CN102207104B - 壳体构造 - Google Patents

Abstract

本发明是一种壳体构造，包括环状的密封部件，该环状的密封部件在第一壳体与第二壳体的连结部将连结所述第一壳体与所述第二壳体而形成的内部空间与外部之间保持为气密。该壳体构造包括：第一螺钉部件，从所述内部空间侧拧入，配置在所述密封部件的径向内侧并将所述第一壳体与所述第二壳体接合；以及第二螺钉部件，从外部拧入，配置在所述密封部件的径向外侧并将所述第一壳体与所述第二壳体接合。

Description

壳体构造

技术领域

本发明涉及壳体构造。本申请基于2010年3月29日在日本申请的日本专利申请第2010－074928号主张优先权，此处引用其内容。

背景技术

已知利用叶轮的旋转将空气或冷却剂气体等气体压缩并排出的涡轮压缩机。这样的涡轮压缩机例如包括：产生旋转动力的马达；被传递马达的旋转动力而旋转的叶轮；以及将马达的旋转动力传递至叶轮的一对齿轮(例如参照日本专利第2910472号公报)。马达配置在马达壳体内，叶轮及一对齿轮总地配置在1个压缩部壳体内。马达壳体与压缩部壳体的连结部通过配置环状的密封部件来保持为气密。

然而，由于上述压缩部壳体将叶轮及一对齿轮都包围而设，因此压缩部壳体的形状容易变得复杂，其外形也易于增大。这样的压缩部壳体的制造工序比较麻烦，制造的工夫或成本会增加。因此，有的情况下使用一种壳体构造来代替压缩部壳体，该壳体构造将包围叶轮的叶轮壳体(第一壳体)、与容纳一对齿轮的齿轮壳体(第二壳体)连结。此外，为了将叶轮壳体与齿轮壳体的连结部保持为气密，在该连结部也配置有环状的密封部件。另外，叶轮壳体与齿轮壳体的连结使用多个螺钉部件(螺栓等)。在使用该螺钉部件时，为了使这些壳体尽可能小型化，有的情况下将上述螺钉部件的一部分从叶轮壳体与齿轮壳体连结而形成的内部空间侧拧入。

然而，作为连结部的密封部件与螺钉部件的通常的配置关系，在密封部件的径向外侧配置螺钉部件。因此，经由内部空间侧的插入有螺钉部件的贯穿孔，内部空间内的气体(从叶轮侧流动的气体)有可能流出至外部，或气体从外部向内部空间内流入。

本发明是考虑到这样的情况而完成的，其目的在于提供一种壳体构造，即使将第一壳体与第二壳体连结的螺钉部件的一部分从连结这些壳体而形成的内部空间侧拧入的情况下，也可以防止第一壳体与第二壳体的连结部的气体的流出、流入。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用以下结构。

(1)本发明所涉及的壳体构造，包括环状的密封部件，该环状的密封部件在第一壳体与第二壳体的连结部，将连结第一壳体与第二壳体而形成的内部空间与外部之间保持为气密。并且，该壳体构造包括：第一螺钉部件，从所述内部空间侧拧入，并且配置在密封部件的径向内侧并将第一壳体与第二壳体接合；以及第二螺钉部件，从外部拧入，并且配置在密封部件的径向外侧并将第一壳体与第二壳体接合。

根据所述壳体装置，第一螺钉部件从所述内部空间侧拧入，形成于第一壳体及第二壳体的一个上并且插入有第一螺钉部件的贯穿孔与所述内部空间连通。因此，经由该贯穿孔，内部空间内的气体有可能向外部流出、或者外部的气体有可能向内部空间流入。然而，由于在环状的密封部件的径向内侧配置有第一螺钉部件，因此利用密封部件防止经由所述贯穿孔的气体的流出及流入。

(2)也可以是所述第一壳体与第二壳体分别包围预定的2个轴线而设，这2个轴线互相偏心配置。

(3)也可以是所述密封部件在连结部配置为圆环状。

根据本发明，即使在将第一壳体与第二壳体连结的螺钉部件的一部分的第一螺钉部件从连结这些壳体而形成的内部空间侧拧入的情况下，也可以防止在第一壳体与第二壳体的连结部的气体的流出及流入。

