压缩机和压缩机的制造方法技术领域
本发明涉及压缩机和压缩机的制造方法。
背景技术
以往已知有通过叶轮的旋转来压缩气体的压缩机。在下述专利文献1中公开了这样的压缩机的一例。
专利文献1所公开的离心压缩机包括壳体、和旋转自如地设置于壳体的内部空间中的叶轮。
壳体具有随着从叶轮的轴向的一端朝向另一端侧而扩径的锥状的内周面。叶轮包括朝向壳体的内周面延伸的多个叶片。各叶片具有与壳体的内周面对置的外端缘。在壳体的内周面与各叶片的外端缘之间形成有微小的间隙。
在壳体的外周部设置有涡旋室，在叶轮的收纳空间与涡旋室之间设置有配置了扩散器的流路。借助于叶轮的旋转而被压缩后的气体经过配置有扩散器的流路流入涡旋室，并从压缩机排出。
现有技术文献
专利文献1：日本实开平5-12693号公报。
由于压缩机的壳体一般由铸铁或铸钢等铸件形成，因此由于压缩对象气体中所包含的湿气等而容易在内周面产生腐蚀。在上述以往的压缩机中，当在壳体的内周面产生腐蚀时，作为壳体的内周面与各叶片的外端缘之间的间隙的围带间隙扩大，从而压缩机的性能下降。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于能够抑制因壳体的腐蚀造成的压缩机的性能下降。
为了达到上述目的，基于本发明的压缩机包括：壳体；叶轮，旋转自如地设置于上述壳体内；以及扩散器，配置于上述壳体内，使由上述叶轮压缩后的气体的流速降低，上述叶轮具有朝向上述壳体的内周面延伸的叶片，上述扩散器具有围带形成部，上述围带形成部形成与上述叶片对置的围带面的至少一部分，上述围带形成部由耐腐蚀性比上述壳体的材料高的材料构成。
在该构成中，由耐腐蚀性比壳体的材料高的材料构成的围带形成部形成了围带面的至少一部分，因此，能够抑制因壳体的腐蚀造成的围带面与叶片之间的围带间隙的扩大。因此，能够抑制压缩机的性能下降。并且，能够利用扩散器的围带形成部来提高耐腐蚀性，因此，例如与由耐腐蚀性高的材料形成整个壳体的情况相比，能够抑制制造成本的增大。
在上述压缩机中优选的是，上述围带形成部的内周面与上述壳体的内周面一起形成连续的上述围带面。
根据该构成，利用壳体和扩散器的围带形成部，能够形成平滑地连续的围带面。
在上述压缩机中优选的是，上述壳体具有收纳上述叶轮的内部空间，上述围带形成部在排出压缩后的上述气体的上述内部空间的出口处形成上述围带面。
因壳体的腐蚀而扩大的围带间隙是难以修复的，但是因壳体的变形而扩大的围带间隙能够通过调整来修复。因此，根据本构成，通过由耐腐蚀性高的围带形成部形成内部空间的出口处的围带面，使得在内部空间的出口，利用围带形成部来防止因难以修复的腐蚀造成的围带间隙的扩大，能够将围带间隙扩大的原因限定为能够容易地进行调整的因变形造成的扩大。
优选的是，上述压缩机包括：增速器，具有齿轮和供上述齿轮配置的增速器壳体，对电动机的旋转力进行增速并传递至上述叶轮；壳体罩，覆盖上述内部空间的上述增速器壳体侧的端部；以及垫片，夹入在上述增速器壳体与上述壳体罩之间。
根据该构成，即使在因年久老化而造成的压缩部壳体、壳体罩和增速器壳体中的某一个的变形而使围带间隙扩大的情况下，也能够通过调整垫片的厚度来进行修复。
在上述压缩机中优选的是，上述围带形成部的材料是不锈钢。
由于压缩机的壳体一般由铸铁或铸钢等铸件形成，因此通过使围带形成部的材料是不锈钢，能够形成耐腐蚀性比壳体高的围带形成部。
基于本发明的压缩机的制造方法是用于制造上述压缩机的方法，该方法包括削出工序，在该削出工序中，在上述围带形成部与上述壳体结合的状态下，同时削出上述壳体的内周面和上述围带形成部的内周面。
根据该制造方法，能够容易地形成在壳体的内周面与围带形成部的内周面之间没有阶梯的平滑的围带面。
根据本发明，能够抑制因壳体的腐蚀造成的压缩机的性能下降。
附图说明
图1是基于本发明的一实施方式的涡轮压缩机的局部剖视图。
图2是图1中的A部的放大图。
图3是压缩部壳体的剖视图。
图4是从壳体罩侧观察压缩部壳体的俯视图。
图5是扩散器的俯视图。
图6是沿着扩散器的轴向的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是基于本实施方式的涡轮压缩机的局部剖视图。基于本实施方式的压缩机包括省略图示的电动机、增速器2、压缩部壳体4、壳体罩6、叶轮8、扩散器10以及垫片11。
