封閉式渦旋壓縮機及其裝配方法
2023-09-21 17:24:30 2
專利名稱：封閉式渦旋壓縮機及其裝配方法
技術領域：
本發明涉及封閉式渦旋壓縮機及其裝配方法。
現有的渦旋式流體機械，例如美國專利第3884599號說明書所公開的，是把根據漸開線而形成的固定及旋轉渦旋件的渦卷互相在內側咬合，並通過曲軸使所述旋轉渦旋件作旋轉運動，並使由兩個渦旋件所形成的壓縮空間的容積隨著從外側向中央的移動而減少。
在這種渦旋流體機械上，組成渦旋構件的固定渦旋件與旋轉渦旋件的兩個渦卷的側壁形成一對壓縮空間，邊進行密封，邊使空間容積逐漸縮小，壓力逐漸提高，因此要求兩個渦旋件在裝配時互相之間必須精密對準位置。
也就是說，必須把固定渦旋件定位並裝配於這樣一個位置，即在固定渦旋件與旋轉渦旋件的兩個渦卷的側壁之間留有適度的極微小的間隙，使它們在曲軸的任何旋轉方向都不會相互接觸。
現有的封閉式渦旋壓縮機採用如日本發明專利公開1990年第221693號公報所示的裝置和方法裝配，下面參照後面將說明的
圖11和圖12加以說明。
首先就裝置加以說明，在圖11、圖12中，8是Y工作檯，9是放置於Y工作檯8之上的X工作檯，10是放置於工作檯9之上的θ工作檯，11是將放置於θ工作檯10之上的固定渦旋件4加以固定的第一固定爪，12是與第一固定爪11成對的第二固定爪，13是將機架2加以固定的支撐塊15上所設的第三固定爪，14是與第三固定爪13成對的第四固定爪，16是下降後夾住曲軸3並使其旋轉的曲軸旋轉裝置，17是從X方向的負側推壓XY工作檯的第一推壓裝置，18是從X方向的正側推壓XY工作檯的第二推壓裝置，19是從Y方向的負側推壓XY工作檯的第三推壓裝置，20是從Y方向的正側推壓XY工作檯的第四推壓裝置，21是為了給XY工作檯定位而使XY工作檯移動的X方向驅動裝置，22是測量X方向的工作檯移動量並測出座標的X方向檢測器，23是為了給XY工作檯在Y方向定位而使XY工作檯移動的Y方向驅動裝置，24是測量Y方向的移動量並測出座標的Y方向檢測器，25是為了將XY工作檯加以固定而用的X方向推壓杆，在與X方向驅動裝置21之間將XY工作檯固定。26是Y方向推壓杆，在與Y方向驅動裝置23之間將XY工作檯固定。27是根據測出的座標對間隙或定位位置進行運算，並使各傳動裝置工作的控制裝置。
下面，通過圖1、4、5、6對用上述結構的裝置裝配渦旋壓縮機的裝配方法加以說明。
圖1為渦旋壓縮機的壓縮機構部分之剖視圖，5是旋轉渦旋件，7是將固定渦旋件與機架2加以固定的螺栓，E是在旋轉渦旋件5的渦卷5b的內側與固定渦旋件4的渦卷4b的外側形成的間隙，F是在旋轉渦旋件5的渦卷5b的外側與固定渦旋件4的渦卷4b的內側形成的間隙，而所謂壓縮機構部分的裝配就是以固定渦旋件4、旋轉渦旋件5為基準來進行定位，要使上述間隙E和間隙F在曲軸3的任何方向都相等(本例中用X、Y方向代表)。
圖4顯示了使渦旋壓縮機的曲軸3旋轉時，在0°、90°、180°、270°上固定渦旋件4與旋轉渦旋件5的位置關係。
在裝配渦旋壓縮機的壓縮機構部分時，首先在螺栓7鬆開的狀態下把壓縮機部分置於θ工作檯10的上面，用第一固定爪11與第二固定爪12將固定渦旋件4加以固定，用第三固定爪13和第四固定爪14將機架2加以固定，使曲軸旋轉裝置16下降，夾住曲軸3。接著使曲軸3旋轉，使旋轉渦旋件5與固定渦旋件4之間的位置關係成圖4中0°的狀態。
圖5、圖6是隨著相對旋轉渦旋件5的固定渦旋件4的相位的相對角度的變化引起的X座標的變化線圖，以零件精度上被看作為最大間隙相對相位角度θ0的角度θ1為中心向正、負側轉動相同量，即向負側轉至θ2、正側轉至θ3，用第一推壓裝置17將固定渦旋件4推壓至旋轉渦旋件5後返回，在固定渦旋件4與旋轉渦旋件件5接觸的狀態下用X方向檢測器22將X方向的座標測出，分別設為X5、X6、X7，並按照下面的順序作線性變化、在以最大間隙角度θ0為中心而左右對稱的山形線圖的基礎上計算出最大間隙角度θ0。
圖5顯示最大間隙相對相位角度θ0存在於θ1和θ3之間的條件，即X5＜X7。
首先用下式求出與X7為相同座標的角度θ4。
