CN112746955A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括定涡旋和动涡旋，动涡旋构造成能够相对于定涡旋绕动以对流体进行压缩；主轴承座，主轴承座支撑动涡旋；轴向柔性安装机构，经由轴向柔性安装机构将定涡旋连接至主轴承座，使得定涡旋能够沿轴向方向移动预定距离，轴向柔性安装机构包括螺栓和设置在螺栓外周的套筒，套筒在轴向上包括与主轴承座接触的第一部段和与定涡旋接触的第二部段，第一部段构造成在径向方向上的弯曲刚度与在切向方向上的弯曲刚度不同。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋压缩机，更具体地，涉及一种能够防止轴向柔性安装机构失效的套筒和包括该套筒的涡旋压缩机。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

涡旋压缩机可以应用于例如制冷系统、空调系统和热泵系统中。涡旋压缩机包括用于压缩工作流体(例如制冷剂)的压缩机构、用于支承压缩机构的主轴承座、用于驱动压缩机构的旋转轴以及用于驱动旋转轴旋转的马达。压缩机构包括定涡旋和相对于定涡旋平动绕动的动涡旋。定涡旋和动涡旋均包括端板和从端板的一侧延伸的螺旋叶片。当动涡旋相对于定涡旋绕动时，定涡旋和动涡旋的螺旋叶片之间形成体积从径向外侧向径向内侧逐渐减小的一系列移动的压缩腔，由此压缩工作流体。

在涡旋压缩机正常运行时，定涡旋和动涡旋中的一者的螺旋叶片的稍端与另一者的端板之间需要达到良好密封。另一方面，例如，在涡旋压缩机的压缩腔内的压力过高时，螺旋叶片可以与端板分离以卸载高压流体，从而避免压缩机构受到损害。

为此，通过轴向柔性安装机构将定涡旋安装至主轴承座，使得定涡旋可以相对于动涡旋轴向移动一定距离。轴向柔性安装机构通常包括螺栓和位于螺栓外侧的套筒。螺栓插入定涡旋的安装孔中以将定涡旋螺纹连接至主轴承座。套筒也插入定涡旋的安装孔中并且设置在螺栓头部与主轴承座之间，使得螺栓头部与定涡旋之间存在一定间隙以供定涡旋的轴向移动。

然而，在涡旋压缩机的运行过程中，经常发生螺栓松脱甚至断裂的现象。

发明内容

本申请的发明人发现轴向柔性安装机构的螺栓容易松脱或断裂，为此深入研究螺栓疲劳损坏的原因，并提出了能够提高螺栓的抗疲劳强度的解决方案。

本公开的目的是提供一种能够防止或减少轴向柔性安装机构损坏的涡旋压缩机。

根据本公开的一个方面，提供一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括定涡旋和动涡旋，动涡旋构造成能够相对于定涡旋绕动以对流体进行压缩；主轴承座，主轴承座支撑动涡旋；轴向柔性安装机构，经由该轴向柔性安装机构将定涡旋连接至主轴承座，使得定涡旋能够沿轴向方向移动预定距离，该轴向柔性安装机构包括螺栓和设置在螺栓外周的套筒，其中，套筒在轴向上包括与主轴承座接触的第一部段和与定涡旋接触的第二部段，第一部段构造成在径向方向上的弯曲刚度与在切向方向上的弯曲刚度不同。

其中，对于套筒受到径向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，套筒构造成在径向方向上的弯曲刚度较大；对于套筒受到切向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，套筒构造成在切向方向上的弯曲刚度较大。

其中，套筒包括圆筒部和从圆筒部外周向外延伸的翼状部，第一部段由套筒的设有翼状部的部段形成，第二部段由套筒的仅包括圆筒部的部段形成。

其中，翼状部在切向方向上的尺寸与其在径向方向上的尺寸不同，对于套筒受到径向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，翼状部的径向尺寸较大，而对于套筒受到切向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，翼状部的切向尺寸较大。

可选地，圆筒部与翼状部形成为一体或分体。

可选地，在圆筒部与翼状部形成为分体的情况下：圆筒部的下端面与翼状部的下端面齐平，两者共同构成套筒的与主轴承座接触的端面；或者圆筒部的下端面不与所述翼状部的下端面齐平，翼状部的下端面构成套筒的与主轴承座接触的端面。

