CN102261334B - 封闭式压缩机 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种封闭式压缩机，包括：封闭容器；设置在封闭容器的内部空间的旋转驱动单元；与旋转驱动单元联结的旋转轴；与旋转轴联结以吸入和压缩制冷剂的压缩机构；固定到压缩机构以支撑旋转轴的第一支承件；以及固定到封闭容器以对旋转轴上的远离第一支承件的端部进行支撑的第二支承件，其中，当第二支承件的内径为D(μm)，旋转轴的直径为d(μm)，并且在旋转轴沿竖直方向定位在第二支承件的内部的情况下第二支承件与旋转轴之间的正常间隙为C₀时，压缩机满足C₀＜D-d＜90μm+d/1000的关系。

Description

封闭式压缩机

技术领域

本发明涉及一种封闭式压缩机，更具体地涉及一种在曲轴的上端和下端均设有支承件的封闭式压缩机。

背景技术

通常，封闭式压缩机设有在封闭容器的内部空间中产生驱动力的驱动马达以及与驱动马达联合操作以压缩制冷剂的压缩机构。另外，封闭式压缩机可分为往复式压缩机、涡旋式压缩机、振动式压缩机等。往复式、涡旋式的压缩方法是利用驱动马达的旋转力，振动式的压缩方法是利用驱动马达的往复运动。

在前述封闭式压缩机中利用旋转力的封闭式压缩机的驱动马达设有将驱动马达的旋转力传递到压缩机构的旋转轴。例如，回转式封闭压缩机(在下文中为回转式压缩机)的驱动马达可包括：固定到封闭容器的定子；以预设间隙插入到定子中、用以通过与定子相互作用而旋转的转子；以及与转子联结、用以将转子的旋转力传递到压缩机构的旋转轴。另外，压缩机构可包括：压缩构件，该压缩构件与旋转轴联结，以便在汽缸内旋转的同时吸入、压缩、排出制冷剂；以及多个支承构件，所述支承构件在与汽缸形成压缩空间的同时支撑压缩机构。支承构件被布置在驱动马达的一侧用以支撑旋转轴。然而，近年来，提出了一种在旋转轴的上端和下端分别设置支承件以使压缩机的振动最小化的高性能压缩机。

照这样，如果将支撑旋转轴的支承件加入到压缩机中，则支承件与旋转轴之间的接触面积增大，该增大的接触面积也会导致摩擦损耗增大，因此，必须使摩擦损耗最小化。为了使摩擦损耗最小化，需要提高各个部件的机械精度，但这受到一定限制，因为会使生产成本升高。通常，可以对支承件与旋转轴之间的间隙进行优化，同时使执行润滑功能的油源顺畅地流动，由此减小摩擦损耗。

发明内容

本发明致力于克服现有技术中的上述缺点，本发明的技术任务是提供一种能够使摩擦损耗最小化的封闭式压缩机。

为了完成上述技术任务，根据本发明的一个方案，提供一种封闭式压缩机，包括：封闭容器；设置在封闭容器的内部空间的旋转驱动单元；与旋转驱动单元联结的旋转轴；与旋转轴联结以吸入和压缩制冷剂的压缩机构；固定到压缩机构以支撑旋转轴的第一支承件；以及固定到封闭容器以对旋转轴上的远离第一支承件的端部进行支撑的第二支承件，其中，当第二支承件的内径为D(μm)，旋转轴的直径为d(μm)，并且在旋转轴沿竖直方向定位在第二支承件的内部的情况下第二支承件与旋转轴之间的正常间隙为C₀时，压缩机满足C₀＜D-d＜90μm+d/1000的关系。

根据本发明的一个方案，当设置第二支承件与旋转轴之间的间隙时，通过考虑各个构成元件的尺寸以及旋转轴的倾斜度，可以相对于旋转轴沿竖直方向定位的情况而言设置更大的间隙。换言之，现有技术中，当在旋转轴以平行于支承件的接触表面的方式被定位于支承件内的情况下所设置的间隙(在下文中为正常间隙)为C₀时，可不考虑旋转轴的倾斜度就确定间隙。

然而，本发明的发明者的研究结果表明：在定位于上部的支承件中，即使当支承件的内径和旋转轴的直径被精确加工时，随着旋转轴的长度增大，间隙仍可能因旋转轴的倾斜度而减小或增大。如果使间隙如上所述那样减小，则可能导致支承件与旋转轴之间无法实施液压润滑、仅实施边界润滑、旋转轴与支承件的表面直接接触等问题。因此，为了对旋转轴倾斜的情况有所准备，有必要将两个元件之间的间隙构造成大于正常间隙。

