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CN113167275A - 螺杆压缩机 - Google Patents

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Publication number
CN113167275A
CN113167275A CN201980079092.8A CN201980079092A CN113167275A CN 113167275 A CN113167275 A CN 113167275A CN 201980079092 A CN201980079092 A CN 201980079092A CN 113167275 A CN113167275 A CN 113167275A
Authority
CN
China
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rotor
flow path
female
male
suction
Prior art date
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Pending
Application number
CN201980079092.8A
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English (en)
Inventor
千叶纮太郎
高野正彦
頼金茂幸
森田谦次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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Abstract

本发明提供能够降低吸入流路的压力损失的螺杆压缩机。螺杆压缩机的壳体(12)具有：收纳阳转子(11A)的齿部(13A)和阴转子(11B)的齿部(13B)、且在它们的齿槽形成工作室的缸腔(21)；位于转子径向的外侧的吸入口(22)；和在转子轴向上与吸入行程的工作室连通的吸入流路(23)。吸入流路(23)具有处于阳转子(11A)侧且比假想平面(C)靠下游侧的阳转子侧吸入流路(26A)和处于阴转子(11B)侧且比假想平面(C)靠下游侧的阴转子侧吸入流路(26B)。阳转子侧吸入流路(26A)以至少在转子轴向上的阳转子(11A)的齿部(13A)的吸入侧端面至齿部(13A)的轴向节距(P1)的一半的范围，转子径向外侧的流路壁(27A)从转子轴向看时成为与缸腔(21)的壁相同的位置的方式形成。

Description

螺杆压缩机
技术领域
本发明涉及具有位于转子径向的外侧的吸入口和在转子轴向上与工作室连通的吸入流路的螺杆压缩机。
背景技术
专利文献1中记载的螺杆压缩机包括具有齿部的阳转子、具有与阳转子的齿部啮合的齿部的阴转子以及收纳阳转子和阴转子的壳体。
壳体具有收纳阳转子的齿部和阴转子的齿部且在它们的齿槽形成阳转子侧的工作室和阴转子侧的工作室的缸腔。此外，壳体具有位于比阳转子的齿部和阴转子的齿部靠转子径向的外侧的吸入口，和以连接吸入口与吸入行程的工作室的方式形成的吸入流路。此外，壳体具有位于比阳转子的齿部和阴转子的齿部靠转子径向的外侧的排出口，和以连接排出口与排出行程的工作室的方式形成的排出流路。
工作室随着从转子轴向的一侧向另一侧移动，其容积发生变化。由此，工作室依次进行经由吸入流路从吸入口吸入气体的吸入行程、压缩气体的压缩行程和经由排出流路向排出口排出压缩气体的排出行程。
吸入流路在转子轴向上与吸入行程的工作室连通。此外，吸入流路具有处于阳转子侧、且比通过阳转子的中心轴和阴转子的中心轴的假想平面靠下游侧(换言之，吸入口的相反侧)的阳转子侧吸入流路，和处于阴转子侧、且比上述的假想平面靠下游侧的阴转子侧吸入流路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-041910号公报(例如，参照图8、图9)
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，阳转子侧吸入流路的转子径向外侧的流路壁(其中，用于将气体封入工作室的部分除外)，位于比缸腔的壁靠转子径向的外侧。因此，作为从阳转子侧吸入流路流向阳转子侧工作室的气流的成分，产生转子径向的成分，成为压力损失增加的重要原因。
