專利名稱：渦旋式流體機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合應(yīng)用于，例如，空氣壓縮機(jī)、真空泵等的渦旋式流體機(jī)械。
背景技術(shù)：
一般渦旋式流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)包括固定渦形體；與該固定渦形體相對(duì)而設(shè)的旋轉(zhuǎn)渦形體。另外，固定渦形體和旋轉(zhuǎn)渦形體分別具有圓板形的端面板，從該端面板的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)卷成渦卷形，而沿軸方向直立設(shè)置在該端面板上的搭接部。這樣，固定渦形體和旋轉(zhuǎn)渦形體通過重合相互的搭接部，形成多個(gè)壓縮室。
而且，渦旋式流體機(jī)械通過驅(qū)動(dòng)軸使旋轉(zhuǎn)渦形體相對(duì)固定渦形體以等旋轉(zhuǎn)半徑旋轉(zhuǎn)，由此，能夠從設(shè)在固定渦形體徑向外側(cè)的吸入口吸入氣體，并且依次在各壓縮室內(nèi)壓縮，由設(shè)在固定渦形體徑內(nèi)側(cè)的排出口向外排出該壓縮的氣體。
另外，渦旋式流體機(jī)械中，有通過在各搭接部的周面上形成凹凸，以減小各搭接部之間的間隙、提高壓縮室的密封性、提高壓縮效率的結(jié)構(gòu)(例如參照下述專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1)。
特開平5-141379號(hào)公報(bào)；[非專利文獻(xiàn)1]發(fā)明協(xié)會(huì)公開技報(bào)第2001-1746號(hào)。
應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的渦旋式流體機(jī)械，在固定渦形體、旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部的周面上形成沿軸向延伸的多條突起(凹槽)；并且該突起在搭接部的渦卷方向，即遍及從徑向內(nèi)側(cè)到徑向外側(cè)以大致相等的間隙形成。
應(yīng)用上述現(xiàn)有技術(shù)的渦旋式流體機(jī)械由于在搭接部的周面上形成沿軸向延伸的多條突起(凹槽)，故從相對(duì)的搭接部之間漏出的壓縮流體少，并且提高壓縮室的密封性。
但是，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的突起，因?yàn)槠錂M截面是四方形，所以前端形成較寬幅度，因此，當(dāng)突起接觸相對(duì)側(cè)的搭接部時(shí)，發(fā)生由摩擦阻力造成動(dòng)力損失大，發(fā)出大噪聲、咬接等問題。
另外，因?yàn)楸榧皬拇罱硬康膹较騼?nèi)側(cè)到徑向外側(cè)以等間隔形成各突起，所以為在搭接部的曲率半徑減小的徑向內(nèi)側(cè)密封壓縮室，各突起的間隔就過大了，會(huì)導(dǎo)致因壓縮流體漏出壓縮效率下降的問題。
進(jìn)而，在渦形體旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果設(shè)定各突起間的夾角全部相等，多條突起就會(huì)以大致相同的時(shí)間間隔最接近相對(duì)的周面，而且在這些最接近部位，流體通過在突起和周面之間形成的微小的間隙從高壓側(cè)的壓縮室流入低壓側(cè)的壓縮室，此時(shí)由流動(dòng)產(chǎn)生旋渦，根據(jù)笛子的原理，容易發(fā)出異常聲音。
因此，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)有技術(shù)的渦旋式流體機(jī)械時(shí)，在固定渦形體和旋轉(zhuǎn)渦形體之間從多處同時(shí)發(fā)出異常聲音，這些異常聲音會(huì)成為高頻的大噪聲由流體吸入口等向外漏出，這樣，存在機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境惡化的問題。
另外，采用現(xiàn)有的技術(shù)，在搭接部的周面設(shè)置沿著軸向的全長(zhǎng)延伸的多條突起(凹槽)。因此，搭接部的周面上除去突起以外的部位與沒設(shè)置突起的搭接部相比固定渦形體的搭接部和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部之間的間隙增大，因此，也會(huì)產(chǎn)生壓縮效率降低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以上述的現(xiàn)有的技術(shù)問題為鑒，本發(fā)明的第一目的是提供為了提高壓縮室的密封性而提高設(shè)置在搭接部上的突起的強(qiáng)度、同時(shí)能夠防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力損失、噪聲等的渦旋式流體機(jī)械。
本發(fā)明的第二目的是提供通過搭接部的突起能夠減少壓縮流體泄漏，并且能夠提高壓縮效率的渦旋式流體機(jī)械。
本發(fā)明的第三目的是提供能夠抑制由搭接部的突起產(chǎn)生的噪聲等，能夠以低噪聲實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境的渦旋式流體機(jī)械。
按照本發(fā)明的渦旋式流體機(jī)械具有在端面板上沿軸向直立設(shè)置的、從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)卷成渦卷形的搭接部的第一個(gè)的渦形體；在與該渦形體相對(duì)設(shè)置的端面板上沿軸向直立設(shè)置用于與該渦形體的搭接部重合而成多個(gè)壓縮室的、從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)卷成渦卷形的搭接部的另一個(gè)的渦形體。
而且，為了解決上述課題，第第一個(gè)面采用的結(jié)構(gòu)特征是至少在上述第一個(gè)渦形體的搭接部的周面上設(shè)置在渦卷方向具有間隔、沿著軸向延伸的多條突起；該各突起的橫截面的形狀是將連接突起的頂部和上述周面的坡面作為凹曲面形成，并且相鄰的突起的夾角α的范圍設(shè)定為上述角度α的下限值αmin，在當(dāng)上述突起的高度為h、形成上述突起的部位的上述周面的曲率半徑為ρ、相對(duì)的上述搭接部的內(nèi)周面和外周面之間的半徑方向的間隔尺寸為T時(shí)，為αmin=2(T/2)×hρ;]]>上述角度α的上限值αmax在處于上述第一個(gè)的渦形體的相鄰的突起之間的搭接部周面和上述另一個(gè)的渦形體的搭接部的周面最接近時(shí)的間隙尺寸為S′、夾著上述第一個(gè)渦形體的上述最接近的搭接部的周面相鄰的上述突起的頂部和上述另一個(gè)的渦形體的搭接部周面之間的間隙之中一個(gè)小的間隙尺寸為S時(shí)，滿足S′＞S的范圍內(nèi)；并且，使與上述各突起相對(duì)的搭接部的周面是平滑面。
按照本發(fā)明第二方面，突起的凹形曲面形成為凹圓弧面。
按照本發(fā)明第三方面，在搭接部上形成的突起的凹形曲面的曲率半徑R形成與搭接部的半徑方向的間隔尺寸T，具有1/4×T≤R的關(guān)系。
按照本發(fā)明第四方面，使在搭接部上形成的突起的頂部寬度尺寸W1和突起整體寬度尺寸W2形成具有W1×2≤W2的關(guān)系。
按照本發(fā)明第五方面，突起形成在渦卷方向的間隔P在徑向內(nèi)側(cè)窄、在徑向外側(cè)寬。
按照本發(fā)明第六方面，突起只設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部和另一個(gè)的渦形體的搭接部的相對(duì)的內(nèi)周面和外周面之中的任意一個(gè)的周面上。
按照本發(fā)明第七方面，在搭接部形成的各突起形成設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在另一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和另一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面及設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的外周面和另一個(gè)的渦形體的搭接部的外周面之中的任一種。
按照本發(fā)明第八方面，突起的頂部的寬度W1為0mm≤W1≤2mm。
按照本發(fā)明第九方面，當(dāng)突起頂部接近相對(duì)的搭接部的周面時(shí)，內(nèi)周側(cè)的間隙尺寸S1和外周側(cè)的間隙尺寸S2具有S1＜S2的關(guān)系。
按照本發(fā)明第十方面，各突起設(shè)置在除去搭接部的徑向最內(nèi)側(cè)的部位上。
按照本發(fā)明第十一方面，突起的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明第十二方面，只在直立設(shè)置在端面板上的搭接部之中的從該端面板離開的軸向的一部分上形成各突起。
按照本發(fā)明第十三方面，只在直立設(shè)置在端面板的搭接部之中的從該端面板離開的軸向的一部分上形成各突起，并且將除上述突起的上述搭接部的周面與上述突起的頂端面形成同一平面。
按照本發(fā)明第十四方面，只在搭接部中渦卷方向的徑向內(nèi)側(cè)形成各突起，并且，在搭接部的徑向外側(cè)設(shè)置非突起形成部位。
按照本發(fā)明第十五方面，搭接部的非突起形成部位是從第一個(gè)的渦形體的搭接部和另一個(gè)的渦形體的搭接部在徑向最外側(cè)最接近的開始?jí)嚎s的位置向徑向內(nèi)側(cè)大致卷一圈的整個(gè)部位。
根據(jù)本發(fā)明第第一個(gè)面，由于各突起的橫截面形狀將連接突起頂部和上述周面的坡面作為凹形曲面形成，因而，能夠?qū)⒏魍黄鸬臋M截面形成大致的三角形，由此，能夠防止應(yīng)力集中提高頂部的強(qiáng)度，能夠提高耐久性。
另外，當(dāng)突起的頂部接觸相對(duì)的搭接部的周面時(shí)，能夠容易地磨鈍或磨耗，因此，不用接觸幾次就能夠與搭接部周面磨合好，這樣，就能夠減少動(dòng)力損失，另外能夠防止發(fā)生損傷、噪聲、咬接等，能夠提高耐久性、可靠性。
另外，將相鄰的突起的夾角α的下限值αmin使用突起高度h、形成突起的部位的周面的曲率半徑ρ、搭接部的半徑方向的間隔尺寸T，設(shè)定為αmin=2(T/2)×hρ;]]>從而，例如當(dāng)用立銑刀等切削工具切削加工渦形體的原料，形成搭接部時(shí)，只需沿搭接部的內(nèi)周面和外周面進(jìn)行切削加工，就能夠快速地切削加工成原料中位于內(nèi)周面和外周面之間的底面部。
這樣，在制造渦形體時(shí)，通過沿兩個(gè)周面進(jìn)行最低限定的切削加工能夠高效率地形成渦卷形的搭接部，另外，在切削加工中也能夠同時(shí)加工成形各突起，因而，能夠提高生產(chǎn)效率。