附图说明

图1是本发明的实施方式的涡轮压缩机的水平剖视图。

图2是将本发明的实施方式的涡轮压缩机所包括的压缩机单元及齿轮单元放大的水平剖视图。

图3是图2的A－A线视剖视图。

图4是表示本发明的实施方式的第一连结部的一个变形例的简要图。

具体实施方式

下面，参照图1至图4说明本发明的实施方式。此外，在下面的说明所使用的各附图中，为了使各部件为可识别的大小，适当变更了各部件的比例尺。

图1是本实施方式的涡轮压缩机1的水平剖视图。图2是将涡轮压缩机1所包括的压缩机单元20及齿轮单元30放大的水平剖视图。图3是图2的A－A线视剖视图。此外，在图3中，第二叶轮壳体22e仅记载了第一框部22f，齿轮壳体33由虚线表示。

本实施方式的涡轮压缩机1被使用于为了生成空调用的冷却水而设置在大楼或工厂等的涡轮冷冻机(未图示)，用于将从涡轮冷冻机的蒸发器(未图示)导入的冷却剂气体压缩并排出。如图1所示，涡轮压缩机1包括马达单元10、压缩机单元20、齿轮单元30。

马达单元10包括：具有输出轴11并且产生用于驱动压缩机单元20的旋转动力的马达12；以及包围该马达12并且设置有上述马达12的马达壳体13。此外，驱动压缩机单元20的驱动部不限于马达12，例如也可以是内燃机。马达12的输出轴11被固定在马达壳体13的第一轴承14与第二轴承15自由旋转地支撑。

压缩机单元20包括：将冷却剂气体吸入并压缩的第一压缩段21；以及将被第一压缩段21压缩的冷却剂气体进一步压缩并作为压缩冷却剂气体排出的第二压缩段22。

如图2所示，第一压缩段21包括：对从推力方向供给的冷却剂气体赋予速度能量并向径向排出的第一叶轮21a；通过将由第一叶轮21a赋予冷却剂气体的速度能量转换为压力能量来进行压缩的第一扩压器21b；将由第一扩压器21b压缩的冷却剂气体导出至第一压缩段21的外部的第一涡旋室21c；以及吸入冷却剂气体并供给至第一叶轮21a的吸入口21d。此外，第一扩压器21b、第一涡旋室21c及吸入口21d的一部分由包围第一叶轮21a的第一叶轮壳体21e形成。

在压缩机单元20内，设有跨第一压缩段21与第二压缩段22而延伸的转轴23。第一叶轮21a固定在转轴23上，通过从马达12(图2中未图示)的输出轴11对于转轴23传递旋转动力而旋转。另外，在第一压缩段21的吸入口21d设置多个入口导叶21g，用于调节第一压缩段21的吸入容量。各入口导叶21g利用固定在第一叶轮壳体21e的驱动机构21h自由旋转，使得从冷却剂气体的流动方向上游侧看到的面积可变更。另外，在第一叶轮壳体21e的外部，设置有与驱动机构21h连结并使各入口导叶21g旋转的叶片驱动部24(参照图1)。

第二压缩段22包括：在由第一压缩段21压缩后对从推力方向供给的冷却剂气体赋予速度能量并向径向排出的第二叶轮22a；通过将由第二叶轮22a赋予冷却剂气体的速度能量转换为压力能量进行压缩，作为压缩冷却剂气体排出的第二扩压器22b；将从第二扩压器22b排出的压缩冷却剂气体导出至第二压缩段22的外部的第二涡旋室22c；以及将由第一压缩段21压缩的冷却剂气体引导至第二叶轮22a的导入涡旋室22d。此外，第二扩压器22b、第二涡旋室22c及导入涡旋室22d设置为包围转轴23的轴线23a并容纳第二叶轮22a的第二叶轮壳体(第一壳体)22e形成。

第二叶轮22a固定在上述的转轴23，与第一叶轮21a背面对齐，通过从马达12的输出轴11对于转轴23传递的旋转动力而旋转。

此外，第一压缩段21的第一涡旋室21c、第二压缩段22的导入涡旋室22d，经由与第一压缩段21及第二压缩段22分开而设的外部配管(未图示)连接，经由该外部配管被第一压缩段21压缩的冷却剂气体供给至第二压缩段22。

