滑流體供給孔相連的潤滑流體供給槽軸向地位于軸承部分；該潤滑流體供給槽這樣構(gòu)成，即其斷面面積隨著其趨向該供給槽的端部而減小，潤滑流體在該槽中流動。
這樣加工潤滑流體供給槽比較好，即，隨著其趨向供給槽的末端，通過減小其深度而不改變其寬度來減小其斷面面積，潤滑流體在槽中流動。
此外，這樣加工潤滑流體供給槽比較好，即，隨著其趨向供給槽的末端，通過減小其深度和寬度來減小其斷面面積，潤滑流體在槽中流動。
此外，這樣加工潤滑流體供給槽比較好，即，供給槽的末端在軸承部分封閉起來，潤滑流體在槽中流動。
同樣，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的這種變?nèi)菔搅黧w機械包括一用來壓縮或輸送工作流體或從工作流體中獲得機械能的機構(gòu)部分；一根主軸，用來驅(qū)動機構(gòu)部分或獲得機械能；一軸承，用來支承所述的主軸；一潤滑流體供給孔，用來將潤滑流體輸送到由主軸和軸承組成的軸承部分；以及一個潤滑流體池。在這種變?nèi)菔搅黧w機械中，沿著主軸的軸線方向，在軸承部分設有一潤滑流體供給槽，該槽與潤滑流體供給孔相連，而供給孔與蓄油池相連；供給槽的末端在軸承部分內(nèi)被封閉起來，潤滑流體流進其中；并且封閉部分的長度在軸承寬度的1-20％的范圍內(nèi)。
此外，較好的是，潤滑流體供給槽設置在沒有負載作用的主軸外表面內(nèi)或軸承內(nèi)表面內(nèi)。


圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第一個實施例的斷面視圖，給出了一種具有高壓腔系統(tǒng)的臥式渦旋壓縮機的一一個例子；圖2所示的是圖1中主軸承部分的放大圖；圖3所示的是沿圖2的左側(cè)所作的垂直斷面視圖；圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第一個實施例的斷面視圖，所示的是一個具有低壓腔系統(tǒng)的立式渦旋壓縮機的一個例子；圖5所示的是根據(jù)本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第三個實施例的主軸承和公轉(zhuǎn)軸承部分的局部視圖6所示的是根據(jù)本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第四個實施例的主軸承和公轉(zhuǎn)軸承部分的垂直斷面視圖；圖7是用來解釋非平穩(wěn)接觸期間的潤滑流體膜壓的解釋圖。
參見附圖，下面將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行解釋。
圖1-3所示的是與本發(fā)明相應的變?nèi)菔搅黧w機械的第一個實施例，且特別是一個臥式封閉型渦旋壓縮機。
圖1是一個封閉型渦旋壓縮機的垂直斷面圖。該封閉型渦旋壓縮機具有一高壓腔系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，壓縮機殼體壓力起到排出壓力的作用。壓縮機的直徑約在10mm-1000mm之間。
首先，解釋壓縮機的原理性組成。
在安裝于殼體1內(nèi)的固定渦旋件2中，渦卷2b形成于端板2a上，排出口2c開口于中心部分。在固定渦旋件2的外周邊內(nèi)，加工有一些槽2j，以便氣體和潤滑流體(在本實施例中為潤滑油)通過。公轉(zhuǎn)渦旋件3具有一個渦卷3b，該渦卷按照一種漸開線或代數(shù)螺旋線的方式形成于端板3a上；并在其背面設有一公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f和十字聯(lián)軸節(jié)槽3d及3e。一框架4上設有一個未圖示出的十字聯(lián)軸節(jié)槽，在該槽中有一個十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5位于框架4和公轉(zhuǎn)渦旋件3之間。
在框架4的中心，設有一軸封4a和主軸承4f。也具有一主軸推力表面4b，該表面會承受在主軸7的推動方向上的力，該主軸后面將會予以說明。而且，在框架4的外周表面內(nèi)加工有一些過流槽4c，氣體和潤滑流體在其中流動，且這些槽與固定渦旋件2的過流槽2j相連通。十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5的一端具有一未圖示出的框架凸起，在另一端具有轉(zhuǎn)動凸起5c和5d。