θ4＝θ2＋ ((X7-X5)×(θ1-θ2))/((X6-X5))因為最大間隙相對相位角度θ0在θ4與θ3的中間，故θ0＝(θ4+θ3)/2圖6則顯示最大間隙相對相位角度θ0存在於θ1與θ2之間的條件，即X5＞X7。
首先用下式求出與X5為相同座標的角度θ4。
θ4＝θ3+ ((X5-X7)×(θ3-θ1))/((X6-X7))由於最大間隙相對相位角度θ0處於θ4與θ2的中間，故θ0＝(θ4+θ2)/2因而，使固定渦旋件4以被看作為最大間隙相對相位角度的角度θ1為中心、負側與正側轉動相同角度，即轉動至θ2及θ3的角度位置，在圖4的0°狀態下用X方向推壓裝置(第一推壓裝置)17將其推壓至旋轉渦旋件5、返回原處後，將X座標測出，並以X座標的變化線圖為線性變化這一點為基礎，通過測出最少三點的X座標來求出最大間隙相對相位角度θ0。
在用上述方法決定了固定渦旋件4與旋轉渦旋件5的相對相位角度位置後，再次使曲軸3旋轉，並且使旋轉渦旋件5與固定渦旋件4之間的位置關係符合圖4中0°狀態，用第一推壓裝置17把X工作檯9推至正側，使固定渦旋件4接觸旋轉渦旋件5。一旦使第一推壓裝置17返回原處，推壓力即變為0，固定渦旋件4與旋轉渦旋件5成相互接觸狀態。用X方向檢測器22將該狀態的X座標測出，並把X座標作為X1存儲進控制裝置27。接著使曲軸3作90°旋轉，使固定渦旋件4與旋轉渦旋件5間的位置關係符合圖4中90°的狀態，用第三推壓裝置19把Y工作檯8推至正側，一旦固定渦旋件4觸及旋轉渦旋件5，就使第三推壓裝置19返回原處，用Y方向檢測器24將固定渦旋件4與旋轉渦旋件5相接觸狀態下的Y工作檯8的Y座標加以測出，並把Y座標作為Y1存儲進控制裝置27。接著，使曲軸3作90°旋轉，使固定渦旋件4與旋轉渦旋件5的位置關係符合圖4中的180°狀態，用第二推壓裝置18將X工作檯9推向負側，一旦固定渦旋件4觸及旋轉渦旋件5就使第二推壓裝置18返回原處，用X方向檢測器22將固定渦旋件4與旋轉渦旋件5相接觸狀態下的X工作檯9的X座標加以測出，並把X座標作為X2存儲進控制裝置27。接著，使曲軸3作90°旋轉，使固定渦旋件4與旋轉渦旋件5之間的位置關係符合圖4中270°的狀態，用第四推壓裝置20將Y工作檯8推壓至負側，一旦固定渦旋件4觸及旋轉渦旋件5，就使第四推壓裝置20返回原處，並把固定渦旋件4與旋轉渦旋件5相接觸狀態下的Y工作檯8的Y座標作為Y2存儲進控制裝置27。
下面，以X1、X2、Y1、Y2的座標數據為基礎，用以下數式求出兩個渦卷間的間隙以及定位X、Y座標。
間隙(X方向)＝(X1-X2)/2
間隙(Y方向)＝(Y1-Y2)/2X方向定位座標＝X2+(X1-Y2)/2Y方向定位座標＝Y2+(Y1-Y2)/2接著用X方向驅動裝置21和Y方向驅動裝置23將XY工作檯定位，並用X方向推壓杆25和Y方向推壓杆26將XY工作檯固定，將螺栓7擰緊，至此裝配完畢。
採用這樣的現有封閉式渦旋壓縮機及裝配方法，當固定渦旋件與旋轉渦旋件用熱膨脹係數相同的材料構成時，裝配時兩個渦卷之間的間隙及最大間隙相對相位角度與實際運轉時兩個渦旋件產生了熱膨脹時的兩個渦卷之間的間隙及最大間隙相對相位角度相比，雖然熱膨脹使兩個渦旋件的渦卷形狀發生變化，即，其漸開線的基圓半徑隨溫度上升程度而相應地發生熱膨脹，實際運轉時的兩個渦卷之間的間隙增大，但最大間隙相對相位角度是一致的。即使固定渦旋件與旋轉渦旋件的漸開線基圓半徑不同，只要用熱膨脹係數相同的材料構成，也能獲得同樣的結果。
然而，近年來由於渦旋壓縮機的變換器(inverter)化的發展以及高速運轉化的進一步發展，為了降低旋轉渦旋件的離心力而謀求旋轉渦旋件的輕量化，在很多場合採用熱膨脹係數不同的材料構成固定渦旋件與旋轉渦旋件。在這種場合，無論漸開線的基圓半徑相同與否，裝配時與實際運轉時相比，兩個渦卷間的間隙及最大間隙相對相位角度均會發生變化，因此即使裝配時定位於最佳位置，實際運轉時也不能確保兩個渦卷間的適當間隙，導致冷凍能力降低，輸入功率增加，降低了渦旋壓縮機的效率。
下面參照圖7、8、9、10對以上狀態加以說明。各圖顯示了固定渦旋件與旋轉渦旋件的相對相位角度(相位偏移180°時設為0°，如圖3所示，旋轉渦旋件相對固定渦旋件，其反轉方向設為正側，旋轉方向設為負側)與可能旋轉半徑間的關係。另外，以下對圖4中0°狀態的場合加以說明，因其他場合情況相同，故在此省略說明。