同样，阴转子侧吸入流路的转子径向外侧的流路壁(其中，用于将气体封入工作室的壁部分除外)，位于比缸腔的壁靠转子径向的外侧。因此，作为从阴转子侧吸入流路流向阴转子侧工作室的气流的成分，产生转子径向的成分，成为压力损失增加的重要原因。
本发明是鉴于上述情况而完成，其目的之一在于降低吸入流路的压力损失。
用于解决课题的方法
为了解决上述问题，应用权利请求的范围内记载的结构。本发明包含多个上述用于解决问题的方式，列举其一例为一种螺杆压缩机，其包括：具有齿部的阳转子；具有与上述阳转子的齿部啮合的齿部的阴转子；和收纳上述阳转子和上述阴转子的壳体，上述壳体具有：收纳上述阳转子的齿部和上述阴转子的齿部且在它们的齿槽形成阳转子侧的工作室和阴转子侧的工作室的缸腔；位于比上述阳转子的齿部和上述阴转子的齿部靠转子径向的外侧的吸入口；和以连接上述吸入口与吸入行程的工作室的方式形成，在转子轴向上与上述吸入行程的工作室连通的吸入流路，上述吸入流路具有：处于上述阳转子侧、且比通过上述阳转子的中心轴和上述阴转子的中心轴的假想平面靠下游侧的阳转子侧吸入流路；和处于上述阴转子侧、且比上述假想平面靠下游侧的阴转子侧吸入流路，其特征在于：上述阳转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在转子轴向上的上述阳转子的齿部的吸入侧端面至上述齿部的轴向节距的一半的范围，转子径向外侧的流路壁从转子轴向看时成为与上述缸腔的壁相同的位置。
发明的效果
根据本发明，能够降低吸入流路的压力损失。
另外，上述以外的问题、结构和效果，通过以下的说明而明了。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式中的供油式的螺杆压缩机的结构的概略图。
图2是表示本发明的一个实施方式的压缩机主体的结构的铅垂截面图。
图3是图2的截面III-III的水平截面图。
图4是图2的截面IV-IV的铅垂截面图。
图5是图2的截面V-V的铅垂截面图。
图6是表示本发明的一个变形例中的压缩机主体的结构的水平截面图。
具体实施方式
使用图1～图5说明本发明的一个实施方式。
本实施方式的螺杆压缩机包括：电动机1；由电动机1驱动、对空气(气体)进行压缩的压缩机主体2；将从压缩机主体2排出的压缩空气及其中含有的油(液体)分离的气液分离器3；和将由气液分离器3分离出的油向压缩机主体2(详细而言，后述的工作室、吸入侧轴承和排出侧轴承)供给的油配管4。在油配管4，设置有冷却油的油冷却器5和将油中的杂质除去的油过滤器6等。
压缩机主体2包括作为螺杆转子的阳转子11A和阴转子11B，以及收纳阳转子11A和阴转子11B的壳体12。
阳转子11A包括具有呈螺旋状延伸的多个(在本实施方式中为4个)齿的齿部13A、与齿部13A的轴向一侧(图2和图3的左侧)连接的吸入侧轴部14A和与齿部13A的轴向另一侧(图2和图3的右侧)连接的排出侧轴部15A。阳转子11A的吸入侧轴部14A由吸入侧轴承16A可旋转地支承，阳转子11A的排出侧轴部15A由排出侧轴承17A可旋转地支承。
同样，阴转子11B包括具有呈螺旋状延伸的多个(在本实施方式中为6个)齿的齿部13B、与齿部13B的轴向一侧(图2和图3的左侧)连接的吸入侧轴部14B和与齿部13B的轴向另一侧(图2和图3的右侧)连接的排出侧轴部15B。阴转子11B的吸入侧轴部14B由吸入侧轴承16B可旋转地支承，阴转子11B的排出侧轴部15B由排出侧轴承17B可旋转地支承。
阳转子11A的吸入侧轴部14A贯通壳体12，与电动机1的旋转轴连结。而且，阳转子11A通过电动机1的驱动而旋转，阳转子11A的齿部13A与阴转子11B的齿部13B的啮合，由此阴转子11B也进行旋转。
壳体12由主壳体18、与主壳体18的轴向一侧(图2和图3的左侧)连结的吸入侧壳体19和与主壳体18的轴向另一侧(图2和图3的右侧)连结的排出侧壳体20构成。
壳体12具有收纳阳转子11A的齿部13A和阴转子11B的齿部13B、在它们的齿槽形成阳转子侧的工作室和阴转子侧的工作室的缸腔21。缸腔21为分别收纳阳转子11A的齿部13A和阴转子11B的齿部13B的2个圆筒状的孔相互部分地重叠而构成(参照图5)。