主軸7的內(nèi)部設有一軸向潤滑流體供給孔7a、一主軸承潤滑流體供給孔7b、一軸封潤滑流體供給孔7c以及一副軸承潤滑流體供給孔7f。主軸7的上部是一大直徑的平衡部分7e，在該平衡部分上壓有一個軸平衡環(huán)。附圖標記15是一個吸入管。馬達10包括一轉(zhuǎn)子8和一定子9。在馬達腔20內(nèi)，轉(zhuǎn)子8固定在主軸7上，而定子固定在殼體1上。
馬達腔20借助于軸承支承板11與蓄油池26分隔開。蓄油池26內(nèi)裝有潤滑流體，這些流體將被輸送到軸承的滑動部分。在軸承支承板上固定有一副軸承24，該軸承和主軸承4f一起支承著主軸7。一差動控制機構(gòu)30安裝在背面連通管道2i和吸入側(cè)連通管道2h之間，用來控制背壓腔29內(nèi)的背壓，該背壓腔由固定渦旋件2、公轉(zhuǎn)渦旋件3以及框架4構(gòu)成。
附圖標記13所指的是一個壓縮機構(gòu)部分，該部分主要由固定渦旋件2和公轉(zhuǎn)渦旋件3組成。在本實施例中，該變?nèi)菔搅黧w機械采用渦旋壓縮機，因此，當僅僅作為輸送流體的一個泵來使用時，壓縮機構(gòu)部分就起到一個泵送機構(gòu)部分的作用；當作為一個驅(qū)動動力源來使用時也起到了一驅(qū)動機構(gòu)部分的作用，例如馬達，它能從工作流體中獲得機械能。
接著，將描述變?nèi)菔搅黧w機械的運轉(zhuǎn)。
首先，描述在啟動壓縮機后立即運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
一旦驅(qū)動馬達10，主軸7旋轉(zhuǎn)，由此而轉(zhuǎn)動公轉(zhuǎn)渦旋件3。然而，由于十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5的存在，公轉(zhuǎn)渦旋件3的轉(zhuǎn)動會受到制約。隨著主軸7的旋轉(zhuǎn)，吸入腔18內(nèi)的氣體被封閉在壓縮腔6中，其中吸入腔位于兩渦卷2b和3b相嚙合的外部周邊區(qū)域的周圍，而壓縮腔位于這兩個渦旋件2和3之間，接著這些氣體在一種壓縮狀態(tài)下從排出口2c被排出到位于固定渦旋件側(cè)面的后背腔19中。因此從排出口2c中排泄到位于固定渦旋件側(cè)面的后背腔19中的氣體流過形成于固定渦旋件2和框架4內(nèi)的過流槽2j和4c，接著，流進馬達10和馬達腔20中的框架4之間的空間。
已經(jīng)流進馬達10和框架4之間的空間中的氣體進一步流過轉(zhuǎn)子8和定子9之間的縫隙，接著到達馬達腔20的軸承支承板11的側(cè)面。已到達軸承支承板11的側(cè)面的壓縮氣體停留在馬達腔20的內(nèi)部，由此增加了馬達腔20內(nèi)的壓力。因此，加強后的壓力作用在位于馬達腔20的下部和固定渦旋件側(cè)面的后背腔19中的潤滑流體22的表面上。因此，潤滑流體22經(jīng)軸承支承板11上的下部過流孔11a流進蓄油池26中，從而使蓄油池26這一側(cè)的流體表面高度上升。當馬達腔20中的液面已到達下部過流孔11a的頂端時，下部過流孔11a就起到一個流道的作用，通過它氣體從馬達腔20流進蓄油池26中。此時，氣體從蓄油池26內(nèi)的潤滑流體22的下面冒出來，以氣泡狀態(tài)上升到潤滑流體22的表面，并經(jīng)排出管16從壓縮機中排出。
根據(jù)上面所述的結(jié)構(gòu)，大部分的潤滑流體22可以保留在壓縮機中，由此能夠防止流體缺乏現(xiàn)象發(fā)生。
在啟動流體機械之后，背壓腔中29中的壓力就接近于吸入壓力。因此，使得蓄油池26中的潤滑流體，在背壓腔29中的壓力和蓄油池26中的壓力之間的與排出壓力相近的壓力壓差作用下，從潤滑流體供給管道23流進帽蓋27中，然后被輸送到主軸潤滑流體供給孔7a中。已進入主軸潤滑流體供給孔7a中的潤滑流體一部分利用離心力經(jīng)副軸承潤滑流體供給孔7f被輸送給副軸承部分24，也有一部分潤滑流體利用離心力通過軸封潤滑流體供給孔7c被輸送給軸封4a，且還有一部分潤滑流體也利用離心力經(jīng)主軸承潤滑流體供給孔7b被輸送給主軸4f。潤滑流體的所有其它部分，在到達公轉(zhuǎn)渦旋件3的背后的中心部分后，在壓差和離心力的作用下被輸送給公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f。結(jié)果，就形成了一潤滑流體腔28，在該腔中，等于排出壓力的壓力施加到公轉(zhuǎn)渦旋件3背部的中心部分上。
