JPS6255028B2 - - Google Patents
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- JPS6255028B2 JPS6255028B2 JP5026181A JP5026181A JPS6255028B2 JP S6255028 B2 JPS6255028 B2 JP S6255028B2 JP 5026181 A JP5026181 A JP 5026181A JP 5026181 A JP5026181 A JP 5026181A JP S6255028 B2 JPS6255028 B2 JP S6255028B2
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- shell
- ring
- stress
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J12/00—Pressure vessels in general
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はシエルとシエルプレートとが溶接に
より組立てられる圧縮機において、高い内圧が作
用したときに前記溶接部に生じる応力を減少させ
る方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing stress generated in the welded portion of a compressor in which a shell and a shell plate are assembled by welding when high internal pressure is applied.
従来この種の一般的な装置として第5図および
第6図に示すものがある。第5図は回転式圧縮機
の一例を示す横断面図であり、第6図はその要部
縦断面図である。図中1はシエル、2はシエル1
の開口端に配設されるシエルプレート、3は上記
シエル1開口端の外側面とシエルプレート2とを
すみ肉継手で接合するための溶接ビード、5は上
記シエルプレート2を貫通して回転自在に配設さ
れたクランク軸、6は図示しない電動機の駆動力
をプーリー6aを介して上記クランク軸5に伝達
する駆動機構、7は上記シエル1内に設けられ且
つ上記クランク軸5によつて駆動されるロータリ
式の圧縮要素である。圧縮要素7は、シリンダ8
内に回転ピストン8aが設けられ、回転ピストン
8aに駆動機構6で駆動されるクランク軸5の偏
心部5aが嵌合され上記回転ピストン8aの外周
面にシリンダ8に摺動可能に嵌合されたベーン8
bがコイルばね8cによつて圧接され圧縮室11
を低圧側と高圧側に仕切るようになつている。1
6はシリンダ8に半径方向に沿う吸入ポートで、
この吸入ポート16はシエル1内に延びる吸入管
17に接続されている。18は圧縮室11と吐出
弁18aを介して接続された吐出管である。 Conventionally, there are devices shown in FIGS. 5 and 6 as common devices of this type. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a rotary compressor, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a main part thereof. In the diagram, 1 is Ciel, 2 is Ciel 1
3 is a weld bead for joining the outer surface of the open end of the shell 1 and the shell plate 2 with a fillet joint; 5 is a weld bead that penetrates the shell plate 2 and is rotatable; 6 is a drive mechanism for transmitting the driving force of an electric motor (not shown) to the crankshaft 5 via a pulley 6a; 7 is a drive mechanism provided in the shell 1 and driven by the crankshaft 5; It is a rotary compression element. The compression element 7 is a cylinder 8
A rotary piston 8a is provided therein, an eccentric portion 5a of a crankshaft 5 driven by a drive mechanism 6 is fitted into the rotary piston 8a, and the cylinder 8 is slidably fitted onto the outer peripheral surface of the rotary piston 8a. Vane 8
b is pressed by the coil spring 8c to form the compression chamber 11.
is divided into a low pressure side and a high pressure side. 1
6 is a suction port along the cylinder 8 in the radial direction;
This suction port 16 is connected to a suction pipe 17 extending into the shell 1. 18 is a discharge pipe connected to the compression chamber 11 via a discharge valve 18a.
従来の回転式圧縮機は以上のような構成であ
り、駆動機構6によつてクランク軸5が回転する
ことで回転ピストン8aがシリンダ8に内接しつ
つその内周面に沿つて偏心回転し、吸入管17か
ら吸入ポート16に吸い込まれた冷媒が圧縮室1
1に吸い込まれ、この冷媒は回転ピストン8aの
回転とベーン8bとによつて低圧から高圧に圧縮
され圧縮要素7外に吐出されるようになつてい
る。次に、上述した従来の圧縮機において、シエ
ル1の外圧と内圧との圧力差(以下内圧という)
が生じた場合、シエル1の開口部とシエルプレー
ト2との溶接部に発生する応力について説明す
る。 The conventional rotary compressor has the above-mentioned configuration, and as the crankshaft 5 is rotated by the drive mechanism 6, the rotary piston 8a is inscribed in the cylinder 8 and rotates eccentrically along the inner circumferential surface of the cylinder 8. The refrigerant sucked into the suction port 16 from the suction pipe 17 enters the compression chamber 1.