壳体12具有位于比阳转子11A的齿部13A和阴转子11B的齿部13B靠转子径向的外侧(图2的上侧)的吸入口22和以连接吸入口22与吸入行程的工作室的方式形成的吸入流路23。缸腔21、吸入口22和吸入流路23形成于主壳体18。
壳体12具有位于比阳转子11A的齿部13A和阴转子11B的齿部13B靠转子径向的外侧(图2的下侧)的排出口24和以连接排出口与排出行程的工作室的方式形成的排出流路25。排出口24在排出侧壳体20形成，排出流路25在排出侧壳体20和主壳体18形成。
工作室随着从转子轴向的一侧向另一侧移动，其容积发生变化。由此，工作室依次进行经由吸入流路23从吸入口22吸入气体的吸入行程、压缩气体的压缩行程和经由排出流路25向排出口24排出压缩气体的排出行程。
吸入流路23在转子轴向上与吸入行程的工作室连通。此外，吸入流路23具有处于阳转子11A侧、且比通过阳转子11A的中心轴O1和阴转子11B的中心轴O2的假想平面C靠下游侧(换言之，与吸入口22相反侧)的阳转子侧吸入流路26A，和处于阴转子11B侧、且比假想平面C靠下游侧的阴转子侧吸入流路26B(参照图3和图4)。
此处作为本实施方式的大的特征，阳转子侧吸入流路26A的转子径向外侧的流路壁27A(其中，用于将气体封入工作室的部分28除外)，以至少在转子轴向上的阳转子11A的齿部13A的吸入侧端面至齿部13A的轴向节距P1(参照图3)的一半的范围(作为具体例，在图3中为P1×0.8＝R1的范围，在后述的图6中为P1×0.5＝R1的范围)，从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置的方式形成。另外，齿部的轴向节距是指，转子轴向上的齿尖的间隔。此外，由于考虑到加工误差等，流路壁27A从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置，就是以阳转子11A的中心轴O1为基准的流路壁27A的半径方向位置处于缸腔21的壁的半径方向位置的95％～105％的范围内。
此外，阴转子侧吸入流路26B的转子径向外侧的流路壁27B(其中，用于将气体封入工作室的部分28除外)，以至少在转子轴向上的阳转子11B的齿部13B的吸入侧端面至齿部13B的轴向节距P2(其中，P1＝P2。参照图3)的一半的范围(作为具体例，在图3中为P2×0.8＝R2的范围，在后述的图6中为P2×0.5＝R2的范围)，从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置的方式形成。另外，由于考虑到加工误差等，流路壁27B从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置，就是以阴转子11B的中心轴O2为基准的流路壁27B的半径方向位置处于缸腔21的壁的半径方向位置的95％～105％的范围内。
在这样的在实施方式中，作为从阳转子侧吸入流路26A流向阳转子侧工作室的气流的成分，难以产生转子径向的成分，因此能够降低压力损失。此外，作为从阴转子侧吸入流路26B流向阴转子侧工作室的气流的成分，难以产生转子径向的成分，因此能够降低压力损失。其结果是，能够实现吸气流量的增大和动力的降低。
此外，跟流路壁27A、27B位于比缸腔21的壁靠转子径向的外侧的情况相比，能够抑制在压缩机主体2停止时在阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B的下部存油。因此，还能够抑制存在阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B的下部的油的影响引起的压力损失。