圖7(a)顯示了兩個渦旋件採用相同熱膨脹係數之材料以及相同基圓半徑構成時的裝配時的狀態。在這種場合，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θC為0°，並且兩個渦卷間的間隙在設定間隙的狀態下進行裝配。順便提一句，如果在正側裝配，則在旋轉渦旋件的渦卷的內側側壁與固定渦旋件的渦卷的外側側壁之間產生所設定的間隙，但在旋轉渦旋件的渦卷的外側側壁與固定渦旋件的渦卷的內側側壁之間卻會產生大於設定間隙的間隙。而如果在負側裝配，則情況相反。
進而，一旦在相對相位角度0°的狀態下裝配完畢後原封不動地投入實際運轉，則會由於熱膨脹的原因而使兩個渦旋件的基圓半徑成擴大狀態，但因熱膨脹係數相同，故如圖7(b)所示，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH與θC同樣，保持0°，因而雖然兩個渦卷間的間隙因熱膨脹而略有增大，仍能維持當初裝配的最佳狀態。
圖8(a)則顯示了當兩個渦旋件用相同熱膨脹係數之材料及不同基圓半徑構成的場合，在裝配時的相對相位角度與可能旋轉半徑之間的關係。在這種場合，與採用相同基圓半徑時不同，是在偏離相對相位角度0°的位置上構成最大可能旋轉半徑(θC≠0°)。當旋轉渦旋件的基圓半徑小於固定渦旋件的基圓半徑時，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度偏移至負側(θC＜0°)，反之，則偏移至正側(θC＞0°)。
如果在構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θC的狀態下裝配完畢後即原封不動地投入實際運轉，則兩個渦旋件的基圓半徑會因熱膨脹而成擴大狀態，但由於熱膨脹係數相同，因此如圖8(b)所示，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH與裝配時的θC相同，所以儘管兩渦卷間的間隙因熱膨脹而略有擴大，仍能保持當初裝配的最佳狀態。
如上所述，只要兩個渦旋件的材料的熱膨脹係數相同，則無論基圓半徑是否相同，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度在熱膨脹之後仍與裝配時相同，而且兩渦卷間的間隙也大致保持在裝配時的狀態。
然而，在兩個渦旋件的材料的熱膨脹係數不同時，裝配時與熱膨脹後兩渦卷間的間隙狀態會發生變化。首先，圖9(a)顯示了在兩個渦旋件用不同熱膨脹係數的材料及相同基圓半徑構成的場合，裝配時的相對相位角度與可能旋轉半徑之間的關係。這種場合與圖7(a)的場合相同，相對相位角度θC在0°位置上構成最大可能旋轉半徑。
但是，一旦在相對相位角度0°的狀態下裝配後即原封不動地投入實際運轉，則兩個渦旋件的基圓半徑因熱膨脹而成擴大狀態，而且因為熱膨脹係數不同，熱膨脹後的固定渦旋件與旋轉渦旋件的基圓半徑變為不同，如圖9(b)所示，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH與圖8(a)(b)的場合一樣，從裝配時的θC0°位置偏離。在旋轉渦旋件的熱膨脹係數大於固定渦旋件的熱膨脹係數時，偏移至正側(θC＜θH)，反之則偏移至負側(θC＞θH)。圖9(b)為旋轉渦旋件之熱膨脹係數較大的場合。另外，在這種場合，裝配時的相對相位角度位置(θC＝0°)位於構成熱膨脹後最大可能旋轉半徑的相對相位角度位置θH的負側(θC＜θH)，因此旋轉渦旋件的渦卷的內側側壁與固定渦旋件的渦卷的外側側壁之間的間隙變成大於設定的間隙，而旋轉渦旋件的渦卷的外側側壁與固定渦旋件的渦卷的內側側壁之間的間隙則變成小於設定的間隙，從而不能保持裝配後的狀態，導致壓縮機性能降低。而且，由於所設定間隙的大小，熱膨脹後兩渦卷的側壁會互相接觸，渦卷承受過度的力，致使輸入增加或壓縮機停止，如果勉強運轉則會引起渦卷的破損等，致使壓縮機的可靠性降低。
