專利名稱：壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置的制作方法
本申請是申請?zhí)枮?6190498.4、申請日為1996年5月23日、發(fā)明名稱為“壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置”之申請的分案申請。
本發(fā)明涉及壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，該裝置例如在渦輪壓縮機的停止動作時，能防止渦輪因排出側(cè)的高壓作用而逆轉(zhuǎn)。
用于空調(diào)機制冷劑回路等的壓縮機，例如有日本專利公報特開平5-340386號揭示的渦輪壓縮機。
下面概略地說明該現(xiàn)有的渦輪壓縮機。圖6為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪壓縮機的斷面圖，如圖6所示，在箱體(a)內(nèi)形成有電機室(b)和渦輪室(c)。在電機室(b)內(nèi)放置著電機(d)，在渦輪室(c)內(nèi)放置著與電機(d)的驅(qū)動軸(e)直接連接的渦輪(旋轉(zhuǎn)葉片)(f)。在箱體(a)上分別連接著朝向渦輪(f)中央部的吸入管(g)和朝向渦輪(f)外周部的排出管(h)。
驅(qū)動電機(d)使渦輪(f)旋轉(zhuǎn)，對從吸入管(g)吸入到渦輪室(c)內(nèi)的流體施加離心力，使該流體朝外沿半徑方向流動、壓縮從排出管(h)排出。
上述驅(qū)動軸(e)的上下兩端部分穿過固定在箱體(a)內(nèi)壁面上的軸承板(i，i)的貫通孔。在上述驅(qū)動軸(e)的外周面，在朝向貫通孔(il，il)內(nèi)周面的部分形成人字槽(el，el)。該人字槽(el，el)在驅(qū)動軸(e)與軸承板(i，i)之間構(gòu)成動壓氣體軸承。
即，隨著驅(qū)動軸(e)的旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動軸(e)與貫通孔(il，il)的內(nèi)周面之間產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，由該氣體膜以非接觸狀態(tài)支承著可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸(e)。
另外，僅在驅(qū)動軸(e)朝一個方向旋轉(zhuǎn)時才產(chǎn)生氣體膜，即，此種動壓氣體軸承僅在驅(qū)動軸(e)朝一個方向旋轉(zhuǎn)時支承該旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸(e)。因此，上述動壓氣體軸承只在流體壓縮動作時、驅(qū)動軸(e)在渦輪(f)的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時才發(fā)揮軸承功能。
但是，這種渦輪壓縮機在驅(qū)動時，吸入管(g)的內(nèi)部因吸入負壓成為低壓狀態(tài)，而排出管(h)內(nèi)部因壓縮流體成為高壓狀態(tài)。
因此，在渦輪壓縮機停止動作時，渦輪(f)的旋轉(zhuǎn)停止時，該渦輪(f)的下流側(cè)即排出管(h)內(nèi)部的壓力高于該渦輪(f)的上流側(cè)即吸入管(g)內(nèi)部的壓力。該排出管(h)內(nèi)部的高壓經(jīng)過渦輪室(c)作用到吸入管(g)上。其結(jié)果，該高壓的作用使渦輪(f)往與壓縮動作時的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
在這種情況下，驅(qū)動軸(e)也逆轉(zhuǎn)。該驅(qū)動軸(e)一旦逆轉(zhuǎn)，就不能發(fā)揮上述動壓氣體軸承的軸承功能，有時驅(qū)動軸(e)甚至會燒結(jié)在軸承板(i，i)上。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，該裝置在壓縮機停止時，通過阻止來自排出側(cè)的對于旋轉(zhuǎn)體的高壓作用，防止旋轉(zhuǎn)體及驅(qū)動軸逆轉(zhuǎn)。
本發(fā)明是在壓縮機停止時，使旋轉(zhuǎn)體的上流側(cè)與下流側(cè)的壓差減小。由此使朝著逆旋轉(zhuǎn)方向的壓力不作用到旋轉(zhuǎn)體上。
具體地說，本發(fā)明方案1記載一種壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動機構(gòu)(10)的驅(qū)動軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入通路(7)吸入收容室(4)內(nèi)的流體并將其排到排出通路(9)；其特征在于，備有旁通通路(20)、開閉閥(21)和動壓氣體軸承(18)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)地連接吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設在旁通通路(20)上，旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動作時，閉鎖旁通通路(20)，旋轉(zhuǎn)體從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止狀態(tài)的停止動作時，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差；上述動壓氣體軸承僅在驅(qū)動軸(11)為壓縮動作而單方向旋轉(zhuǎn)時在該驅(qū)動軸(11)的周圍產(chǎn)生氣體膜，支承可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸(11)。