可选地，在圆筒部与翼状部形成为分体的情况下，圆筒部与翼状部以过盈的方式连接。

可选地，主轴承座包括与轴向柔性安装机构连接的凸台，翼状部在套筒受到的载荷较大的方向上延伸不超过凸台的外轮廓。

可选地，凸台还设置有沿轴向方向朝向定涡旋延伸的对准壁。

可选地，翼状部还包括从翼状部的与主轴承座接触的下端面沿轴向方向朝向定涡旋延伸的切割部，用于容纳对准壁。

可选地，对准壁与切割部和/或所述圆筒部相接触，用于限制所述套筒的位置。

可选地，翼状部的下端构造为具有一对月牙形的台阶部，台阶部围绕翼状部中心的通孔沿着套筒受到的载荷较大的方向布置在通孔的两侧，台阶部的下端面构造为翼状部的与主轴承座接触的下端面。

可选地，翼状部的下端构造为具有一个台阶部，台阶部布置成包围所述翼状部中心的通孔，台阶部在所述套筒受到较小载荷的方向上具有与圆筒部相同或者比圆筒部小的尺寸，台阶部的下端面构造为所述翼状部的与所述主轴承座接触的下端面。

可选地，第一部段位于定涡旋与主轴承座之间，第二部段的至少一部分插入所述定涡旋的安装孔中。

从下文的详细描述中，本发明的其它应用领域将变得更为明显。应该理解的是，这些详细描述和具体示例，虽然示出了本发明的优选实施例，但是它们旨在为了示例性说明的目的，而非试图限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的一个或多个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1为现有的涡旋压缩机的径向纵剖视图；

图2为图1的涡旋压缩机的局部立体示意图，其中示出了定涡旋、主轴承座和轴向柔性安装机构；

图3a和图3b分别为图1的涡旋压缩机的局部径向纵剖视图和局部切向纵剖视图；

图4为根据本公开第一实施方式的涡旋压缩机的局部立体示意图，其中示出了主轴承座和柔性安装机构；

图5a和图5b分别为根据本公开第一实施方式的涡旋压缩机的局部径向纵剖视图和局部切向纵剖视图；

图6a和图6b分别为根据本公开第一实施方式的涡旋压缩机的套筒的立体示意图和俯视图；

图7为根据本公开第二实施方式的涡旋压缩机的局部立体示意图，其中示出了主轴承座和柔性安装机构；

图8a和图8b分别为根据本公开第二实施方式的涡旋压缩机的局部径向纵剖视图和局部切向纵剖视图；

图9a为根据本公开第二实施方式的涡旋压缩机的套筒的立体示意图；

图9b、图9c和图9d分别为图9a的套筒的翼状部的立体示意图、套筒的圆筒部的立体示意图以及套筒的翼状部的仰视图；

图10为根据本公开第三实施方式的涡旋压缩机的局部立体示意图，其中示出了主轴承座和轴向柔性安装机构；

图11a和图11b分别为根据本公开第三实施方式的涡旋压缩机的局部径向纵剖视图和局部切向纵剖视图；

图12a为根据本公开第三实施方式的涡旋压缩机的套筒的立体示意图；

图12b为图12a的套筒的翼状部的立体示意图；

图13为根据本公开第四实施方式的涡旋压缩机的局部立体示意图，其中示出了主轴承座和轴向柔性安装机构；

图14为根据本公开第四实施方式的涡旋压缩机的套筒组件的立体示意图；

图15a和图15b分别为根据本公开第五实施方式的涡旋压缩机的套筒的立体示意图和套筒的翼状部的立体示意图；

图16a和图16b分别为套筒及螺栓在压缩机运行过程中受力情况的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

提供示例性实施方式以使得本公开将是详尽的并且将向本领域技术人员更全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的各实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言将清楚的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式实施，并且也不应当理解为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，不对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。