進(jìn)而，當(dāng)處于第一個(gè)的渦形體的相鄰的突起之間的搭接部周面和另一個(gè)的渦形體的搭接部的周面最接近時(shí)的間隙尺寸為S′、夾著第一個(gè)的渦形體的上述最接近的搭接部周面相鄰的突起的頂部和另一個(gè)的渦形體的搭接部周面之間的間隙之中任意一個(gè)小的間隙的尺寸為S時(shí)，設(shè)定相鄰?fù)黄鸬膴A角的上限值αmax在滿足S′＞S的范圍內(nèi)，因而，例如即使搭接部在各突起的中間部位最接近相對(duì)的搭接部時(shí)，也能夠使由突起位置形成的間隙小于由該最接近部位形成的間隙，在突起的位置能夠可靠地發(fā)揮曲折密封的效率。這樣，搭接部在包括突起所有的部位最接近相對(duì)的搭接部時(shí)，也都能夠始終使各渦形體的搭接部之間保持小的間隙，能夠提高各壓縮室的密封性。
根據(jù)本發(fā)明第二方面將各突起的凹形曲面形成為凹圓弧面，因而，例如能夠使用立銑刀等工具容易地加工各突起的凹形曲面，能夠提高生產(chǎn)率。
根據(jù)本發(fā)明第三方面形成突起的凹狀曲面的曲率半徑R與搭接部的半徑方向的間隔尺寸T具有1/4×T≤R的關(guān)系，因而，不用更換在切削加工搭接部的周面時(shí)使用的立銑刀等工具，照原樣使用能夠切削加各突起，能夠提高生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)降低成本。
根據(jù)本發(fā)明第四方面形成突起，使其頂部寬度尺寸W1和突起整體寬度尺寸W2具有W1×2≤W2的關(guān)系，因而，加寬了突起根基側(cè)的寬度而能夠提高強(qiáng)度、能夠提高耐久性。
根據(jù)本發(fā)明第五方面，突起形成在渦卷方向的間隔P在徑向內(nèi)側(cè)變窄。因而，當(dāng)搭接部的曲率半徑在徑向內(nèi)側(cè)減小時(shí)，能夠按照該曲率半徑以窄的間隔配置多個(gè)突起。因此，能夠?qū)⒃诎霃椒较蛳鄬?duì)的搭接部之間的間隙減小而能夠提高壓縮室的密封性，能夠提高壓縮性能。
根據(jù)本發(fā)明第六方面突起只設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部和另一個(gè)的渦形體的搭接部相對(duì)的內(nèi)周面和外周面之中的任意一個(gè)的周面上，因而，能夠使突起與平滑的搭接部的周面相對(duì)，能夠防止突起之間接觸造成咬接等。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，在搭接部形成的各突起形成為設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在另一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和另一個(gè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面、設(shè)置在第一個(gè)的渦形體的搭接部的外周面和另一個(gè)的渦形體的搭接部的外周面的結(jié)構(gòu)之中的任一種。這樣，在以上任一種情況都能夠使突起與平滑的搭接部的周面相對(duì)，都能夠防止突起之間接觸造成咬接等。
根據(jù)本發(fā)明第八方面形成突起的頂部的寬度W1為0mm≤W1≤2mm，因而，當(dāng)突起的頂部接觸相對(duì)的搭接部的周面時(shí)，能夠容易地磨鈍、磨耗，而不需要接觸幾次就能夠與搭接部周面磨合好。這樣，就能夠減少動(dòng)力損失，另外，能夠防止發(fā)生損傷、噪聲、咬接等，能夠提高耐久性、可靠性。
根據(jù)本發(fā)明第九方面，各突起的頂部接近相對(duì)的搭接部的周面時(shí)的內(nèi)周側(cè)的間隙尺寸S1和外周側(cè)的間隙尺寸S2具有S1＜S2的關(guān)系。因而，當(dāng)在半徑方向相對(duì)的搭接部之間產(chǎn)生接觸時(shí)，能夠使驅(qū)動(dòng)側(cè)的渦形體的搭接部的內(nèi)周面和固定側(cè)或者從動(dòng)側(cè)的渦形體的搭接部的外周面先接觸。通過該接觸，使驅(qū)動(dòng)側(cè)的渦形體在與自轉(zhuǎn)力方向相同的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)的力起作用，在自轉(zhuǎn)力的方向上推動(dòng)驅(qū)動(dòng)側(cè)的渦形體，因此，能夠消除晃動(dòng)，能夠減小動(dòng)作聲，提高壓縮效率。
根據(jù)本發(fā)明第十方面，在除去搭接部的徑向最內(nèi)側(cè)的部位上設(shè)置各突起，因而，能夠在搭接部的全長(zhǎng)中只提高壓縮室的密封性和可靠性需要突起的部位設(shè)置該突起，能夠簡(jiǎn)化加工操作從而降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明第十一方面，突起形成的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范圍內(nèi)。此時(shí)，搭接部受在各壓縮室發(fā)生的壓縮熱等容易熱變形，例如，已知其變形量相對(duì)于徑方向是約0.03mm，因此，形成突起的高度h在0.03mm以上，這樣，能夠防止在發(fā)生熱變形時(shí)搭接部中的位于各突起之間的部位直接接觸相對(duì)的搭接部，能夠保護(hù)搭接部避免由于接觸造成損傷。另外，由于將突起的高度h限制在0.12mm以下，既能夠確保壓縮室的密封性，同時(shí)能夠使突起小型化。
根據(jù)本發(fā)明第十二方面，只在搭接部中的離開端面板的軸方向的一部分上形成突起，因而能縮短突起的軸向長(zhǎng)度，并且能夠降低由于突起引起的異常聲音。另外，相對(duì)于搭接部的軸向能夠縮短相鄰?fù)黄鹬g的槽部，因此，能夠減少固定渦形體的搭接部和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部之間的平均間隙，能夠提高壓縮效率。而且，能夠降低搭接部的內(nèi)部溫度，能夠延長(zhǎng)葉端密封等的壽命。另外，當(dāng)在搭接部的產(chǎn)生熱變形顯著的齒頂部形成突起時(shí)，能夠通過突起防止由于熱變形造成的咬接。
并且，因?yàn)樵诖罱硬康凝X根側(cè)不設(shè)置突起，所以在形成突起時(shí)，例如，只需將搭接部的周面中的成為各突起的之間的部位，從搭接部齒頂?shù)捷S向的中間位置切削加工成槽形，就能簡(jiǎn)單地形成各突起。因此，與在搭接部軸向全長(zhǎng)設(shè)置突起的場(chǎng)合相比，能夠減少切削搭接部的部位、能夠降低加工成本，同時(shí)能夠容易保證齒根側(cè)的尺寸精度。
進(jìn)而，在搭接部的齒根側(cè)，能夠?qū)⒋罱硬康耐庵苊婧拖鄬?duì)的搭接部的內(nèi)周面之間的間隙設(shè)定為與不設(shè)突起時(shí)的間隔尺寸相同的程度。因此，能夠防止搭接部在該位置接觸，能夠提高可靠性。
根據(jù)本發(fā)明第十三方面，只在搭接部中的離開端面板的軸方向的一部分上形成突起，并且將除上述突起的上述搭接部的周面與上述突起的頂端面形成同一平面，因而，能夠使搭接部的齒根側(cè)的周面與突起的頂端面連續(xù)。因此，在形成突起時(shí)，例如，只需將搭接部的周面中的成為各突起的中間的部位，到軸向中間位置切削加工成槽形，所以能夠簡(jiǎn)單地形成各突起。
根據(jù)本發(fā)明第十四方面，只在搭接部的渦卷方向的徑向內(nèi)側(cè)形成各突起，并且在搭接部的徑向外側(cè)設(shè)置非突起的形成部位，因而，例如在在搭接部的徑向最外側(cè)形成的壓縮室的封閉位置等，能夠使各搭接部的平滑的周面之間最接近或者接觸，由此，能夠良好地密封對(duì)壓縮的體積變化率影響大的徑向外側(cè)的壓縮室，能夠提高壓縮性能。
特別地因?yàn)樵诖罱硬康耐庵軅?cè)由于壓縮熱造成的溫升少，所以難于產(chǎn)生咬接現(xiàn)象，因此，在在搭接部的外周側(cè)設(shè)置的非突起形成部位能夠減小與另一個(gè)的搭接部之間的間隙，這樣，在各搭接部的徑向外側(cè)能夠使平滑的周面之間可靠地最接近或者接觸，能夠防止由搭接部的徑向內(nèi)側(cè)的突起造成的異常聲音從徑向外側(cè)的吸入口等向外部泄漏。
根據(jù)本發(fā)明第十五方面，搭接部的非突起形成部位是各渦形體的搭接部在渦向最外側(cè)、最接近的開始?jí)嚎s的位置向徑向內(nèi)側(cè)大致卷一圈的整個(gè)部位，因而，例如能夠提高壓縮開始位置的徑向外側(cè)的壓縮室的密封性、能夠在搭接部的從徑向外側(cè)到徑向內(nèi)側(cè)的全范圍內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行壓縮。另外，因?yàn)樵趶拈_始?jí)嚎s位置向徑向內(nèi)側(cè)大約卷一圈的全范圍設(shè)置非突起形成部位，所以在徑向外側(cè)必定能夠在一處使各搭接部的平滑的周面之間最接近或者接觸，在該周面之間最接近的部位能夠確實(shí)地阻斷由于徑向內(nèi)側(cè)的突起造成的異音向外部泄漏。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的第一實(shí)施例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的縱剖面圖；圖2是從圖1中的箭頭II-II方向看渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖3是放大表示圖2中的固定渦形體的搭接部和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部的主要部分的橫剖面圖；
圖4是放大表示旋轉(zhuǎn)渦形體的端面板、搭接部、徑向內(nèi)側(cè)突起、徑向外側(cè)突起的一部分的局部剖斷的外觀立體圖；圖5是放大表示旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部、徑向內(nèi)側(cè)突起、徑向外側(cè)突起的主要部分放大的橫剖面圖；圖6是表示切削加工旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部時(shí)使用的切削工具的徑向尺寸和徑向外側(cè)突起的高度、間隔等的關(guān)系的說明圖；圖7是表示搭接部的曲率半徑和外徑側(cè)突起的間隔、角度等的關(guān)系的說明圖；圖8是表示搭接部的半徑方向的間隔尺寸和切削工具的徑方向尺寸的關(guān)系的說明圖；圖9是表示徑向外側(cè)突起最接近相對(duì)的搭接部的狀態(tài)的說明圖；圖10是表示當(dāng)在各徑向外側(cè)突起的中間部位搭接部之間最接近時(shí)，在突起的頂端側(cè)形成小的間隙的狀態(tài)的說明圖；圖11是表示當(dāng)在各徑向外側(cè)突起的中間部位搭接部之間最接近時(shí)，在突起的頂端側(cè)形成大的間隙的狀態(tài)的說明圖；圖12是模式化地表示在徑向外側(cè)突起的中間部位搭接部之間最接近的狀態(tài)的說明圖；圖13是表示當(dāng)在各徑向外側(cè)突起的中間部位搭接部之間最接近時(shí)，突起的頂端側(cè)形成的間隙和各突起間的角度的關(guān)系的特性曲線圖；圖14是表示應(yīng)用本發(fā)明的第二實(shí)施例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖15是從與圖3相同的位置看固定渦形體和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部的主要部分放大的橫剖面圖；圖16是放大表示固定側(cè)徑向外側(cè)突起的主要部分的放大的橫剖面圖；圖17是放大表示固定渦旋體的端面板、搭接部和固定側(cè)徑向外側(cè)突起的一部分的局部剖開的外觀立體圖；圖18是從圖15中的箭頭XVIII-XVIII方向放大表示固定渦形體和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部的主要部分放大的縱剖面圖；圖19是表示從圖18中的箭頭XIX-XIX方向看的固定渦形體的搭接部和旋轉(zhuǎn)渦形體的搭接部的主要部分放大的橫剖面圖；圖20是從與圖18相同的位置表示第二實(shí)施例的搭接部和兩個(gè)比較例的搭接部的主要部分放大的縱剖面圖；