本發(fā)明方案2記載的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案1所述發(fā)明中增加以下特征，即，在吸入通路(7)上設有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
本發(fā)明方案3記載的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案1或2所述發(fā)明中增加以下特征，即，壓縮機(1)是由渦輪(6)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的渦輪壓縮機，該渦輪(6)將流體從吸入通路(7)沿軸向吸入，將流體形成為朝外半徑方向流并放出進行壓縮。
本發(fā)明方案4記載一種壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機中，吸入通路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動機構(gòu)(10)的驅(qū)動軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，壓縮從吸入通路(7)沿軸向吸入的流體并將其形成為朝外半徑方向流，排到排出通路(9)；其特征在于，上述驅(qū)動軸(11)由動壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著，該動壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動軸(11)為壓縮動作而單方向旋轉(zhuǎn)時在驅(qū)動軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，還備有停止控制機構(gòu)(25)，當上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範顟B(tài)的停止動作時，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，該停止控制機構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近似0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到經(jīng)過預定時間。
本發(fā)明方案5記載的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案4所述發(fā)明中增加以下特征，即，備有旁通通路(20)和開閉閥(21)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)地連接吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設在旁通通路(20)上，旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動作時，閉鎖旁通通路(20)，旋轉(zhuǎn)體從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止狀態(tài)的停止動作時，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
本發(fā)明方案6記載的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案4或5所述發(fā)明中增加以下特征，即，停止控制機構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少到達近于0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))后，將上述低速旋轉(zhuǎn)一直保持到經(jīng)過預定時間，然后使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。
本發(fā)明方案7記載的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置，是在方案5所述發(fā)明中增加以下特征，即，在吸入通路(7)上設有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
具有上述構(gòu)造的本發(fā)明裝置的動作如下。
在方案1的發(fā)明中，流體的壓縮動作時，旋轉(zhuǎn)體(6)被驅(qū)動軸(11)驅(qū)動在收容室(4)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)體(6)的旋轉(zhuǎn)使從吸入通路(7)吸入到收容室(4)內(nèi)的流體被壓縮后排出到排出通路(9)。