然而，当间隙过度增大时，可能出现旋转轴不倾斜的情况以及支承件不能发挥作用的情况，因此，上限所设定的值为90μm加旋转轴的直径的1/1000。

另一方面，D-d值与C₀之间的差值可被设定成跟第二支承件的厚度(L)成正比。换言之，即使当旋转轴的斜度相同时，间隙的减小量仍可能随着支承件的厚度增大而增大。考虑到这一点，D-d值与C₀之间的差值可随着支承件的厚度增大而增大。

另一方面，正常间隙(C₀)可被设定为旋转轴的直径的1/1000。

另外，第二支承件可包括：与封闭容器的内圆周表面联结的框架；与框架联结从而与旋转轴可旋转地联结的壳体；以及设置在壳体的内部以面向旋转轴的轴承衬，其中，轴承衬被定位成从壳体向下突出。由此，通过减小第一支承件与第二支承件之间的间隙同时使固定第二支承件的框架与旋转驱动单元之间保持足够的间隙，可减小旋转轴倾斜所造成的间隙减小量。

这里，框架和壳体可以被单独地制造并组装，或者可以被一体地形成。

具体地，壳体可包括形成为向封闭容器的下方突出的支承件突出部，其中，轴承衬被安装在支承件突出部的内部。

这里，第二支承件的厚度(L)可为轴承衬的厚度。

另外，可以设置成使D-d值介于50μm+d/1000与90μm+d/1000之间。

根据具有上述构造的本发明的一个方面，旋转轴可以被倾斜设置，以将间隙保持在最佳范围内，由此使压缩机因摩擦损耗而造成的性能恶化程度最小。

附图说明

附图被包括在内以对本发明提供进一步的理解，同时被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与描述内容一起用于阐述本发明的理念。

在附图中：

图1是示出根据本发明的实施例的封闭式压缩机的剖视图；

图2是沿图1的线I-I剖开的剖视图；

图3是示意性示出旋转轴被倾斜地设置在图1中的第二支承件内的结构的剖视图；

图4是示出间隙的减小量随图1的实施例中的第二支承件的长度的变化而变化的图表；以及

图5是示出转矩和性能随第二支承件中的间隙的变化而变化的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图中所示的回转式压缩机的实施例详细地描述根据本发明的曲轴及具有该曲轴的封闭式压缩机。

图1是示出根据本发明的回转式压缩机的内部的纵向剖视图，图2是沿图1的线I-I剖开的剖视图。

如图1和图2所示，在根据本发明的回转式压缩机中，产生驱动力的驱动马达200被设置在封闭容器100的内部空间101的上侧，通过由驱动马达200产生的动力来压缩制冷剂的压缩机构300被设置在封闭容器100的内部空间101的下侧，对后面将描述的曲轴230进行支撑的第一支承件400和第二支承件500被分别设置在驱动马达200的下侧和上侧。

封闭容器100可包括：容器本体110，驱动马达200和压缩机构300被设置在容器本体110中；覆盖容器本体110的上开口端(在下文中为第一开口端)111的上盖(在下文中为第一盖)120；以及覆盖容器本体110的下开口端(在下文中为第二开口端)112的下盖(在下文中为第二盖)130。

容器本体110可形成为圆筒形，吸入管140可穿过容器本体110的下部的圆周表面并与之联结，而且吸入管直接连接到设置于汽缸310中的吸入端口(未图示)，所述汽缸310将在后面描述。

第一盖120的边缘可以被弯折，以便被焊接到容器本体110的第一开口端111并与之联结。而且，用于将从压缩机构300排到封闭容器100的内部空间101的制冷剂引导至制冷环路的排出管150穿过第一盖120的中央部分并与之联结。

第二盖130的边缘可以被弯折，以便被焊接到容器本体110的第二开口端112并与之联结。

驱动马达200可包括：过盈配合并固定到封闭容器100的内圆周表面的定子210；可旋转地布置在定子210内部的转子220；以及曲轴230，该曲轴230过盈配合到转子220，用以与转子220一起旋转的同时，将驱动马达200的旋转力传递到压缩机构300。

对于定子210而言，可将多个定子片叠置预定高度而形成，同时将线圈240缠绕到设置于定子的内圆周表面的齿上。

转子220以预定空隙布置在定子210的内圆周表面上，而曲轴230以过盈配合的联结方式被插入到转子的中央部分并与之联结形成一个整体。

曲轴230可包括：与转子220联结的轴部231；以及偏心部232，该偏心部232以偏心方式形成于轴部231的下端部分，从而与后面将描述的旋转活塞联结。另外，油路233沿轴向贯穿并形成于曲轴230的内部，以便吸取封闭容器100中的油。而且，与油路233连通的油通孔235可形成于曲轴230上部中的、面向第二支承件的部分。油通孔235将在后面描述。