增速器2对省略图示的电动机的旋转力进行增速并传递至叶轮8。增速器2包括省略图示的低速轴、低速齿轮12、高速齿轮14、高速轴16以及增速器壳体18。低速齿轮12外嵌于省略图示的低速轴，并配置于增速器壳体18内。高速齿轮14设置于高速轴16，并与低速齿轮12啮合。图1中的高速轴16的左端从增速器壳体18突出，并与叶轮8结合。
如图1所示，压缩部壳体4经由壳体罩6和垫片11与增速器壳体18紧固在一起。在本实施方式中，压缩部壳体4相当于本发明的壳体。压缩部壳体4由铸铁或铸钢等铸件形成。压缩部壳体4具有：收纳部22，收纳叶轮8；以及涡卷部24，配置于收纳部22的外周，并与收纳部22一体地形成。
在收纳部22内设置有供叶轮8配置的内部空间22a。高速轴16的轴向上的内部空间22a的两端是开放的。以下简称为“轴向”时表示高速轴16的轴向。并且，将以高速轴16为中心的径向简称为“径向”。壳体罩6覆盖内部空间22a的增速器壳体18侧的端部。由内部空间22a的与壳体罩6相反侧的端部构成气体的导入口22b。
图2是图1中的A部的放大图。如图2所示，形成内部空间22a的收纳部22的内周面22c具有：入口侧锥面22d、中间面22e和出口侧锥面22f。
入口侧锥面22d、中间面22e和出口侧锥面22f从导入口22b向壳体罩6侧依次配置。从入口侧锥面22d直至中间面22e的内周面22c形成为随着朝向壳体罩6侧而缩径的锥状。出口侧锥面22f形成为随着朝向壳体罩6侧而扩径的锥状。出口侧锥面22f的壳体罩6侧的端缘部22g相当于内周面22c的壳体罩6侧的端缘部。
图3是压缩部壳体4单体的沿着轴向的剖视图。压缩部壳体4具有形成于出口侧锥面22f的端缘部22g的外周的嵌合凹部25。嵌合凹部25在轴向观察是与内周面22c同轴地形成的圆形的凹部。
涡卷部24配置于嵌合凹部25的径向外侧。在涡卷部24设置有排出压缩后的气体的涡旋室24a。涡卷部24具有从嵌合凹部25的外缘向径向外侧延伸的端面24b。端面24b垂直于轴向，并如图2所示与壳体罩6之间隔开间隙地配置。
图4是从壳体罩6侧观察压缩部壳体4的俯视图。涡卷部24的外周部具有与壳体罩6（参照图2）抵接的外周端面24d。外周端面24d垂直于轴向地配置。在外周端面24d中形成有嵌入密封用的O形环50（参照图2）的圆形的环槽24e。如图4所示，环槽24e配置成在从收纳部22的轴心O1偏心的位置具有中心O2。在通过将环槽24e偏心配置而在涡卷部24的外周部空出的区域设置有向径向内侧凹陷的切口部24g。利用切口部24g来避免与压缩机连接的省略图示的直连泵（在本实施方式中位于图1中的涡卷部24的正上侧。）与压缩部壳体4的干涉。
如图1所示，叶轮8收纳于收纳部22的内部空间22a中，并设置成绕轴旋转自如。叶轮8是本发明的叶轮的一例。叶轮8具有轮毂26和多个叶片28。
如图1所示，轮毂26在与高速轴16同轴配置的状态下与高速轴16结合。轮毂26具有随着从顶部26a朝向壳体罩6而向径向外侧扩展的外周面26b。
多个叶片28从轮毂26的外周面26b朝向收纳部22的内周面22c和后述的盘部32的内周面32a突出。多个叶片28在轮毂26的周向上隔开间隔地配置。多个叶片28与轮毂26通过金属材料一体地形成。如图2所示，各叶片28具有以随着朝向壳体罩6侧而朝向径向外侧的方式延伸的外端缘28a。
图5是扩散器10的俯视图，图6是扩散器10的沿着轴向的剖视图。如图5和图6所示，扩散器10具有平板且圆环状的盘部32、和与盘部32一体地形成的多个导向叶片34。
盘部32是基于本发明的围带形成部的一例。如图2所示，盘部32与嵌合凹部25嵌合，通过多个螺栓36紧固于压缩部壳体4。盘部32由耐腐蚀性比压缩部壳体4的材料高的材料构成。具体来说，盘部32的材料是不锈钢。盘部32配置成在与压缩部壳体4结合的状态下与叶轮8的叶片28在径向上重合。
如图2所示，盘部32具有R形状的内周面32a，内周面32a以随着从压缩部壳体4的输出侧锥面22f朝向壳体罩6侧而接近于与轴向垂直的方式扩径。内周面32a与压缩部壳体4的内周面22c一起形成与叶片28的外端缘28a对置的连续的围带面38。围带面38是随着朝向壳体罩6侧而向径向外侧扩展的平滑的曲面。叶片28的外端缘28a具有沿着围带面38的形状，在围带面38与叶片28的外端缘28a之间形成微小的围带间隙。
盘部32具有面向壳体罩6侧的端面32b。端面32b垂直于轴向，并与壳体罩6之间隔开间隙地配置。端面32b配置成与涡卷部24的端面24b连续。利用盘部32的端面32b和涡卷部24的端面24b与壳体罩6之间的间隙，形成连结收纳部22的内部空间22a与涡旋室24a的通路40。