在兩個渦旋件用不同熱膨脹係數的材料及不同基圓半徑構成的場合情況也同樣，其裝配時的相對相位角度與可能旋轉半徑之間的關係如圖10(a)所示。這種場合與圖8(a)相同，是在相對相位角度偏離0°的位置上構成最大可能旋轉半徑(θC≠0°)。在旋轉渦旋件的基圓半徑小於固定渦旋件的基圓半徑時，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度偏移至負側(θC＜0°)，反之則偏移至正側(θC＞0°)。
一旦在這種狀態下裝配後即原封不動地投入實際運轉，則兩個渦旋件的基圓半徑因熱膨脹而成擴大狀態，而由於熱膨脹係數不同，故熱膨脹後的固定渦旋件與旋轉渦旋件的基圓半徑會變得更加不同，或者按設定是相同的，但如圖10(b)所示，構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH與圖8(b)的場合同樣，偏離了裝配時的位置θC(θC≠θH)。
換言之，如果兩個渦旋件的材料的熱膨脹係數不同，則無論基圓半徑是否相同，其構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度在裝配時及熱膨脹後是不相同的，因而兩個渦卷間的間隙也會從裝配時設定的間隙狀態發生變化，不能保持裝配時的狀態，導致壓縮機性能降低。而且，根據所設定的間隙大小，熱膨脹後兩渦卷側壁會相互接觸，致使壓縮機的可靠性也降低。
為了解決上述現有封閉式渦旋壓縮機之課題而採取的第一個技術方案是一種密閉型渦旋壓縮機，其封閉容器內收容有電動機部分及通過曲軸受到所述電動機之驅動力的壓縮機部份，用按漸開線構成渦卷的旋轉渦旋件與固定渦旋件來形成壓縮空間，並通過所述旋轉渦旋件的旋轉運動使該壓縮空間向中心移動並減少容積、以此將氣體加以壓縮，其特點在於，它採用如下方法裝配，即所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料用熱膨脹係數不同的材料構成，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互位於內側，並使所述渦卷的相位大致偏移180°後咬合、並且從所述渦卷間的可能旋轉半徑達到最大時的所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的位置以及渦卷的相位位置，僅使由熱膨脹係數較大之材料構成的那個渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的反轉方向偏移後裝配。
解決課題的第二個技術方案是在所述第一個解決方案的基礎之上，令所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料為熱膨脹係數不同之材料，且使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑。
解決課題的第三個技術方案是一種在固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料是由熱膨脹係數不同的材料所構成的渦旋壓縮機裡、將所述固定渦旋件定位裝配於由所述旋轉渦旋件、曲軸以及機架組成的組合體上的方法，它包括如下工序使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互在內側咬合後，將螺栓插入所述機架與所述固定渦旋件上預先打好的螺栓孔內，在所述機架上將所述固定渦旋件加以暫行定位的暫行定位工序;以及將所述機架加以固定，並將所述固定渦旋件向旋轉方向至少作二次間距送進，每一次間距送進都要使所述固定渦旋件向旋轉中心移動，以接觸所述旋轉渦旋件，並利用該移動量及該移動量是呈直線狀且以最大間隙位置為中心對稱變化這一點來決定渦卷的相位位置的工序;以及使所述旋轉渦旋件順次轉至所定旋轉位置，並在所述旋轉渦旋件的各個旋轉位置上使所述固定渦旋件向旋轉中心移動，直至所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件接觸，並求出在所述固定、旋轉兩個渦旋件相接觸時的X、Y座標，從這些在各個旋轉位置上測出的X、Y座標求出座標的中心、並把它作為所述固定渦旋件和所述旋轉渦旋件的定位中心的工序;以及將由熱膨脹係數較小的材料構成的渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的旋轉方向偏移的工序，以及在通過該工序使兩個渦旋件得到修正的位置狀態下，將所述固定渦旋件緊固於所述機架上的所述螺栓的緊固工序。