供給到主軸承4f和公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f的潤滑流體，在對軸承部分進行潤滑后，進入背壓腔29。然而，由于軸承部分處潤滑流體的平均壓力比背壓腔29的壓力高且接近于蓄油池26的壓力，潤滑流體就被擠壓到背壓腔29中。因此由于軸承部分的磨擦作用就會造成潤滑流體的溫度上升和突然的壓力下降，這就會導致氣體成分溶解度的降低。因此，當溶解在潤滑流體中的氣體的突然汽化時會產(chǎn)生這樣一種起泡現(xiàn)象。隨著氣體成分的起泡，潤滑流體就轉(zhuǎn)變成微小的液滴，這些液滴隨氣體流移到公轉(zhuǎn)渦旋件3的側(cè)面，且潤滑流體也沿著同一方向流動。十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5安裝在從主軸承4f和公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f到公轉(zhuǎn)渦旋件3的通道上，且潤滑流體也被輸送到十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5的滑動部分。
在啟動之后，流進背壓腔29中的氣體量就突然上升。這樣流進背壓腔29中的氣體流進吸入腔18，且潤滑流體也流進吸入腔18中。吸入腔18中的潤滑流體流進壓縮腔6中，該壓縮腔具有一個極小的軸向間隙，因此提高了壓縮腔6的氣密性，從而降低了壓縮腔6的內(nèi)部泄漏并且也加速了排出壓力的上升。之后，潤滑流體隨著氣體一起從排出孔2c流向位于固定渦旋件側(cè)面的后背腔19中。流動流體中的大部分潤滑流體部分地形成一個密封部分，因此流出位于固定渦旋件側(cè)面的后背腔19的氣體和潤滑流體的量比流進背壓腔29中的氣體和潤滑流體的量要少，這就導致了背壓腔29中壓力的突然上升。
由于排出壓力的上升，潤滑流體腔28中的壓力也會上升，從而突然地增加一個把公轉(zhuǎn)渦旋件3壓向固定渦旋件2的力，相應地在啟動壓縮機后或在一個比釋放力多一些的非常短的時間期間內(nèi)就幾乎立即增加壓力，由此就立即將公轉(zhuǎn)渦旋件3壓靠在固定渦旋件2上。結(jié)果，齒頂和齒根之間的間隙就變的更小，從而確保壓縮腔6的提高后的氣密性。因此，氣體的內(nèi)泄漏在壓縮過程中就會得到降低，由此相對于立即啟動后，較大地提高了性能，并在這種狀態(tài)下進入正常的運轉(zhuǎn)。
下面，將對具有被壓靠在固定渦旋件2上的公轉(zhuǎn)渦旋件3的變?nèi)菔搅黧w機械的正常運轉(zhuǎn)進行解釋。
除了已經(jīng)進入背壓腔29中的所有氣體和潤滑流體不直接流進吸入腔18這方面不同外，流體機械執(zhí)行與啟動壓縮機之后立即產(chǎn)生的運轉(zhuǎn)相同的運轉(zhuǎn)。已流進背壓腔29中的的氣體和潤滑流體繞公轉(zhuǎn)渦旋件3的側(cè)面行進，部分流進吸入腔18。然而，由于公轉(zhuǎn)渦旋件3的側(cè)面與背壓腔29相連通，該區(qū)域內(nèi)的壓力幾乎等于背壓腔29中的壓力。流進背壓腔29中的大部分氣體和潤滑流體因此經(jīng)背面連通管道2i穿過壓差控制機構(gòu)30，然后流進吸入腔18中。壓差控制機構(gòu)30這樣設計，當背壓腔29的壓力增加到超過吸入壓力的給定值時，閥的內(nèi)側(cè)打開。因此，背壓腔29經(jīng)吸入側(cè)連通管道2h和背面連通管道2i，與吸入腔18相通。
結(jié)果，流進背壓腔29中的大部分氣體和潤滑流體就，按下述順序依次經(jīng)過背面連通管道2i、壓差控制機構(gòu)30以及吸入側(cè)連通管道2h，進入吸入腔18。接著，氣體和潤滑流體與壓縮腔6中的氣體相混合，由此而提高壓縮腔6的氣密性，并被送到渦卷的中心，且氣體和潤滑流體的混合物從該中心在排出口2c處被排出。在排出口2c處被排出的壓縮氣體含有所有輸送給公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f和主軸承4f的潤滑流體量。
而且，氣體和潤滑流體流過過流槽2j和4c，并進入馬達腔20。之后，氣體和潤滑流體在蓄油池26中被分離成啟動壓縮機之前的狀態(tài)。潤滑流體留在蓄油池26中。
下面，將對公轉(zhuǎn)渦旋件軸承和主軸承進行解釋。
圖2是圖1中所示的公轉(zhuǎn)渦旋件軸承部分和主軸承部分的一放大視圖，圖3是沿圖2的左側(cè)所作的垂直剖面圖。
