CN102644595A - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种旋转式压缩机，密封壳体内设置有压缩机构和电机，电机包括定子和转子，压缩机构包括中部带有气缸压缩腔的气缸、驱动活塞在气缸压缩腔内作偏心转动的偏心曲轴、通过活塞的偏心转动进行往复运动的滑片，偏心曲轴由主轴、副轴和偏心轴组成，分别支撑偏心曲轴的主轴和副轴的第一轴承和第二轴承设置在气缸上，隔着电机且在第一轴承的相反侧设置有第三轴承，该第三轴承包括安装在密封壳体的内壁上的轴承支架、支撑偏心曲轴的主轴的中心轴承、以及配置在轴承支架和中心轴承之间的弹性板，通过弹性板弹性支撑中心轴承。本发明不仅可以适用于旋转式压缩机，而且还可以适用于涡旋式压缩机，其具有调心效果好、磨损率低和适用范围广的特点。

Description

旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机，与主要使用变频电机的中大型旋转式压缩机的偏心曲轴的滑动支撑有关。

背景技术

近年来，搭载在家用空调器中的旋转式压缩机在全球的普及率逐渐变高，作为商用空调器进行使用的中大型旋转式压缩机的采用率也逐渐增加。通常的中大型旋转式压缩机都采用了变频电机和双缸的结构，以求改善压缩机的效率和可靠性。

中大型的变频旋转式压缩机中，因为主轴的挠动引起的主轴承的磨耗问题，需要追加电机轴承分散对主轴承的负荷，但由于主轴和电机轴承的调心误差，电机轴承和主轴承均会产生磨耗问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、调心效果好、磨损率低、制作成本低、适用范围广的旋转式压缩机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种旋转式压缩机，密封壳体内设置有压缩机构和电机，电机包括定子和转子，压缩机构包括中部带有气缸压缩腔的气缸、驱动活塞在气缸压缩腔内作偏心转动的偏心曲轴、通过活塞的偏心转动进行往复运动的滑片，偏心曲轴由主轴、副轴和偏心轴组成，分别支撑偏心曲轴的主轴和副轴的第一轴承和第二轴承设置在气缸上，其特征是隔着电机且在第一轴承的相反侧设置有第三轴承，该第三轴承包括安装在密封壳体的内壁上的轴承支架、支撑偏心曲轴的主轴的中心轴承、以及配置在轴承支架和中心轴承之间的弹性板，通过弹性板弹性支撑中心轴承。

所述中心轴承与弹性板活动连接，或者，弹性板与轴承支架活动连接。

所述偏心曲轴的旋转轴竖向设置；设置在弹性板上的调整孔的至少一部分是在转子的外径的范围内。

所述转子和弹性板之间设置有与转子同步转动的圆板；或者，转子的上部设置有与转子同步转动的圆板。

所述转子和弹性板之间设置有与转子同步转动的油分离板，该油分离板包括圆板和安装在主轴的外壁上的圆筒；或者，转子的上部设置有与转子同步转动的油分离板，该油分离板包括圆板和安装在主轴的外壁上的圆筒。

一种涡旋式压缩机，密封壳体S内设置有压缩机构S和电机S，压缩机构S包括具有第一轴承的组立支架S、固定在组立支架S上的静盘、由主轴和偏心轴组成且其主轴被第一轴承滑动支撑的偏心曲轴S、以及位于组立支架S上由偏心轴驱动的动盘，静盘和动盘啮合，其特征是隔着电机S且在第一轴承的相反侧设置有第二轴承，该第二轴承包括安装在密封壳体的内壁上的轴承支架、支撑偏心曲轴S的主轴的中心轴承、以及配置在轴承支架和中心轴承之间的弹性板，通过弹性板弹性支撑中心轴承。

所述中心轴承与弹性板活动连接，或者，弹性板与轴承支架活动连接。

本发明中的电机轴承通过具有弹性的弹性板来支撑偏心曲轴的主轴，即使主轴与电机轴承的调心出现误差，也可以得到补偿，从而可以减少偏心曲轴的主轴在水平方向的变形量，可以解决中大型变频旋转式压缩机的偏心曲轴的挠动引起的振动增加和运行可靠性的问题。

本发明不仅可以适用于旋转式压缩机，而且还可以适用于涡旋式压缩机，其具有结构简单合理、操作灵活、调心效果好、磨损率低、制作成本低、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明的实施例1的局部剖视结构示意图。