1, this refrigerant is compressed from low pressure to high pressure by the rotation of the rotary piston 8a and the vanes 8b, and is discharged outside the compression element 7. Next, in the conventional compressor mentioned above, the pressure difference between the external pressure and the internal pressure of shell 1 (hereinafter referred to as internal pressure)
When this occurs, stress generated at the weld between the opening of the shell 1 and the shell plate 2 will be explained.
第1図は圧縮要素並びに駆動機構を省略して示
す概略断面で、図中4はシエル1の中心軸線、h
は圧縮機の内側高さ、rはシエル1の内側半径で
ある。第2図は第1図に示される装置において内
圧が生じた時、溶接部に発生する応力(曲げモー
メント)を模式的に示した応力モデル図である。
図において、pは外圧と内圧との圧力差(以下、
単に内圧と記す。)、tはシエルの板厚、9はシエ
ル1およびシエルプレート2に内圧pが作用した
時に溶接ビード3に発生する応力のうち、シエル
1の中心軸線4に対して平行な応力成分(以下垂
直応力と記す)、10は圧縮機中心軸4に対して
垂直な応力成分(以下水平応力と記す、lは溶接
ビード3におけるシエルプレート2側の脚長であ
る。 Fig. 1 is a schematic cross-section showing the compression element and the drive mechanism omitted, and in the figure 4 is the central axis of the shell 1, h
is the inside height of the compressor and r is the inside radius of shell 1. FIG. 2 is a stress model diagram schematically showing the stress (bending moment) generated in the weld when internal pressure is generated in the apparatus shown in FIG.
In the figure, p is the pressure difference between external pressure and internal pressure (hereinafter referred to as
It is simply written as internal pressure. ), t is the plate thickness of the shell, 9 is the stress component parallel to the central axis 4 of the shell 1 (hereinafter referred to as perpendicular) among the stress generated in the weld bead 3 when the internal pressure p acts on the shell 1 and the shell plate 10 is a stress component perpendicular to the compressor center axis 4 (hereinafter referred to as horizontal stress), l is the leg length of the weld bead 3 on the shell plate 2 side.
次に圧縮機において内圧が作用した場合に溶接
部に発生する応力について、第2図に基づき簡単
なモデルで説明する。圧縮機の耐圧テストによる
基礎実験の結果、溶接部で最も弱い部分に溶接ビ
ード3とシエルプレート2との境界部分であるこ
とが判明したため、この境界部分に発生する垂直
応力9および水平応力10について考える。溶接
ビード3とシエルプレート2との境界部分に応力
が均一分布するものと仮定すると、垂直応力9は
r2p/{(r+t+l)2−(r+t)2)}で与え
られ、水平応力10は2rph/{(r+t+l)2
−(r+t)2}で与えられることから、垂直応
力9/水平応力10=r/2hとなる。通常の圧
縮機ではh>rとなつているため、r/2h<1
となる。また、垂直応力9は溶接ビード3とシエ
ルプレート2との境界部分に対する引張応力とし
て作用し、水平応力10は前記境界部分に対する
せん断応力として作用する。一般に金属材料は引
張荷重に対する破壊抵抗よりもせん断荷重に対す
る破壊抵抗の方が低く、さらに上述したように引
張応力よりもせん断応力の方が応力値が高いこと
から、溶接ビード3に作用する水平応力10は、
内圧pの作用する圧縮機における溶接ビード3と
シエルプレート2の破壊に対して、該溶接ビード
に作用する垂直応力9よりも大きく寄与するもの
と考えられる。また、図では特に説明しなかつた
が、シエルの厚さtが薄い場合には、圧縮機に内
圧pが生じた際にシエル1が外側に歪み、溶接ビ
ード3のルート部に大きな曲げモーメントが作用
して破壊に到らしめる。 Next, the stress generated in the welded portion when internal pressure acts on the compressor will be explained using a simple model based on FIG. 2. As a result of a basic experiment using a compressor pressure test, it was found that the weakest part of the weld is the boundary between the weld bead 3 and the shell plate 2. Therefore, regarding the vertical stress 9 and horizontal stress 10 that occur at this boundary. think. Assuming that the stress is uniformly distributed at the boundary between the weld bead 3 and the shell plate 2, the vertical stress 9 is