在上述流體的壓縮動作時，動壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動軸(11)作單方向旋轉(zhuǎn)時，在驅(qū)動軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，支承著該驅(qū)動軸(11)。
另外，在上述流體的壓縮動作時，旁通通路(20)被開閉閥(21)閉鎖，在吸入通路(7)與排出通路(9)之間產(chǎn)生一定的壓差，流體被壓縮。
在上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止狀態(tài)的停止動作時，開閉閥(21)啟動，旁通通路(20)被開放。由于該旁通通路(20)的開放，排出通路(9)的高壓經(jīng)過旁通通路(20)作用到吸入通路(7)上。其結(jié)果，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差消失，排出通路(9)的高壓不作用到旋轉(zhuǎn)體(6)上，該旋轉(zhuǎn)體(6)不會逆轉(zhuǎn)。
方案2的發(fā)明，是在上述方案1的發(fā)明中，在旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)成為停止狀態(tài)的停止動作時，旁通通路(20)被開閉閥(21)開放后，排出通路(9)中的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間的高壓作用到吸入通路(7)中的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間。即，上述各逆止閥(16、17)間的空間被均壓。
方案3的發(fā)明，是在上述方案1或2的發(fā)明中，渦輪壓縮機(1)的停止動作時，渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)被阻止。其結(jié)果，該渦輪壓縮機(1)具有高可靠性。
方案4的發(fā)明中，在渦輪壓縮機(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)成為停止狀態(tài)的停止動作時，在旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，停止控制機構(gòu)(2 5)使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)保持著經(jīng)過一定時間。即，渦輪壓縮機中，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差隨旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)變動。這時，如上所述，由于將旋轉(zhuǎn)體(6)保持在低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，所以吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差減小。即使旋轉(zhuǎn)體(6)從該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)停止，該旋轉(zhuǎn)體(6)也不會因上述壓差逆轉(zhuǎn)。
方案5的發(fā)明中，在旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動作時，與上述方案4的發(fā)明同樣地，將旋轉(zhuǎn)體(6)保持在低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，同時，與上述方案1同樣地，由開閉閥(21)開放旁通通路(20)。其結(jié)果，更切實地消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差，更切實地防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
方案6的發(fā)明中，在上述方案4或5的發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)體(6)停止動作時，先使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少。然后使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))狀態(tài)，將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)保持到經(jīng)過一定時間后，使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。該動作能切實減小吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