在這些附圖中，在每一軸承部分內(nèi)，在主軸表面都具有一用于潤滑公轉(zhuǎn)渦旋件軸承部分的軸向潤滑流體供給槽31以及一用于潤滑主軸承部分的軸向潤滑流體供給槽32。也就是說，在主軸承部分內(nèi)，軸向潤滑流體供給槽32從主軸承潤滑流體供給孔7b向位于背壓腔29側(cè)面的軸承端加工形成，潤滑流體流向背壓腔。同樣，在公轉(zhuǎn)渦旋件軸承部分內(nèi)，軸向潤滑流體供給槽31相似地從與主軸潤滑流體供給孔7a相通的潤滑流體腔28的向位于背壓腔29側(cè)面的軸承端加工形成，潤滑流體流向背壓腔。
為了防止在潤滑流體供給槽中氣體成分的起泡現(xiàn)象，使軸向潤滑流體供給槽31和32在平面或橫斷面內(nèi)都形成三角形，以便在它趨向位于背壓腔29側(cè)面的軸承端時減小流體過流通道的斷面面積。而且，這些軸向潤滑流體供給槽31和32被分布在沿著旋轉(zhuǎn)方向(以作用在公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f和主軸承4f上的軸承負載的方向為參照)以大約90度的角度推進的位置上。因此，用來潤滑公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f的軸向潤滑流體供給槽31和用來潤滑主軸承4f的軸向潤滑流體供給槽32位于相反相位的角度上。
當轉(zhuǎn)動馬達10以相對于固定渦旋件2驅(qū)動公轉(zhuǎn)渦旋件2從而壓縮吸入氣體時，主軸7由于氣體的壓縮而通過公轉(zhuǎn)渦旋件3而承受一定的負載。因此，支承主軸7的主軸承4f和公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f也承受該負載。由于這些負載與主軸7同步轉(zhuǎn)動，因此施加到主軸上的負載的角度位置將不會變化。因此，有可能通過軸向潤滑流體供給槽31、32持續(xù)不斷地供應潤滑流體，從而能夠產(chǎn)生適于施加負載的最優(yōu)潤滑流體膜壓，而這兩個供給槽相對于施加負載的位置以90度的角度推進。
軸向潤滑流體供給槽31、32的斷面面積隨著趨向軸承端而減小，潤滑流體流進該軸承端；因此進入軸向潤滑流體供給槽31、32中的潤滑流體的壓力保持在與排出壓力相同的高度，從而在潤滑流體中很難出現(xiàn)氣體起泡現(xiàn)象。而且，如圖3所示，由于軸向潤滑流體供給槽31、32在其斷面視圖內(nèi)被加工的像一個細長三角楔形，也就是說，向著位于背壓腔29側(cè)面的軸承端變得越來越尖細，因此，由于潤滑流體流動的楔形效應，就會在位于背壓腔29側(cè)面上的軸承端處產(chǎn)生高于排出壓力的壓力。
而且，在本實施例中，由于軸向潤滑流體供給槽31和32一直延伸到位于背壓腔29側(cè)面的軸承端的附近，因此可以將潤滑流體輸送到軸承端的所有區(qū)域。因此軸承端面上的潤滑流體供給壓力由于潤滑流體供給槽的楔形效應將不會降低。因此能夠防止可能由于在軸承端部處的突然的壓力下降造成的氣體成分起泡現(xiàn)象，并且盡管在軸承端部處缺乏潤滑流體也能防止對軸承造成損壞。
而且，由于潤滑流體供給槽的橫斷面面積沒有突變，所以可以防止整個軸承部分潤滑流體的紊流現(xiàn)象，相應地，能夠減少形成微小氣泡核心所必需的熱能量，其中該核心構(gòu)成起泡的根源，由此在潤滑流體中的制冷劑在軸承區(qū)域內(nèi)處于一種過飽和狀態(tài)，因此而防止了起泡現(xiàn)象。
所以，即使在變?nèi)菔搅黧w機械中，像在渦旋壓縮機中軸承的非穩(wěn)定接觸不可避免，由于上述原因也能夠防止軸承內(nèi)部氣體起泡現(xiàn)象發(fā)生。此外，有可能提高背壓腔側(cè)面上的軸承端部處的潤滑流體供給壓力，從而能夠防止由于非平穩(wěn)接觸造成的軸承損傷，隨之實現(xiàn)了可靠性的提高。
進一步而言，在軸向潤滑流體供給槽31和32內(nèi)不存在階梯部分；所以，如果來自于滑動部分的磨屑或來自于外部的雜質(zhì)進入到壓縮機內(nèi)，并進一步隨著潤滑流體一起通過主軸潤滑流體供給孔7a進入潤滑流體供給槽31和32內(nèi)，也能夠防止磨屑或雜質(zhì)累積在潤滑流體供給槽31和32內(nèi)。磨屑或雜質(zhì)，如果累積在潤滑流體供給槽31和32內(nèi)，將會隨著潤滑流體一起被輸送到軸承負載表面，并會由于雜質(zhì)而造成磨損，并因此而導致可靠性下降。在本實施例中，潤滑流體供給槽31和32的橫斷面面積逐步縮小，并且不存在階梯部分，所以磨屑或雜質(zhì)，即使進入潤滑流體供給槽內(nèi)，也將會被分散開并被排出到軸承外，因此軸承不會被磨損。