另外，转轴23被第一压缩段21与第二压缩段22之间的空间25中固定在第二压缩段22的第二叶轮壳体22e的第三轴承26、在齿轮单元30侧固定在第二叶轮壳体22e的第四轴承27自由旋转地支撑。在转轴23设有迷宫密封23b，用于抑制冷却剂气体从导入涡旋室22d向齿轮单元30侧的流动。

齿轮单元30用于将马达12的旋转动力从输出轴11传递至转轴23，包括：固定在马达12的输出轴11的大直径齿轮31；固定在转轴23并且与大直径齿轮31啮合的小直径齿轮32；以及容纳大直径齿轮31及小直径齿轮32的齿轮壳体(第二壳体)33。

大直径齿轮31具有比小直径齿轮32大的外径，大直径齿轮31及小直径齿轮32通过协动，使转轴23的转速相对于输出轴11的转速增加地将马达12的旋转动力传递至转轴23。此外，马达12的旋转动力的传递方法不限于上述这样的传递方法。例如，也可以设定多个齿轮的直径，使转轴23的转速相对于输出轴11的转速相同或者减少。为了确保互相啮合的大直径齿轮31及小直径齿轮32的顺利旋转，大直径齿轮31与小直径齿轮32的间隔要设定为适当的值。由于大直径齿轮31固定在输出轴11，小直径齿轮32固定在转轴23，因此转轴23的轴线23a与输出轴11的轴线11a离开预定的距离，偏心而设。

齿轮壳体33在其内部容纳大直径齿轮31及小直径齿轮32，与马达壳体13及第二叶轮壳体22e分开成形，将其连结。齿轮壳体33包围输出轴11的轴线11a而设。另外，在齿轮壳体33连接有油箱34(参照图1)，回收并储存供给至涡轮压缩机1的滑动部位的润滑油。并且，齿轮壳体33在第一连结部(连结部)C1与第二叶轮壳体22e连结，在第二连结部C2与马达壳体13连结。

利用由第一连结部C1互相连结的第二叶轮壳体22e与齿轮壳体33，构成本实施方式的特征的壳体构造40。在该壳体构造40的内部形成有容纳空间(内部空间)33a，容纳大直径齿轮31及小直径齿轮32。容纳空间33a是通过第二叶轮壳体22e与齿轮壳体33连结而形成的。此外，本实施方式的容纳空间33a通过马达壳体13与齿轮壳体33连结，成为封闭空间。

在第二叶轮壳体22e，设有在第一连结部C1与齿轮壳体33连结的环状的第一框部22f。另一方面，在齿轮壳体33，设有在第一连结部C1与第二叶轮壳体22e的第一框部22f连结的环状的第二框部33b。此外，由于转轴23的轴线23a与输出轴11的轴线11a偏心而设，因此第二框部33b设在从齿轮壳体33的围绕轴线11a而设的主体部33c向转轴23侧位移的位置。

第一框部22f包括：形成为与第二框部33b对置的平面状的环状的第一抵接面22g；以及跨第一抵接面22g的径向内侧全周而形成，向第二框部33b突出的第一凸部22h。第二框部33b包括：形成为与第一抵接面22g平行的平面状，并与第一抵接面22g抵接的第二抵接面33d；跨第二抵接面33d的径向内侧全周而形成，与第一凸部22h紧贴(或者考虑精度，隔开可以容许的范围内的微小间隙)嵌合的第一凹部33e。

在第一抵接面22g与第二抵接面33d之间，设有将第一连结部C1保持为气密的圆环状的第一密封部件(密封部件)22i。第一密封部件22i配置在形成于第一抵接面22g的圆环状的槽部(未图示)内。

另外，在第一连结部C1，使用从容纳空间33a侧拧入并将第一框部22f与第二框部33b接合的多个第一螺栓(第一螺钉部件)35；从齿轮壳体33的外侧拧入并将第一框部22f与第二框部33b接合的多个第二螺栓(第二螺钉部件)36。此外，第二螺栓36也可以从第二叶轮壳体22e的外侧拧入。