方案7的發(fā)明，是在上述方案5的發(fā)明中，與方案2的發(fā)明同樣地，當旁通通路(20)被開閉閥(21)開放時，排出通路(9)上的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間的高壓作用到吸入通路(7)上的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間。
本發(fā)明具有以下效果。
根據(jù)方案1的發(fā)明，由于在壓縮機的停止動作時，吸入通路(7)和排出通路(9)由旁通通路(20)連通，吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差被消除，所以排出通路(9)的高壓不作用到旋轉(zhuǎn)體(6)上，可切實防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。其結(jié)果，可避免由旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的不良后果。
尤其是在用動壓氣體軸承(18)支承驅(qū)動軸(11)的情況下，可避免因驅(qū)動軸(11)的逆轉(zhuǎn)而導致動壓氣體軸承(18)喪失軸承功能。因此，可切實防止驅(qū)動軸(11)的燒結(jié)。
根據(jù)方案2的發(fā)明，由旁通通路(20)消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差區(qū)域可以在設在各吸入通路(7)與排出通路(9)上的逆止閥(16、17)之間。其結(jié)果，高壓不會導入吸入側(cè)逆止閥(16)上流的吸入通路(7)的上流側(cè)，排出側(cè)逆止閥(16)下流的排出通路(9)的下流側(cè)不會成為低壓狀態(tài)。？因此，不會對各吸入通路(7)和排出通路(9)連接的其它機器有不良影響，消除旋轉(zhuǎn)體(6)的上流側(cè)和下流側(cè)的壓差，可防止該旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案3的發(fā)明，通過將上述發(fā)明用于渦輪壓縮機(1)，可使該渦輪壓縮機(1)具有高可靠性。
根據(jù)方案4的發(fā)明，由于在渦輪壓縮機(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動作時，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近于0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，所以，在該旋轉(zhuǎn)體(6)的停止時，可減小吸入通路(7)和排出通路(9)的壓差。因此，可防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。尤其是不必變動構(gòu)造，僅控制旋轉(zhuǎn)體(6)的動作即可防止上述的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案5的發(fā)明，由于在渦輪壓縮機(1)中的旋轉(zhuǎn)體(6)停止動作時，使該旋轉(zhuǎn)體(6)成為低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))，同時用旁通通路(20)使吸入通路(7)與排出通路(9)連通，所以，在該旋轉(zhuǎn)體的停止動作時，更能切實地消除吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差。
例如，反相控制驅(qū)動機構(gòu)(10)的情況下，使驅(qū)動機構(gòu)(10)成為低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，吸入通路(7)與排出通路(9)之間還剩有一點壓差。這時，由于用上述旁通通路(20)可切實消除壓差，所以，能更加切實地防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，反相控制驅(qū)動機構(gòu)(10)的情況下，當壓縮運行中停電時，停止控制機構(gòu)(25)不能起到防止逆轉(zhuǎn)的作用。本發(fā)明中，由于備有旁通通路(20)及開閉閥(21)，該旁通通路(20)可以消除壓差，所以，即便停電時也能防止旋轉(zhuǎn)體(6)逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案6的發(fā)明，由于在旋轉(zhuǎn)體(6)的停止動作時，使該旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少并保持預定時間后，再使旋轉(zhuǎn)體(6)停止，所以，能切實減小吸入通路(7)與排出通路(9)的壓差，能更切實地防止旋轉(zhuǎn)體(6)的逆轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案7的發(fā)明，與上述方案2的發(fā)明同樣地，可以將壓差的減少區(qū)域設在各吸入通路(7)和排出通路(9)上的逆止閥(16、17)之間。其結(jié)果，高壓不會被導入吸入側(cè)逆止閥(16)上流的吸入通路(7)的上流側(cè)，排出通路逆止閥下流的排出通路(9)的下流側(cè)也不會成為低壓狀態(tài)。因此，不會對各吸入通路(7)和排出通路(9)連接的其它機器有不良影響。