下面参照图1来描述涡旋压缩机10的总体结构。如图所示，压缩机 10包括壳体1、压缩机构、马达6、旋转轴(也可以称为驱动轴或曲轴)4 以及主轴承座5。

压缩机构包括定涡旋2和动涡旋3。马达6构造成使旋转轴4旋转，接着，旋转轴4驱动动涡旋3相对于定涡旋2绕动运动(即，动涡旋的中心轴线绕定涡旋的中心轴线运动，但是动涡旋不会绕其中心轴线旋转)以压缩工作流体。

定涡旋2可以以任何合适的方式相对于壳体1固定，如图示的通过螺栓固定地安装至主轴承座5，后面将详细描述。定涡旋2可以包括定涡旋端板22和从定涡旋端板22的一侧延伸的定涡旋叶片24。如图2所示，定涡旋2还具有从其径向最外侧的外周面径向向外延伸的凸缘26。凸缘26 中设置有安装孔，用于接收轴向柔性安装机构从而连接至主轴承座5。

动涡旋3可以包括动涡旋端板32、形成在动涡旋端板32一侧的动涡旋叶片34和形成在动涡旋端板32另一侧的毂部31。定涡旋叶片24与动涡旋叶片34能够彼此接合，使得当涡旋压缩机运行时在定涡旋叶片24和动涡旋叶片34之间形成一系列体积在从径向外侧向径向内侧逐渐减小的移动的压缩腔，从而实现对工作流体的压缩。毂部31与旋转轴4的偏心曲柄销接合并被偏心曲柄驱动。

主轴承座5适于支承动涡旋3的动涡旋端板32。动涡旋端板32在主轴承座5的支承面上绕动。主轴承座5可以通过任何合适地方式相对于涡旋压缩机10的壳体1固定。

为了实现流体的压缩，定涡旋2和动涡旋部件3之间需要有效密封。

一方面，在涡旋压缩机正常运行时，定涡旋2的螺旋叶片24的侧表面与动涡旋3的螺旋叶片34的侧表面之间也需要径向密封。二者之间的这种径向密封通常借助于动涡旋3在运转过程中的离心力以及旋转轴4提供的驱动力来实现。当不可压缩的异物(诸如固体杂质以及液态制冷剂)进入压缩腔中而卡在螺旋叶片24和34之间时，螺旋叶片24和34能够暂时沿径向彼此分开以允许异物通过，由此防止对螺旋叶片24和34造成损坏，从而为涡旋压缩机10提供了径向柔性。

另一方面，在涡旋压缩机正常运行时，定涡旋2的螺旋叶片24的顶端与动涡旋3的端板32之间以及动涡旋3的螺旋叶片34的顶端与定涡旋2 的端板22之间需要轴向密封。当涡旋压缩机的压缩腔中的压力过大时，压缩腔中的流体将通过定涡旋2的螺旋叶片24的顶端与动涡旋3的端板32 之间的间隙以及动涡旋3的螺旋叶片34的顶端与定涡旋2的端板22之间的间隙泄漏到低压侧以实现卸载，从而为涡旋压缩机10提供了轴向柔性。

为了提供轴向柔性，通过轴向柔性安装机构将定涡旋2安装至主轴承座5。参见图2，主轴承座5在其径向最外侧设置有沿轴向延伸的凸台51，凸台51在轴向上与相应的定涡旋2的凸缘26对准。需要说明的是，由于在径向方向上需要为其他部件留出足够的安装空间，因此凸台51通常设计为径向方向上的长度小于周向(切向)方向上的长度的大致锥台状。另外，凸台51的径向最外侧还设置有沿轴向朝向凸缘26延伸的对准壁52以便于定涡旋2、轴向柔性安装机构和主轴承座5的对准和组装。

参见图3a和图3b，轴向柔性安装机构包括螺栓9和位于螺栓9径向外侧的套筒8。螺栓9具有杆部、位于杆部的一端的头部91以及位于杆部的另一端的螺纹部92。头部91与套筒8的上端面(第二端面)82和凸缘 26的上表面261接触。螺纹部92构造成能够旋拧至主轴承座5的凸台51 的螺纹孔中。套筒8也接收在定涡旋2的凸缘26的安装孔中并且套筒8 的下端面(第一端面)81与凸台51的上表面(接触表面)511接触，也就是说，套筒8位于头部91与主轴承座5的凸台51的上表面511之间，由此限定头部91的位置使得定涡旋2在轴向上能够移动预定距离。