对作为流路壁27A、27B从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置的范围，采取至少转子轴向上的转子的齿部的吸入侧端面至齿部的轴向节距的一半的范围的理由进行补充。从螺杆压缩机的体积效率的观点出发，需要考虑相对于阳转子侧工作室的转子轴向截面(换言之，转子轴向上延伸的截面)的面积的、阳转子侧吸入流路26A的转子轴向截面的面积，和相对于阴转子侧工作室的转子轴向截面的面积的、阴转子侧吸入流路26B的转子轴向截面的面积。阳转子侧工作室的转子轴向截面的面积例如以(阳转子的齿的外径与轴的外径的差)×轴向节距÷2表示，因此阳转子侧吸入流路26A的转子轴向截面的面积优选至少确保(阳转子的齿的外径与轴的外径的差)×轴向节距÷2。同样，阴转子侧工作室的转子轴向截面的面积例如以(阴转子的齿的外径与轴的外径的差)×轴向节距÷2表示，因此阴转子侧吸入流路26B的转子轴向截面的面积优选至少确保(阴转子的齿的外径与轴的外径的差)×轴向节距÷2。从这样的观点出发，如果不至少在转子轴向上的转子的齿部的吸入侧端面至齿部的轴向节距的一半的范围，在阳转子侧吸入流路26A或阴转子侧吸入流路26B具有特征，则不能充分地获得其效果。
另外，在上述一个实施方式中，例示了阳转子侧吸入流路26A以沿阳转子11A的各半径方向截断的转子轴向截面即各流路截面的面积V1(参照图3)比阳转子侧的各工作室的转子径向截面(换言之，转子径向上延伸的截面)的面积S1(参照图5)大的方式形成，阴转子侧吸入流路26B以沿阴转子11B的各半径方向截断的转子轴向截面即各流路截面的面积V2(参照图3)比阴转子侧的各工作室的转子径向截面的面积S2(参照图5)大的方式形成的情况，不过并不限定于此。使用图6说明本发明的一个变形例。图6是表示本变形例的压缩机主体的结构的水平截面图。
在本变形例中，阳转子侧吸入流路26A以至少在阳转子11A的旋转方向上的假想平面C至阳转子11A的齿部13A的旋转方向节距(本实施方式中为90度)的范围，沿阳转子11A的各半径方向截断的转子轴向截面即各流路截面的面积V1(参照图6)成为与阳转子侧的各工作室的转子径向的截面积S1(参照图5)相同的方式形成。另外，齿部的旋转方向节距是指转子旋转方向上的相邻的齿尖之间的角度。此外，由于考虑到加工误差等，面积V1与面积S1相同，就是面积V1处于面积S1的95％～105％的范围内。
此外，阴转子侧吸入流路26B以至少在阴转子11B的旋转方向上的假想平面C至阴转子11B的齿部13B的旋转方向节距(本实施方式中为45度)的范围，沿阴转子11B的各半径方向截断的转子轴向截面即各流路截面的面积V2(参照图6)成为与阴转子侧的各工作室的转子径向的截面积S2(参照图5)相同的方式形成。另外，由于考虑到加工误差等，面积V2与面积S2相同，就是面积V2处于面积S2的95％～105％的范围内。
在这样的变形例中，能够抑制阳转子侧吸入流路26A内的流速的变化和从阳转子侧吸入流路26A向阳转子侧工作室去的流速的变化，进一步降低压力损失。此外，能够抑制阴转子侧吸入流路26B内的流速的变化和从阴转子侧吸入流路26B向阴转子侧工作室去的流速的变化，进一步降低压力损失。
另外，在上述一个实施方式中，以阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B双方具有第1特征(详细而言，以至少在转子轴向上的齿部的吸入侧端面至齿部的轴向节距的一半的范围，转子径向外侧的流路壁从转子轴向看时成为与缸腔21的壁相同的位置的方式形成的特征)的情况为例进行了说明，不过并不限定于此。即，也可以仅阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B中的一个流路具有第1特征。
此外，在上述一个变形例中，以阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B双方基于第1特征和第2特征(详细而言，以至少在转子旋转方向上的假想平面C至齿部的旋转方向节距的范围，沿转子的各半径方向截断的转子轴向截面即各流路截面的面积成为与各工作室的转子径向截面的面积相同面积的方式形成的特征)的情况为例进行了说明，不过并不限定于此。即，例如，也可以仅阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B中的一个流路具有第1特征和第2特征。此外，例如，也可以阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B双方具有第1特征，而仅阳转子侧吸入流路26A和阴转子侧吸入流路26B中的一个流路具有第2特征。
此外，作为本发明的应用对象，以供油式(详细而言，向工作室内供给油)的螺杆压缩机为例进行了说明，不过并不限定于此，也可以为供水式(详细而言，向工作室内供给水)的螺杆压缩机，或无供液式(详细而言，不向工作室内供给油和水等液体)的螺杆压缩机。