如图3所示，多个第一螺栓35配置在第一密封部件22i的径向内侧，多个第二螺栓36配置在第一密封部件22i的径向外侧。即，由于第一螺栓35从容纳空间33a侧拧入，因此不需要将用于安装从涡轮压缩机1的外侧拧入的螺栓(螺钉部件)的预定的凸缘部等设在第二叶轮壳体22e及齿轮壳体33的各自的外部，可以使各壳体小型化。另外，由于第一螺栓35的拧入方向与第二螺栓36是相同方向，因此可以总地从一侧拧入第一螺栓35及第二螺栓36，操作性提高。

如图2所示，在马达壳体13，设有在第二连结部C2与齿轮壳体33连结的环状的第一凸缘部13a。另一方面，在齿轮壳体33，设有在第二连结部C2与马达壳体13的第一凸缘部13a连结的环状的第二凸缘部33f。

第一凸缘部13a包括：形成为与第二凸缘部33f对置的平面状的环状的第三抵接面13b；以及跨第三抵接面13b的径向内侧全周而形成，向第二凸缘部33f突出的第二凸部13c。第二凸缘部33f包括：形成为与第三抵接面13b平行的平面状，并与第三抵接面13b抵接的第四抵接面33g；以及跨第四抵接面33g的径向内侧全周而形成，与第二凸部13c紧贴(或者隔开精度上可以容许的微小间隙)嵌合的第二凹部33h。

在第三抵接面13b与第四抵接面33g之间，设有将第二连结部C2保持为气密的圆环状的第二密封部件13d。第二密封部件13d配置在形成于第三抵接面13b的圆环状的槽部(未图示)内。另外，在第二连结部C2，使用从马达壳体13的外侧拧入、将第一凸缘部13a与第二凸缘部33f接合的多个第三螺栓16。多个第三螺栓16配置在第二密封部件13d的径向外侧。

在第一连结部C1，第一凹部33e与第一凸部22h嵌合，在第二连结部C2，第二凹部33h与第二凸部13c嵌合。据此，第二叶轮壳体22e及马达壳体13分别相对于齿轮壳体33被定位。这样的定位的结果是，输出轴11与转轴23的间隔、即大直径齿轮31与小直径齿轮32的间隔被设定为可以确保顺利旋转的适当值。

为了将大直径齿轮31与小直径齿轮32的间隔设定为适当的值，需要将齿轮壳体33的、第一凹部33e与第二凹部33h的相对位置设定为适当的关系。齿轮壳体33由于使用铸造法(砂模铸造、金属模铸造等)成形，难以高精度地对第二框部33b及第二凸缘部33f进行成形，是在铸造后将这些部分利用机械加工(切削加工、磨削加工等)加工成形。

此外，由于第二叶轮壳体22e也是由铸造法成形的，因此第一框部22f的、第一抵接面22g、第一凸部22h及配置有第一密封部件22i的槽部都是由机械加工成形的。此处，由于配置有第一密封部件22i的槽部成形为圆环状，因此与槽部是多边形的情况或直径不同的圆弧连接而成的槽部等相比，可以简单且低成本地加工。

接下来，说明本实施方式的涡轮压缩机1的动作。

首先，马达12的旋转动力经由大直径齿轮31及小直径齿轮32传递至转轴23。据此，压缩机单元20的第一叶轮21a与第二叶轮22a旋转。

若第一叶轮21a旋转，则第一压缩段21的吸入口21d成为负压状态，冷却剂气体经由吸入口21d流入第一压缩段21。流入第一压缩段21的内部的冷却剂气体从推力方向流入第一叶轮21a，利用第一叶轮21a被赋予速度能量，向径向排出。从第一叶轮21a排出的冷却剂气体利用第一扩压器21b将速度能量转换为压力能量，从而被压缩。

从第一扩压器21b排出的冷却剂气体经由第一涡旋室21c导出至第一压缩段21的外部。然后，导出至第一压缩段21的外部的冷却剂气体经由外部配管供给至第二压缩段22。

供给至第二压缩段22的冷却剂气体经由导入涡旋室22d从推力方向流入第二叶轮22a，利用第二叶轮22a被赋予速度能量，向径向排出。从第二叶轮22a排出的冷却剂气体利用第二扩压器22b将速度能量转换为压力能量，被进一步压缩，成为压缩冷却剂气体。从第二扩压器22b排出的压缩冷却剂气体经由第二涡旋室22c导出至第二压缩段22的外部。至此，涡轮压缩机1的动作结束。