由于套筒8接收在定涡旋的凸缘26的安装孔中以引导定涡旋2在轴向上移动，套筒8通常具有圆筒形的外轮廓，从而与凸缘26的安装孔相适配。套筒8的径向最外侧的外壁与凸台51的对准壁52接触，从而对套筒8在径向方向上的位置进行限制。在现有的涡旋压缩机中，套筒在切向上的位置通常不受限制。

发明人发现现有的轴向柔性安装机构的螺栓容易松脱或断裂。在动涡旋3相对于定涡旋2绕动时，由于向心加速度而产生了叶片侧面接触，并产生作用于套筒8的作用力F，该作用力F经由套筒8对螺栓9施加载荷，由此造成螺栓9的断裂失效。如果作用力F过大或者安装时套筒与螺栓未完全对准，还会导致套筒与螺栓的杆部发生接触，使得施加在螺栓上的载荷急剧增大，螺栓更加容易松动和断裂。

图16a和图16b分别简化地示出了套筒与螺栓的杆部未发生接触的情况下套筒和螺栓的受力情况。对于套筒，作用力F与分别在套筒的第上端面(第二端面)和下端面(第一端面)上受到的力f₁和f₂达到平衡，即满足公式F＝f₁+f₂。同时，螺栓在与套筒的第二端面接触的头部处是受到与力f₁大小相同、方向相反的力，在该力的作用下，螺栓在其螺纹部、即螺栓的末端部的位置处容易发生断裂失效。螺栓末端部的弯矩可以通过以下公式计算：M_S-Thread＝f₁L-M_S-Head。

需要说明的是，在现有的涡旋压缩机中，作用力F往往在切向方向和径向方向中的一个方向上很大而在另一个方向上很小。为了便于描述，本公开以套筒在切向方向上受到大载荷为示例进行说明。

本公开旨在通过使套筒的刚度方向与载荷方向相匹配，从而减小螺栓受到的载荷，减缓或防止螺栓松动或断裂。也就是说，在套筒受到较大载荷的方向上，套筒的弯曲刚度也较大；在套筒受到较小载荷的方向上，套筒的弯曲刚度也较小。

图4示出了根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的局部示意图，其中轴向柔性安装机构已经安装在主轴承座15的凸台151上，而定涡旋被移除，以便更加清楚地观察轴向柔性安装机构。轴向柔性安装机构包括螺栓19和位于螺栓19径向外侧的套筒18。在第一实施方式中，定涡旋、主轴承座15、螺栓19的结构及其安装位置、方式等与上文描述的现有的涡旋压缩机类似，因此不再赘述。参考图5a和图5b，套筒18 接收在定涡旋的凸缘126的安装孔中并且位于螺栓19的头部与主轴承座15的凸台151的上表面(接触表面)1511之间。套筒18的上端面(第二端面)182与螺栓19的头部的下表面接触，套筒18的下端面(第一端面)181与凸台151的上表面(接触表面)1511接触。

如图6a和图6b所示，与现有的轴向柔性安装机构中的大致圆筒形的套筒8不同，套筒18包括具有第一端面181的第一部段183和具有第二端面182的第二部段184。其中第二部段184呈大致圆筒形，其在径向方向上与切向方向上的尺寸大致相同。而第一部段183则构造为具有从第二部段184的外周壁向外延伸、尤其是沿切向方向向外延伸的翼状部，使得第一部段183的外轮廓在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸。在切向方向上，第一部段183的外轮廓延伸不超过凸台151的上表面(接触表面)1511的轮廓，第一部段183的外轮廓优选地与凸台 151的上表面(接触表面)1511的轮廓大致相同，从而在有限的空间内尽可能地增大第一部段的尺寸并且方便加工和安装。在径向方向上，第一部段183的径向最外侧的外壁与第二部段184的外周壁大致齐平，并与凸台151的对准壁152接触，第一部段183的径向最内侧的外壁可以与凸台151的径向内侧壁大致齐平或者略超过凸台的径向内侧壁，只要不与压缩机内的其他部件发生干涉即可。

