CN103573631B - 高背压旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高背压旋转式压缩机，包括：壳体、电机、压缩机构、辅助轴承和导流装置，电机设在壳体内。压缩机构设在压缩机构部侧，压缩机构包括曲轴。辅助轴承设在反压缩机构部侧且用于支承曲轴的上端部。导流装置设在反压缩机构部侧且构造成将进入导流装置内的油气混合物导引通过辅助轴承和曲轴的上端部之间的间隙以润滑辅助轴承和曲轴的上端部。根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机，可对辅助轴承和曲轴的上端部进行润滑，从而延长高背压旋转式压缩机的使用寿命。

Description

高背压旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，尤其是涉及一种高背压旋转式压缩机。

背景技术

近年来，随着空调节能等级的不断提高、变频技术的不断普及，以及应用领域的不断扩大，高转速、大排量、大功率的变频转子压缩机逐渐商品化。基于以上使用要求的不断提高，原有悬臂梁结构的变频转子压缩机结构无法满足，容易出现高转速下的曲轴挠度大的问题，表现在定转子碰撞，曲轴与主轴承烧结等的失效问题上。

相关技术中，为了解决上述的问题采取的手段是在定子的反压缩机构部增加轴承部件。但由于辅助轴承部件远离油池，压缩机构部原有的供油结构要将油供应至辅助轴承部件所在的高度，必须将曲轴中心油孔加工为通孔，不仅增加制造成本，而且在高频运行时油量过多，导致定子的反压缩机构部所占空间出现冷冻机油的积存，造成压缩机吐油量的恶化。

在启动或长期低频运行时，压缩机内定子的压缩机构部空间与定子的反压缩机构部空间之间的压差很小，油池中的油无法通过曲轴油孔供应至辅助轴承支撑部件处，此时辅助轴承支撑部件与曲轴顶端的润滑成为影响压缩机使用寿命的关键。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高背压旋转式压缩机，该压缩机可将油气混合物导引入辅助轴承和曲轴的上端部之间的间隙内。

根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机，包括：壳体；电机，所述电机设在所述壳体内；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体的压缩机构部侧，所述压缩机构包括曲轴；辅助轴承，所述辅助轴承设在所述壳体的反压缩机构部侧且用于支承所述曲轴的上端部；以及导流装置，所述导流装置设在所述反压缩机构部侧且构造成将进入所述导流装置内的油气混合物导引通过所述辅助轴承和所述曲轴的所述上端部之间的间隙以润滑所述辅助轴承和所述曲轴的所述上端部。

根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机，通过设有导流装置，该导流装置可将进入其的油气混合物导引入辅助轴承和曲轴的上端部之间的间隙内，可对辅助轴承和曲轴的上端部起到润滑的作用，从而延长高背压旋转式压缩机的使用寿命。

另外，根据本发明的高背压旋转式压缩机还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述导流装置位于所述电机的定子上的线包内，且所述导流装置的外周壁与所述线包的内壁之间的间隙的最小值为t，所述最小值t≥0.5mm。

在本发明的具体实施例中，所述转子上设有在上下方向上贯穿所述转子的油路通道。

在本发明的具体实施例中，所述辅助轴承与所述曲轴的所述上端部之间的间隙为所述曲轴的上端部的直径的0.1%～1%。

在本发明的进一步实施例中，高背压旋转式压缩机还包括转子风扇，所述转子风扇设在所述反压缩机构部侧且位于所述壳体的排气管和所述辅助轴承之间以止挡油气混合物从所述排气管排出。从而可提高制冷系统的油循环率。

具体地，所述转子风扇的外径大于所述辅助轴承的内径。

在本发明的一些示例中，所述导流装置固定在所述辅助轴承上。

在本发明的另一些示例中，所述辅助轴承通过支架固定在所述壳体的内壁上。

具体地，所述导流装置固定在所述支架上。

在本发明的再一些示例中，所述导流装置固定在所述电机的转子上。

可选地，所述导流装置为回转体。

根据本发明的一些实施例，所述辅助轴承包括：滑动轴承，所述滑动轴承外套在所述曲轴的所述上端部上且与所述上端部之间存在间隙；轴承座，所述轴承座与所述滑动轴承之间过盈配合。

具体地，所述滑动轴承的内表面设有自润滑材料。

进一步地，所述滑动轴承的内周壁上设有油槽。

优选地，所述油槽设置在沿所述压缩机构的活塞的旋转方向以所述压缩机构的滑片中心为基准旋转-60°～210°之间。从而可以确保出现最小间隙的位置处的油膜压力不被破坏。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的高背压旋转式压缩机的剖视图；

