CN102869850B - 用于制冷压缩机中的偏心轴的安装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的压缩机包括块体（B），该块体限定轴毂（10），该轴毂具有第一和第二端部部分（11,12）并且容纳偏心轴（20），该偏心轴具有径向铰接在轴毂（10）中的中间部分（23）和承载电动马达（30）的转子（32）的自由端部部分（22）。轴毂（10）的第一和第二端部部分（11,12）限定用于轴（20）的径向轴承，并且支撑构件（70）由联接部分（71）和安装部分（72）形成，该联接部分固定到轴（20）的自由端部部分（22），该安装部分在轴毂（10）的外部并且在轴（20）的中间部分（23）周围从联接部分（71）沿轴向和径向突出。转子（32）与偏心轴（20）同心地固定到安装部分（72）并且包围轴毂（10）。

Description

用于制冷压缩机中的偏心轴的安装装置
技术领域
本发明涉及一种用于为块体中的偏心轴提供更有效的轴承的结构装置，该块体承载封闭式的或非封闭式的小型的、中型的或大型的制冷压缩机的压缩机构。
背景技术
在如图1和2中示出的一些现有技术构造方案中，制冷压缩机的机械组件基本上由块体B形成，该块体包括轴毂10，偏心轴20径向地铰接在该轴毂的内部中，该偏心轴被压缩机的电动马达旋转地驱动，以便推进压缩机构。
在现有技术压缩机构造中，马达30通常包括附接到块体B的定子31，和由芯形成的转子32，永久磁体安装在该芯周围，所述转子被安装到偏心轴20的自由端部部分22，该自由端部部分从轴毂10沿轴向向外突出。
在这些压缩机构造中，偏心轴20的下端部部分通常承载油泵40，该油泵用来从压缩机壳体的下部中限定的油槽泵送油到要被润滑的压缩机的可动部件。
在大型制冷压缩机中，如涡卷式的压缩机(图2)，偏心轴20的偏心部分21驱动呈卷片(coil)50的形式的压缩机构，该卷片安装在彼此上并且其相对运动确定压缩机构的容积。
在往复压缩机(图5)中，偏心轴20具有偏心部分21，压缩机构的活塞(未示出)通常通过连接杆联接到该偏心部分，并且该偏心部分被容纳在块体B的活塞毂60的内部中。对于具有较高容量或较大尺寸的制冷压缩机(通常用于商业用途)的构造，由偏心轴接收的载荷是相当高的，并且不仅起因于压缩力，而且主要起因于由马达的电磁力引起的载荷，在压缩机构的操作开始之前，在马达启动时，该电磁力是特别重要的。在气体压缩期间，作用在偏心轴20的偏心端部部分21上的压缩力F被偏心端部部分传递到块体B的轴毂10的第一和第二端部部分11、12，第一和第二压缩派生力F1、F2施加到其上。施加到轴毂10的第一和第二压缩派生力F1、F2倾向于赋予轴毂高度不希望的离开其设计标称位置的角位移，失去其相对于压缩机构的对准。
在块体B是单体件的已知的压缩构造中(如图1中示例性地示出的)，由偏心轴和转子限定的可动组件的重心CG在压缩机的压缩操作引起的力被施加的点下面。
还应当注意，除了角变形外，也可能出现制造几何偏差，该制造几何偏差增加偏心轴20相对于压缩机构的相关元件的不对准，进一步损害压缩机的效率和耐用性。
在马达启动时，电磁力被施加到转子-轴组件以便使其以高的转速旋转，在偏心轴20静止的时刻，其径向轴承不承受马达通电时由所述电磁力引起的载荷。在马达启动时，偏心轴20的径向轴承支撑施加到偏心轴的电磁力的全部载荷。电磁力的这种施加在偏心轴20上产生弯曲力矩，该弯曲力矩在其机构上引起张力，倾向于引起所述轴的变形。
已知最小化轴毂10中和偏心轴20中的不希望的变形的一些提议，该变形在压缩机的启动时由压缩载荷和电磁载荷产生。图中未示出的一种已知方案提出增大偏心轴20的径向轴承的轴向延伸部，旨在给予偏心轴及其端部部分较高的径向支撑，该端部部分相对于轴毂以悬臂式布置并且电动马达转子安装在其中。然而，这种方案不能避免关于将转子32安装在偏心轴20的端部部分中引起的力的负面效果，该端部部分限定足以安装转子32的悬臂式的轴向延伸部。这个现有技术方案的其它不利方面是压缩机高度的不希望的并且甚至不可接受的增大。