各导向叶片34是由与盘部32相同的材料构成的板体，并与盘部32一体地形成。如图2所示，各导向叶片34从盘部32的端面32b向壳体罩6侧突出。如图5所示，多个导向叶片34沿盘部32的周向隔开间隔地配置，并配置成相对于盘部32的径向倾斜。导向叶片34用于使通过通路40（参照图2）的压缩后的气体向叶轮8的旋转方向分散从而降低流速。
如图1和图2所示，垫片11是夹入在壳体罩6与增速器壳体18之间的薄的平板状的部件，通常插入厚度不同的多个垫片11。另外，在图2中为了方便图示而利用一个矩形来表示多个垫片11。垫片11所要求的调整范围不大，厚度的（插入多个的情况下的其厚度的合计值的）计划值（初始值）是1mm以下左右。通过设置垫片11，能够在使壳体罩6与压缩部壳体4为一体的状态下，对上述的部件的轴向位置进行调整。
在如上所述构成的压缩机中，在进行气体的压缩时，省略图示的低速轴通过来自省略图示的电动机的动力而旋转，低速轴的旋转运动从低速齿轮12（参照图1）增速传递至高速齿轮14。高速齿轮14的旋转运动从高速轴16被传递至叶轮8，叶轮8与高速轴16一体地旋转。由此，从导入口22b吸入至收纳部22的内部空间22a中的气体通过叶轮8被压缩。压缩后的气体在通过通路40流向涡旋室24a时，通过扩散器10的导向叶片34向叶轮8的旋转方向扩散而使流速降低。伴随着流速的降低，气体被升压，并通过涡旋室24a被从压缩机排出。
接下来，对基于本实施方式的压缩机的制造方法进行说明。
首先，利用铸件来形成压缩部壳体4的筒状的坯料，通过机械加工只形成嵌合凹部25和内周面22c（参照图3）等要求加工精度的部分。然后，将由不锈钢构成的扩散器10的盘部32的坯料嵌入到嵌合凹部25中，通过螺栓36（参照图1）紧固于压缩部壳体4的坯料。
然后，利用机床，一边使压缩部壳体4的坯料与盘部32的坯料绕轴一体地旋转，一边同时削出收纳部22的内周面22c和盘部32的内周面32a（参照图2）。即，对收纳部22的内周面22c和盘部32的内周面32a一起进行加工。由此，在出口侧锥面22f的端缘部22g与盘部32的内周面32a之间没有阶梯，从而形成收纳部22的内周面22c和盘部32的内周面32a，收纳部22的内周面22c和盘部32的内周面32a形成了平滑地连续的曲面。
通过以上所述的工序，来形成压缩部壳体4和扩散器10。
另外预先组装增速器2（参照图1）。然后，将叶轮8安装于高速轴16的端部，并且经由壳体罩6和垫片11将以上述方式形成的压缩部壳体4紧固于增速器壳体18。如上所述来制造基于本实施方式的压缩机。
在以上说明的本实施方式的压缩机中，盘部32的内周面32a形成围带面38的一部分，上述盘部32由耐腐蚀性比作为压缩部壳体4的材料的铸铁或铸钢高的不锈钢构成。因此，在由盘部32形成的围带面处，能够防止因腐蚀造成的围带间隙的扩大。因此，能够抑制压缩机的性能下降。
另外，为了防止因腐蚀造成的围带间隙的扩大，还能够利用不锈钢来形成整个压缩部壳体4，但是制造成本显著增大。与此相对，在本实施方式中，利用由不锈钢形成的扩散器10的盘部32，能够提高围带面38的耐腐蚀性，因此，能够抑制制造成本的增大。
并且，有时因年久老化造成的压缩部壳体4、壳体罩6和增速器壳体18的变形而使围带间隙扩大。因腐蚀而扩大的围带间隙是难以修复的，而因变形而扩大的围带间隙能够通过对夹入在壳体罩6与增速器壳体18之间的垫片11的厚度进行调整来修复。因此，通过使位于内部空间22a的出口附近的围带面38由耐腐蚀性高的盘部32形成，使得在内部空间22a的出口附近，能够将围带间隙的扩大的原因限定为能够容易地进行调整的变形造成的扩大。
并且，在本实施方式中，在使盘部32的坯料与压缩部壳体4的坯料结合的状态下，同时削出收纳部22的内周面22c和盘部32的内周面32a，因此能够容易地形成由内周面22c、32a构成的平滑的围带面38。
另外，本次公开的实施方式应认为在所有方面都是例示，而并非限制性的实施方式。本发明的范围并非由上述的实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
例如，扩散器的材料未必限定于不锈钢。只要是耐腐蚀性比压缩部壳体的材料高的材料，就能够作为扩散器的材料应用。垫片11的数量也可以是1。