圖21是從與圖2相同的位置表示的應(yīng)用本發(fā)明的第三實(shí)施例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖22是表示本發(fā)明的第一變形例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖23是表示本發(fā)明的第二變形例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖；圖24是放大表示本發(fā)明的第三變形例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的徑向外側(cè)突起的橫剖面圖。
1，21，41 固定渦形體；2，11，22，27，42 端面板；3，12，23，28，43，47 搭接部；3A，12A，23A，28A，43A，47A 內(nèi)周面(周面)；3B，12B，23B，28B，43B，47B 外用面(周面)；8 驅(qū)動(dòng)軸；10，26，46 旋轉(zhuǎn)渦形體；13 徑向內(nèi)側(cè)突起；13A，144A，14A′，31A 頂部；13B，14B，14B′，31B 凹圓弧面(凹形曲面)；14，14′ 徑向外側(cè)突起(突起)15，15′，15″，30 壓縮室；16 切削工具；31，45，52 固定側(cè)徑向外側(cè)突起(突起)；34，48 旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外側(cè)突起(突起)；43C，47C 非突起形成部位；51 固定側(cè)徑向內(nèi)側(cè)突起(突起)；53 旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向內(nèi)側(cè)突起(突起)；T 搭接部的徑向間隔尺寸；R 凹圓弧形的半徑；W1突起頂面的寬度；W2突起整體的寬度；P 搭接部的渦卷方向間隔尺寸；α 相鄰?fù)黄鸬膴A角；αmin角α的下限值；αmax角α的上限值；h 突起的高度；S，SOK，SNG，Smax，S1，S2突起和相對(duì)的搭接部之間的間隙尺寸；D 切削工具的徑向尺寸。
具體實(shí)施例方式
以下，以渦旋式空氣壓縮機(jī)為例參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例的渦旋式流體機(jī)械。
在此，圖1～圖13表示第一實(shí)施例，在本實(shí)施例，以在旋轉(zhuǎn)渦形體上設(shè)置突起的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。
圖1表示渦旋式空氣壓縮機(jī)的縱剖面圖，在該圖1中，1是渦旋式空氣壓縮機(jī)的固定渦形體；該固定渦形體1安裝在筒形殼體(沒作圖示)的端部。另外，固定渦形體1包括形成圓板形且中心與后述的驅(qū)動(dòng)軸8的軸線01-01一致配設(shè)的端面板2；直立設(shè)置在該端面板2的表面2A上的渦卷形的搭接部3；包圍搭接部3從端面板2的徑向外側(cè)在軸方向突出的筒部4；從該筒部4沿徑方向向外側(cè)延展的法蘭部5。
這里，圖2是圖1所示的渦旋式空氣壓縮機(jī)的橫剖面圖，如該圖2所示，搭接部3以徑向內(nèi)側(cè)(半徑方向的內(nèi)側(cè))為卷繞始端、以徑向外側(cè)(半徑方向的外側(cè))為卷繞終端形成渦卷形。另外，搭接部3的內(nèi)周面3A和外周面3B形成沒有凹凸的平滑面。
另外，在固定渦形體1上，位于端面板2的徑向外側(cè)設(shè)置吸入口6，用于向后述的壓縮室15內(nèi)吸入空氣，在端面板2的中央設(shè)置排出口7，用于排出在壓縮室15壓縮的空氣。
8是能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在殼體上的驅(qū)動(dòng)軸，在該驅(qū)動(dòng)軸8具有成為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的軸線01-01。另外，驅(qū)動(dòng)軸8形成固定渦形體1側(cè)的頂端偏心延長(zhǎng)的曲軸8A，成為該曲軸8A的中心線的軸線02-02相對(duì)驅(qū)動(dòng)軸8的軸線01-01只偏心旋轉(zhuǎn)半徑ε。而且，在驅(qū)動(dòng)軸8的曲軸8A上通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承9能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝后述的旋轉(zhuǎn)渦形體10。
10是與固定渦形體1相對(duì)、設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸8上的旋轉(zhuǎn)渦形體，該旋轉(zhuǎn)渦形體10主要由以軸線02-02為中心、形成圓板形的端面板11和從該端面板11的表面11A在軸方向直立設(shè)置的渦卷形的搭接部12構(gòu)成。
而且，配設(shè)旋轉(zhuǎn)渦形體10，以使搭接部12相對(duì)固定渦形體1的搭接部3，例如，R錯(cuò)開180°度重合。由此，在兩搭接部3、12之間形成后述的多個(gè)壓縮室15。而且，當(dāng)渦旋式空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，外周側(cè)的壓縮室15從吸入口6吸入空氣，旋轉(zhuǎn)渦形體10在旋轉(zhuǎn)過程中將該空氣一邊向徑向內(nèi)側(cè)移動(dòng)一邊依次壓縮，最后，由排出口7向外排出壓縮空氣。
在這里，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12沿軸方向(軸線01-01的方向)直立設(shè)置在端面板11的表面11A上。另外，搭接部12形成以徑向內(nèi)側(cè)為卷繞始端、以徑向外側(cè)為卷繞終端、具有n圈的渦卷形，此時(shí)的半徑方向的間隔，即第一圈和第二圈、第二圈和第三圈、...第(n-1)圈和第n圈的間隔設(shè)定為T。
另外，在搭接部12的內(nèi)周面12A和外周面12B上形成后述的徑向內(nèi)側(cè)突起13和徑向外側(cè)突起14。而且，搭接部12例如，可以使用立銑刀等切削工具切削加工成渦卷形。
13、13、...是設(shè)在搭接部12的內(nèi)周面12A側(cè)的多條徑向內(nèi)側(cè)突起，如圖3、圖4所示，該各徑向內(nèi)側(cè)突起13在搭接部12的渦卷方向(長(zhǎng)方向)具有間隔、沿軸方向延伸形成。在這里，各徑向內(nèi)側(cè)突起13，從如圖5所示的橫剖面看時(shí)，由窄幅的頂部13A和成為連接該頂部13A與搭接部12的內(nèi)周面12A的左、右的坡面的凹圓弧面13B、13B形成大致三角形。另外，各凹圓弧面13B是從頂部13A到搭接部12的內(nèi)周面12A圓滑形成凹曲面。
另一個(gè)面，14、14...是在渦卷方向具有間隔、沿軸方向延伸設(shè)置在搭接部12的外周面12B側(cè)的多條徑向外側(cè)突起，該各徑向外側(cè)突起14和上述各徑向內(nèi)側(cè)突起13大體相同，具有頂部14A和成為左右的坡面的凹形曲面的凹圓弧面4B，從橫剖面看時(shí)形成大致三角形。
在此，說明設(shè)置在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的內(nèi)周面12A上的徑向內(nèi)側(cè)突起13的詳細(xì)的形狀、配置關(guān)系。
首先，如圖5所示，徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A從搭接部12的內(nèi)周面12A突出，徑方向高度h，該高度h，例如，設(shè)定為在下述式中公式1的范圍內(nèi)的一個(gè)確定值。
0.12mm≥h≥0.03mm此時(shí)，搭接部12受到在各壓縮室15發(fā)生的壓縮熱容易熱變形，例如，已知其變形量相對(duì)于徑方向是約0.03mm。因此，形成徑向內(nèi)側(cè)突起13的高度h在0.03mm以上，這樣，就能夠防止在發(fā)生熱變形時(shí)，搭接部12中的位于各突起13之間的部位直接接觸相對(duì)的搭接部3，能夠保護(hù)搭接部3、12避免由接觸造成損傷。另外，由于將徑向內(nèi)側(cè)突起13的高度h限制在0.12mm以下，這樣，既能夠確保壓縮室15的密封性，同時(shí)能夠使突起13小型化。
另外，構(gòu)成搭接部12的徑向內(nèi)側(cè)突起13的凹圓弧面13B，至少形成為連接頂部13A和內(nèi)周面12A的坡面中的與內(nèi)周面12A連接的部分(在本實(shí)施例中大致是坡面全部)。而且，凹圓弧面13B的曲率半徑R如下式中的公式2，設(shè)定為搭接部12的半徑方向的間隔尺寸的1/4倍以上、1倍以下。
1/4×T≤R≤T另外，在設(shè)定為上述公式2的R的范圍內(nèi)，設(shè)定為下述公式3的范圍是更理想的值。
2/5×T≤R≤3/5×T由此，在切削加工搭接部12的內(nèi)周面12A時(shí)，例如，不更換加工搭接部12使用的立銑刀等切削工具，就能夠用同一切削工具連續(xù)加工徑向內(nèi)側(cè)突起13A。另外，凹圓弧面13B能夠防止應(yīng)用集中，從而提高頂部13A的強(qiáng)度。
另外，也可以由具有在半徑方向的間隔尺寸T的1/4倍以上、1倍以下的范圍內(nèi)的曲率半徑R的簡(jiǎn)單的圓弧形成凹圓弧面13B。另外，也可以使凹圓弧面13B由連接多個(gè)圓弧形成、成為作為整體具有半徑方向的間隔尺寸T的1/4倍以上的曲率半徑R的凹形曲面。