也没有示出的其它已知方案包括超出偏心部分的偏心轴的轴向延伸部的设置，以便将所述轴铰接在第二径向轴承中，该第二径向轴承与布置在轴毂的内部中的那个轴承或那些轴承间隔开。这个方案具有一些缺陷，具体地，该方案不能消除偏心轴上的弯曲力，该偏心轴仍然相对于轴毂以悬臂式承载转子。这个现有技术方案的其它不利方面是，它不能应用于涡卷式压缩机，这是由于在这些压缩机中，偏心轴20的偏心端部部分21内部地安装到卷片组件。
为了克服上述问题，在不允许通过偏心轴20的偏心端部部分21执行支承的压缩机如涡卷式压缩机中提出一种方案(图2)，根据该方案，偏心轴轴向延伸超过转子安装部分，以便铰接在另一径向轴承中，还附接到块体B，该块体在这种情况中需要被强制制成两个部件，以便允许安装已经包含附接到其上的转子32的偏心轴20。
在上述构造方案中，电动马达30布置在彼此轴向间隔的偏心轴20的两个径向轴承区域之间，避免出现将转子连接到悬臂式安装的偏心轴20的延伸部的状态。通过两件式块体B提供的方案，重心CG布置在支撑偏心轴20的力之间，使位移最小化。
在这个方案(图2)中，每一个轴承被布置在相应的块体部分中。然而，这种构造产生与设计、制造和组装相关的多个问题。
在流体动力轴承中，诸如对准、同心度和成形误差的参数对于机构的适当操作来说是至关重要的。在两件式块体的方案中，由于每一个轴承以分离的部件布置，组件(偏心轴和轴承)的安装是关键的过程，需要每一个部件具有良好的制造质量、安装操作中的精确控制和坚固的构造，其目的是在偏心轴20的安装期间一旦限定两件式块体的两个部分彼此固定就接受该过程固有的变化。
虽然为偏心轴提供了适当的轴承并且解决了关于电动马达的安装的问题，但是两件式块体和压缩组件的生产中涉及的分离的部件的构造和所述部件的安装使过程复杂化，这是由于不能保证两件式块体部分的轴毂的同心度，使得相应轴承的对准是关键的，因此带来了操作问题并且因此损害压缩机的性能、可靠性和使用寿命。
图2示出用于安装压缩机的两件式块体B的每一个部件和如何可以执行这个安装。在这个构造中，块体B具有通常通过诸如螺钉P的固定装置彼此连接的第一块体部分B1和第二块体部分B2。组成块体B的部分形成轴承M1、M2，该轴承与定子31联合地构成组件的固定部分。偏心轴20和转子32形成可动组件。
发明内容
面对已知构造方案的缺点，本发明的总体目标是提供一种用于上述类型的制冷压缩机中的偏心轴的安装装置，该安装装置通过径向轴承在单个块体中的自对准安装而允许改进偏心轴的轴承。
本发明的另一目标是提供上述类型的构造装置，该构造装置使由电磁力和由偏心轴和轴毂形成的组件上的压缩力引起的变形最小化。
本发明的又一目标是提供如上所述的装置，该装置允许减小压缩机高度。
这些和其它目标通过一种用于以下类型的制冷压缩机中的偏心轴的安装装置被实现，所述制冷压缩机包括块体，所述块体包括轴毂，所述轴毂具有第一和第二端部部分并且容纳偏心轴，所述偏心轴具有从所述轴毂的第一端部部分向外突出的偏心端部部分、径向铰接在所述轴毂中的中间部分和承载电动马达的转子的自由端部部分。
在本发明的装置中，轴毂的第一和第二端部部分限定用于偏心轴的中间部分的相应的径向轴承，所述装置设置有支撑构件，该支撑构件由联接部分和安装部分形成，该联接部分固定到偏心轴的自由端部部分，该安装部分从联接部分向着轴毂的第一端部部分沿轴向和径向向外突出，所述安装部分在偏心轴的中间部分周围外部地布置到轴毂，转子与偏心轴同心地被固定到安装部分并且包围轴毂。
在提出的方案中，块体通过形成为单体件而具有与组成部件的构造、组装和对准有关的上述优点，该块体承载彼此轴向间隔的两个径向轴承并且电动马达转子在其周围固定到偏心轴。因此，电动马达的转子在组件中占据与轴毂的高度一致的高度，减小压缩机的竖向高度并且允许马达产生的电磁力在所述径向轴承之间包含的区域中被施加到偏心轴。
换句话说，由于单个块体和支撑构件的设置，这里提出的构造允许：使力平衡平面接近加载平面；在单个块体中设置两个或更多个径向轴承；最小化安装步骤和可能的安装不对准；优化组件的高度；减少部件的数量；和实现较小的轴承间隙。