图2为图1中的压缩机构的局部剖视放大结构示意图。

图3为电机轴承的俯视结构示意图。

图4为图3中的Y-Y向剖视结构示意图。

图5为图1中的电机轴承的局部放大结构示意图。

图6为没有电机轴承19时，主轴16的挠动模式图。

图7为有电机轴承19时，主轴16的挠动模式图。

图8-图9为有电机轴承19时，主轴16的运动轨迹图。

图10为本发明的实施例2的局部剖视结构示意图。

图11为本发明的实施例3的局部剖视结构示意图。

图12为本发明的实施例4的局部剖视结构示意图。

图中：1为旋转式压缩机，2为密封壳体，2a为中间壳体，2b为上部壳体，2c为下部壳体，3为排气管，13为储液器，15为偏心曲轴，16为主轴，17为偏心轴，18为副轴，19为电机轴承，20为电弧焊接点，21为压缩机构，22为电机，22a为定子，22b为转子，22c为电机线圈，22d为电机气隙，22e为定子外壁间隙，23为气缸，25为主轴承，26为副轴承，27为中间板，28为活塞，29为滑片，30为中心轴承，30a为轴承内壁，31为轴承支架，32为弹性板，33为调整孔，34为压接板，35为焊接突起，38为润滑油，39为轴承螺钉，40为油分离板，50为涡旋式压缩机，51为压缩机构S，52为电机S，53为组立支架S，54为主轴承S，55为偏心曲轴S，56为主轴上轴S，57为主轴下轴S，58为偏心轴S，59为密封壳体S，60为电机轴承S，61为静盘，62为动盘。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

参见图1，旋转式压缩机1的密封壳体2内的压力为高压侧压力，密封壳体2由圆筒的中间壳体2a和上壳体2b、下壳体2c组成。密封壳体2内收纳了电机22、以及通过电机22驱动的双缸型旋转式的压缩机构21。电机22包括定子22a和转子22b。

参见图2，压缩机构21由通过中隔板27分割为两个气缸23、分别收纳在各气缸23内的活塞28和滑片29、偏心驱动活塞28的偏心曲轴15、主轴承25和副轴承26等组成。气缸23的中部设置有气缸压缩腔，活塞28在气缸压缩腔内作偏心转动。滑片29在活塞28的偏心转动下，进行往复运动。

偏心曲轴15由主轴16、副轴18和两个偏心轴17构成。分别支撑偏心曲轴15的主轴16和副轴18的第一轴承和第二轴承设置在气缸23上。

主轴16和副轴18分别在作为第一轴承的主轴承25和作为第二轴承的副轴承26之间进行精密调心，并通过这些轴承进行滑动支撑。隔着电机22且在第一轴承的相反侧设置有第三轴承。

组装完成后的压缩机构21通过主轴承25外周上的3～5个电弧焊接点20固定在中间壳体2a的内壁上。电弧焊接利用了事先在中间壳体2a上事先加工好的孔，从密封壳体2的外部向主轴承25的外周进行焊接。

在进行上述焊接的同时，定子22a热套在中间壳体2a的内壁上，转子22b热套在主轴16的外周上。

随后，从中间壳体2a的上部开口端将作为第三轴承的电机轴承19组装在主轴16的上端。

参见图3-图4，电机轴承19包括安装在密封壳体2的内壁上的轴承支架31、支撑偏心曲轴15的主轴16的中心轴承30、以及配置在轴承支架31和中心轴承30之间的弹性板32，通过弹性板32弹性支撑中心轴承30。中心轴承30配置在中心，中心轴承30的外周通过弹性板32与轴承支架31相接。

中心轴承30由耐磨性较好的材料制造，必要时可以在轴承的内侧追加衬套。弹性板32通常由板厚为0.3～2mm左右的圆形的弹性板材组成，或者如后述使用数块板的时候，可以对上述板厚进行增减。

中心轴承30和弹性板32通过锻造法或者螺钉连接。

为了确定中心轴承30的轴心和轴承支架31的外径中心严格保持一致，可以将弹性板32固定在轴承支架31上。弹性板32夹在压接板34和轴承支架31之间，压接板34上的焊接突起35凸焊在轴承支架31上，弹性板32能够牢固地安装在轴承支架31上。