压缩机构300可包括：设置在封闭容器100内的汽缸310；旋转活塞320，该旋转活塞320与曲轴230的偏心部232可旋转地联结，从而使旋转活塞320在汽缸310的压缩空间(V1)中绕动的同时压缩制冷剂；叶片(vain)330，该叶片330沿径向与汽缸310可移动地联结，使得叶片一侧的封闭表面与旋转活塞320的外圆周表面接触，从而将汽缸310的压缩空间(无附图标记)分隔为吸入室和排出室；叶片弹簧340，该叶片弹簧340由压缩弹簧形成，用以弹性地支撑叶片330的后侧。

汽缸310可形成为环形，连接到吸入管的吸入端口(未图示)形成在汽缸310的一侧，与叶片330可滑动地联结的叶片狭槽311形成在吸入端口的圆周方向侧，与排出端口411连通的排出引导槽(未图示)形成在叶片狭槽311的圆周方向侧，所述排出端口411设于后面将描述的上支承件中。

第一支承件400可包括：上支承件410，该上支承件410在覆盖汽缸310的上侧的同时被焊接到封闭容器100并与之联结，从而沿轴向和径向支撑曲轴230；和下支承件420，该下支承件420在覆盖汽缸310的下侧的同时被焊接到封闭容器100并与之联结，从而沿轴向和径向支撑曲轴230。第二支承件500可包括：框架510，该框架510在定子210的上侧被焊接到封闭容器100的内圆周表面并与之联结；壳体520，该壳体520与框架510联结，从而与曲轴230可旋转地联结。

框架510可形成为环形，突出至预定高度以便被焊接到容器本体110的固定突出部511形成在容器本体的圆周表面上。固定突出部511形成为沿圆周方向间隔近似120度的预定弧度。

壳体520可形成有间隔大约120度的支撑突出部521，用以在三个位置处支撑框架510，支承件突出部522形成为在支撑突出部521的中央部分向下突出，由此允许曲轴230的上端插入和受到支撑。可使用轴承衬530与支承件突出部522联结，或者可使用球轴承与支承件突出部522联结。

未描述的图中的附图标记250是给油器。

根据本发明的具有上述结构的回转式压缩机将如下述那样进行操作。

换言之，当对驱动马达200的定子210施加动力以使转子220旋转时，曲轴230在其两端被第一支承件400和第二支承件500支撑的同时进行旋转。随后，曲轴230将驱动马达200的旋转力传递到压缩机构300，使旋转活塞320在压缩机构300的压缩空间中偏心地旋转。接着，叶片330在与旋转活塞320一起形成压缩空间的同时压缩制冷剂，以使制冷剂排出到封闭容器100的内部空间101中。

此时，当曲轴230以高速旋转时，设置在曲轴下端的给油器250对填充于封闭容器100的储油部分中的油进行泵吸，于是经由曲轴230的油路233吸取的油润滑各个支承件表面。所吸取的油经由油通孔235被供给到第二支承件。

另一方面，曲轴230被位于曲轴下部的第一支承件固定在封闭容器110内，并被定位成以预定间隙与定子210分开，由此，根据情况，曲轴230可以被设置为相对于封闭容器110的纵向方向倾斜。图3中示出了该方案。

参照图3，当轴承衬530的面向曲轴230的内径为D且曲轴230在第二支承件500中的直径为d时，在曲轴230被定位成平行于轴承衬530的内壁表面的情况下，正常间隙C₀通常被设定为d/1000(μm)。

这里，在不考虑曲轴倾斜的情况下，正常间隙表示处于通常设定级别的间隙。通过考虑轴承衬的材料、所使用的润滑剂的特性、支承件和曲轴的尺寸等因素，可以对正常间隙进行适当地设定，并且在第一支承件中设定的间隙可以被用作正常间隙。

换言之，第一支承件被安装在压缩机构上，而且在进行组装工序的同时，使压缩机构和第一支承件居于封闭容器110的中央，因此，即使当曲轴被倾斜设置时，也不受影响。因此，对于第一支承件而言，曲轴的倾斜并不视为至关重要。

然而，如图3所示，当曲轴230在轴承衬530内以倾斜角度(α°)被倾斜设置时，曲轴一侧(图3的左侧)的正常间隙会减小，而曲轴另一侧(图3的右侧)的正常间隙会增大，因而使得正常间隙不能保持在最佳的范围内。具体而言，在旋转过程中，曲轴会在间隙减小的一侧与轴承衬的内表面接触，这可能导致摩擦损耗增大。而且，间隙的这种减小量会随着轴承衬的长度(L)的增大而增大。

另外，曲轴230围绕第一支承件沿圆周方向旋转，因此，当曲轴如上所述那样被倾斜设置时，第二支承件处的间隙比第一支承件处的间隙更大程度地减小或增大。因此，当第一支承件中支承件表面与曲轴的外表面之间的间隙为G1，第二支承件中支承件表面与曲轴的外表面之间的间隙为G2时，压缩机满足G1＜G2的关系，因而使得第二支承件中能够保持正常间隙。