附图说明
下面将参考附图描述本发明，该附图以例子的方式被提供并且其中：
图1示意性地代表根据现有技术构造的并且具有被限定在单体件块体中的轴毂的涡卷式压缩机的部分纵向剖视图；
图2示意性地代表根据现有技术构造的并且包括两件式块体的涡卷式压缩机的部分纵向剖视图，该两件式块体承载一对径向轴承和偏心轴，电动马达转子安装在该偏心轴的中间区域中；
图3示意性地代表根据本发明构造的并且包括单个块体的涡卷式压缩机的部分纵向剖视图，该单个块体限定设置有两个内部径向轴承的轴毂，偏心轴铰接在该轴毂中，该偏心轴具有悬臂式的自由端部部分并且承载压缩机的电动马达转子；
图4代表图3中示出的组件的一部分的纵向剖视图，但示出了构造变体，在该构造变体中，偏心轴的自由端部部分的端面与轴毂的第二端部部分的环形端面共面；并且
图5代表根据本发明构造的往复式压缩机的部分纵向剖视图，该往复式压缩机包括单个块体，该单个块体限定设置有两个内部径向轴承的轴毂，管状偏心轴安置在该轴毂中，压缩机的电动马达转子连接到该管状偏心轴的自由端部部分，偏心轴的自由端部部分的端面与轴毂的第二端部部分的环形端面共面。
具体实施方式
如示出的，本发明应用于涡卷式或往复式封闭式或非封闭式的、任何尺寸的(小型的、中型的或大型的)制冷压缩机，并且该制冷压缩机在壳体(未示出)的内部中具有单个块体B，该单个块体以单体件形式包括具有第一和第二端部部分11、12的轴毂10，所述轴毂10容纳偏心轴20，该偏心轴包括从轴毂10的第一端部部分11向外突出的偏心端部部分21。
轴毂10的第二端部部分12具有环形端面12a，在一些压缩机构造(图4和5)中，该环形端面与偏心轴20的自由端部部分22的端面22a共面。
如图3中示出的，偏心轴20的自由端部部分22突出超过轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a，而如图4和5的构造变体中示出的，偏心轴20的自由端部部分22的端面22a设置在相对于轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a平行的平面中。
虽然未示出，但本发明也可以应用于偏心轴20的自由端部部分22的端面22a设置在相对于轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a向后间隔的平面中的构造。
如前所述，所述相对定位允许本发明的不同构造布置。
根据本发明，偏心轴20具有中间部分23，该中间部分铰接在两个径向轴承M1、M2中，该两个径向轴承借助偏心轴20的轴向延伸部彼此间隔开，所述轴向延伸部相对于所述径向轴承沿径向向后间隔布置。
在示出的构造中，轴承M1、M2由轴毂10的内表面的相应轴向延伸部限定，所述轴向延伸部分别被限定在轴毂10的第一和第二端部部分11、12中。
根据本发明，形成为单体件的轴毂10具有借助周向凹槽24而彼此轴向间隔开的、作用在偏心轴20的中间部分23的相应的环形区域A1、A2上的径向轴承M1、M2，该周向凹槽外部地设置在偏心轴20的中间部分23中。应当理解，径向轴承M1、M2可以借助于设置在轴毂10的内表面中的周向凹槽(未示出)彼此间隔开。
本发明的安装装置包括支撑构件70，该支撑构件由足以支撑在压缩机的操作期间它受到的机械力和高温的任何材料(例如，金属合金)构成。支撑构件70优选地由联接部分71和安装部分72形成为单体件，该联接部分附接到偏心轴20的自由端部部分22，该安装部分从联接部分71向着轴毂10的第一端部部分11沿轴向和径向向外突出。这种构造允许安装部分72在偏心轴20的中间部分23周围外部地布置到轴毂10，转子32与偏心轴20同心地附接到安装部分72并且包围轴毂10。联接部分71和安装部分72通过大体上环形形状的连接部分73彼此连接，该连接部分73布置成与轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a轴向间隔并且在该环形端面前部，与所述环形端面12a维持短的间隔，该短的间隔足以避免静止的轴毂10和与偏心轴20一起旋转的支撑构件70之间的接触。