圖1是第1實施例渦輪壓縮機的斷面圖。
圖2是表示動壓氣體軸承要部的斷面圖。
圖3是第2實施例渦輪壓縮機的斷面圖。
圖4是第2實施例渦輪壓縮機控制動作的特性圖。
圖5是表示渦輪壓縮機中的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)與渦輪上下流壓差之間關系的特性圖。
圖6是現(xiàn)有的渦輪壓縮機的斷面圖。
下面，參照


本發(fā)明的實施例。以下的實施例是將本發(fā)明用于渦輪壓縮機的情形。
實施例1本實施例是在渦輪壓縮機中，通過改進吸入及排出流體的配管構(gòu)造來防止壓縮機停止動作時的逆轉(zhuǎn)。
圖1是表示本實施例渦輪壓縮機(1)內(nèi)部構(gòu)造的斷面圖。圖1中，在箱體(2)的內(nèi)部，從上端留下預定尺寸的下側(cè)位置上設有隔壁(3)，該箱體(2)的內(nèi)部空間分成上側(cè)的渦輪室(4)和下側(cè)的電機室(5)。
上述渦輪室(4)從平面看形成在箱體(2)的中央部，構(gòu)成收容室。該渦輪室(4)的形狀是內(nèi)徑向下方漸漸增大的略圓錐臺形。在該渦輪室(4)的內(nèi)部，收容著可旋轉(zhuǎn)的渦輪(6)。在該渦輪(6)的鉛直軸周圍放射狀地設有若干個略三角形的葉片(6a，6a…)，構(gòu)成為產(chǎn)生朝外半徑方向流的徑向式旋轉(zhuǎn)體。
在箱體(2)的上端面中央部連接著吸入管(7)。該吸入管(7)構(gòu)成為從渦輪(6)上側(cè)將流體沿該渦輪(6)的軸方向?qū)驕u輪室(4)的吸入通路。
在上述渦輪室(4)中的渦輪(6)的外周圍形成壓縮空間(8)，該壓縮空間(8)因渦輪(6)施加的離心力而得到動壓和靜壓，從放出的流體中回收動壓。
上述箱體(2)的側(cè)面，與壓縮空間(8)對應的位置處連接著排出管(9)。該排出管(9)構(gòu)成為將壓縮空間(8)放出的流體排出箱體(2)外的排出通路。即，渦輪室(4)把隨著渦輪(6)的旋轉(zhuǎn)從吸入管(7)吸入到渦輪室(4)內(nèi)的流體變成為朝外半徑方向流，將該流體從壓縮空間(8)向排出管(9)排出。
在上述電機室(5)中放置著驅(qū)動渦輪(6)旋轉(zhuǎn)的電機(10)。該電機(10)備有定子(10a)和轉(zhuǎn)子(10b)，構(gòu)成驅(qū)動機構(gòu)。定子(10a)固定在電機室(5)的內(nèi)壁面上；轉(zhuǎn)子(10b)收容在定子(10a)的內(nèi)部并與渦輪(6)在同一中心上。在轉(zhuǎn)子(10b)的中心部，設有連接在渦輪(6)下面中央部上的驅(qū)動軸(11)，該驅(qū)動軸(11)的上下兩端部通過軸承板(12、13)可旋轉(zhuǎn)地支承在箱體(2)上。
具體地說，上述驅(qū)動軸(11)的下端部延伸到轉(zhuǎn)子(10b)的下方，穿過設在電機室(5)下端部的下側(cè)軸承板(12)的貫通孔(12a)。
在驅(qū)動軸(11)下端部的外周面，作為本發(fā)明特征之一，是形成人字槽(11a、11a…)。即，在驅(qū)動軸(11)的下端部，如圖2所示地，2排人字槽(11a、11a…)形成于上下。該人字槽(11a、11a…)從內(nèi)端向著外端在旋轉(zhuǎn)方向X上形成為扭轉(zhuǎn)形式。
當驅(qū)動軸(11)旋轉(zhuǎn)時，上述人字槽(11a、11a…)在驅(qū)動軸(11)的外周面與貫通孔(12a)的內(nèi)周面之間的間隙中由氣體壓力產(chǎn)生氣體膜。該氣體膜構(gòu)成了以非接觸狀態(tài)支承驅(qū)動軸(11)下端部的動壓氣體軸承(18)。即，該動壓氣體軸承(18)是所謂的人字軸頸氣體軸承，支承著可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸(11)的下端部。
上述驅(qū)動軸(11)的上端部延伸到轉(zhuǎn)子(10b)的上端上方，驅(qū)動軸(11)由位于下側(cè)的大徑部(11b)和與該大徑部(11b)的上側(cè)連接并與渦輪(6)連接的小徑部(11c)構(gòu)成。該大徑部(11b)的上端部穿過設在電機室(5)上部的上側(cè)軸承板(13)貫通孔(13a)。
上述大徑部(11b)由與上述驅(qū)動軸(11)下端部的軸承構(gòu)造同樣的動壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著。即，上述大徑部(11b)的外周面上形成人字槽(11a′、11a′…)，當驅(qū)動軸(11)旋轉(zhuǎn)時，在該驅(qū)動軸(11)的外周面與貫通孔(13a)的內(nèi)周面之間的間隙中產(chǎn)生氣體膜。該氣體膜構(gòu)成為以非接觸狀態(tài)支承驅(qū)動軸(11)上端部的動壓氣體軸承(18)。
在上述上側(cè)軸承板(13)的上側(cè)，設有推力軸承板(14)。在該推力軸承板(14)的中央部，形成與驅(qū)動軸(11)的小徑部(11c)略同徑的貫通孔(14a)。該貫通孔(14a)的內(nèi)面與小徑部(11c)的外周面相接，驅(qū)動軸(11)和推力軸承板(14)固定成一體。