解決課題的第四個技術方案是採用如下裝配方法，即在所述第三個解決方案的基礎上，使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料為熱膨脹係數不同之材料，且使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑。
上述的本發明的第一個技術方案的作用如下在一種將電動機部分及通過曲軸受到所述電動機之驅動力的壓縮機部分收容在封閉式容器內，用按漸開線構成渦卷的旋轉渦旋件與固定渦旋件來形成壓縮空間，並通過所述旋轉渦旋件的旋轉運動使該壓縮空間向中心移動並減少容積、以此將氣體加以壓縮的封閉式渦旋壓縮機裡，通過採用以下方法裝配，即所述固定渦旋件與所旋轉渦旋件的材料用熱膨脹係數不同的材料構成，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互位於內側、並使所述渦卷的相位大致偏移180°後咬合，並且從所述渦卷間的可能旋轉半徑達到最大時的所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件位置以及渦卷的相位位置上僅使由熱膨脹係數較大之材料構成的那個渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的反轉方向偏移後裝配，可以使實際運轉中、即熱膨脹後的兩渦卷間間隙處於最佳狀態。
第二個技術方案的作用如下由於採用熱膨脹係數不同之材料作為固定渦旋件和旋轉渦旋件的材料，並且使熱膨脹係數較大的材料構成的渦卷的基圓半徑小於另外一個渦卷的基圓徑，就使實際運轉中的兩渦卷間的間隙處於最佳狀態，從而可以減少渦卷相位角度的偏移量。因而無需變更現有壓縮機構部分的結構就可容易地實施。另外，通過使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，可以使熱膨脹後兩個渦旋件的渦卷的基圓半徑相同。
第三個技術方案的作用如下，在一種固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料是由熱膨脹係數不同的材料所構成的渦旋壓縮機裡，在將所述固定渦旋件定位裝配於所述旋轉渦旋件、曲軸以及機架組成的組合體上時，通過採用包括如下工序的方法進行裝配，即，使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互在內側咬合後將螺栓插入所述機架與所述固定渦旋件上預先打好的螺栓孔內，在所述機架上將所述固定渦旋件加以暫行定位的暫行定位工序;以及將所述機架加以固定、並將所述固定渦旋件向旋轉方向至少作二次間距送進，每一次間距送進都要使所述固定渦旋件向旋轉中心移動，以接觸所述旋轉渦旋件、並利用該移動量及該移動量是線性的且以最大間隙位置為中心對稱變化這一點來決定渦卷的相位位置的工序;以及使所述旋轉渦旋件在所定旋轉位置上順序旋轉，並在所述旋轉渦旋件的各個旋轉位置上使所述固定渦旋件向旋轉中心移動，直至所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件接觸，並求出所述固定、旋轉兩個渦旋件相接觸時的X、Y座標，從這些在各個旋轉位置上測出的X、Y座標求出座標的中心，並把它作為所述固定渦旋件和所述旋轉渦旋件之定位中心的工序;以及將熱膨脹係數較小的材料構成的渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的旋轉方向偏移的工序;以及在通過該工序使兩個渦旋件得到修正的位置狀態下，將所述固定渦旋件緊固於所述機架上的所述螺栓的緊固工序，可以完成固定渦旋件和旋轉渦旋件及其他結構部件的精度良好的機內裝配，並且可以完成在實際運轉中形成最佳間隙的調節與定位。