r 2 p/{(r+t+l) 2 -(r+t) 2 )}, and the horizontal stress 10 is given by 2rph/{(r+t+l) 2
−(r+t) 2 }, so vertical stress 9/horizontal stress 10=r/2h. In a normal compressor, h>r, so r/2h<1
becomes. Further, the vertical stress 9 acts as a tensile stress on the boundary between the weld bead 3 and the shell plate 2, and the horizontal stress 10 acts as a shear stress on the boundary. In general, the fracture resistance of metal materials to shear loads is lower than that to tensile loads, and furthermore, as mentioned above, the stress value of shear stress is higher than that of tensile stress, so the horizontal stress acting on the weld bead 3 10 is
It is thought that this contributes more than the normal stress 9 acting on the weld bead to the destruction of the weld bead 3 and shell plate 2 in a compressor where internal pressure p acts. Although not specifically explained in the figure, when the shell thickness t is small, the shell 1 is distorted outward when the internal pressure p is generated in the compressor, and a large bending moment is generated at the root of the weld bead 3. act and cause destruction.
以上のように従来の圧縮機では、高い内圧が生
じると溶接部のシエルプレート側境界部に著しい
せん断応力および曲げモーメントが発生するた
め、溶接部の強度を増加させるには入熱を上げて
脚長を長くとる必要があつたが、入熱を上げると
シエルプレートの歪が大きくなり圧縮機の特性が
劣化したり、溶接部に割れが発生したりするとい
う欠点を有していた。 As described above, in conventional compressors, when high internal pressure occurs, significant shear stress and bending moment are generated at the boundary of the weld on the shell plate side. However, when the heat input is increased, the distortion of the shell plate becomes large, which deteriorates the characteristics of the compressor and causes cracks to occur in the welded parts.
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、シエル外周に該部
材の外径と等しいか、あるいは小さな内径を有す
るリングを嵌着することにより、シエルとシエル
プレートとの溶接部に生じるせん断応力および曲
げモーメントを減少させることを目的としてい
る。 This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and by fitting a ring having an inner diameter equal to or smaller than the outer diameter of the member on the outer periphery of the shell, the shell and the shell plate can be fixed. The purpose is to reduce the shear stress and bending moment that occur in the welds.
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第3図において、12はシエル1の外周に嵌
着されたO形リング、Hはリング下端面とシエル
頂部内面間の距離である。リング12の厚みが十
分厚い場合には、圧縮機に内圧pが生じた際に、
該リング12の剛性により溶接ビード3とシエル
プレート2の間に生じるせん断荷重はほぼ2π
rHpだけ減少する。また、リング12によりシエ
ル1が拘束されるために、高い内圧が生じてもシ
エル1のうちリング12より下部にある部分は変
形を妨げられ、溶接ビード3にはほとんど曲げモ
ーメントが作用しなくなる。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 3, 12 is an O-shaped ring fitted around the outer periphery of the shell 1, and H is the distance between the lower end surface of the ring and the inner surface of the top of the shell. If the ring 12 is sufficiently thick, when internal pressure p occurs in the compressor,
Due to the rigidity of the ring 12, the shear load generated between the weld bead 3 and the shell plate 2 is approximately 2π.
rHp decreases. Moreover, since the shell 1 is restrained by the ring 12, even if high internal pressure occurs, the portion of the shell 1 below the ring 12 is prevented from deforming, and almost no bending moment acts on the weld bead 3.