弹性板32是由弹性体组成的圆板，其特点是水平方向的刚性较大，另一方面，中心轴承30倾斜方向的刚性较小。在弹性板32中设置调整孔33的主要目的是调整弹性板32的倾斜方向的弹簧常数。调整孔33可以为一个以上，调整孔33的形状可以有多种选择，如圆形、椭圆形、三角形或四边形等。

接下来，参见图5，说明电机轴承19支撑主轴16的方法。

从中间壳体2a上部开口端插入电机轴承19，使中心轴承30的轴承内壁30a与主轴16的上端配合。此时，电机轴承19的外壁通过三点电弧焊固定在中间壳体2a的内壁上，主轴16由中心轴承30配合支撑。

随后，中间壳体2a的上下开口端分别与上部壳体2b和下部壳体2c进行全周焊接密封。储液器13组装在密封壳体2的侧面，从排气管3封入润滑油38。润滑油38储存在下部壳体2c中，见图2。

接下来，说明以往旋转式压缩机的偏心轴支撑的相关课题。

作为旋转式压缩机的偏心曲轴的材料，大多使用耐磨性好、弹簧系数较高的球墨铸件。但是，特别是中大型机种的话，关于偏心曲轴的强度和磨耗有以下的课题。

(1)对于主轴的长度变长，由于耗电量的增加而对主轴的外径的大小有限制，其结果是，偏心曲轴更加容易出现扰动。(2)电机的输出功率会变大，造成定子和转子之间作用的磁拉力会增加。

由于这些原因，偏心曲轴和主轴承之间的磨耗更加容易发生。另外，出于确保电机效率的原理，原本设定得较窄的电机气隙逐渐消失，转子外壁和定子内壁会发生接触。另外，采用变频电机后引起的高速旋转会使上面的问题进一步恶化。

作为解决这些课题的方法，探讨在中大型旋转式压缩机中导入电机轴承，但是，作为电机轴承的导入条件，与被压缩机构中的主轴承25支撑的偏心曲轴之间的调心误差的问题必须要解决。

目前通过电弧焊和壳体热套进行的中间壳体2a和压缩机构21、电机22的组装方法，不能充分满足电机轴承和偏心曲轴所需的调心精度。由于该原因，引起的偏心曲轴和轴承的磨耗、压缩机效率降低和启动不良相关的不良率高发。

为解决实施例1的上述课题，参见图6-图7，对电机轴承19和组装技术的设计思想进行说明。

图6表示没有电机轴承19时，主轴16的挠动模式。

图7是实施例1希望达到的主轴16的扰动模式。

在没有电机轴承19的图6中，主轴承25的固定部成为支点，主轴16上端的振动幅度为最大。图7中，是以主轴承25的固定部和主轴16的上端为支点，在两个轴承的中间附近，也就是在电机轴承19和主轴承的中间附近，振动为最小。

相对于图6的最大振幅δA，图7的最大振幅δB明显减小，其比率在前者的几分之一以下。另外，图6不但是主轴承25的轴承负荷最大，转子22b的外壁与定子22a的内壁接触的危险性也会变高。

实施例1为了使图6的振动模式成为图7的振动模式，在主轴16的上端部配置了电机轴承19，使主轴16通过电机轴承19中的中心轴承30进行滑动支撑。在此，其特点是对中心轴承30进行弹性支撑的弹性板32的水平方向的刚性大，而中心轴承30倾斜方向的刚性小。

因此，滑动支撑主轴16的中心轴承30的动作，是如图8和图9所示按θ的旋转角度画圆的运动轨迹。

即，主轴16的挠动模式是以主轴承25的固定部和电机轴承19为支点、在旋转角度θ内进行柔性振动，因此，可以达到实施例1的目的。

该结果是不但可以回避上述课题中的主轴16和主轴承25之间的磨耗、以及转子22b和定子22a之间的接触，还具有降低压缩机振动的效果。

由于作用于中心轴承30的轴承内壁30a处的面压为在该中心轴承30的整个轴承内壁30a处均匀分布的面压，所以相对于降低磨耗比较有利。同样，作用于主轴承25和副轴承26的面压也能降低。作为参考：具有电机轴承的大型旋转式压缩机的θ在20′以内。

以往的电机轴承没有如同本实施例1中的那样具有弹力，因此该以往的电机轴承不能跟随主轴的摇动，其结果是：该以往的电机轴承的内壁的上下开口处均会开始磨损，并且，随着运行时间加长，磨损会增加。