附图标记说明
11A 阳转子
11B 阴转子
12 壳体
13A、13B 齿部
21 缸腔
22 吸入口
23 吸入流路
26A 阳转子侧吸入流路
26B 阴转子侧吸入流路
27A 阳转子侧吸入流路的转子径向外侧的流路壁
27B 阴转子侧吸入流路的转子径向外侧的流路壁。

Claims (6)

1.一种螺杆压缩机，其特征在于，包括：
具有齿部的阳转子；
具有与所述阳转子的齿部啮合的齿部的阴转子；和
收纳所述阳转子和所述阴转子的壳体，
所述壳体具有：
收纳所述阳转子的齿部和所述阴转子的齿部且在它们的齿槽形成阳转子侧的工作室和阴转子侧的工作室的缸腔；
位于比所述阳转子的齿部和所述阴转子的齿部靠转子径向的外侧的吸入口；和
以连接所述吸入口与吸入行程的工作室的方式形成，在转子轴向上与所述吸入行程的工作室连通的吸入流路，
所述吸入流路具有：
处于所述阳转子侧、且比通过所述阳转子的中心轴和所述阴转子的中心轴的假想平面靠下游侧的阳转子侧吸入流路；和
处于所述阴转子侧、且比所述假想平面靠下游侧的阴转子侧吸入流路，其中
所述阳转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在转子轴向上的所述阳转子的齿部的吸入侧端面至所述齿部的轴向节距的一半的范围，转子径向外侧的流路壁从转子轴向看时成为与所述缸腔的壁相同的位置。
2.如权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于：
所述阳转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在所述阳转子的旋转方向上的所述假想平面至所述阳转子的齿部的旋转方向节距的范围，作为沿所述阳转子的各半径方向截断的转子轴向截面的各流路截面的面积成为与所述阳转子侧的各工作室的转子径向截面的面积相同的面积。
3.如权利要求1或2所述的螺杆压缩机，其特征在于：
所述阴转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在转子轴向上的所述阴转子的齿部的吸入侧端面至所述齿部的轴向节距的一半的范围，转子径向外侧的流路壁从转子轴向看时成为与所述缸腔的壁相同的位置。
4.如权利要求3所述的螺杆压缩机，其特征在于：
所述阴转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在所述阴转子的旋转方向上的所述假想平面至所述阴转子的齿部的旋转方向节距的范围，作为沿所述阴转子的各半径方向截断的转子轴向截面的各流路截面的面积成为与所述阴转子侧的各工作室的转子径向截面的面积相同的面积。
5.一种螺杆压缩机，其特征在于，包括：
具有齿部的阳转子；
具有与所述阳转子的齿部啮合的齿部的阴转子；和
收纳所述阳转子和所述阴转子的壳体，
所述壳体具有：
收纳所述阳转子的齿部和所述阴转子的齿部且在它们的齿槽形成阳转子侧的工作室和阴转子侧的工作室的缸腔；
位于比所述阳转子的齿部和所述阴转子的齿部靠转子径向的外侧的吸入口；和
以连接所述吸入口与吸入行程的工作室的方式形成，在转子轴向上与所述吸入行程的工作室连通的吸入流路，
所述吸入流路具有：
处于所述阳转子侧、且比通过所述阳转子的中心轴和所述阴转子的中心轴的假想平面靠下游侧的阳转子侧吸入流路；和
处于所述阴转子侧、且比所述假想平面靠下游侧的阴转子侧吸入流路，其中
所述阴转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在转子轴向上的所述阴转子的齿部的吸入侧端面至所述齿部的轴向节距的一半的范围，转子径向外侧的流路壁从转子轴向看时成为与所述缸腔的壁相同的位置。
6.如权利要求5所述的螺杆压缩机，其特征在于：
所述阴转子侧吸入流路以如下方式形成：至少在所述阴转子的旋转方向上的所述假想平面至所述阴转子的齿部的旋转方向节距的范围，作为沿所述阴转子的各半径方向截断的转子轴向截面的各流路截面的面积成为与所述阴转子侧的各工作室的转子径向截面的面积相同的面积。
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