图2为图1所示的高背压旋转式压缩机中的导流装置的示意图；

图3为根据本发明另一个实施例的高背压旋转式压缩机的剖视图；

图4为图3所示的高背压旋转式压缩机中的导流装置的示意图；

图5为根据本发明再一个实施例的高背压旋转式压缩机的剖视图；

图6为图5所示的高背压旋转式压缩机中的导流装置的示意图；

图7为根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机中的辅助轴承的示意图；

图8为图7所示的辅助轴承的A-A方向的剖面图；

图9a-图9d为根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机中的压缩机构的动作说明图；

图10为根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机中的气体负荷在活塞旋转一周范围内的变化曲线图；

图11为根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机中的压缩机构受气体负荷时的曲轴变形图。

附图标记：

高背压旋转式压缩机100、壳体1、上壳体10、下壳体11、

主壳体12、反压缩机构部侧13、压缩机构部侧14、排气管15、

电机2、定子20、转子21、油路通道210、线包22、

压缩机构3、曲轴30、中心油孔301、径向油孔302、

第一气缸31、中隔板32、第二气缸33、主轴承34、

副轴承35、活塞36、滑片37、油叶片38、排气侧310、

吸气侧311、辅助轴承4、滑动轴承40、油槽401、

轴承座41、导流装置5、主体50、第一翻边51、

第二翻边52、第三翻边53、转子风扇6、支架7

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机100。

如图1-图11所示，根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机100包括：壳体1、电机2、压缩机构3、辅助轴承4和导流装置5，其中，壳体1包括上壳体10、主壳体12和下壳体11，上壳体10和下壳体11分别与主壳体12的上下两端焊接连接以形成密封的压力容器。上壳体10的顶部设有排气管15。

电机2设在壳体1内以将壳体1内隔离成上腔和下腔，其中上腔为反压缩机构部侧13，下腔为压缩机构部侧14，电机2包括定子20和转子21，定子20固定在主壳体12的内壁上，转子21位于定子20内，定子20的顶部设有线包22。在图1、图3、图5的示例中，转子21上设有在上下方向上贯穿转子21的油路通道210。

压缩机构3设在壳体1的压缩机构部侧14，压缩机构3的至少一部分浸没在壳体1内的冷冻机油内。压缩机构3包括曲轴30、气缸部件，主轴承34、副轴承35、活塞36和滑片37，当高背压旋转式压缩机100为双缸压缩机时，如图1、图3和图5所示，气缸部件包括两个气缸和中隔板32，两个气缸分别为第一气缸31和第二气缸33，第一气缸31位于第二气缸33的上方，中隔板32设在第一气缸31和第二气缸33之间，主轴承34设在第一气缸31的上面，副轴承35设在第二气缸33的下面，主轴承34、第一气缸31和中隔板32限定出一个气缸腔，中隔板32、第二气缸33和副轴承35限定出另一个气缸腔。当高背压旋转式压缩机100为单缸压缩机时，气缸部件包括一个气缸，此时主轴承34设在气缸的上表面，副轴承35设在气缸的下表面，主轴承34、气缸和副轴承35限定出一个气缸腔。

主轴承34与曲轴30的主轴段配合以作为第一支撑单元，副轴承35与曲轴30的副轴段配合以作为第二支撑单元，转子21与曲轴30连接以带动曲轴30转动，曲轴30的偏心部位于气缸部件的气缸腔内，活塞36外套在偏心部上以在相应的气缸腔内做偏心转动，滑片37的先端止抵在活塞36的外表面上以做往复运动。

曲轴30的轴心设置有中心油孔301，中心油孔301在曲轴30的中心轴线上贯穿整个曲轴30，曲轴30的偏心部、主轴段和副轴段上分别设有径向油孔302，中心油孔301内设有油叶片38，油叶片38旋转时壳体1内的机油进入到中心油孔301内并通过径向油孔302喷出，以将机油供给到气缸部件、主轴承34和副轴承35内，起到润滑的作用。

辅助轴承4设在壳体1的反压缩机构部侧13且用于支承曲轴30的上端部，即曲轴30的上端部与辅助轴承4配合组成第三支撑单元，其中辅助轴承4可固定在壳体1的内壁上，辅助轴承4的内壁与曲轴30的上端部的外周壁之间具有间隙。可选地，辅助轴承4可通过支架7固定在壳体1的内壁上。