在附图的图3中示出的安装装置的类型中，偏心轴20的自由端部部分22从轴毂10的第二端部部分12沿轴向向外突出。在这种情况下，支撑构件70的联接部分72被安装且保持在偏心轴20的所述自由端部部分22周围。
在图3中示出的构造形式中，联接部分71呈圆筒形套管71a的形式，该圆筒形套管过盈地包围偏心轴20的自由端部部分22，该自由端部部分从轴毂10的第二端部部分12向外突出。在另一方面，安装部分72由与轴毂10径向间隔的圆筒形管状本体72b限定并且在其外部侧表面中附接电动马达30的转子32。通常，转子32包括永久磁体，该永久磁体外部地固定到支撑构件70的安装部分72。
虽然在图3、4和5中示出支撑构件70，该支撑构件形成为单体件，具有以圆筒形管状本体形式的联接部分71和安装部分72，但应当理解，支撑构件70可以由不同的结构框架形成，该不同的结构框架允许转子32到偏心轴20的自由端部部分22的可靠的且正确的固定。
如图3中示出的，支撑构件70的呈圆筒形套管71a的形式的联接部分71可以以单体件形式包括基本上环形的端部部分71b，该端部部分71b坐靠并且可任选地固定在偏心轴20的自由端部部分22的端面22a上。
通过支撑构件70的设置，电动马达的转子32可以附接到偏心轴20，而不要求偏心轴在对应于转子32的高度的整个延伸部上从轴毂10向外以悬臂突出。转子32可以布置在轴毂10和铰接在所述轴毂10的内部中的偏心轴20的中间部分周围。虽然偏心轴20的自由端部部分22被示出为管状形状，但应当理解，这个形状可以是实心的，在这种情况中，端面22a可以不具有呈圆形形式的环形构造。
如图3中示出的，呈圆筒形套管71a的形式的联接部分72可以包括环形形状端部部分72b，该环形形状端部部分将坐靠并且可任选地固定在轴毂10的第二端部部分12的同样呈环形的端面22a中。
应当理解，当偏心轴20设置有其端面22a具有环形形状的圆筒形管状形状的自由端部部分22时，将坐靠在偏心轴12的自由端部部分12的环形端面12a上的联接部分71的端部部分71b可以包括管状突起71c，该管状突起装配并且可任选地固定在偏心轴20的圆筒形管状自由端部部分22的内部中。管状突起71c在图5的实施例中被示出，但它也可以应用于为偏心轴20提供圆筒形管状形状的自由端部部分22的构造，如图3和4中所示。在这种情况中，通过将由联接部分71、端部部分71b和管状突起71c限定部件的至少一个固定到偏心轴20的自由端部部分22，实现支撑构件70到偏心轴20的固定。该固定可以通过不同的适当手段(例如，焊接、胶合、螺钉、铆钉等等)被实现。
图4和5示出一些构造，其中偏心轴20的自由端部部分22具有与轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a间隔或者与该环形端面共面的端面22a。在这种情况中，抑制偏心轴20的任何摆动，允许块体-轴-马达组件的高度进一步减小。
在图4和5中示出的构造中，联接部分71采用连接部分73的径向内部环形延伸部71d的形式，所述环形延伸部71d坐靠并且固定在轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a上。在偏心轴20的自由端部部分22的端面22a相对于轴毂10的第二端部部分12的环形端面12a向后轴向间隔的情况(未示出)中，环形延伸部71d构造成坐靠并附接在轴毂10的第二端部部分12的所述环形端面12a上。
如图5中示出的(其中偏心轴20的自由端部部分22提供圆筒形管状形状并且其端面22a具有环形构造)，呈连接部分73的环形延伸部71d的形式的联接部分71还可以具有管状突起71c(如前面已经提及的)，该管状突起被装配且可任选地附接在偏心轴20的圆筒形管状自由端部部分22的内部中。