另外，當(dāng)設(shè)徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A的寬度為W1、設(shè)包括左右的凹圓弧面13B的突起整體寬度為W2時(shí)，設(shè)定突起13整體的寬度W2如下述公式4[公式4]W2≥W2×2由于寬幅度地形成凹圓弧面13B，徑向內(nèi)側(cè)突起13具有在與固定渦形體1的搭接部3接觸時(shí)也不會(huì)造成損傷的足夠強(qiáng)度。
進(jìn)而，設(shè)定徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A的寬度W1如下述公式5[公式5]0mm≤W1≤2mm另外，在設(shè)定為上述公式5的W1的范圍內(nèi)，設(shè)定為下述公式6的范圍內(nèi)時(shí)，能夠獲得更良好的壓縮性能。
0.1mm≤W1≤0.3mm這樣，當(dāng)窄幅形成的頂部13A接觸相對(duì)的固定渦形體1的搭接部3的外周面3B上時(shí)，能夠容易地磨鈍或者磨耗，這樣，由頂部13A被磨鈍，所以不需與搭接部3的外周面3B接觸幾次，就能夠與該外周面3B磨合好。
另一個(gè)面，形成徑向內(nèi)側(cè)突起13，要使其成為搭接部12的長(zhǎng)方向的渦卷方向的間隔P在徑向內(nèi)側(cè)窄、在徑向外側(cè)寬。在此，詳細(xì)地說明各徑向內(nèi)側(cè)突起13的配置如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)渦形體10上為了畫搭接部12的漸開線，求出以旋轉(zhuǎn)渦形體10的中心02(軸線02-02的位置)為中心的、半徑為a的封閉線C，并且封閉線半徑a是由旋轉(zhuǎn)半徑ε和旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的板厚度決定的該旋轉(zhuǎn)渦形體10所固有的值，是畫漸開線的已知參數(shù)。
而且，設(shè)與上述封閉線C相切延長(zhǎng)的無數(shù)的切線中的任意的切線為L(zhǎng)1，并且設(shè)在從該切線L1逐次偏轉(zhuǎn)角α的位置的其他的切線為L(zhǎng)2、L3...，于是，上述徑向內(nèi)側(cè)突起13配置在上述各切線L1、L2、...上。
在這里，確定相鄰的徑向內(nèi)側(cè)突起13(各切線L1、L2...)的夾角α對(duì)于后述的公式14中表示的下限值αmin和公式28中表示的上限值αmax，要滿足下述公式7，例如，設(shè)定為約4°～26°。
(公式7)αmax＞α≥αmin另外，相鄰的徑向內(nèi)側(cè)突起13的渦卷方向的間隔P在成為搭接部12的徑向內(nèi)側(cè)的第一圈窄，在成為徑向外側(cè)的第n圈寬。這樣，由于使相鄰的徑向內(nèi)側(cè)突起13的間隔尺寸P在徑向內(nèi)側(cè)窄(小)，對(duì)于相對(duì)的搭接部3的曲率半徑小、彎曲變化大的部位，也能夠使徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A與搭接部3的外周面3B具有規(guī)定的間隙地配置。
另外，在搭接部12的渦卷方向的全長(zhǎng)之中除去從成為徑向最內(nèi)側(cè)的卷繞始端約半圈的部位的內(nèi)周面12A上形成徑向內(nèi)側(cè)突起13。在該搭接部12的內(nèi)周面12A，從卷繞始端約半圈的部位曲率半徑最小、受熱造成的尺寸變化也最小，因此不設(shè)各徑向內(nèi)側(cè)突起13也能夠充分密封壓縮室15，所以，該部位形成平滑面。
進(jìn)而，如圖5所示，當(dāng)頂部13A接近相對(duì)的固定渦形體1側(cè)搭接部3的外周面3B時(shí)，徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A和搭接部3的外周面3B之間的間隙尺寸S為S1。而且，如下述公式8所示，設(shè)定該間隙尺寸S1為小于后述的徑向外側(cè)突起14接近相對(duì)的固定渦形體1側(cè)的搭接部3的內(nèi)周面3A時(shí)的頂部14A與內(nèi)周面3A的間隙尺寸S2的值。
S1＜S2因?yàn)檫@樣地設(shè)定徑向內(nèi)側(cè)突起13和搭接部3之間的間隙尺寸S1小于徑向外側(cè)突起14和搭接部3之間的間隙尺寸S2，所以當(dāng)各搭接部3、12之間發(fā)生接觸時(shí)，就能夠使設(shè)在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的徑向內(nèi)側(cè)突起13(內(nèi)周面12A)和固定渦形體1的搭接部3的外周面3B先接觸。
而且，旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的徑向內(nèi)側(cè)突起13一旦與固定渦形體1的搭接部3先接觸，使旋轉(zhuǎn)渦形體10在與自轉(zhuǎn)力方向相同的方向上旋轉(zhuǎn)的力就以該接觸部位為支點(diǎn)起作用。這樣，旋轉(zhuǎn)渦形體10在自轉(zhuǎn)力的方向上被推動(dòng)，因此，例如能夠消除在旋轉(zhuǎn)渦形體10的殼體之間設(shè)置的防止自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(沒作圖示)等的晃動(dòng)。
另一個(gè)面，關(guān)于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的外周面12B上的各徑向外側(cè)突起14的形狀、配置關(guān)系等條件與上述徑向內(nèi)側(cè)突起13相同。因此，省略關(guān)于徑向外側(cè)突起14的橫剖面的形狀等的說明。此時(shí)，徑向外側(cè)突起14的夾角α與徑向內(nèi)側(cè)突起13大致相同地設(shè)定在上述公式7所示的范圍內(nèi)。
以下，參照著圖6～圖13說明確定相鄰的徑向內(nèi)側(cè)突起13(或者徑向外側(cè)突起14)的夾角α的下限值αmin和上限值αmax。
首先，以徑向外側(cè)突起14的夾角α為例，說明其下限值αmin的設(shè)定方法。在此，如圖6所示，例如使用立銑刀等切削工具16，切削加工旋轉(zhuǎn)渦形體10的材料(原材)形成徑向外側(cè)突起14。
而且，在圖6中設(shè)切削工具16的徑方向的尺寸(外徑尺寸)為D、設(shè)相鄰?fù)黄?4的凹圓弧面14B的延長(zhǎng)線的夾角為β，那么，徑方向尺寸D、角度β和突起14的高度h之間存在如下述公式9所示的關(guān)系[公式9]β=4×h/D]]>另外，當(dāng)使用徑方向尺寸D的切削工具16時(shí)，在突起14之間可能形成的最小的間隔Pmin能夠用下述公式10表示，將上述公式9代入該式，則能夠得到公式10的右邊的式。此時(shí)，以角度β小為前提條件。
Pmin=D×β2=2D×h]]>另外，如圖7所示，當(dāng)突起14的形成部位的搭接部12的曲率半徑為ρ時(shí)，突起14間的角度(漸開角的間隔)α能夠用突起14間的間隔Pmin和曲率半徑ρ如下述公式11表示[公式11]α=Pminρ=2D×hρ]]>在此，如圖8所示，在切削加工旋轉(zhuǎn)渦形體10的原材形成搭接部12時(shí)，通過沿著對(duì)應(yīng)其內(nèi)周面12A的軌跡a渦卷形地移動(dòng)切削工具16切削加工內(nèi)周面12A。同時(shí)通過沿著對(duì)應(yīng)搭接部12的外周面12B的軌跡b渦卷形地移動(dòng)切削工具16切削加工外周面12B。這樣，能切削原材中位于搭接部12的內(nèi)周面12A和外周面12B之間的底面部而形成渦卷形的搭接部12。
此時(shí)，如果切削工具16的徑方向尺寸D小于搭接部12的間隔尺寸T的1/2，就會(huì)在切削加工內(nèi)周面12A時(shí)的軌跡a和切削加工外周面12B時(shí)的軌跡b之間產(chǎn)生徑方向的間隔，在該間隔位置原材沒被加工殘留著。結(jié)果，在切削加工搭接部時(shí)，在沿著兩周面12A、12B切削加工以外，必須要再切削在兩周面12A、12B之間殘留的原材，造成切削加工率降低。
從而，為了只沿著兩個(gè)周面12A、12B進(jìn)行切削加工就能高效率地形成搭接部12，可以使兩個(gè)軌跡a、b接觸或者部分地重合，因此，必須使搭接部12的半徑方向的間隔尺寸T和切削工具16的徑方向尺寸D滿足下述公式12[公式12]D≥T2]]>結(jié)果，通過使用上述公式11、公式12能夠得到下述公式13，因而，相鄰的徑向外側(cè)突起14的夾角α的下限值αmin如下述公式14[公式13] [公式14]α=2D×hρ≥2T/2×hρ;]]>αmin=2T/2×hρ]]>從而，例如作為徑向外側(cè)突起14的高度，當(dāng)考慮搭接部12的熱變形量的最低限使用高度h＝0.03mm(參考上述公式1)時(shí)，將該高度h代入上述公式14中，可以得出作為下限值αmin的更具體的式、即下述公式15 αmin=0.06×Tρ]]>這樣地，在本實(shí)施例，設(shè)定相鄰的徑向外側(cè)突起14的夾角α為使用上述公式12(具體地是公式14)確定的下限值αmin以上的角度。這樣，在形成旋轉(zhuǎn)渦形體10時(shí)，可通過最少的切削高效地加工搭接部12。
以下，參照著圖9～圖13說明確定徑向外側(cè)突起14的夾角α的上限值αmax。
首先，當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦形體10旋轉(zhuǎn)時(shí)，反復(fù)進(jìn)行設(shè)在搭接部12的各部位的徑向外側(cè)突起14依次最接近固定渦形體1的搭接部3且徑向外側(cè)突起14依次離開搭接部3的動(dòng)作。
在此，著眼于最接近相對(duì)的搭接部3的徑向外側(cè)突起14，如圖9所示，位于其左右兩側(cè)的壓縮室15成為被突起14互相隔斷的狀態(tài)，因此，能夠提高各壓縮室15的密封性。
另外，如圖10所示，例如當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12在各突起14間的中間部位A最接近相對(duì)的搭接部3時(shí)，在該周面3A、12B之間形成與突起14的高度h對(duì)應(yīng)的最小的間隙尺寸S′此時(shí)，夾著搭接部3、12的周面3A、12B的最接近部位(中間部位A)相鄰的兩個(gè)徑向外側(cè)突起14處于距離相對(duì)的搭接部3最遠(yuǎn)的狀態(tài)，其之間的間隙形成最大尺寸。但是，由于預(yù)先適度地將各徑向外側(cè)突起14的夾角α設(shè)定為小的角度值(例如，角度αOK)，所以能夠?qū)A著中間部位A相鄰的兩個(gè)突起14和搭接部3之間形成的間隙中的一個(gè)小的間隙尺寸S形成為比中間部位A的間隙尺寸S′還小的間隙尺寸SOK(S′＞SOK)。