导流装置5设在反压缩机构部侧13且构造成将进入导流装置5内的油气混合物导引通过辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙以润滑辅助轴承4和曲轴30的上端部。换言之，壳体1内的油气混合物可进入到导流装置5内，导流装置5将进入其的油气混合物导引到辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙内以润滑辅助轴承4和曲轴30的上端部。需要说明的是，导流装置5可形成为任意的结构，导流装置5可设在任意位置只要可将油气混合物导引入辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙即可。

根据本发明实施例的高背压旋转式压缩机100，通过设有导流装置5，该导流装置5可将进入其的油气混合物导引入辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙内，可对辅助轴承4和曲轴30的上端部起到润滑的作用，从而延长高背压旋转式压缩机100的使用寿命。

如图1、图3和图5所示，在本发明的具体实施例中，导流装置5位于电机2的定子20上的线包22内，即导流装置5位于辅助轴承4和转子21的上表面限定出的空间内，导流装置5外套在曲轴30上且与曲轴30之间为间隙配合，此时导流装置5可将从油路通道210进入到导流装置5内的油气混合气导引到辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙内。且导流装置5的外周壁与线包22的内壁之间的间隙的最小值为t=Dm-Do，最小值t≥0.5mm，进一步地，最小值t≥1.5mm。从而可避免导流装置5与线包22接触，保证电机2的安全性。

如图1所示，在本发明的一些示例中，导流装置5固定在支架7上，可选地，导流装置5与支架7之间可以是螺钉连接也可以是铆接等连接关系。具体地，如图2所示，导流装置5为回转体，导流装置5包括圆柱形的主体50、第一翻边51和第二翻边52，第一翻边51从主体50的外周壁的顶部水平向外延伸，第二翻边52从主体50的外周壁的底部水平向外延伸，第二翻边52的外径大于第一翻边51的外径，导流装置5通过第一翻边51固定在支架7上。此时导流装置5的外周壁与线包22的内壁之间的间隙的最小值为第二翻边52的外周壁与线包22的内壁之间的距离。

如图3所示，在本发明的另一些示例中，导流装置5固定在辅助轴承4上，可选地，导流装置5与辅助轴承4之间可以是螺钉连接也可以是铆接等连接关系。具体地，如图4所示，导流装置5为回转体，导流装置5的横截面积在从上到下的方向上逐渐增大以保证可将油气混合气导引到辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙内。

如图5所示，在本发明的再一些示例中，导流装置5固定在转子21的上表面上，导流装置5随转子21转动，可选地，导流装置5和转子21之间可以是螺钉连接也可以是铆接等连接关系。具体地，如图6所示，导流装置5为回转体，导流装置5的横截面积在从上到下的方向上逐渐增大，导流装置5的外周壁的底部设有水平向外延伸的第三翻边53，此时导流装置5的外周壁与线包22的内壁之间的间隙的最小值为第三翻边53的外周壁与线包22的内壁之间的距离。

在本发明的一些实施例中，如图1、图3和图5所示，辅助轴承4与曲轴30的上端部之间的间隙为曲轴30的上端部的直径的0.1%～1%。

如图7和图8所示，在本发明的具体实施例中，辅助轴承4包括滑动轴承40和轴承座41，滑动轴承40外套在曲轴30的上端部上，且滑动轴承40与曲轴30的上端部之间存在间隙，即此时滑动轴承40的内表面与曲轴30的上端部之间限定出供油气混合物通过的间隙。其中，需要说明的是，滑动轴承40的内表面带有自润滑材料，此时由于滑动轴承40的内表面存在自润滑材料，不需要通过连续供油润滑，只要间隙性的有油滴润滑，或者是持续的油气混合物流经自润滑材料表面即可形成润滑。轴承座41与滑动轴承40之间过盈配合。辅助轴承4通过轴承座41固定在支架7或者定子20上。