在本发明的方案中，承载两个径向轴承M1、M2(用来作用在偏心轴20的中间部分23的相应的环形区域A1、A2上)的单体件块体B和支撑构件70的设置允许最小化或者甚至消除用来承载电动马达的转子32的偏心轴的悬臂式部分的存在。通过将转子32安装成其轴向延伸部完全布置在轴毂10的部分周围并且在偏心轴20的径向支撑的中间部分23周围，可以减小偏心轴20上和轴毂10上的变形力以及压缩机的高度。
这里提出的方案消除了增大偏心轴10的轴承区域的轴向延伸部的需要，避免偏心轴的径向支撑件中的由于粘滞摩擦而导致的较高的动力消耗。
在本发明的方案中，具有永久磁体的转子32的轴向延伸部完全布置在单体件块体B周围。这种构造允许获得与通过两件式块体B的形成所获得的相类似的力的配置和重心CG的定位，而在压缩机的制造和组装方面没有已知的两件式块体构造带来的不便。
提出的构思可以用于具有两件式轴承的压缩机和具有单个块体的压缩机，为两种构造带来好处。
通过本发明的布置，可以获得马达的适当集中，免除使用偏心轴或太长块体的需要。此外，偏心轴铰接在单个块体中的两个轴承中，这两个轴承对于大的制冷压缩机来说是必要的，在大的制冷压缩机中，偏心轴上的载荷太大。通过本发明，转子不在被安装在偏心轴的悬臂式部分中，而是在轴毂中的两个轴承区域之间，由此在压缩机启动时轴不再受到由电动势引起的弯曲力矩载荷。
当应用于往复压缩机时，本发明的方案允许转子布置成更靠近块体B的轴毂10的第一端部部分11，因此为具有偏心轴的任何已知压缩机构造减小压缩机的尺寸。除了在压缩机尺寸中的相当大的改善外，本方案也允许减少材料的使用量。
在这里讨论的任何构造中，当所述支撑构件70由金属材料制成时，支撑构件70可以设置成包括油泵40(例如，通过冲压)。

Claims (13)

1.一种用于制冷压缩机中的偏心轴的安装装置，所述制冷压缩机包括块体(B)，所述块体包括轴毂(10)，所述轴毂具有第一端部部分和第二端部部分(11,12)并且容纳偏心轴(20)，所述偏心轴具有：从所述轴毂(10)的第一端部部分(11)向外突出的偏心端部部分(21)；径向铰接在所述轴毂(10)中的中间部分(23)；和承载电动马达(30)的转子(32)的自由端部部分(22)，所述安装装置的特征在于，所述轴毂(10)的所述第一端部部分和第二端部部分(11,12)限定用于所述偏心轴(20)的中间部分(23)的相应的径向轴承，所述安装装置设置有支撑构件(70)，所述支撑构件由固定到所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的联接部分(71)和从所述联接部分(71)向着所述轴毂(10)的第一端部部分(11)沿轴向和径向向外突出的安装部分(72)形成，所述安装部分(72)在所述偏心轴(20)的中间部分(23)周围布置到所述轴毂(10)的外部，所述转子(32)与所述偏心轴(20)同心地固定到所述安装部分(72)并且包围所述轴毂(10)。
2.如权利要求1所述的安装装置，其中，所述轴毂(10)的第二端部部分(12)具有环形端面(12a)，并且所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)从所述轴毂(10)的第二端部部分(12)沿轴向向外突出并且具有端面(22a)，所述安装装置的特征在于，所述联接部分(71)被安装且保持在所述偏心轴(20)的所述自由端部部分(22)周围。
3.如权利要求2所述的安装装置，其特征在于，所述联接部分(71)呈圆筒形套管(71a)的形式，所述圆筒形套管包围所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)。
4.如权利要求2和3中的任一项权利要求所述的安装装置，其特征在于，所述联接部分(71)包括坐靠在所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的端面(22a)上的端部部分(71b)。