由此，即使在徑向外側(cè)突起14間的中間部位A間隙增大，也能夠通過在突起14的位置形成的小的間隙尺寸SOK確保各壓縮室15的密封性，能夠發(fā)揮徑向外側(cè)突起14的曲折密封的效果。另外，在徑向外側(cè)突起14的頂部14A和相對(duì)的搭接部3之間形成微小的間隙尺寸S2(參照?qǐng)D5)，但是，該間隙尺寸S2是包括上述間隙尺寸S′、SOK兩方的尺寸，不影響兩者的大小關(guān)系，從而，省略說明。
另外，如圖11所示，在將各徑向外側(cè)突起14的夾角α設(shè)定為大的值(例如，角度αNG)時(shí)，突起14和相對(duì)的搭接部3之間的間隙尺寸S成為大于中間部位A的間隙尺寸S′的間隙尺寸SNG(SNG≥S′)，徑向外側(cè)突起14對(duì)于壓縮室15的密封性幾乎沒有作用。
從而，為了利用徑向外側(cè)突起14提高壓縮室15的密封性，只要在相鄰的突起14間的中間部位A(搭接部12的外周面12A)最接近相對(duì)的搭接部3的內(nèi)周面3A時(shí)，在夾著中間部位A相鄰的兩個(gè)突起14的頂部14A和搭接部3的內(nèi)周面3A之間形成的間隙之中一個(gè)小的間隙尺寸S比中間部位A的間隙尺寸S′(≈突起14的高度h)小就可以。即，必須設(shè)定徑向外側(cè)突起14的夾角α，使下述公式16成立。
S′＞S在此，參照著圖12說明突起14和搭接部3之間的間隙尺寸S與形成突起14的角α的關(guān)系。
首先，圖12模式地表示旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的中間部位A最接近固定渦形體1的搭接部3的狀態(tài)(參照?qǐng)D10)。圖中，17是部分地近似旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的外周面12B的圓弧曲線，該圓弧曲線17上的各點(diǎn)B相當(dāng)于突起14，夾著中間部位A配置在左右兩側(cè)的對(duì)稱位置。
另外，18是近似固定渦形體1的搭接部3的內(nèi)周面3A的圓弧曲線，該圓弧曲線18上的點(diǎn)B相當(dāng)于搭接部3中與突起14相對(duì)的部位。因此，線段BB′的長(zhǎng)度表示在搭接部12的中間部位A處于最接近狀態(tài)，突起14離開相對(duì)的搭接部3最遠(yuǎn)時(shí)，在突起14的頂部14A的搭接部3之間形成的間隙尺寸S(以下，稱該狀態(tài)的間隙尺寸S為間隙尺寸Smax)。
而且，在圖12中，圓弧AB能夠用其曲率半徑ρ和中心角φ表示如下述公式17，圓弧AB′能夠用其曲率半徑ρ′和中心角φ′表示如下述公式18[公式17][公式18]圓弧AB＝ρ×φ；圓弧AB′＝ρ′×φ′此時(shí)，當(dāng)圓弧AB的中心角φ小時(shí)，可以認(rèn)為圓弧AB＝圓弧AB′，因而，能夠從上述公式17、公式18導(dǎo)出下述公式19[公式19]φ′=ρρ′×φ]]>另外，由圖12可知，在旋轉(zhuǎn)渦形體10的旋轉(zhuǎn)半徑ε和曲率半徑ρ、ρ′之間存在如下述公式20所示的關(guān)系，因而，由公式19、公式20能獲得下述公式21[公式20][公式21]ρ′＝ρ+ε；φ′=ρρ+ϵ×φ]]>另外，設(shè)線段OB′的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則在圓弧AB的曲率半徑ρ、線段OB′的長(zhǎng)度L和線段BB′的長(zhǎng)度(間隙尺寸Smax)之間，下述公式22成立[公式22]L＝ρ+Smax另外，在由圓弧AB的中心O、圓弧AB′的中心O′和點(diǎn)B′形成的三角形OO′B′中，線段OO′＝ε、線段O′B′＝ρ′、角OO′B′＝φ′，因此，由三角形OO′B′應(yīng)用第二余弦定理能夠獲得下述公式23[公式23]L2＝ε2+ρ′2-2 ×ε×ρ′×cosφ′而且，將上述公式20、公式21和公式22代入該公式23能夠?qū)С鱿率龉?4，將下述公式24變形能夠得出下述公式25[公式24](ρ+Smax)2=ϵ2+(ρ+ϵ)2-2×ϵ×(ρ+ϵ)×cos(ρρ+ϵ×φ)]]>[公式25]φ=(1+ϵρ)×cos-1(2×ϵ2+2×ρ×(ϵ-Smax)-Smax22×ϵ×(ρ+ϵ))]]>另外，圓弧AB的中心角φ是角BOB(即，各徑向外側(cè)突起14的夾角α)的二分之一，因此，下述公式26成立[公式26]α＝2×φ從而，利用上述公式25、24能夠?qū)С龈鲝较蛲鈧?cè)突起14的夾角α和突起14離開相對(duì)的搭接部3最遠(yuǎn)時(shí)的間隙尺寸Smax的關(guān)系如下述公式27所示[公式27]α=2×(1+ϵρ)×cos-1(2×ϵ2+2×ρ×(ϵ-Smax)-Smax22×ϵ×(ρ+ϵ))]]>而且，由該公式27表示的間隙尺寸Smax和角度α的關(guān)系，如圖13所示，間隙尺寸Smax越增大角度α越增大。因此，當(dāng)以間隙尺寸Smax為上述公式16表示的上限值時(shí)，能夠獲得角度α的上限值αmax。因而，通過將上述公式27中的間隙尺寸Smax置換成間隙尺寸S′，能夠?qū)С鰸M足上述公式16的角度α的上限值αmax，如下述公式28αmax=2×(1+ϵρ)×cos-1(2×ϵ2+2×ρ×(ϵ-S′)-S′22×ϵ×(ρ+ϵ))]]>在此，若說明上限值αmax的具體值，例如從圖3可知，在相對(duì)的搭接部3的曲率半徑ρ′為20mm的部位，形成突起的高度h為0.03mm時(shí)，為了要使間隙尺寸Smax小于該高度h，設(shè)定角度α例如小于約13°就可以，即，此時(shí)，角度α的上限值αmax約等于13°。另外，當(dāng)形成突起14的高度h為0.12mm時(shí)，只要設(shè)定角度α小于約26°就可以，可知上限值αmax等于26°。
這樣，在本實(shí)施例形成的結(jié)構(gòu)，將相鄰的徑向外側(cè)突起14的夾角α設(shè)定為比使用上述公式16(具體地是公式28)決定的上限值αmax小的角度。這樣，當(dāng)搭接部12在突起14以外的任何部位最接近相對(duì)的搭接部3時(shí)，總能夠保持在突起14的位置形成的間隙尺寸S(間隙尺寸SOK等)小于在上述最接近部位形成的間隙尺寸(圖10中的間隙尺寸S′等)，在突起14的位置能夠發(fā)揮曲折密封效果、提高密封性。
另外，關(guān)于設(shè)置在搭接部12的內(nèi)周面12A上的各徑向內(nèi)側(cè)突起13，相鄰?fù)黄?3的夾角α的上限值αmax和下限值αmin也與上述徑向外側(cè)突起14大體一樣地進(jìn)行設(shè)定。
按照本實(shí)施例制作的渦旋式空氣壓縮機(jī)具有上述的結(jié)構(gòu)，以下，說明該渦旋式空氣壓縮機(jī)的動(dòng)作。
首先，由電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力源(沒作圖示)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)渦形體10通過防止自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處于防止自轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)行以驅(qū)動(dòng)軸8的軸線01-01為中心旋轉(zhuǎn)半徑為ε的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在固定渦形體1的搭接部3和旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12之間形成的壓縮室15連續(xù)地縮小。這樣，從固定渦形體1的吸入口6吸入的空氣一邊在各壓縮室15依次被壓縮，一邊從固定渦形體1的排出口7作為壓縮空氣排到外部的儲(chǔ)罐內(nèi)(沒作圖示)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的內(nèi)周面12A設(shè)多個(gè)徑向內(nèi)側(cè)突起13，在其外周面12B上也設(shè)置多個(gè)徑向外側(cè)突起14。而且，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14形成頂部13A、14A幅度窄、凹圓弧面13B、14B幅度寬的橫剖面為大致三角形；形成凹形的凹圓弧面13B、14B圓滑地連接頂部13A、14A和搭接部12的內(nèi)周面12A、外周面12B。
從而，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14能夠從頂部13A、14A通過凹圓弧面13B、14B與搭接部12的內(nèi)周面12A、外周面12B圓滑地連接。由此，能夠防止應(yīng)力集中而提高頂部13A、14A的強(qiáng)度，另外，例如能夠使用立銑刀等工具容易地加工。進(jìn)而，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14形成大致三角形的橫剖面，因此能夠獲得高強(qiáng)度。
結(jié)果，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14能夠提高相對(duì)由接觸、振動(dòng)造成的損傷、長(zhǎng)年老化等的剛性，因此，提高耐久性、可靠性。
并且，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14形成窄幅的頂部13A、14A。因此，在接觸相對(duì)的搭接部3時(shí)，能夠使該頂部13A、14A容易磨鈍或者磨耗。這樣，徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14的頂部13A、14A不需與搭接部3接觸多少次就能夠磨合好，因此，能夠防止動(dòng)力損失、噪聲、咬接等。
另外，設(shè)定突起13、14的夾角α在αmax＞α≥αmin的范圍內(nèi)，設(shè)定其下限值要滿足作為上述的公式14所示的αmin=2×{(T/2×h)}/ρ.]]>由此，在切削加工旋轉(zhuǎn)渦形體10的原材形成搭接部12時(shí)，就能夠使用立銑刀等切削工具16沿著搭接部12的內(nèi)周面12A和外周面12B切削，而且，在此時(shí)，只需沿著兩個(gè)周面12A、12B切削加工就能夠快速切削加工成位于原材中的內(nèi)周面12A和外周面12B之間的底面部。
其結(jié)果，在制造壓縮機(jī)時(shí)，只通過最少的切削就能夠高效地形成渦卷形的搭接部12，另外，能夠在切削加工過程中對(duì)各突起13、14也一起加工成形，從而，能夠用短時(shí)間容易地形成旋轉(zhuǎn)渦形體10，能夠提高生產(chǎn)效率。
另一個(gè)面，角度α的上限值αmax在下述范圍內(nèi)設(shè)定，即，當(dāng)各渦形體1、10的搭接部3、12的周面3B、12A(或者3A、12B)最接近時(shí)，該最接近部位的間隙尺寸S′和夾著該最接近的部位相鄰的突起13(或者突起14)與相對(duì)的搭接部3之間形成的間隙尺寸中的一個(gè)小的間隙尺寸S滿足上述公式16所示的S′＞S這樣的范圍。這樣，例如即使搭接部12在各突起13(或突起14)的中間部位A最接近相對(duì)的搭接部3的場(chǎng)合，也能夠使在突起13、14的位置形成的間隙尺寸S小于在該最接近部位形成的間隙尺寸S′，在突起13、14的位置能夠確實(shí)地發(fā)揮曲折密封效果。