しかしながら、リング12とシエルプレート2
との間の距離をシエル1の高さの1/3より大とし
た場合には、リング12の補強効果が低いものと
なり、リング12と溶接ビード3との間のシエル
1の変形がリング12のないものとほとんど同一
となつて溶接ビード3に生じる応力は減少しな
い。また、リング12の厚さをシエルの板厚tよ
りも薄くした場合にはリング12の補強効果が低
く、5tより厚くした場合にはリング12の剛性が
要求値以上となり重量増加につながるとともに、
シエル1とシエルプレート2との溶接施工に悪影
響を与えるようになるため、リング12の厚さは
t以上でかつ5t以下がよい。 However, the ring 12 and the shell plate 2
If the distance between the ring 12 and the weld bead 3 is made larger than 1/3 of the height of the shell 1, the reinforcing effect of the ring 12 will be low, and the deformation of the shell 1 between the ring 12 and the weld bead 3 will cause the ring 12 to The stress generated in the weld bead 3 is almost the same as that without the weld bead 3, and the stress generated in the weld bead 3 does not decrease. Furthermore, if the thickness of the ring 12 is made thinner than the plate thickness t of the shell, the reinforcing effect of the ring 12 will be low, and if it is made thicker than 5t, the rigidity of the ring 12 will exceed the required value, leading to an increase in weight.
The thickness of the ring 12 is preferably greater than or equal to t and less than or equal to 5 t, since this will adversely affect the welding process between the shell 1 and the shell plate 2.
なお、上記実施例ではシエル外周に1個のOリ
ングを嵌着したものにつき説明したが、リング形
状や個数およびリングの固定方法如何にかかわら
ずリングは同様の効果を奏する。第4図はシエル
外周に1個所のスリツト15を有するリングを1
枚嵌着させた圧縮機の外観図である。この場合に
はリングの溶接部14が収縮するためリングの締
め付け力が強く働き、内圧に対するリングの変形
抵抗が大きくなり、その補強効果は更に大きいも
のとなる。また、上記実施例では圧縮機の場合に
ついて説明したが、溶接構造を有する圧力容器で
あつてもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。 Although the above embodiment has been described with one O-ring fitted around the outer periphery of the shell, the ring produces the same effect regardless of the shape, number, or method of fixing the ring. Figure 4 shows a ring with one slit 15 on the outer circumference of the shell.
FIG. In this case, since the welded portion 14 of the ring contracts, the tightening force of the ring acts strongly, the deformation resistance of the ring against internal pressure increases, and the reinforcing effect becomes even greater. Furthermore, although the above embodiments have been described with respect to a compressor, a pressure vessel having a welded structure may also be used, and the same effects as in the above embodiments can be obtained.
以上のように、シエルの外周にリングを嵌着す
ることにより圧縮機は高い内圧に耐え得るように
なり、また溶接入熱を従来の約2/3に減少させる
ことが可能なためシエルプレートの溶接歪が従来
の約1/2に減少して圧縮機の特性も向上するとい
う顕著な効果がある。 As mentioned above, by fitting the ring around the outer circumference of the shell, the compressor can withstand high internal pressure, and the welding heat input can be reduced to about 2/3 of the conventional one, so the shell plate This has the remarkable effect of reducing welding distortion to approximately 1/2 of that of conventional methods and improving compressor characteristics.