由于第一部段在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸，因此增加了套筒在切向方向上的弯曲刚度。针对图16a和图16b所示的套筒和螺栓的受力情况，在作用力F不变的情况下，提高套筒在切向方向上的弯曲刚度能够改变套筒上的弯矩分布，从而导致套筒的上表面受到的力 f1减小。由此，作用在螺栓上的f1也减小，从而减小螺栓的末端部的弯矩和应力，增强螺栓的疲劳强度，大大减小了螺栓的断裂失效的风险。另外，在第一部段与对准壁接触的情况下，由于第一部段设置成在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸的非圆筒形结构，能够有效防止套筒发生旋转。再者，与现有的圆筒形套筒相比，套筒的第一端面的面积增大，因此能够减轻套筒在凸台上的压印。

如图5a和图5b所示，在涡旋压缩机中，优选地，第一部段183的上表面1831在轴向上不超过的凸缘126的下表面1262。也就是说，第一部段183位于定涡旋端板的凸缘126与主轴承座15的凸台151之间而未插入凸缘126的安装孔中，仅将第二部段184插入凸缘126的安装孔中。由于第二部段184可以具有与现有的凸缘126的安装孔相适应的尺寸，因此可以在不改造或更换例如动涡旋盘的其他部件的情况下，仅通过更换根据本公开的套筒，即可以改善螺栓断裂或松动的问题。当然，第一部段183的上表面1831在轴向上也可以超过的凸缘126的下表面 1262，只要将凸缘126的安装孔制造为与第一部段183的外轮廓相适应的形状即可。

下面将结合图7至图9d对根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机进行说明。与图4至图6b中示出的根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机类似，根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机包括定涡旋、轴向柔性安装机构和主轴承座25等，轴向柔性安装机构包括螺栓29和位于螺栓29径向外侧的套筒28。在第二实施方式中，定涡旋、主轴承座 25、螺栓29的结构及其位置、方式等与上文描述的第一实施方式的涡旋压缩机类似，因此不再赘述。

图7示出了根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机的局部示意图，其中轴向柔性安装机构已经安装在主轴承座25上，而定涡旋被移除，以便更加清楚地观察轴向柔性安装机构。参考图8a和图8b，套筒28接收在定涡旋的凸缘的安装孔中并且位于螺栓29的头部与主轴承座25的凸台251的上表面(接触表面)2511之间。套筒28的第二端面282与螺栓29的头部的下表面接触，套筒28的第一端面281与凸台251的上表面2511接触。

如图9a至图9d所示，与第一实施方式中的一体形成的包括翼状部的套筒18不同，套筒28构造为包括分体的圆筒部286和翼状部285的组件形式。图9a示出了圆筒部与翼状部装配后的套筒，其中圆筒部286 的下端插入翼状部285中心的通孔中。图9c和图9b分别示出了未装配的圆筒部和翼状部，其中，圆筒部286与现有的涡旋压缩机中的大致圆筒形的套筒结构类似，包括上端面和下端面。翼状部285则构造为与第一实施方式中的翼状部形状类似，其外轮廓在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸。

为了方便生产加工以及装配，翼状部285的下端可以构造为具有一对月牙形的台阶部2851。台阶部2851围绕翼状部285中心的通孔沿切向布置在通孔的两侧。台阶部2851与通孔之间存在小间隙以便于装配。台阶部2851在轴向上高度等于或大于凸台251的对准壁252的高度。当圆筒部286与翼状部285装配在一起形成套筒28时，圆筒部286的下端面与翼状部285(台阶部2851)的下端面齐平。由此，套筒形286 形成为具有大致圆筒形的第一部段284以及在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸的第二部段283。

为了与凸台251的对准壁252相适配，翼状部285在其径向最外侧还具有切割部2852，该切割部2852从翼状部285(台阶部2851)的下端面沿轴向向上延伸，切割部2852在轴向上的高度以及在径向上的长度分别大于或等于对准壁252的高度以及长度，并且切割部2852在轴向上的高度可以与台阶部2851的高度相同，从而在套筒安装至凸台时对准壁252容纳在切割部2852中。翼状部285的径向最内侧也可以设置切割部，以避免套筒28与其他部件造成干涉。