上述推力軸承板(14)的下面對著上側(cè)軸承板(13)的上面，推力軸承板(14)的上面對著箱體(2)的隔壁(3)的下面。在上述推力軸承板(14)的上下兩面上，形成約螺旋狀的螺旋溝槽(圖未示)。由該螺旋溝槽構(gòu)成動壓氣體軸承，該動壓氣體軸承在推力軸承板(14)和上側(cè)軸承板(13)及隔壁(3)之間形成為朝上和朝下的推力軸承，由該動壓氣體軸承在推力方向支承著驅(qū)動軸(11)。
上述吸入管(7)和電機室(5)通過均壓管(15)連通。即，吸入管(7)的內(nèi)壓根據(jù)渦輪(6)的轉(zhuǎn)數(shù)變化，上述均壓管(15)把從渦輪室(4)向電機室(5)泄漏的流體返回吸入管(7)。
作為本實施例的特征之一，是在上述吸入管(7)中、在均壓管(15)的連接位置上流側(cè)(圖1中的上側(cè))設有第1電磁閥(16)。該第1電磁閥(16)構(gòu)成為只容許流體向渦輪室(4)流動的吸入側(cè)逆止閥。
在上述排出管(9)上設有第2電磁閥(17)。該第2電磁閥(17)構(gòu)成為只容許流體從渦輪室(4)向外部流動的排出側(cè)逆止閥。即，各電磁閥(16、17)在流體的壓縮動作時開放，容許吸入管(7)和排出管(9)中的流體通過。
作為本實施例的特征是，上述吸入管(7)和排出管(9)連接著旁通管(20)而相互可連通。該旁通管(20)構(gòu)成旁通通路，其一端連接在吸入管(7)上的第1電磁閥(16)的下流側(cè)位置處，另一端連接在排出管(9)上的第2電磁閥(17)的上流側(cè)位置處。
在上述旁通管(20)上設有可開閉的開閉閥即旁通用電磁閥(21)。在該旁通用電磁閥(21)開放狀態(tài)時，吸入管(7)和排出管(9)通過旁通管(20)旁通渦輪室(4)地連通。在旁通用電磁閥(21)閉鎖狀態(tài)時，吸入管(7)和排出管(9)通過旁通管(20)的連通被阻止。
第1實施例的壓縮動作下面，說明上述渦輪壓縮機(1)的壓縮動作。
首先，在壓縮動作時，閉鎖旁通用電磁閥(21)，在開放著第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)的狀態(tài)下驅(qū)動電機(10)。隨著該電機(10)的驅(qū)動，渦輪(6)在渦輪室(4)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。
這時，驅(qū)動軸(11)的大徑部(11b)下端部及上端部的外周面與各軸承板(12、13)的貫通孔(12a、13a)的內(nèi)周面之間的間隙中，產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，形成了動壓氣體軸承(18)。該氣體膜使得驅(qū)動軸(11)以非接觸狀態(tài)在徑向方向支承在各軸承板(12、13)上。
另外，在推力軸承板(14)與上側(cè)軸承板(13)之間，以及在推力軸承板(14)與箱體(2)的隔壁(3)之間的間隙中，產(chǎn)生由氣體壓力形成的氣體膜，形成了動壓氣體軸承。由該氣體膜在推力方向支承著驅(qū)動軸(11)。
上述在渦輪室(4)內(nèi)的渦輪(6)的高速旋轉(zhuǎn)使流體從吸入管(7)沿軸方向進入渦輪室(4)并流入渦輪(6)。該流體沿著渦輪(6)的葉片(6a、6a…)成為朝外半徑方向流，從渦輪(6)的外周端流出。流體因渦輪(6)施加的離心力而得到動壓和靜壓，被放出到壓縮空間(8)，流體中的動壓被回收，流體向排出管(9)排出。
在該運轉(zhuǎn)狀態(tài)中，吸入管(7)內(nèi)部因吸入負壓成為低壓狀態(tài)，排出管(9)內(nèi)部因壓縮流體而成為高壓狀態(tài)。從上述渦輪室(4)向電機室泄漏的流體經(jīng)過均壓管(15)返回吸入管(7)。
作為本實施例特征的動作是在渦輪壓縮機(1)的停止動作時進行。在渦輪壓縮機停止動作時，開放旁通電磁閥(21)，旁通管(20)將吸入管(7)和排出管(9)旁通渦輪室(4)地連通。同時，將第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)都閉鎖。
即，隨著旁通用電磁閥(21)的開放，排出管(9)的高壓經(jīng)過旁通管(20)作用到吸入管(7)，這樣，使得排出管(9)和吸入管(7)均壓。
具體地說，在排出管(9)中的第2電磁閥(17)上流側(cè)的高壓作用到吸入管(7)中的第1電磁閥(16)的下流側(cè)。該第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)之間的流體空間、即吸入管(7)、排出管(9)、旁通管(20)、渦輪室(4)和壓縮空間(8)被均壓。
其結(jié)果，在渦輪壓縮機(1)停止動作時，可避免渦輪(6)下流側(cè)的壓力比渦輪(6)上流側(cè)的壓力高，由此可避免因高壓導致渦輪(6)逆轉(zhuǎn)。
如上所述，本實施例中，在渦輪壓縮機(1)停止動作時，用旁通管(20)將排出管(9)的高壓導入吸入管(7)。因此可避免渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。其結(jié)果，驅(qū)動軸(11)也不逆轉(zhuǎn)，可避免發(fā)生因驅(qū)動軸(11)的逆轉(zhuǎn)而引起動壓氣體軸承(18)喪失軸承功能的狀況。這樣，可切實防止驅(qū)動軸(11)的燒結(jié)。
另外，在該渦輪壓縮機(1)停止動作時，由于第1電磁閥(16)及第2電磁閥(17)都閉鎖著，所以第1電磁閥(16)上流側(cè)的高壓不會導入，第2電磁閥(17)下流側(cè)不會成為低壓狀態(tài)。因此，可防止渦輪(6)逆轉(zhuǎn)，同時可避免對吸入管(7)和排出管(9)所連接的其它機器的不良影響。