第1図は従来の圧縮機の圧縮要素並びに駆動機
構を省略した概略断面図、第2図は第1図の溶接
部に応じる応力モデル図、第3図および第4図は
それぞれこの発明の一実施例による圧縮機の圧縮
要素並びに駆動機構を省略した概略断面図および
概略外観図、第5図および第6図は従来の一般的
な圧縮機を示す横断面図および縦断面図である。
1……シエル、2……シエルプレート、3……
溶接ビード、12……リング、なお、図中同一符
号は同一、または相当部分を示す。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional compressor with the compression element and drive mechanism omitted, Fig. 2 is a stress model diagram corresponding to the welded part of Fig. 1, and Figs. A schematic cross-sectional view and a schematic external view of the compressor according to the embodiment with the compression element and drive mechanism omitted, and FIGS. 5 and 6 are a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view showing a conventional general compressor. 1...Ciel, 2...Ciel plate, 3...
Weld bead, 12...Ring, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
て、上記シエルの外周部に、上記シエルの外径と
等しいか、あるいは小さな内径を有するリングを
溶接あるいは焼きばめ等により、少なくとも1枚
嵌着したことを特徴とする圧縮機等の圧力容器。 2 シエルを、少なくとも1個所以上のスリツト
を有するリングで構成し、このリングを少なくと
も1枚シエルに装着し、上記スリツト部を溶接に
より接合したことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の圧縮機等の圧力容器。 3 シエルとシエルプレートとの溶接施行前に、
あらかじめシエルの溶接部近傍にリングを嵌着さ
せておき、シエルとシエルプレートおよびリング
とを一体化して接合することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の圧縮機等の圧力容器。 4 リングとシエルプレート間の距離をシエルの
高さの1/3以下としたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項又は第2項いずれか記載の圧縮機等
の圧力容器。 5 リングの厚さをシエルの厚さ以上でかつシエ
ルの厚さの5倍以下としたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項または第3項ある
いは第4項記載の圧縮機等の圧力容器。[Claims] 1. In a device having a shell and a shell plate, a ring having an inner diameter equal to or smaller than the outer diameter of the shell is attached to the outer periphery of the shell by welding or shrink fitting, A pressure vessel such as a compressor, characterized in that at least one plate is fitted. 2. The shell according to claim 1, characterized in that the shell is constituted by a ring having at least one slit, at least one ring is attached to the shell, and the slit portion is joined by welding. Pressure vessels such as compressors. 3. Before welding the shell and shell plate,
2. A pressure vessel such as a compressor according to claim 1, wherein a ring is fitted in advance near a welded portion of the shell, and the shell, shell plate, and ring are integrally joined. 4. A pressure vessel such as a compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the ring and the shell plate is 1/3 or less of the height of the shell. 5. Compression according to claim 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that the thickness of the ring is greater than or equal to the thickness of the shell and less than or equal to 5 times the thickness of the shell. Pressure vessels such as machines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5026181A JPS57167561A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Pressure vessel for use in compressor or the like |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5026181A JPS57167561A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Pressure vessel for use in compressor or the like |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57167561A JPS57167561A (en) | 1982-10-15 |
| JPS6255028B2 true JPS6255028B2 (en) | 1987-11-18 |
Family
ID=12854029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5026181A Granted JPS57167561A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Pressure vessel for use in compressor or the like |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57167561A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0577376U (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-22 | 戸田建設株式会社 | Toilet seat automatic opening and closing device and automatic ventilation device |
| US10694688B2 (en) | 2013-08-14 | 2020-06-30 | Yugenkaisha Japan Tsusyo | Hydroponic cultivation system, and plant factory comprising hydroponic cultivation system and expanded polystyrene foam greenhouse |
-
1981
- 1981-04-03 JP JP5026181A patent/JPS57167561A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0577376U (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-22 | 戸田建設株式会社 | Toilet seat automatic opening and closing device and automatic ventilation device |
| US10694688B2 (en) | 2013-08-14 | 2020-06-30 | Yugenkaisha Japan Tsusyo | Hydroponic cultivation system, and plant factory comprising hydroponic cultivation system and expanded polystyrene foam greenhouse |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57167561A (en) | 1982-10-15 |
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