從而，搭接部12包括突起13、14，在任何部位最接近相對(duì)的搭接部3時(shí)，也總都能夠保持搭接部3、12之間的間隙小，由此，能夠提高各壓縮室15的密封性、提高壓縮機(jī)的性能。
另外，設(shè)定徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14的凹圓弧面13B、14B的曲率半徑R與搭接部12的半徑方向的間隔尺寸T是如公式2所示地1/4倍以上、1倍以下的關(guān)系，理想的是如公式3所示地2/5倍以上、3/5倍以下的關(guān)系。因而，能夠使用，切削加工搭接部12的內(nèi)周面12A、外周面12B的立銑刀等切削工具，形成徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14，容易加工操作，能夠提高生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)降低成本。
另外，設(shè)定徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14的突起整體的幅度W2如公式4所示地為頂部13A、14A的幅度W1的2倍以上。因而，能夠足夠?qū)挼匦纬蓮较騼?nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14的根部，能夠進(jìn)一步提高強(qiáng)度。
另外，設(shè)定徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14的頂部13A、14A的幅度W1如公式5所示地在0mm以上、2mm以下，理想的是如公式6所示地在0.1mm以上0.3mm以下。因而，當(dāng)頂部13A、14A接觸相對(duì)的搭接部3時(shí)，能夠容易地磨鈍或者磨耗，因此，不需接觸搭接部3幾次就能夠磨合好，能夠確實(shí)地防止動(dòng)力損失、噪聲、咬接等。
另一個(gè)面，例如以4～26°的角度α配設(shè)相鄰的徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14，就形成搭接部12的渦卷方向的間隔P在徑向內(nèi)側(cè)狹窄、在徑向外側(cè)寬。這樣，對(duì)于曲率半徑小、彎曲大的搭接部3的側(cè)向內(nèi)側(cè)的部位，也能夠?qū)u卷方向間隔尺寸P變窄的徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14沿著搭接部3的外周面3B、內(nèi)周面3A接近地配置，能夠提高壓縮室15的密封性，提高壓縮性能。
另外，在搭接部12的渦卷方向全長(zhǎng)之中除從卷繞始端卷半圈的部位以外的部位形成徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14，因此，能夠只在必要的部分設(shè)置該徑向內(nèi)側(cè)突起13、徑向外側(cè)突起14，能夠使加工操作簡(jiǎn)化。
進(jìn)而，徑向內(nèi)側(cè)突起13的頂部13A與搭接部3的外周面3B之間的間隙尺寸S1和徑向外側(cè)突起14的頂部14A與搭接部3的內(nèi)周面3A之間的間隙尺寸S2如公式8所示，設(shè)定具有S1＜S2的關(guān)系，這樣，當(dāng)在搭接部3、12之間發(fā)生接觸時(shí)，能夠使設(shè)在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12上的徑向內(nèi)側(cè)突起13與固定渦形體1的搭接部3的外周面3B先接觸，因此，能夠使旋轉(zhuǎn)渦形體10以接觸部位為支點(diǎn)在與自轉(zhuǎn)力的方向相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠防止防止自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(沒作圖示)等晃動(dòng)，能夠提高壓縮性能。
另外，在上述實(shí)施例中例示了與設(shè)置突起13、14的搭接部12的內(nèi)周面12A、外周面12B的該突起13、14相對(duì)的搭接部3的外周面3B、內(nèi)周面3A是在整個(gè)面上沒有突起的平滑面的例，但是，不局限于此，在相對(duì)的搭接部3上也可以設(shè)突起。當(dāng)該相對(duì)的搭接部3上也設(shè)突起時(shí)，只要將各突起相對(duì)的部分的外周面、內(nèi)周面形成沒有突起的平滑面就可以。
以下，圖14～圖20表示按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，本實(shí)施例的特征是構(gòu)成只在離開端面板的軸方向的一部分上形成搭接部的各突起的結(jié)構(gòu)。另外，在本實(shí)施例在與上述第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)部分上附加相同的符號(hào)，并且省略其說明。
21是渦旋式空氣壓縮機(jī)的固定渦形體，該固定渦形體21如圖14、圖15所示，與第一實(shí)施例大體相同地由大致圓板形的端面板22、在該端面板22的表面上沿軸方向直立設(shè)置的渦卷形的搭接部23、筒部24、法蘭部(沒作圖示)等構(gòu)成。
另外，搭接部23的內(nèi)周面23A形成為沒有凹凸的平滑的彎曲面，在搭接部23的外周面23B上設(shè)置后述的固定側(cè)徑向外側(cè)突起31。進(jìn)而，如圖17、圖18所示，在搭接部23的齒頂設(shè)置コ字形剖面的凹槽23C，在該凹槽23C中鑲?cè)霚u卷形的密封條25。而且，密封條25與后述的旋轉(zhuǎn)渦形體26的端面板27的表面彈性地滑動(dòng)接觸，防止壓縮空氣泄漏。
26是與固定渦形體21相對(duì)設(shè)置的旋轉(zhuǎn)渦形體，該旋轉(zhuǎn)渦形體26如圖15、圖18所示，與第一實(shí)施例大體相同地大體由圓板形的端面板27和從該端面板27的表面沿軸方向直立設(shè)置的渦卷形的搭接部28構(gòu)成。
在這里，搭接部28的內(nèi)周面28A形成沒有凹凸的平滑的彎曲面，在搭接部28的外周面28B上設(shè)置后述的旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34。進(jìn)而，在搭接部28的齒頂設(shè)置コ形剖面的凹槽28C，在該凹槽28C內(nèi)鑲?cè)朊芊鈼l29。而且，密封條29與固定渦形體21的端面板22的表面彈性地滑動(dòng)接觸。另外，在固定渦形體21和旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部23、28之間形成多個(gè)壓縮室30，這些壓縮室30通過搭接部23、28的徑向外側(cè)突起31、34能夠保持高度密封狀態(tài)。
31是設(shè)在固定渦形體21的搭接部23的外周面23B上的作為多條突起的固定側(cè)徑向外突起，該各固定側(cè)徑向外突起31，如圖15～圖19所示形成為具有大致三角形的剖面形狀的凸部，從搭接部23的外周面23B向徑方向外側(cè)突出，同時(shí)沿軸方向延伸。另外，所說的沿軸方向延伸不只是在與軸平行的方向上延伸(傾斜角為0°)，例如，也包括沿著對(duì)軸傾斜±10～20°的方向延伸。
另外，固定側(cè)徑向外突起31從搭接部23的齒頂向齒根延伸到軸方向的中間位置，只在搭接部23中的軸方向離開端面板22的齒頂側(cè)形成。另一個(gè)面，在搭接部23的齒頂側(cè)的各固定側(cè)徑向外突起31之間形成比外周面23B凹陷的槽部32。而且，位于搭接部23的外周面23B中的齒根側(cè)的部分(除去固定側(cè)徑向外突起31和槽部32的部分)形成為沒有凹凸的平滑的彎曲面。
另外，從圖16所示的橫剖面看，固定側(cè)徑向外突起31由窄幅的頂部31A、和成為圓滑地連接該頂部31A和搭接部23的外周面23B的左右坡面的凹圓弧面31B、31B形成。此時(shí)，與第一實(shí)施例大致相同地設(shè)定頂部31A的幅度W1、各凹圓弧面31B的寬度W2和曲率半徑R、搭接部23的半徑方向的間隔尺寸T(參照?qǐng)D3)等要滿足上述公式2～公式6。
另外，在形成各固定側(cè)徑向外突起31時(shí)，例如，將搭接部23的外周面23B中的要成為各突起31之間的部分，從搭接部23的齒頂?shù)捷S方向的中間位置切削加工成槽形，以該切削部位作為槽部32，于是，將各槽部32之間的部位形成為突起31。因此，除去了各固定側(cè)徑向外側(cè)突起31和槽部32的搭接部23的外周面23B(位于各突起31和端面板22之間的外周面23B)就成為與這些突起31的頂端面(頂部31A)連續(xù)延伸的同一曲面。
另外，如圖20(C)所示，形成固定側(cè)徑向外突起31的頂部31A，要在壓縮室30的封閉位置隔著間隙尺寸為δ1的間隙與后述的搭接部28的臺(tái)階部36相對(duì)；同時(shí)，形成固定側(cè)徑向外突起31間的槽部32，使在壓縮室30的封閉位置隔著間隙尺寸為δ2的間隙與搭接部28的臺(tái)階部36相對(duì)。進(jìn)而，形成搭接部23的齒根側(cè)的外周面23B，在壓縮室30的封閉位置間隔著間隙尺寸為δ3的間隙與搭接部28的內(nèi)周面28A相對(duì)。而且，設(shè)定外周面23B和內(nèi)周面28A的間隙尺寸δ3小于間隙尺寸δ2、大于間隙尺寸δ1(δ1＜δ3＜δ2)。
33是設(shè)置在固定渦形體21的搭接部23的齒根側(cè)的臺(tái)階部，形成該臺(tái)階部33比搭接部23的齒頂側(cè)幅度寬、向著與內(nèi)周面23A相對(duì)的旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部28的外周面28B突出尺寸t。而且，臺(tái)階部33具有與后述的搭接部28的旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34相同的長(zhǎng)度，并沿軸方向延伸，與旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34相對(duì)。
34是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部28的外周面28B上的作為多個(gè)突起的旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起，該各旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34在各壓縮室30的封閉位置最接近固定渦形體21的搭接部23的內(nèi)周面23A(臺(tái)階部33)，由此，能夠減小搭接部23的內(nèi)周面23A和搭接部28的外周面28B之間的間隙。