进一步地，如图8所示，滑动轴承40的内周壁上设有油槽401。从而可提高滑动轴承40和曲轴30的上端部之间的润滑度。

如图9a-图9d所示，每个气缸内的滑片37止抵在活塞36的外表面上以将相应的气缸腔隔离成排气侧310和吸气侧311，曲轴30带动活塞36在相应的气缸内进行逆时针的偏心旋转，吸气侧311容积逐渐增大，压缩机100开始吸气。随着压缩机构3上的吸气孔（图未示出）关闭，被吸入的气体随着排气侧310容积逐渐减小而被压缩，压力逐渐增大。当压力达到排气压力Pd时，压缩机构3上的排气阀（图未示出）打开，压缩机100开始排气，直到排气结束。在整个吸气压缩过程中，活塞36在气缸内分别受到吸气侧311压力Ps与排气侧310压力Pd的作用，且Ps与Pd之间存在一定的差值，因此活塞36在整个运动过程中始终受到的负荷为气体负荷，并且气缸内压力不断变化，因此活塞36受到气体负荷也随着吸气侧311压力Ps与排气侧310压力Pd之间的压力差的变化而不断变化。

图10所示的为气体负荷在活塞36旋转一周范围内的变化值，其峰值出现在排气侧310压力Pd达到排气阀打开压力以开始排气的时候，该开启角度与压缩机使用场合、冷媒的多变指数、压缩机构3等相关，通常设定在210°，即当活塞36旋转210°时开始排气，压力逐渐下降直到排气结束。

如图11所示，当活塞36受到气体负荷时，曲轴30发生弯曲变形，使得主轴承34、副轴承35和辅助轴承4与曲轴30之间的间隙分别发生变化。在第三支撑单元内，辅助轴承4与曲轴30之间的间隙发生变化，最小间隙的位置出现在气缸内高压气体的发生角度附近。由此，为了确保出现最小间隙的位置处的油膜压力不被破坏，油槽401位置应该设定在此范围以外的其他角度范围内。在本发明的优选实施例中，油槽401设置在沿压缩机构3的活塞36的旋转方向以压缩机构3的滑片37中心为基准旋转-60°～210°之间，也就是说，在压缩机构3的活塞36的旋转方向上，油槽401的位置设定在以滑片37中心为基准旋转-60°至210°之间。

根据本发明的一些实施例，高背压旋转式压缩机100还包括转子风扇6，转子风扇6设在反压缩机构部侧13且位于壳体1的排气管15和辅助轴承4之间以止挡油气混合物从排气管15排出，即该转子风扇6的存在可以避免被导流装置5导流入辅助轴承4和曲轴30的上端部之间的间隙的油气混合物直接通过排气管15排到制冷系统中，增加制冷系统的油循环率。进一步地，转子风扇6的外径D1必须大于辅助轴承4的内径Ds。具体地，转子风扇6可与曲轴30、辅助轴承4中的一个固定连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种高背压旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

电机，所述电机设在所述壳体内；

压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体的压缩机构部侧，所述压缩机构包括曲轴；

辅助轴承，所述辅助轴承设在所述壳体的反压缩机构部侧且用于支承所述曲轴的上端部；以及

导流装置，所述导流装置设在所述反压缩机构部侧且构造成将进入所述导流装置内的油气混合物导引通过所述辅助轴承和所述曲轴的所述上端部之间的间隙以润滑所述辅助轴承和所述曲轴的所述上端部；

所述导流装置位于所述电机的定子上的线包内，且所述导流装置的外周壁与所述线包的内壁之间的间隙的最小值为t，所述最小值t≥0.5mm。

2.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述电机的转子上设有在上下方向上贯穿所述转子的油路通道。

3.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承与所述曲轴的所述上端部之间的间隙为所述曲轴的上端部的直径的0.1％～1％。

4.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，还包括转子风扇，所述转子风扇设在所述反压缩机构部侧且位于所述壳体的排气管和所述辅助轴承之间以止挡油气混合物从所述排气管排出。

5.根据权利要求4所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述转子风扇的外径大于所述辅助轴承的内径。

6.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述导流装置固定在所述辅助轴承上。

7.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承通过支架固定在所述壳体的内壁上。

8.根据权利要求7所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述导流装置固定在所述支架上。

9.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述导流装置固定在所述电机的转子上。

10.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述导流装置为回转体。

11.根据权利要求1所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承包括：

滑动轴承，所述滑动轴承外套在所述曲轴的所述上端部上且与所述上端部之间存在间隙；

轴承座，所述轴承座与所述滑动轴承之间过盈配合。

12.根据权利要求11所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述滑动轴承的内表面设有自润滑材料。

13.根据权利要求11所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述滑动轴承的内周壁上设有油槽。

14.根据权利要求13所述的高背压旋转式压缩机，其特征在于，所述油槽设置在沿所述压缩机构的活塞的旋转方向以所述压缩机构的滑片中心为基准旋转-60°～210°之间。