5.如权利要求3所述的安装装置，其中所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)具有圆筒形管状形状，所述偏心轴的自由端部部分的端面(22a)具有环形形状，所述安装装置的特征在于，所述联接部分(71)的端部部分(71b)具有环形形状并且坐靠在所述偏心轴(23)的自由端部部分(22)的环形形状的端面(22a)上，所述联接部分(71)的端部部分(71b)包括管状突起(71c)，所述管状突起装配在所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的内部中。
6.如权利要求5所述的安装装置，其特征在于，由所述联接部分(71,71a)、所述联接部分(71)的所述端部部分(71b)和所述管状突起(71c)限定的部件中的至少一个被固定到所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)。
7.如权利要求1所述的安装装置，其中，所述轴毂(10)的第二端部部分(12)具有环形端面(12a),并且所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)具有相对于所述轴毂(10)的第二端部部分(12)的所述环形端面(12a)向后间隔或共面的端面(22a)，所述安装装置的特征在于，所述联接部分(71)坐靠并附接在所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的端面(22a)上。
8.如权利要求7所述的安装装置，其中，所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)具有圆筒形管状形状，所述偏心轴的自由端部部分的端面(22a)具有环形形状，所述安装装置的特征在于，所述联接部分(71)由坐靠在所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的端面(22a)上的环形延伸部(71d)限定并且包括装配在所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)的内部中的管状突起(71c)。
9.如权利要求8所述的安装装置，其特征在于，由所述环形延伸部(71d)和所述联接部分(71)的管状突起(71c)限定的部件中的至少一个被固定到所述偏心轴(20)的自由端部部分(22)。
10.如权利要求2所述的安装装置，其特征在于，所述安装部分(72)通过连接部分(73)附接到所述联接部分(71)，所述连接部分布置成与所述轴毂(10)的第二端部部分(12)的环形端面(12a)沿轴向间隔开并且在所述第二端部部分的环形端面前面。
11.如权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述安装部分(72)由与所述轴毂(10)径向间隔的圆筒形管状本体(72b)限定并且所述电动马达(30)的转子(32)附接到所述安装部分的外部侧表面。
12.如权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述轴毂(10)形成为单体件，具有借助所述偏心轴(20)的延伸部而彼此轴向间隔开的径向轴承(M1，M2)，所述偏心轴的延伸部相对于所述径向轴承沿径向向后间隔布置。
13.如权利要求8所述的安装装置，其特征在于，两个所述径向轴承(M1，M2)由所述轴毂(10)的内表面的相应轴向延伸部限定，所述轴向延伸部分别被限定在所述轴毂(10)的所述第一端部部分和第二端部部分(11,12)中，所述径向轴承(M1，M2)作用在所述偏心轴(20)的中间部分(23)的相应的环形区域(A1，A2)上，所述环形区域借助于沿外部布置在所述偏心轴(20)的中间部分(23)中的周向凹槽(24)而彼此轴向间隔开。
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