另外，本實施例中，是在吸入管(7)和排出管(9)上備有電磁閥(16、17)，由其開閉動作只容許一個方向的流體通過；但也可以用只容許在壓縮動作時的流體流動方向的流體通過的逆止閥來代替這些電磁閥(16、17)。
實施例2下面說明實施例2。本實施例中的渦輪壓縮機(1)的構(gòu)造與實施例1中的相同，其詳細說明從略。
本實施例中，是用電機(10)的驅(qū)動控制來防止壓縮機停止動作時的逆轉(zhuǎn)。本實施例的構(gòu)造特征是，如圖3所示，在驅(qū)動控制電機(10)的控制器(C)中設有停止控制機構(gòu)(25)，以代替實施例1中的旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)以及第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)。
在渦輪壓縮機(1)停止動作時，該停止控制機構(gòu)(25)使電機(10)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少，當達到預定的低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))時，將該轉(zhuǎn)數(shù)保持預定時間，然后使上述電機(10)停止。
下面，參照圖4和圖5說明本實施例渦輪壓縮機(1)停止動作時的電機(10)的驅(qū)動控制。
圖4中的實線表示渦輪(6)的轉(zhuǎn)數(shù)，虛線表示吸入管(7)與排出管(9)的壓差。
圖4中的A區(qū)域表示渦輪壓縮機(1)的驅(qū)動狀態(tài)。該驅(qū)動狀態(tài)中，例如當轉(zhuǎn)數(shù)為40000rpm時，吸入管(7)內(nèi)部與排出管(9)內(nèi)部的壓差為5.0kgf/cm2，產(chǎn)生很大壓差。
這里說明一下上述的壓差。如圖5所示，壓差約與電機(10)轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比。具體地說，在電機(10)的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域即40000rpm中，壓差為5.0kgf/cm2，而在電機的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域即10000rpm中，壓差為0.3kgf/cm2。即，在電機(10)的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域，相對于轉(zhuǎn)數(shù)增加量的壓差的增量加大；反之，在電機(10)的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域，相對于轉(zhuǎn)數(shù)增加量的壓差的增量減小。
利用渦輪壓縮機(1)的這一特性，本實施例中，在渦輪壓縮機(1)停止動作時，先使電機(10)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少(見圖4中的區(qū)域B)。當達到預定的低速旋轉(zhuǎn)時，將該轉(zhuǎn)數(shù)保持預定時間(見圖4中的區(qū)域C)。在該狀態(tài)下，上述壓差幾乎全無。具體地說，當電機(10)達到10000rpm的低旋轉(zhuǎn)時，由于壓差為0.3kgf/cm2，所以，將該低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持著經(jīng)過預定時間。
接著，從上述的低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)停止電機(10)(見圖4中的區(qū)域D)。因此，在該電機(10)的停止動作時，渦輪(6)上流側(cè)(吸入管(7)的內(nèi)部)與下流側(cè)(排出管(9)的內(nèi)部)的壓差變得極小，使渦輪(6)停止時，該渦輪(6)不會逆轉(zhuǎn)。
這樣，本實施例中，是在渦輪壓縮機(1)的停止動作時，僅通過改進電機(10)的驅(qū)動控制來避免渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)，不必變更渦輪壓縮機(1)的構(gòu)造。
其它實施例上述實施例1中，除了旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)外，還設有第1電磁閥(16)及第2電磁閥(17)，實施例2中，在控制器(C)上設置了控制機構(gòu)(25)，作為其它實施例，可以兼?zhèn)鋵嵤├?和實施例2的構(gòu)造。
即，在電機(10)停止動作時，將第1電磁閥(16)和第2電磁閥(17)都閉鎖，開放旁通用電磁閥(21)，用旁通管(20)旁通渦輪室(4)地連通吸入管(7)和排出管(9)。使電機(10)暫時成為正轉(zhuǎn)的低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)后，停止該電機(10)。
其結(jié)果，在上述渦輪(6)停止時，可切實地消除吸入管(7)與排出管(9)的壓差。