而且，因為潤滑流體供給槽在平面視圖和斷面視圖內(nèi)呈現(xiàn)三角形，所以軸向潤滑流體供給槽31和32可以很容易地通過研磨或銑槽工藝加工形成。傳統(tǒng)的潤滑流體供給槽具有一個平坦的或壩形階梯部分，因此必須在加工完槽后要對階梯部分進行倒角。在本實施例中的軸向潤滑流體供給槽31和32內(nèi)，不存在階梯部分，因此就可以省掉倒角工序，由此提高了加工性能并降低了制造成本。
潤滑流體供給槽通過加工工藝除了可以加工成三角形外，還可以加工成不規(guī)則的四邊形，使?jié)櫥黧w供給槽與軸承端面輕微相通，或者加工成組合曲線圖案。在這中情況下，也能獲得與上述潤滑流體供給槽相同的效果。
而且，在本實施例中，軸向潤滑流體供給槽31和32沒有階梯部分，因此不存在可能出現(xiàn)斷裂的應力集中部分。因此，不易出現(xiàn)材料失效現(xiàn)象。在這種情況下，也能夠使可靠性得到提高。
根據(jù)本實施例，通過沿著潤滑流體流動的方向縮小形成于主軸上的潤滑流體供給槽的橫斷面面積，能夠防止溶解在潤滑流體中的氣體成分的起泡現(xiàn)象出現(xiàn)。而且，由于軸承端部(它在不平穩(wěn)接觸時最需要潤滑流體)能夠得到充分的潤滑，因此能夠極大地增加軸承的承載量(負載承受量)。因此，能夠提供一種高可靠性、高性能的變?nèi)菔搅黧w機械。
圖4給出了根據(jù)本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第二個實施例，更具體地說，在其中壓縮機是一個具有低壓腔系統(tǒng)的立式非轉(zhuǎn)動浮動式渦旋壓縮機。在這種壓縮機中，非公轉(zhuǎn)渦旋件被壓靠在公轉(zhuǎn)渦旋件上。非公轉(zhuǎn)渦旋件可以沿軸向移動；在端板的非壓縮腔側(cè)面上設有一個背壓腔；以及在工作壓力條件范圍內(nèi)支承非公轉(zhuǎn)渦旋件的一公轉(zhuǎn)渦旋件。
附圖是該壓縮機的垂直斷面圖，下面將對其原理性結(jié)構(gòu)進行解釋。
在安裝在殼體1′內(nèi)的非公轉(zhuǎn)渦旋件2′中，一個位于端板2a′上的渦卷2b′；在背部的中心有一中心基體部分2e′；在上部表面上設有一個排出口2c′和一些旁通孔2d′。在這些旁通孔2d′內(nèi)，安裝有一個旁通閥板12′。在中心基體部分2e′中設有一背部凹槽部分2f′。在背部凹槽部分2f′周圍部分的附近，有一個壓差控制機構(gòu)30′。該壓差控制機構(gòu)30′是用來調(diào)節(jié)過度吸入壓力的機構(gòu)。公轉(zhuǎn)渦旋件3′有一個形成于端板3a′上的渦卷3b′。在端板3a′的背面設有十字聯(lián)軸節(jié)槽3d′和3e′、公轉(zhuǎn)渦旋軸承3f′以及推力表面3c′。
在框架4′上加工有一個用來將非公轉(zhuǎn)渦旋件2′安裝到外部周邊上的安裝部分以及一個位于該安裝部分的內(nèi)部的滑動推力軸承表面，該滑動推力軸承頂著推力表面3c′。此外，還有一個沒有表示出的框架十字聯(lián)軸節(jié)槽。在其外部周邊內(nèi)，形成有一些沒有表示出的吸入槽；在中心處設有一個軸封4a′和一個主軸承4f′。還設有一主軸推力面4b′，該推力面頂著位于渦旋件一側(cè)的主軸7′。在框架上設有一個潤滑流體排出通道4h′，該通道從框架4′的上表面的最低部分穿過框架到達框架的下表面而構(gòu)成。水平孔4g′從軸封4a′和主軸承4f′到框架側(cè)面上的空間構(gòu)成。有一個未圖示出的框架凸起位于十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)5′這一側(cè)，且在另一側(cè)有一未圖示出的轉(zhuǎn)動凸起。
在一耐壓隔板25′中，設有一個位于中心的排氣開口25a′以及一個排氣回流通道25b′，該回流通道具有一個節(jié)流部分并將所其上下表面連通起來。在此，將一個具有一非常小的直徑孔的隔離片壓進其中。
主軸7具有一個位于其內(nèi)部的主軸潤滑流體供給孔7a′、一主軸承潤滑流體供給孔7b′、一軸封潤滑流體供給孔7c′以及一副軸承潤滑流體供給孔7f′。在主軸7′的上端部分上形成有一個具有較大直徑的平衡環(huán)7e′一主軸平衡部分14′被壓進其中。