第四個技術方案的作用如下通過採用如下裝配方法，即，固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料採用不同熱膨脹係數的材料，並且使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，即可以減少渦卷的相位角度的偏移量，並可以很好地實施所述第三個發明的裝配方法。另外，通過使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，可以使熱膨脹後兩個渦旋件的渦卷的基圓半徑相同，故而可以實現使實際運轉中兩渦卷間間隙接近理想狀態的精度良好的裝配。
以下對附圖加以簡單說明圖1是與本發明有關的渦旋壓縮機的一個實施例的主要剖視圖，圖2是可能旋轉半徑的變化線圖，圖3是旋轉渦旋件的相對角度方向定義圖，圖4是顯示固定渦旋件與旋轉渦旋件之位置關係的說明圖，圖5、圖6是X座標的變化線圖，圖7、圖8、圖9、圖10是可能旋轉半徑的變化線圖，圖11是渦旋壓縮機的定心裝置的主視圖，圖12是該定心裝置的側視圖。圖中符號1是壓縮機構部，2是機架，4是固定渦旋件，5是旋轉渦旋件。
以下參照圖1、2、3、4對本發明的一個實施例加以詳細說明。圖1是渦旋壓縮機的壓縮機構部1的剖視圖，2是機架，3是曲軸，4是固定渦旋件，與旋轉渦旋件5相互咬合形成壓縮空間6。7是將機架2和固定渦旋件4加以固定的螺栓。固定渦旋件4由圓盤狀端面板4a和直立於其上、並形成漸開線的渦卷4b組成，該漸開線的基圓半徑為aT，材料的熱膨脹係數為KT。旋轉渦旋件5由圓盤狀端面板5a和直立其上、且形成基圓半徑為aD的漸開線形狀的渦卷5b，以及在端面板5a之反渦卷面形成的輪轂部5c組成，材料的熱膨脹係數為KD。
這裡，設實際運轉中固定渦旋件4以及旋轉渦旋件5是整體均勻地作T℃溫度上升的，並且按以下數式設定渦卷4b、5b的基圓半徑aT、aD。
aT×(1+KT×T)＝aD×(1+KD×T)＝aHKT＜KD這樣一來，必然是aT＞aD。
在進行壓縮機構部1的裝配時首先用現有例子中已說明的方法完成將螺栓7加以緊固前的工序。詳細方法在現有例子中已說明，故在此省略。
至此為止的裝配狀態位於圖2虛線上的P點，且已設定為aT＞aD，故形成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θC如圖10(a)所示，偏移至負側。這時旋轉半徑為RC，用設定間隙CC來加以設定，使兩渦卷間的間隙大致均等。
在這一狀態下當溫度上升T℃時，裝配狀態位於圖2實線上的P′點。兩個渦旋件的基圓半徑因熱膨脹而變成aH，渦卷的形狀相同。但由於相對相位角度θC位於構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH(這時為0°)之負側，故旋轉渦旋件5的渦卷5b的外側側壁與固定渦旋件4的渦卷4b的內側側壁間的間隙則小於設定間隙CC，而旋轉渦旋件5的渦卷5b的內側側壁與固定渦旋件4的渦卷4b的外側側壁間的間隙則大於設定間隙CC。其量等於圖2中所示的r1。
因而，為了使熱膨脹後兩渦卷間的間隙均等，如果用θ工作檯10將固定渦旋件4向負方向(旋轉方向)旋轉θC(旋轉渦旋件5相對地向正方向(反轉方向)旋轉)，就形成圖2虛線上的Q′點狀態。旋轉渦旋件5的渦卷5b的外側側壁與固定渦旋件4的渦卷4b的內側側壁間的間隙要大於設定間隙CC，而旋轉渦旋件5的渦卷5b的內側側壁與固定渦旋件4的渦卷4b的外側側壁間的間隙則小於設定間隙CC。其量等於圖2中所示的r2。
在這個狀態下當溫度上升T℃時，狀態則位於圖2實線上的Q點。兩個渦旋件的基圓半徑因熱膨脹而成為aH，且渦卷的形狀相同。另外，由於使相對相位角度θC達到與構成最大可能旋轉半徑的相對相位角度θH(這種場合為0°)一致，故可以確保兩渦卷間的間隙均勻、形成理想的位置關係。不過，該間隙由於熱膨脹的原因而要稍大於設定間隙CC。其量等於圖2中所示的r3。但是只要在設定間隙CC時把相當於r3的量計算在內就可以解決上述問題。
最後，用X方向推壓杆25和Y方向推壓杆26將XY工作檯加以固定，並將螺栓7加以緊固後結束裝配。