即，例如當控制器(C)反相控制電機(10)的情況下，使電機(10)處于低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，吸入管(7)與排出管(9)之間還是剩下很少的壓差。這時，由于用上述旁通管(20)可完全消除壓差，所以可切實地防止渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，反相控制電機(10)的情況下，當壓縮運行中發(fā)生停電時，則停止控制機構(gòu)(25)起不到防逆轉(zhuǎn)的作用。本實施例中，由于備有旁通管(20)及旁通用電磁閥(21)等，可以用旁通管(20)來消除壓差，所以在停電時也能防止渦輪(6)的逆轉(zhuǎn)。
另外，在實施例1及實施例2中，支承可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(11)的軸承是采用的人字槽軸頸氣體軸承。但本發(fā)明并不局限于此，也可以采用傾斜墊片式軸頸氣體軸承等。
如上所述，本發(fā)明的壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置適用于超高速的渦輪壓縮機，特別適用于以動壓氣體軸承支承驅(qū)動軸的壓縮機。
權(quán)利要求
1.壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，該壓縮機中，吸入道路(7)及排出通路(9)連接到放置著旋轉(zhuǎn)體(6)的收容室(4)，上述旋轉(zhuǎn)體(6)與驅(qū)動機構(gòu)(10)的驅(qū)動軸(11)連接，使上述旋轉(zhuǎn)體(6)旋轉(zhuǎn)，將流體從吸入通路(7)吸入并將其形成為朝外半徑方向流、進行壓縮，排到排出通路(9)；其特征在于，上述驅(qū)動軸(11)由動壓氣體軸承(18)可旋轉(zhuǎn)地支承著，該動壓氣體軸承(18)僅在驅(qū)動軸(11)為壓縮動作而沿一方向旋轉(zhuǎn)時在驅(qū)動軸(11)周圍產(chǎn)生氣體膜，還備有停止控制機構(gòu)(25)，當上述旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範顟B(tài)的停止動作時，在該旋轉(zhuǎn)體(6)停止之前，該停止控制機構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)成為近似0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))并將該低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到經(jīng)過預定時間。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，備有旁通通路(20)和開閉閥(21)；上述旁通通路(20)旁通收容室(4)、連通吸入通路(7)和排出通路(9)；上述開閉閥(21)設在旁通通路(20)上，在旋轉(zhuǎn)體(6)作旋轉(zhuǎn)壓縮動作時，閉鎖旁通通路(20)，在旋轉(zhuǎn)體(6)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變成停止狀態(tài)的停止動作時，開放旁通通路(20)以消除吸入通路(7)與安排出通路(9)的壓差。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，停止控制機構(gòu)(25)使旋轉(zhuǎn)體(6)的轉(zhuǎn)數(shù)漸漸減少到達近于0的預定低速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))后，將上述低速旋轉(zhuǎn)一直保持到經(jīng)過預定時間，然后使旋轉(zhuǎn)體(6)停止。
4.如權(quán)利要求2所述的壓縮機的防逆轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，在吸入通路(7)上設有只容許流體流入收容室(4)的吸入側(cè)逆止閥(16)，在排出通路(9)上設有只容許流體流出收容室(4)的排出側(cè)逆止閥(17)，旁通通路(20)的一端連接在吸入通路(7)中的吸入側(cè)逆止閥(16)與收容室(4)之間，另一端連接在排出通路(9)中的收容室(4)與排出側(cè)逆止閥(17)之間。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種壓縮機防逆轉(zhuǎn)裝置,在渦輪壓縮機(1)的吸入管(7)及排出管(9)上,設有容許流體壓縮動作時的流體方向的流體流過的電磁閥(16、17)。旁通管(20)的一端連接在吸入管(7)中的、電磁閥(16)與渦輪室(6)之間,另一端連接在排出管(9)中的、渦輪室(6)與電磁閥(17)之間。在旁通管(20)上設有電磁閥(21),該電磁閥(21)在渦輪壓縮機(1)的壓縮動作時閉鎖,在停止動作時開放。
文檔編號F04D29/40GK1338575SQ00129480
公開日2002年3月6日 申請日期2000年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月23日
發(fā)明者福永剛 申請人:大金工業(yè)株式會社