一具有下部過流口11a′的軸承支承板11′將馬達腔20′和蓄油池26′隔開。在蓄油池26′中，容納有一些將要被輸送到軸承區(qū)域的滑動部分的潤滑流體22′。在軸承支承板11′上，安裝有一副軸承24′，以便和主軸承4f′一起支承主軸7′。在本實施例的壓縮機中，潤滑流體在被動供給系統(tǒng)作用下被輸送到軸承區(qū)域；因此在軸承支承板11′上安裝有一潤滑流體供給泵17′。一供給管道23′與潤滑流體供給泵17′相連以便輸送潤滑流體。
含有一轉(zhuǎn)子8′和定子9′的馬達10′與第一個實施例中所述的馬達相同，因此在此不再說明。
附圖標記13′代表一類似第一個實施例的壓縮機構(gòu)部分，且主要由固定渦旋件2′和公轉(zhuǎn)渦旋件3′組成。在本實施例中，該變?nèi)菔搅黧w機械是一作為壓縮機構(gòu)部分的渦旋壓縮機，當被用作一個泵來輸送流體時，該壓縮機構(gòu)部分就起到一個泵送機構(gòu)部分的作用。同樣，當作為一個像馬達一樣的驅(qū)動動力源用來從工作流體中獲得機械能使用時，該壓縮機構(gòu)部分就起到了一類似第一實施例的驅(qū)動機構(gòu)部分的作用。
下面，將對運轉(zhuǎn)進行解釋。
通過吸入管道15′進入馬達腔20′的氣體流進框架4′中的吸入槽4c′，然后被抽進吸入腔18′中。隨后，氣體被送到壓縮腔6′，在壓縮腔中氣體由于公轉(zhuǎn)渦旋件3′的轉(zhuǎn)動而被壓縮。接著氣體從排出口2c′被排出到位于非公轉(zhuǎn)渦旋件2′上部的非公轉(zhuǎn)渦旋件后背腔19′中，并通過排出管16′從壓縮機中排出。
非公轉(zhuǎn)渦旋件2′利用壓縮腔6′內(nèi)的氣體壓力而得到一個力以便將公轉(zhuǎn)渦旋件3′推開，但是又在背面凹槽部分2f′的推力作用下被壓靠在公轉(zhuǎn)渦旋件3′上。也就是說，非公轉(zhuǎn)渦旋件2′的力是由背面凹槽部分2f′給予的。另一方面，公轉(zhuǎn)渦旋件3′沒有推力且被支承在公轉(zhuǎn)渦旋件背面的未圖示出的滑動推力軸承上。結(jié)果，能夠連續(xù)地進行壓縮運轉(zhuǎn)而不會擴大渦旋件的齒頂和齒根之間的尖細。
因此，背面凹槽部分2f′的壓力受到壓差控制機構(gòu)30′的控制。該壓差控制機構(gòu)30′與第一實施例中的那個具有相同的結(jié)構(gòu)，唯一不同的方面是利用已通過軸承的壓縮氣體和潤滑流體來導引壓力。
因此，通過僅僅考慮到將壓力導引到與第一個實施例中的背壓腔29相應的背面凹槽部分2f′，就能夠簡單地獲得最優(yōu)設計。
位于壓縮機底部的蓄油池26′中的潤滑流體22′在潤滑流體供給泵17′的泵送作用下，通過主軸潤滑流體供給孔7a′被輸送給公轉(zhuǎn)渦旋件軸承7c′。潤滑流體22′也通過主軸承潤滑流體供給孔7b′被輸送給主軸承4a′。這樣輸送的潤滑流體進入公轉(zhuǎn)背壓腔21′；接著一部分流體在對滑動推力軸承潤滑后進入吸入腔18′，而其它剩余部分就通過潤滑流體排出通道4h′流進馬達腔20，進入位于壓縮機底部的蓄油池26′中。
下面，將對公轉(zhuǎn)渦旋件軸承和主軸承進行解釋。
為了對公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f′進行潤滑，在主軸表面內(nèi)設有一個潤滑流體供給槽31′，該供給槽的形狀與圖2和3中所示的第一個實施例中的軸向潤滑流體供給槽的形狀相同；然而，就主軸承4f′而言，與第一個實施例不同，一軸向潤滑流體供給槽32′形成于主軸表面，并從主軸承潤滑流體供給孔7′向向主軸承兩端延伸。因為在主軸承4f′中來自于主軸承潤滑流體供給孔7b′的潤滑流體不但流到公轉(zhuǎn)背壓腔21′上的軸承端部，而且流到軸封4a′這一側(cè)面上的軸承端部。與第一實施例相似，軸向潤滑流體供給槽31′和32′在平面視圖或斷面視圖內(nèi)近似地形成三角形，因此為了防止?jié)櫥黧w供給槽中氣體成分起泡，流道的斷面面積隨著它趨向軸承端而減小。而且，軸向潤滑流體供給槽31′和32′從作用在每一個軸承上的軸承負載的位置沿旋轉(zhuǎn)方向以90度的角度推進分布；因此用來潤滑公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f′的潤滑流體供給槽31′和′用來潤滑主軸承4f′的潤滑流體供給槽32′彼此位于相位相反的位置上。
在本實施例中，因為采用了具有低壓腔系統(tǒng)的壓縮機，因此蓄油池26′中的壓力與吸入壓力相等；因此溶解在潤滑流體22′中的制冷氣體量就壁比具有第一實施例的高壓系統(tǒng)腔的壓縮機中的氣體量少，因此氣體成分的起泡出現(xiàn)的就少一些。然而，由于在軸承中形成有動壓力的原因，因此在軸承中既存在高壓區(qū)也存在低壓區(qū)，因此必然會出現(xiàn)氣體成分的起泡現(xiàn)象。本實施例的潤滑流體供給槽31′和32′具有與上述實施例完全相同的優(yōu)點。這在具有低壓腔系統(tǒng)的壓縮機中也起作用。