另一方面，图4是示出间隙的减小量随着轴承衬的长度的变化而变化的图表，具体而言，示出了在轴承衬的长度(L)分别为10、20、30、40和50μm的情况下，随着倾斜角度的变化而变化的单侧间隙的减小量。参照图4，在倾斜角度相同的情况下，可以看到，间隙的减小量随着轴承衬的长度(L)的增大而线性增大。

当通过将这些因素考虑在内，使曲轴的直径为10mm，轴承衬的长度为10mm时，本发明的发明者对转矩和性能随间隙(D-d)的变化进行了测试，测试结果如图5所示。这里，转矩是在未对曲轴施加外力的状态下使曲轴旋转所需的扭矩，优选地，该转矩很小，性能表示实际测量的性能与理论测量的性能的比率，优选地，该性能很大。

参照图5，转矩随着间隙的增大而减小，但可以看到，以40μm为参考值，在达到参考值之前，转矩随着间隙的增大而急剧减小，但在达到参考值之后，即使当间隙增大时，转矩再没有这样大幅减小。

另一方面，间隙应该与曲轴的直径(d)及轴承衬的长度(L)成比例地增大。换言之，即使当曲轴以相同的倾斜角度倾斜时，预设间隙的减小量随曲轴的直径或轴承衬的长度的增大而增大，因此，应该通过考虑曲轴的直径和轴承衬的长度来设定最佳间隙。

在上面的实例中，在曲轴未倾斜的状态下，曲轴的直径的1/1000(即，10μm)为最佳间隙，但图5中所示的结果显示，60μm与100μm之间的间隙是最佳的，因此，可以看出，间隙应该从最佳间隙增加到最小50μm、最大90μm。换言之，可总结为50μm+d/1000＜D-d＜90μm+d/1000。

Claims (7)

1.一种封闭式压缩机，包括：

封闭容器；

旋转驱动单元，所述旋转驱动单元设置在所述封闭容器的内部空间；

旋转轴，所述旋转轴与所述旋转驱动单元联结；

压缩机构，所述压缩机构与所述旋转轴联结以吸入和压缩制冷剂；

第一支承件，所述第一支承件固定到所述压缩机构以支撑所述旋转轴；以及

第二支承件，所述第二支承件固定到所述封闭容器以对所述旋转轴上的远离所述第一支承件的端部进行支撑，

其中，当所述第二支承件的内径为D，所述旋转轴的直径为d，D和d的计量单位是μm，并且所述压缩机满足50μm+d/1000<D-d<90μm+d/1000的关系。

2.如权利要求1所述的封闭式压缩机，其中，D-d值与C₀之间的差值跟所述第二支承件的厚度(L)成正比，其中C₀是当所述旋转轴沿竖直方向定位在所述第二支承件的内部时所述第二支承件与所述旋转轴之间的正常间隙。

3.如权利要求2所述的封闭式压缩机，其中，所述第二支承件包括：

框架，所述框架与所述封闭容器的内圆周表面联结；

壳体，所述壳体与所述框架联结从而与所述旋转轴可旋转地联结；以及

轴承衬，所述轴承衬设置在所述壳体的内部以面向所述旋转轴，

其中，所述轴承衬被定位成从所述壳体向下突出。

4.如权利要求3所述的封闭式压缩机，其中，所述壳体包括支承件突出部，所述支承件突出部形成为向所述封闭容器的下方突出，

其中，所述轴承衬被安装在所述支承件突出部的内部。

5.如权利要求3所述的封闭式压缩机，其中，所述第二支承件的厚度(L)为所述轴承衬的厚度。

6.如权利要求3所述的封闭式压缩机，其中，所述框架和所述壳体被一体地形成。

7.一种封闭式压缩机，包括：

封闭容器；

旋转驱动单元，所述旋转驱动单元设置在所述封闭容器的内部空间；

旋转轴，所述旋转轴与所述旋转驱动单元联结；

压缩机构，所述压缩机构与所述旋转轴联结以吸入和压缩制冷剂；

第一支承件，所述第一支承件固定到所述压缩机构以支撑所述旋转轴；以及

第二支承件，所述第二支承件在所述旋转轴上设置成与所述第一支承件分开，

其中，当所述第一支承件中的支承件表面与所述旋转轴的外表面之间的间隙以及所述第二支承件中的支承件表面与所述旋转轴的外表面之间的间隙分别为G1以及G2时，所述压缩机满足G1<G2的关系，

当所述第二支承件的内径为D，所述旋转轴的直径为d，D和d的计量单位是μm时，所述压缩机满足50μm+d/1000<D-d<90μm+d/1000的关系。