当如图9a所示的装配后的套筒28安装在主轴承座25上时，参照图 8a和图8b，圆筒部286的上端面构成套筒28的第二端面282，圆筒部 286的下端面和翼状部285(台阶部2851)的下端面共同构成套筒28的第一端面281。另外，主轴承座25的对准壁252置于翼状部285的径向最外侧的切割部2852中，使得对准壁252与翼状部285的切割部2852 和/或圆筒部286的外壁接触。优选地，使得对准壁252仅与圆筒部286 的外壁接触而不与翼状部285的切割部2852接触。因此当套筒28安装在主轴承座25上时，套筒28在径向方向上的定位由圆筒部286与对准壁252完成。由于圆筒部的加工精度较高，加工较方便，仅用圆筒部进行定位可以降低对翼状部的加工精度要求。另外，由于可以直接在现有的圆筒形套筒外周增设翼状部来制造第二实施方式中的套筒，对准壁不与翼状部的切割部接触也可以使得在翼状部加工过程中不必考虑与对准壁的精确匹配，降低对翼状部的加工要求。

在切向方向上，翼状部285延伸不超过凸台251的上表面2511的轮廓，翼状部285的外轮廓优选地与凸台251的上表面2511的轮廓大致相同，从而在有限的空间内尽可能地增大第二部段的尺寸。在径向方向上，优选地，翼状部285的台阶部2851的径向最外侧的外壁与圆筒部 286的外壁大致齐平；翼状部285的台阶部2851以外的部分的径向最外侧的外壁与对凸台251的径向外侧壁大致齐平。翼状部285的径向最内侧的外壁可以与凸台251的径向内侧壁大致齐平或者略超过凸台251的径向内侧壁，只要套筒25不与压缩机内的其他部件发生干涉即可。在轴向方向上，与第一实施方式类似，在涡旋压缩机中，优选地翼状部285位于定涡旋端板的凸缘226与主轴承座25的凸台251之间，也就是说，套筒28的翼状部285所在的第一部段283未插入凸缘226的安装孔中，仅将套筒28的第二部段284插入凸缘226的安装孔中。

与第一实施方式类似，由于套筒28的第二部段283在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸，因此增加了套筒28在切向方向上的弯曲刚度，从而与套筒在切向方向上受到的较大载荷相匹配。由此，减小螺栓的末端部的弯矩和应力，增强螺栓的疲劳强度，大大减小了螺栓的断裂失效的风险。套筒的这种结构还能够有效防止套筒发生旋转以及减轻套筒在凸台上的压印。此外，在第二实施方式中，无需更换套筒，通过将现有的圆筒形套筒插入翼状部285中即可以构成第二实施方式中的分体式的套筒，更加方便生产、安装和使用，成本更加低廉，适配范围更广。

图10示出了根据本发明的第三实施方式的涡旋压缩机的局部示意图，其中轴向柔性安装机构已经安装在主轴承座35上，而定涡旋被移除，以便更加清楚地观察轴向柔性安装机构。参考图11a和图11b，套筒38接收在定涡旋的凸缘326的安装孔中并且位于螺栓39的头部与主轴承座35的凸台351的上表面(接触表面)3511之间。套筒38的第二端面382与螺栓39的头部的下表面接触，套筒38的第一端面381与凸台351的上表面3511接触。

如图12a和图12b所示，与第二实施方式中的分体式套筒28类似，套筒38构造为包括分体的圆筒部386和翼状部385的组件形式。图12a 示出了圆筒部386与翼状部385装配后的套筒38。图12b示出了未装配的翼状部385，而圆筒部386与现有的涡旋压缩机中的大致圆筒形的套筒结构类似，因此在图中未示出。

在第三实施方式中，翼状部385同样构造其外轮廓在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸。与第二实施方式不同的是，翼状部385的上表面具有与圆筒部386的直径基本相同的盲孔3855，翼状部385的下表面具有用于螺栓39通过并与螺栓39的尺寸相适应的通孔3856，盲孔 3855与通孔3856共轴并连通。圆筒部386插入翼状部385的盲孔3855 中。翼状部385的下端构造为具有围绕通孔3856设置的台阶部3851，该台阶部3851优选地在径向方向上(尤其是径向外侧)具有与圆筒部386基本相同的尺寸，而在切向方向上则从通孔3856延伸至翼状部385 的切向最外侧。台阶部3851在轴向上高度可以大于或等于主轴承座35 的对准壁352的高度。当圆筒部386与翼状部385装配在一起形成套筒 38时，圆筒部386的下端面未与翼状部385(台阶部3851)的下端面齐平，即圆筒部386未贯穿翼状部385。由此，套筒形38形成为具有大致圆筒形的第一部段384以及在切向方向上的尺寸大于径向方向上的尺寸的第二部段383。