需要指出的是，在第一和本實施例中，軸向潤滑流體供給槽從作用在每一個軸承上的軸承負載的位置沿旋轉(zhuǎn)方向以90度的角度推進分布，且可以推進180度或270度。當軸向潤滑流體供給槽在推進角為90度到300度的范圍內(nèi)構(gòu)成時，潤滑流體被輸送到軸承的低壓區(qū)中。這種結(jié)構(gòu)具有進一步降低壓力的作用。
圖5是本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第三個實施例，所示的是部分被切掉后的主軸承和公轉(zhuǎn)渦旋件軸承。
本實施例與上述第一和第二實施例的區(qū)別在于，軸向潤滑流體供給槽32是一個較深的槽，該槽的深度大于其寬度，且其最深處與主軸承潤滑流體供給孔7b最接近，并隨著它遠離最深部位其深度逐漸減小。
流道的橫斷面面積，和第一個實施例相似，也被設計成這樣，即當它趨向上部軸承端時逐漸減小。在本實施例中，能夠提供一個比第一和第二個實施例的流道斷面面積要大的流道斷面面積。因此，為了解決流體機械或軸承區(qū)域內(nèi)的過熱這樣的問題，如果使用過的潤滑流體進入工作腔而在這些區(qū)域不會出現(xiàn)問題，當需要增加輸送給軸承的潤滑流體的量的時候，本實施例的潤滑流體供給槽是有效的。
圖6是本發(fā)明的變?nèi)菔搅黧w機械的第四個實施例的主軸承和公轉(zhuǎn)渦旋件軸承的垂直斷面圖。
本實施例與上述每一個實施例的區(qū)別是，在與軸向潤滑流體供給槽32的軸承端部相鄰的主軸7上設有一個封閉部分31a和32a。也就是說，主軸7的軸向潤滑流體供給槽32具有與主軸承4f的軸承端部相鄰的封閉部分31a。主軸7上的軸向潤滑流體供給槽31也具有與公轉(zhuǎn)渦旋件軸承3f的軸承端部相鄰的封閉部分32a。
通常，萬一因為封閉部分31a和32a處的突然壓力下降導致的氣體成分起泡的原因發(fā)生不平穩(wěn)軸承接觸，以及來自于軸承端部的附近的潤滑流體供給不充足，就會對軸承造成損壞。
就上述實施例中的壓縮機來說，或就變?nèi)菔搅黧w機械的其它類型而言，如果軸承負載變成轉(zhuǎn)動載荷或波動載荷，就可以向軸承部分施加一個交變載荷。在這種情況下，支承表面受到支承損傷，主要是疲勞磨損和疲勞裂紋。特別的是在不平穩(wěn)接觸條件下，潤滑流體膜壓在軸端部分達到最大，因此就會有比正常平行接觸期間的壓力大得多的壓力作用在軸承部分上。
然而，在本實施例中，通過采用下面的結(jié)構(gòu)能夠防止上述支承損傷，下面將接合附圖7對其原因進行詳細地解釋。
在非平穩(wěn)支承接觸期間，將會具有如圖7所示的潤滑流體膜壓。縱軸表示潤滑流體膜壓(相對值)，橫軸表示相對于軸承寬度標準化后的無尺寸單位的支承寬度。在該圖中，曲線A代表的是用易變形材料制成的軸承(例如，像PTFE一樣的樹脂材料)，而曲線B代表的是用不變形實質(zhì)材料制成的軸承。
如圖所示，潤滑流體膜壓的最大值在軸承寬度的25％的附近，位于軸承端面中心附近的一點內(nèi)。疲勞裂縫在壓力達到最大值的這部分發(fā)生。因此，為了防止由于潤滑流體供給不充足造成的潤滑流體供給槽中壓力下降，必須將封閉部分31a和32a縮短，且必須將潤滑流體供給槽從最大壓力位置延伸到軸承端部，從而就可以將潤滑流體輸送到可能發(fā)生損傷的那一點。通過提供封閉部分31a和32a，能夠限制潤滑流體供給槽中潤滑流體量的突然減少或增加，由此，能防止?jié)櫥黧w中氣體成分的起泡現(xiàn)象。
也就是說，通過將封閉部分31a和32a的圖6中的寬度C設置為軸承寬度C+D(其起到一個軸承的功能)的1-20％，就能夠獲得一種有效的封閉功能。
需要指出的是，在圖6所示的實施例中，封閉部分31a和32a合并成矩形潤滑流體供給槽31和32；并且通過將封閉部分31a和32a合并成圖2和3或5中所示的潤滑流體供給槽也能獲得相似的效果。
需要明確的是，在第一和第二實施例中，盡管沒有圖釋，但其中有潤滑流體流動的潤滑流體供給槽在軸承其余區(qū)域內(nèi)的端部處被封閉，且該封閉部分的長度設置在軸承寬度的1-20％的范圍內(nèi)，從而能夠獲得相似的效果。