在本实施例1中，配置在弹性板32上的调整孔33为优化弹性板32的倾斜角度θ的弹簧常数的产物。

另外，可以不用调整孔33而将弹性板32的板厚减薄，这样就可以不用大幅降低水平方向的刚性，而使上述的弹簧常数实现优化。

为了达到上述目的，可以重叠数块薄板构成弹性板32，这也是很有效果的方式。弹性板32的材料除了可以采用弹簧钢材或SUS材等之外，也可以采用高强度的碳纤维。

由于弹性板32的倾斜角度θ非常小，即使采用弹簧常数较高的弹力材料，比如通过将合成橡胶配置在中心轴承30和轴承支架31之间，也可以替代弹性板32进行使用，因此，弹性板32不光是上述揭示的构成内容，不用说可以在本发明的要旨范围内进行种种变形。

当旋转式压缩机1为立式结构时，也就是说该旋转式压缩机1的偏心曲轴15的旋转轴竖向设置时，调整孔33是将从压缩机构21排出的高压气体冷却电机22通过后、移动到电机轴承19和上部壳体2b围成的空间时的气体通道。

在实施例1中，调整孔33配置在转子22b的上部，含油的高压气体需要通过高速旋转的转子22b的上部，故设置在弹性板32上的调整孔33的至少一部分是在转子22b的外径的范围内。

这时，高压气体中所含的质量大的油粒被转子22b吹出、冲向电机线圈22c降低流速，因此油粒会从定子外壁间隙22e向下壳体2c落下。因此，通过将调整孔33配置在转子22b的上部，可以减少从排气管3向系统侧排出的吐油量。

实施例2

参见图10，本实施例2将轴承支架31固定在中间壳体2a的内壁上之后、与中心轴承30连接的弹性板32固定在轴承支架之上。因此，通过轴承螺钉39可以将弹性板32在轴承支架31上固定或卸下。

弹性板32的安装孔与轴承螺钉39之间保持间隙，因此，相对于轴承支架31可进行水平方向的移动。于是，主轴16和中心轴承30可以正确调心。调心后用轴承螺钉39将弹性板32固定在轴承支架31上。

其结果与实施例1相比较，主轴16和中心轴承30的调心可以更到位。而且，预先将弹性板32固定在轴承支架31上，在主轴16和中心轴承30调心之后，将中心轴承30固定在弹性板32上也可以得到和上述方法相同的效果。也就是说，中心轴承30与弹性板32活动连接，或者，弹性板32与轴承支架31活动连接，都能提高主轴16和中心轴承30的调心效果。

其余未述部分见实施例1，不再重复。

实施例3

本实施例3可以进一步削减实施例1揭示的弹性板32中设置的调整孔33相关的吐油量。

参见图11，可以在转子22b和弹性板32之间配备油分离板40。其结果是：弹性板32和油分离板40之间的间隙会减少。油分离板40由与弹性板32大小差不多的的圆板和安装在主轴16的外壁上的圆筒组成。

从压缩机构21排出的高压气体，从油分离板40和弹性板32之间的间隙通过调整孔33之后，到达排气管3。

高压气体中所含的油粒通过和主轴16一起旋转的油分离板40沿着油分离板40的切线方向向外飞。

油粒从定子外壁间隙22e向下部壳体2c下落，高压气体中的油会被回收到下部壳体2c中。可以削减排气管3出来的吐油量。

当然，本实施例中的油分离板40也可以直接设置在转子22b的上部，而获得同上述技术方案基本相同的技术效果。

更进一步的，上述两个技术方案中的油分离板40可以简化为一个设置在转子22b和弹性板32之间设置有与转子22b同步转动的圆板，或者一个设置在转子22b的上部与转子22b同步转动的圆板，都能获得与上述技术方案基本相同的技术效果。

其余未述部分见实施例2，不再重复。

实施例4

本实施例4可以将在旋转式压缩机的实施例1和2中使用的电机轴承19应用在涡旋式压缩机50中。涡旋式压缩机，密封壳体S59内设置有压缩机构S51和电机S52，涡旋式压缩机50的压缩机构S51的下部配置了电机S52。

压缩机构S51包括具有第一轴承的组立支架S53、固定在组立支架S53上的静盘61、由主轴和偏心轴组成且其主轴被第一轴承滑动支撑的偏心曲轴S55、以及位于组立支架S53上由偏心轴驱动的动盘62，静盘61和动盘62啮合。在隔着电机S52且在第一轴承的相反侧设置有第二轴承。