如上所述，本發明的第一個效果是通過在一種將電動機部分及通過曲軸受到所述電動機之驅動力的壓縮機部分收容在封閉式容器內、用按漸開線構成渦卷的旋轉渦旋件與固定渦旋件來形成壓縮空間、並通過所述旋轉渦旋件的旋轉運動使該壓縮空間向中心移動並減少容積、以此將氣體加以壓縮的封閉式渦旋壓縮機裡，採用以下方法裝配，即所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件用熱膨脹係數不同的材料構成，使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互位於內側、並使所述渦卷的相位大致偏置180°後咬合，並且從所述渦卷間的可能旋轉半徑達到最大時的所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件位置上以及渦卷的相位位置上僅使由熱膨脹係數較大之材料構成的那個渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的反轉方向偏置後裝配，可以使實際運轉中兩渦卷間的間隙處於最佳狀態。從而無需提高現有零件的精度等即可減少因壓縮機構部分的洩漏而造成的損失，並可提高壓縮機的性能。
本發明的第二個效果是由於採用熱膨脹係數不同之材料作為固定渦旋件和旋轉渦旋件的材料，並且使熱膨脹係數較大的材料構成的渦卷的基圓半徑小於另外一個渦卷的基圓半徑，就使實際運轉中的兩渦卷間的間隙處於最佳狀態，從而可以減少渦卷相位角度的偏置量。因而無需變更現有壓縮機構部分的結構就可以減少因壓縮機構部分的洩漏而造成的損失，並可以提高壓縮機的性能。另外，通過使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，可以使熱膨脹後的兩個渦旋件的渦卷的基圓半徑相同，並且可以使實際運轉中的兩渦卷間的間隙接近理想狀態，還可以提高壓縮機的性能。
本發明的第三個效果是通過在一種固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料是由熱膨脹係數不同的材料所構成的渦旋壓縮機裡、在將所述固定渦旋件定位裝配於由所述旋轉渦旋件、曲軸以及機架組成的組合體上時，採用如下方法裝配，包括使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互在內側咬合後，將螺栓插入所述機架與所述固定渦旋件上預先打好的螺栓孔內，在所述機架上將所述固定渦旋件加以暫行定位的暫行定位工序;以及將所述機架加以固定、並將所述固定渦旋件向旋轉方向至少作二次間距送進、每一次間距送進都要使所述固定渦旋件向旋轉中心移動、以接觸所述的旋轉渦旋件、並利用該移動量及該移動量是呈線性的且以最大間隙位置為中心對稱變化這一點來決定渦卷的相位位置的工序;以及使所述旋轉渦旋件在所定旋轉位置上順序旋轉、並在所述旋轉渦旋件的各個旋轉位置上使所述固定渦旋件向旋轉中心移動、直至所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件接觸、並求出所述固定、旋轉兩個渦旋件接觸時的X、Y座標、從這些在各個旋轉位置上測出的X、Y座標求出座標的中心、並把它作為所述固定渦旋件和所述旋轉渦旋件之定位中心的工序;以及使熱膨脹係數較小的材料構成的渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的旋轉方向偏移的工序;以及在通過該工序使兩個渦旋件得到修正的位置狀態下、將所述固定渦旋件緊固於所述機架上的所述螺栓的緊固工序，從而可以用良好的精度求出與成品的使用狀態接近的、正確有效的間隙和定位。
本發明的第四個效果是通過採用如下裝配方法，即固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料採用不同熱膨脹係數的材料、並且使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，可以減少渦卷的相位角度的偏置量，並且可以很好地實施所述第三個發明的裝配方法，還可以迅速地用良好的精度求出與成品的使用狀態接近的正確有效的間隙和定位。另外，通過使熱膨脹係數較大的材料所構成的渦卷基圓半徑小於另一個渦卷的基圓半徑，可以使熱膨脹後兩個渦旋件的渦卷的基圓半徑相同，故而可以實現使實際運轉中兩渦卷間間隙接近理想狀態的正確有效、精度良好的裝配。