根據(jù)上面所描述的實施例，在非平穩(wěn)支承接觸的時候防止在軸承端部的損傷是可能的，從而通過防止在軸承內(nèi)產(chǎn)生氣體成分的起泡現(xiàn)象，從本質(zhì)上在滑動軸承內(nèi)建立了潤滑流體膜壓，而且因此獲得一種能夠較大增加軸承的承載量的效果。
需要指出的是，在上面所述的實施例中，以及以舉例的方式對封閉型渦旋壓縮機進行了描述；當本發(fā)明被用于除渦旋式壓縮機之外的像泵、氣體膨脹機械等等這樣的變?nèi)菔搅黧w機械時，也能夠獲得相似的效果。在處理流體潤滑軸承中，不但用于軸承潤滑的潤滑流體而且工作流體自身也能或的同樣的效果。
而且，潤滑流體供給槽被描述為一個軸向槽；通過將本發(fā)明運用到螺旋槽上也可以獲得同樣的效果，在該螺旋槽中，螺旋軸的旋轉(zhuǎn)起到一個螺旋泵的作用。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種變?nèi)菔搅黧w機械，通過在整個支承表面上持續(xù)不斷地產(chǎn)生一個適當?shù)臐櫥黧w膜壓，特別是通過向軸承端部輸送潤滑流體(即使在非平穩(wěn)支承接觸條件下)，該流體機械能夠防止對軸承端部造成損傷。
權(quán)利要求
1．一種變?nèi)菔搅黧w機械，包括一用來壓縮或輸送工作流體或從所述工作流體中獲得機械能的機構(gòu)部分；一根主軸，用來驅(qū)動機構(gòu)部分或用來獲得機械能；一用來支承所述主軸的軸承；一潤滑流體供給孔，用來將潤滑流體輸送到由主軸和軸承組成的支承部分；以及一個容裝潤滑流體的蓄油池；其中，所述的變?nèi)菔搅黧w機械設有一設置在所述支承部分內(nèi)且與所述潤滑流體供給孔相連的潤滑流體供給槽，該供給孔與所述蓄油池相通；且該潤滑流體供給槽這樣構(gòu)成，即，其斷面面積隨著其趨向該供給槽的端部而減小，潤滑流體在該供給槽內(nèi)流動。
2．如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔搅黧w機械，其特征在于，所述潤滑流體供給槽這樣形成，即，隨著其趨向潤滑流體流動的所述供給槽的末端，通過減小其深度而不改變其寬度來減小其斷面面積。
3．如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔搅黧w機械，其特征在于，潤滑流體供給槽這樣加工，即，隨著其趨向供給槽的末端，通過減小其深度和寬度來減小其斷面面積，潤滑流體在槽中流動。
4．如權(quán)利要求2或3所述的變?nèi)菔搅黧w機械，其特征在于，所述潤滑流體供給槽在軸承部分內(nèi)的末端處被封閉起來，潤滑流體在槽中流動。
5．如權(quán)利要求4所述的變?nèi)菔搅黧w機械，其特征在于，所述封閉部分的長度在軸承寬度的1-20％的范圍內(nèi)。
6．一種變?nèi)菔搅黧w機械，包括一用來壓縮或輸送工作流體或從工作流體中獲得機械能的機構(gòu)部分；一根主軸，用來驅(qū)動機構(gòu)部分或獲得機械能；一軸承，用來支承所述的主軸；一潤滑流體供給孔，用來將潤滑流體輸送到由主軸和所述軸承組成的軸承部分；以及一個容裝潤滑流體的蓄油池；其中，所述的變?nèi)菔搅黧w機械有一個在所述軸承部分設置的潤滑流體供給槽，該槽與潤滑流體供給孔相連，而供給孔與蓄油池相連；供給槽位于軸承部分內(nèi)的末端被封閉起來，潤滑流體在該供給槽內(nèi)流動；并且所述封閉部分的長度在軸承寬度的1-20％的范圍內(nèi)。
7．如權(quán)利要求1所述的變?nèi)菔搅黧w機械，其特征在于，所述潤滑流體供給槽設置在沒有負載作用的所述主軸外表面內(nèi)或所述軸承內(nèi)表面內(nèi)。
全文摘要
一種變?nèi)菔搅黧w機構(gòu),其中,所述的變?nèi)菔搅黧w機械設有一設置在所述支承部分內(nèi)且與所述潤滑流體供給孔相連的潤滑流體供給槽,該供給孔與所述蓄油池相通;且該潤滑流體供給槽這樣構(gòu)成,即,其斷面面積隨著其趨向該供給槽的端部而減小,潤滑流體在該供給槽內(nèi)流動。該變?nèi)菔搅黧w機械能夠在軸承部分的整個區(qū)域上持續(xù)不斷地建立一種適當?shù)挠湍毫?并能夠防止軸承端不受損傷,特別是在軸承的非平穩(wěn)接觸狀況下。
文檔編號F04B39/02GK1281950SQ00103888
公開日2001年1月31日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月26日
發(fā)明者小山昌喜, 坪野勇, 早瀨功, 寺井利行, 向井有吾, 竹林昌寬 申請人:株式會社日立制作所