在本实施例中，主轴承S54作为第一轴承。

偏心曲轴S55由主轴上轴S56和主轴下轴S57以及偏心轴S58组成。主轴上轴S56被上述主轴承S54支撑；主轴下轴S57位于电机S52的下侧，被作为第二轴承的电机轴承60S滑动支撑。

电机轴承S60由实施例1和2中所揭示的零部件构成并组装。即电机轴承S60包括安装在密封壳体S59的内壁上的轴承支架31、支撑偏心曲轴S55的主轴的中心轴承30、以及配置在轴承支架31和中心轴承30之间的弹性板32，通过弹性板32弹性支撑中心轴承30。

与旋转式压缩机一样，涡旋式压缩机50的压缩机构S51通过组立支架S53的外周被固定在密封壳体S59的内壁上，电机S52通过其外壁被固定在密封壳体S59的内壁上。主轴下轴S57和电机轴承S60调心后，电机轴承S60的外周被焊接固定在密封壳体S59的内壁上。

因此，偏心曲轴S55由主轴承S54和电机轴承S60进行滑动支撑。其结果是，涡旋式压缩机50可以得到实施例1和实施例2所揭示的技术效果，实施例1和实施例2所揭示的电机轴承可以广泛地应用在涡旋式压缩机中。

其余未述部分见实施例2，不再重复。

Claims (7)

1.一种旋转式压缩机，密封壳体(2)内设置有压缩机构(21)和电机(22)，电机(22)包括定子(22a)和转子(22b)，压缩机构(21)包括中部带有气缸压缩腔的气缸(23)、驱动活塞(28)在气缸压缩腔内作偏心转动的偏心曲轴(15)、通过活塞(28)的偏心转动进行往复运动的滑片(29)，偏心曲轴(15)由主轴(16)、副轴(18)和偏心轴(17)组成，分别支撑偏心曲轴(15)的主轴(16)和副轴(18)的第一轴承和第二轴承设置在气缸(23)上，其特征是隔着电机(22)且在第一轴承的相反侧设置有第三轴承，该第三轴承包括安装在密封壳体(2)的内壁上的轴承支架(31)、支撑偏心曲轴(15)的主轴(16)的中心轴承(30)、以及配置在轴承支架(31)和中心轴承(30)之间的弹性板(32)，通过弹性板(32)弹性支撑中心轴承(30)。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述中心轴承(30)与弹性板(32)活动连接，或者，弹性板(32)与轴承支架(31)活动连接。

3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征是所述偏心曲轴(15)的旋转轴竖向设置；设置在弹性板(32)上的调整孔(33)的至少一部分是在转子(22b)的外径的范围内。

4.根据权利要求3所述的旋转式压缩机，其特征是所述转子(22b)和弹性板(32)之间设置有与转子(22b)同步转动的圆板；或者，转子(22b)的上部设置有与转子(22b)同步转动的圆板。

5.根据权利要求3所述的旋转式压缩机，其特征是所述转子(22b)和弹性板(32)之间设置有与转子(22b)同步转动的油分离板(40)，该油分离板(40)包括圆板和安装在主轴(16)的外壁上的圆筒；或者，转子(22b)的上部设置有与转子(22b)同步转动的油分离板(40)，该油分离板(40)包括圆板和安装在主轴(16)的外壁上的圆筒。

6.一种涡旋式压缩机，密封壳体S(59)内设置有压缩机构S(51)和电机S(52)，压缩机构S(51)包括具有第一轴承的组立支架S(53)、固定在组立支架S(53)上的静盘(61)、由主轴和偏心轴组成且其主轴被第一轴承滑动支撑的偏心曲轴S(55)、以及位于组立支架S(53)上由偏心轴驱动的动盘(62)，静盘(61)和动盘(62)啮合，其特征是隔着电机S(52)且在第一轴承的相反侧设置有第二轴承，该第二轴承包括安装在密封壳体S(59)的内壁上的轴承支架(31)、支撑偏心曲轴S(55)的主轴的中心轴承(30)、以及配置在轴承支架(31)和中心轴承(30)之间的弹性板(32)，通过弹性板(32)弹性支撑中心轴承(30)。

7.根据权利要求6所述的涡旋式压缩机，其特征是所述中心轴承(30)与弹性板(32)活动连接，或者，弹性板(32)与轴承支架(31)活动连接。

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