權利要求
1.一種將電動機部分及通過曲軸受到所述電動機之驅動力的壓縮機構部分收容在封閉式容器內部、用按漸開線構成渦卷的旋轉渦旋件與固定渦旋件形成壓縮空間、並通過所述旋轉渦旋件的旋轉運動使該壓縮空間向中心移動並減少容積、以此將氣體加以壓縮的封閉式渦旋壓縮機，其特徵在於，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料由熱膨脹係數不同的材料構成，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互位於內側，並使所述渦卷的相位大致偏置180°後咬合，從所述渦卷間的可能旋轉半徑達到最大時的所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的位置上以及渦旋卷的位置上只把由熱膨脹係數較大之材料構成的那個渦旋件渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的反轉方向偏置後裝配而成。
2.根據權利要求1所述的封閉式渦旋壓縮機，其特徵在於，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料使用熱膨脹係數不同的材料，並且使熱膨脹係數較大的材料構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷基圓半徑。
3.一種在固定渦旋件與旋轉渦旋件的材料採用不同熱膨脹係數材料構成的渦旋壓縮機裡、將所述固定渦旋件定位裝配於由所述旋轉渦旋件、曲軸以及機架組成的組合體上的封閉式渦旋壓縮機的裝配方法，其特徵在於，它包括使所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的渦卷相互在內側咬合後、將螺栓插入所述機架與所述固定渦旋件上預先打好的螺栓孔內、在所述機架上將所述固定渦旋件加以暫行定位的暫行定位工序;以及將所述機架加以固定、並將所述固定渦旋件向旋轉方向至少作二次間距送進、每一次間距送進都要使所述固定渦旋件向旋轉中心移動、以接觸所述旋轉渦旋件、並利用該移動量及該移動量是呈線性且以最大間隙位置為中心對稱變化這一點來決定渦卷的相位位置的工序;以及使所述旋轉渦旋件在所定旋轉位置上順序旋轉、並在所述旋轉渦旋件的各個旋轉位置上使所述固定渦旋件向旋轉中心移動、直至所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件接觸、並求出在所述固定、旋轉兩個渦旋件相接觸時的X、Y座標、從這些在各個旋轉位置上側出的X、Y座標求出座標的中心、並把它作為所述固定渦旋件和所述旋轉渦旋件之定位中心的工序;以及使熱膨脹係數較小的材料構成的渦卷的相位向所述旋轉渦旋件的旋轉方向偏置的工序;以及在通過該工序使兩個渦旋件得到修正的位置狀態下、將所述固定渦旋件緊固於所述機架上的所述螺栓的緊固工序。
4.根據權利要求3所述的渦旋壓縮機的裝配方法，其特徵在於，所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件的材料為熱膨脹係數不同的材料、且使熱膨脹係數較大的材料構成的渦卷的基圓半徑小於另一個渦卷之基圓半徑。
全文摘要
本發明的封閉式渦旋壓縮機，包括由相咬合的固定渦旋件和旋轉渦旋件等組成的壓縮機構，通過用θ工作檯10將固定渦旋件4向負方向(旋轉方向)(旋轉渦旋件5則相對地向正方向(反轉方向))旋轉θc，可以使熱膨脹後的兩渦卷間的間隙處於最佳狀態，還可實現精度良好的裝配。
文檔編號F04C18/02GK1107945SQ9411959
公開日1995年9月6日 申請日期1994年12月19日 優先權日1993年12月24日
發明者坪川正浩, 饗場靖, 野洲敏治, 山本修一, 平野秀夫, 小早川大成, 長谷昭三 申請人:松下電器產業株式會社