接下来，说明设置在壳体构造40的第一连结部C1的第一密封部件22i的气密作用。

导入至导入涡旋室22d的冷却剂气体被设在转轴23的迷宫密封23b抑制向齿轮单元30侧的流动。然而，迷宫密封23b的气密作用不完全，特别在转轴23的转速较低时，冷却剂气体会流入齿轮壳体33的容纳空间33a内。因此，容纳空间33a的内压与涡轮压缩机1的外部相比较高，冷却剂气体经由第一连结部C1及第二连结部C2流出至外部。此外，第二连结部C2的、第二密封部件13d与第三螺栓16的位置关系是通常的关系，可以充分防止冷却剂气体的流出。

另一方面，第一连结部C1的第一螺栓35从容纳空间33a侧拧入，冷却剂气体会流入成形于第二框部33b并插入有第一螺栓35的贯穿孔内，或者通过第一抵接面22g与第二抵接面33d之间流出至外部。但是，在本实施方式中，在第一密封部件22i的径向内侧设有第一螺栓35。因此，利用将第一抵接面22g与第二抵接面33d之间保持为气密的第一密封部件22i的作用，可以防止冷却剂气体经由上述贯穿孔或第一抵接面22g与第二抵接面33d之间流出至外部。此外，第一连结部C1的第一密封部件22i与第二螺栓36的位置关系是通常的关系，可以充分防止冷却剂气体的流出。

所以，根据本实施方式，在壳体构造40中，即使连结第二叶轮壳体22e与齿轮壳体33的第一螺栓35从连结这些壳体22e、33而形成的容纳空间33a侧拧入的情况下，也可以防止冷却剂气体在壳体22e、33的第一连结部C1流出。

以上，参照附图说明了本发明所涉及的优选实施方式，但本发明不限于该实施方式。在上述的实施方式中，所示的各构成部件的各种形状或组合等是一个例子，可以在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计要求等进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，说明了容纳空间33a的内压比外部高的情况，但本发明不限于此。在容纳空间33a的内压比外部低的情况下，通过以上述的配置关系配置第一密封部件22i与第一螺栓35，可以防止在第一连结部C1，气体从外部向容纳空间33a的流入。

另外，对于上述实施方式的壳体构造40，也可以适用图4所示的第一连结部Cl的变形例。图4是表示第一连结部C1的一个变形例的第一连结部(连结部)ClA的简要图。此外，图4是应用上述变形例的壳体构造40的图2的A－A线视剖视图。在第一连结部ClA中，第一螺栓35及第二螺栓36配置在1个圆环路径37上。代替第一密封部件22i而设置的非圆环密封部件(密封部件)22j是直径不同的2个圆弧连结的形状，包括：设在圆环路径37的径向外侧且设在第一螺栓35的外侧的部分、设在圆环路径37的径向内侧且设在第二螺栓36的内侧的部分。在使用这样的非圆环密封部件22j的情况下，也可以防止在第一连结部ClA，气体在容纳空间33a与外部之间的流出及流入。另外，设置有非圆环密封部件22j的槽部的加工的工夫与上述实施方式相比增加，但第一框部22f及第二框部33b的在径向的宽度与上述实施方式相比可以变窄。

另外，在上述实施方式中，壳体构造40用于涡轮压缩机1，但不限于此。例如，也可以连结多个壳体，用作预定的流体的配管或者储存槽等。

Claims (3)

1. 一种壳体构造，包括环状的密封部件，该环状的密封部件在第一壳体与第二壳体的连结部将连结所述第一壳体与所述第二壳体而形成的内部空间与外部之间保持为气密，其中，所述壳体构造包括：

第一螺钉部件，从所述内部空间侧拧入，配置在所述密封部件的径向内侧并将所述第一壳体与所述第二壳体接合；以及

第二螺钉部件，从外部拧入，配置在所述密封部件的径向外侧并将所述第一壳体与所述第二壳体接合。

2. 根据权利要求1所述的壳体构造，其特征在于，

所述第一壳体与所述第二壳体分别包围预定的2个轴线而设，所述2个轴线互相偏心配置。

3. 根据权利要求1或2所述的壳体构造，其特征在于，

所述密封部件在所述连结部配置为圆环状。

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