另外，旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34和固定側(cè)徑向外突起31大致相同，從搭接部28的齒頂向齒根延伸到軸向的中間位置，只在搭接部28中的從端面板離開的軸方向的齒頂側(cè)上形成，同時(shí)在各固定側(cè)徑向外突起31之間形成槽部35。而且，搭接部28的外周面28B中的齒根側(cè)部分(除去旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34和槽35的部分)形成為沒有凹凸的平滑的彎曲面。
另外，旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34與固定側(cè)徑向外突起31大致相同，例如具有大致三角形的橫斷面形狀，同時(shí)具有與固定側(cè)徑向外突起31大體相同的形狀和尺寸(幅度W1、W2、曲率半徑R等)，形成。這樣，在壓縮室30的封閉位置，例如，在旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34的頂部和搭接部23的臺(tái)階部33之間形成間隙尺寸δ1，在槽部35和臺(tái)階部33之間形成間隙尺寸δ2，同時(shí)在搭接部28的外周面28B和搭接部23的內(nèi)周面23A之間形成間隙尺寸δ3。
36是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部28的齒根側(cè)的臺(tái)階部，與搭接部23的臺(tái)階部33大致一樣，形成該臺(tái)階部36比搭接部28的齒頂側(cè)幅度寬，向著與內(nèi)周面28A相對(duì)的固定渦形體21的搭接部23的外周面23B只突出尺寸t。而且，臺(tái)階部36具有與搭接部23的固定側(cè)徑向外突起31相同的長(zhǎng)度，沿軸向延伸，與固定側(cè)徑向外突起31相對(duì)。
按照本實(shí)施例制造的渦旋式空氣壓縮機(jī)具有如上述的結(jié)構(gòu)，以下說明其動(dòng)作。
首先，當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦形體26相對(duì)固定渦形體21旋轉(zhuǎn)時(shí)，在各壓縮室30的封閉位置，固定渦形體21側(cè)的徑向外突起31最接近旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部28的內(nèi)周面28A(臺(tái)階部36)，另外，旋轉(zhuǎn)渦形體26側(cè)的徑向外突起34最接近固定渦形體21的搭接部23的內(nèi)周面23A(臺(tái)階部33)，因而，通過這些徑向外突起31、34的曲折密封效果能夠在壓縮室30內(nèi)封入空氣，能夠提高壓縮室的密封性、提高壓縮性能。
在這里，如圖20(a)的第一比較例所示，在固定渦形體101的搭接部102和旋轉(zhuǎn)渦形體103的搭接部104上都不設(shè)置徑向外突起時(shí)，在封閉位置，在搭接部102、104之間能夠形成防止兩者接觸的最小的間隔為δ3的間隙。
另外，如圖20(b)的第二比較例所示，當(dāng)在各搭接部102、104的外周面102B、104B上縱貫軸向全長(zhǎng)設(shè)置徑向外突起105、106時(shí)，能夠?qū)较蛲鈧?cè)突起105、106的頂部和相對(duì)的搭接部104、102的內(nèi)周面104A、102A之間的間隙設(shè)定為比第一比較例的間隙尺寸δ3還小的間隙尺寸δ1。但是，伴隨著徑向外突起105、106的形成，除去徑向外突起105、106的外周面102B、104B和相對(duì)的搭接部104、104的內(nèi)周面104A、102A之間的間隙成為比間隙尺寸δ3還大的間隙尺寸δ2，因此，作為整體就有平均徑向間隙增大的問題。
對(duì)此，在圖20(c)所示的本實(shí)施例，在搭接部23、28的外周面23B、28B，只在齒頂側(cè)形成徑向外突起31、34，同時(shí)在相對(duì)的搭接部28、23的內(nèi)周面28A、23A的齒根側(cè)上形成只突出t的臺(tái)階部36、33。因此，在齒頂側(cè)能夠?qū)较蛲馔黄?1、34和臺(tái)階部36、33之間的間隙設(shè)定為與第二比較例相等的間隙尺寸δ1，同時(shí)，在齒根側(cè)能夠?qū)⑼庵苊?3B、28B和內(nèi)周面28A、23A之間的間隙設(shè)定為與第一比較例相等的間隙尺寸δ3。結(jié)果，與第二比較例相比，能夠減小平均徑向間隙，能夠提高壓縮效率。
這樣，在本實(shí)施例，因?yàn)橹辉诖罱硬?3、28中從端面板22、27離開的軸向的一部分上形成徑向外突起31、34，所以能夠縮短徑向外突起31、34的軸向長(zhǎng)度，能夠減小由突起31、34造成的異常聲音。
另外，與第二比較例相比，因?yàn)槟軌蛳鄬?duì)搭接部23、28的軸方向減小相鄰的突起31、34之間的槽部32、35，所以能夠減小固定渦形體21的搭接部23和旋轉(zhuǎn)渦形體26的搭接部28之間的平均徑向間隙，能夠提高壓縮率。進(jìn)而，提高壓縮率就能夠降低搭接部23、28內(nèi)的溫度，因此，就能夠延長(zhǎng)密封條25、29等的壽命。
另外，因?yàn)樵邶X根側(cè)，搭接部23、28的外周面23B、28B和相對(duì)的搭接部28、23的內(nèi)周面28A、23A之間的間隙能夠設(shè)定為與第一比較例不設(shè)突起時(shí)的間隔尺寸δ3相同，所以可以防止在該位置搭接部23、28的接觸，提高可靠性。
特別地，在本實(shí)施例，只在搭接部23、28的齒頂部分上形成徑向外突起31、34，因此，能夠只在搭接部23、28的顯著地發(fā)生熱變形的齒頂部配置徑向外突起31、34。結(jié)果，能夠防止熱變形造成的咬接，同時(shí)又能夠使徑向外突起31、34最接近或者接觸相對(duì)的搭接部28、23，能夠進(jìn)一步提高壓縮效率。
另外，在搭接部23、28的齒根側(cè)不設(shè)置徑向外突起31、34，將除去各固定側(cè)徑向外突起31和槽部32的搭接部23的外周面23B與突起31的頂端面(頂部31A)形成同一曲面，因而，與第二比較例那樣在搭接部軸向全長(zhǎng)設(shè)置突起相比，能夠減少切削搭接部23、28的部位、能夠降低加工成本，同時(shí)能夠容易進(jìn)行齒根側(cè)尺寸精度控制。
另外，在固定渦形體21的搭接部23上設(shè)置固定側(cè)徑向外突起31，在旋轉(zhuǎn)側(cè)渦形體26的搭接部28上設(shè)置旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起34，因而，能夠使這些徑向外突起31、34最接近相對(duì)的搭接部28、23的平滑的內(nèi)周面28A、23A(臺(tái)階部33、36)，能夠防止突起與突起之間的接觸、咬接等。
另外，與第一實(shí)施例的突起13、14大體相同地形成徑向外突起31、34的幅度W1、W2和曲率半徑R等，因而，能夠得到與第一實(shí)施例相同的作用效果。
以下，圖21表示本發(fā)明的第三實(shí)施例，本實(shí)施例的特征在于在搭接部的徑向外側(cè)設(shè)置非突起形成部位。另外，在本實(shí)施例在與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)部分上附加相同的符號(hào)，并且省略其說明。
41是渦旋式空氣壓縮機(jī)的固定渦形體，與第一實(shí)施例大體相同，該固定渦形體41由端面板42、搭接部43、筒部44、法蘭部(沒作圖示)等構(gòu)成，而且，搭接部43形成具有內(nèi)周面43A和外周面43B的渦卷形。
然而，在搭接部43的外周面43B上設(shè)置在軸向的全長(zhǎng)延伸的多條固定側(cè)徑向外突起45，同時(shí)，在搭接部43的徑向外側(cè)(卷終端側(cè))上設(shè)置不形成固定側(cè)徑向外突起45的非突起形成部位43C。而且，非突起形成部位43C，例如具有從搭接部43的徑向外側(cè)端部向徑向內(nèi)側(cè)卷一圈的長(zhǎng)度，并且配置在成為搭接部43中的徑向外側(cè)的壓縮室15′、15″的周壁的部位。
46是與固定渦形體41相對(duì)配置的旋轉(zhuǎn)渦形體，與第一實(shí)施例大體相同，該旋轉(zhuǎn)渦形體46具有直立設(shè)置在端面板(沒作圖)上的渦卷形的搭接部47，該搭接部47具有內(nèi)周面47A和外周面47B。
另外，在搭接部47的外周面47B上設(shè)置在軸向全長(zhǎng)延伸的旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起48，同時(shí)，與固定渦形體41的搭接部43大體相同地在搭接部47的徑向外側(cè)(卷終端側(cè))上，位于徑向外側(cè)設(shè)置不形成旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向外突起48的非突起形成部位47C。而且，非突起形成部位47C，例如具有從搭接部47的徑向外側(cè)端部向徑向內(nèi)側(cè)卷大約一圈半的長(zhǎng)度，并且配置在成為搭接部47的徑向外側(cè)的壓縮室15、15″的周壁的部位。
在此，將旋轉(zhuǎn)渦形體46的搭接部47的卷終端側(cè)最接近固定渦形體41的搭接部43的位置作為開始?jí)嚎s的位置K，由該壓縮開始的位置K，通過搭接部43、47的徑向外側(cè)形成兩個(gè)壓縮室15(徑向外側(cè)的壓縮室15′、15″)，在這些徑向外側(cè)的壓縮室15′、15″，從吸入口6吸入的空氣立刻就成為被封閉的狀態(tài)。
而且，在本實(shí)施例，在搭接部中的面對(duì)徑向外側(cè)的壓縮室15′、15″的部位上配設(shè)非突起形成部43C、47C。因此，在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在徑向外側(cè)的壓縮室15′、15″的位置，能夠使固定渦形體41的搭接部43和旋轉(zhuǎn)渦形體46的搭接部47連續(xù)地平滑地搭接。
這樣，在本實(shí)施例，形成在固定渦形體41的搭接部43中的位于徑向外側(cè)的約一圈的部位上設(shè)非突起形成部位43C、在旋轉(zhuǎn)渦形體46的搭接部47的徑向外側(cè)約一圈半的部位上設(shè)置非突起形成部位47C這樣的結(jié)構(gòu)，因而，能夠良好地保持在開始?jí)嚎s位置K的壓縮室15′的密封性和與壓縮室15毗鄰的壓縮室15″的密封性。
從而，在相對(duì)壓縮時(shí)的體積變化率影響大的壓縮室15′、15″能夠穩(wěn)定地壓縮空氣、能夠提高壓縮性能，同時(shí)，能夠防止突起45、48造成的異常聲音通過吸入口6向外部泄漏，能夠降低噪聲。
另外，在上述第一實(shí)施例舉例說明了在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的內(nèi)周面12A上設(shè)置徑向內(nèi)側(cè)突起13，在搭接部12的外周面12B上設(shè)置徑向外側(cè)突起14的實(shí)施例。但是本發(fā)明不局限于此，例如也可以形成如圖22所示的第一變形例那樣的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，在固定渦形體1的搭接部3的內(nèi)周面3A上設(shè)固定側(cè)徑向內(nèi)突起51、在外周面3B上設(shè)固定側(cè)徑向外突起52。
另外，在本發(fā)明，例如，也可以形成如圖23所示的第二變形例的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，可以在固定渦形體1的搭接部3的內(nèi)周面3A上設(shè)置固定側(cè)徑向內(nèi)突起51、在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的內(nèi)周面12A上設(shè)置旋轉(zhuǎn)側(cè)徑向內(nèi)突起53。
另外，在第一實(shí)施例，將突起13、14的凹圓弧面13B、14B形成為遍及整個(gè)坡面的凹形曲面。但是本發(fā)明不局限于這樣的結(jié)構(gòu)，只要將突起的坡面中的與搭接部的周面連接的部分形成凹形曲面就可以，例如可以形成如圖24所示的第三變形例那樣的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，徑向外側(cè)突起14′在連接頂部14A′和搭接部12的外周面12B的坡面中，雖然連接外周面12B的部分形成為凹形曲面(凹圓弧面)14B′，但是在接近頂部14A′的部分形成凸形曲面14C′。
另外，在第一實(shí)施例舉例說明了在旋轉(zhuǎn)渦形體10的搭接部12的內(nèi)周面12A上設(shè)置的徑向內(nèi)側(cè)突起13和外周面12B上設(shè)置的徑向外側(cè)突起14具有夾角α間隔配置在旋轉(zhuǎn)方向上的結(jié)構(gòu)。但是本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)，例如，也可以形成將徑向內(nèi)側(cè)突起13和徑向外側(cè)突起14分別具有20°的夾角配置，并且將該徑向內(nèi)側(cè)突起13和徑向外側(cè)突起14在旋轉(zhuǎn)方向互相相錯(cuò)10°，形成徑向內(nèi)側(cè)突起13和徑向外側(cè)突起14錯(cuò)開配置的結(jié)構(gòu)。
另外，本實(shí)施例舉例說明了旋轉(zhuǎn)渦形體10相對(duì)固定在殼體上的固定渦形體1旋轉(zhuǎn)的渦旋式空氣壓縮機(jī)，但是本發(fā)明不局限于此，例如特開平9-133087號(hào)公報(bào)所示，也適用于分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)互相相對(duì)配置的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的全系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)式渦旋流體機(jī)械。
進(jìn)而，在實(shí)施例中舉例說明了應(yīng)用于作為渦旋式流體機(jī)械的渦旋式空氣壓縮機(jī)的場(chǎng)合，但是，本發(fā)明不局限于此，也可以應(yīng)用于壓縮制冷劑的制冷劑壓縮機(jī)等其他的渦旋式流體機(jī)械。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式流體機(jī)械，其具有在端面板上沿軸向直立設(shè)置的、從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)卷成渦卷形的搭接部的第一個(gè)的渦形體；在與該渦形體相對(duì)設(shè)置的端面板上沿軸向直立設(shè)置用于與該渦形體的搭接部重合而形成多個(gè)壓縮室的、從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)卷成渦卷形的搭接部的另一個(gè)的渦形體，其特征在于至少在上述第一個(gè)渦形體的搭接部的周面上設(shè)置在渦卷方向具有間隔、沿著軸向延伸的多條突起；該各突起的橫截面的形狀是將連接突起的頂部和上述周面的坡面作為凹曲面形成；并且相鄰?fù)黄鸬膴A角α的范圍設(shè)定為上述角度α的下限值αmin，在當(dāng)上述突起的高度為h、形成上述突起的部位的上述周面的曲率半徑為ρ、相對(duì)的上述搭接部的內(nèi)周面和外周面之間的半徑方向的間隔尺寸為T時(shí)，設(shè)定為αmin=2(T/2)×hρ;]]>上述角度α的上限值αmax，在當(dāng)處于上述第一個(gè)的渦形體的相鄰的突起之間的搭接部周面和上述另一個(gè)的渦形體的搭接部的周面最接近時(shí)的間隙尺寸尺寸為S′、夾著上述第一個(gè)的渦形體的上述最接近的搭接部的周面相鄰的上述突起的頂部和上述另一個(gè)的渦形體的搭接部周面之間的間隙之中一個(gè)小的間隙尺寸為S時(shí)，設(shè)定為在滿足S′＞S的范圍內(nèi)；并且，使與上述各突起相對(duì)的搭接部的周面是平滑面。
2.如權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，上述突起的凹形曲面形成為凹圓弧面。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，上述突起的凹形曲面的曲率半徑R與搭接部半徑方向的間隔T，具有1/4T≤R的關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成上述突起，使上述頂部寬度W1和上述突起整體寬度W2具有W1×2≤W2的關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成上述各突起在渦卷方向的間隔P在徑向內(nèi)側(cè)窄、在徑向外側(cè)寬的結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1或5所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成只在上述第一個(gè)渦形體的搭接部和另一個(gè)渦形體的搭接部的相對(duì)的內(nèi)周面和外周面之中的任意一個(gè)的周面上設(shè)置上述突起的結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1、2或者5所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，上述各突起形成設(shè)置在第一個(gè)渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在另一個(gè)渦形體的搭接部的內(nèi)周面和外周面上、設(shè)置在第一個(gè)渦形體的搭接部的內(nèi)周面和另一個(gè)渦形體的搭接部的內(nèi)周面上、設(shè)置在第一個(gè)渦形體的搭接部的外周面和另一個(gè)渦形體的搭接部的外周面上之中任一種。
8.如權(quán)利要求1、2或者5所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成上述突起的頂部的寬度W1為0mm≤W1≤2mm。
9.如權(quán)利要求1、2或者5所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，當(dāng)上述突起的頂部接近相對(duì)的搭接部的周面時(shí)，內(nèi)周側(cè)的間隙尺寸S1和外周側(cè)的間隙尺寸S2具有S1＜S2的關(guān)系。
10.如權(quán)利要求1、2或者5所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成在除去上述搭接部的徑向最內(nèi)側(cè)的部位上設(shè)置上述突起的結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，形成上述突起的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1、2、5或11所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，只在直立設(shè)置在上述端面板上的搭接部中的從該端面板離開的軸向的一部分上形成各突起。
13.如權(quán)利要求1、2、5或11所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，只在直立設(shè)置在上述端面板上的搭接部中的從該端面板離開的軸向的一部分上形成上述各突起，并且將除上述突起的上述搭接部的周面與上述突起的頂端面形成為同一平面。
14.如權(quán)利要求1、2、5或11所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，只在上述搭接部中渦卷方向的徑向內(nèi)側(cè)上形成上述各突起，并且，在上述搭接部的徑向外側(cè)設(shè)非突起形成部位。
15.如權(quán)利要求14所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于，上述搭接部的非突起形成部位是從上述第一個(gè)渦形體的搭接部和另一個(gè)渦形體搭接部在徑向最外側(cè)最接近的開始?jí)嚎s的位置向徑向內(nèi)側(cè)大致卷一圈的整個(gè)部位。
全文摘要
一種提高設(shè)在搭接部上的突起的強(qiáng)度同時(shí)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定突起的角度、在提高壓縮室的密閉性的同時(shí)防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)力損失、噪聲等的渦旋式流體機(jī)械。其在旋轉(zhuǎn)渦形體(10)的搭接部(12)的內(nèi)周面(12A)、外周面(12B)上分別設(shè)置徑向內(nèi)側(cè)突起(13)、徑向外側(cè)突起(14)，將這些突起(13、14)的橫剖面形成三角形。從而，突起(13、14)通過凹圓弧面(13B、14B)能夠防止應(yīng)力集中而提高強(qiáng)度，頂面(13A、14A)接觸搭接部(3)能夠容易磨合好。另外，設(shè)定相鄰的突起(13、14)的夾角α在規(guī)定的范圍內(nèi)。由此，能夠提高壓縮室(15)的密封性，另外，能夠提高搭接部(12)和突起(13、14)的加工效率。
文檔編號(hào)F04C25/02GK1601090SQ200410062938
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者末藤和孝, 坂本晉, 福井宏治, 三橋博, 牧島正夫, 小林義雄, 筑間寬, 水越綾 申請(qǐng)人:東機(jī)工株式會(huì)社