为了扩大套筒的适配范围，翼状部385在其径向最外侧还具有切割部3852，该切割部3852从翼状部385(或台阶部3851)的下端面沿轴向向上延伸，切割部3852在轴向上的高度可以等于或大于对准壁352 的高度并且可以与台阶部3851的轴向高度相等，切割部3852在径向上的长度可以等于或大于对准壁352的长度。翼状部385的径向最内侧也可以设置切割部，以避免套筒38与其他部件造成干涉。

当如图12a所示的装配后的套筒安装在主轴承座上时，参照图11a 和图11b，圆筒部386的上端面构成套筒38的第二端面382，翼状部385 的台阶部3851的下端面构成套筒38的第一端面381。另外，主轴承座 35的对准壁352容纳在翼状部385的径向最外侧的切割部3852中，使得对准壁352与翼状部385的切割部3852和/或圆筒部386的径向最外侧的外壁接触。例如图11a和图12a中示出的，由于通孔3856的轴向高度小于台阶部3851的轴向高度，而切割部3852在径向上的长度大于对准壁352的径向长度，因此在台阶部3851的径向侧壁上形成槽口3853，圆筒部386的外壁从台阶部3851的槽口3853露出，并且与对准壁352 相接触。与第二实施方式相似，优选地，使得对准壁352仅与圆筒部386 的外壁接触而不与翼状部385的切割部3852接触。因此当套筒38安装在主轴承座35上时，套筒38在径向方向上的定位由圆筒部386与对准壁352完成。

在切向方向上，翼状部385延伸不超过凸台351的上表面3511的轮廓，翼状部385的外轮廓优选地与凸台351的上表面3511的轮廓大致相同，从而在有限的空间内尽可能地增大第二部段383的尺寸。在径向方向上，优选地翼状部385的台阶部3851的径向最外侧的外壁与圆筒部386的外壁大致齐平，并共同与对准壁352接触；翼状部386的台阶以外的部分的径向最外侧的外壁与凸台352的径向外侧壁大致齐平。套筒38的径向最内侧的外壁可以与凸台35的径向内侧壁大致齐平或者略超过凸台35的径向内侧壁，只要不与压缩机内的其他部件发生干涉即可。在轴向方向上，与前述实施方式类似，在涡旋压缩机中，优选地翼状部385位于定涡旋端板的凸缘326与主轴承座35的凸台351之间，也就是说，套筒38的翼状部385所在的第一部段383未插入凸缘326 的安装孔中，仅将套筒38的第二部段384插入凸缘326的安装孔中。

第三实施方式中的套筒38具有与第二实施方式中的套筒28类似的防止套筒发生旋转、减轻套筒在凸台上的压印以及方便生产、安装和使用等效果。另外，第三实施方式中的套筒结构还可以获得更大的在切向方向上的弯曲刚度，从而在更大程度上增强了螺栓的抗疲劳强度。

主轴承座上的凸台上的对准壁也可以被省略，在这种情况下套筒在径向上的位置由壳体的内壁进行限制。图13至图16b示出了能够安装在未设置对准壁的主轴承座上的套筒。

图13和图14示出了第四实施方式中的分体式套筒48，该套筒48 与第二实施方式中的套筒28结构类似。套筒48具有圆筒部486和翼状部485，圆筒部486插入翼状部485中心的通孔中。与第二方式中的套筒不同的是，翼状部485的下端未设置台阶部和切割部，而是形成仅具有中心通孔的平面。圆筒部486的下端面与翼状部485的平面状的下端面齐平，从而构成套筒48的第一端面。当套筒48安装在主轴承座45 的凸台451上时，套筒48的第一端面与凸台451的上表面接触。优选地，翼状部485的第一端面的外轮廓与凸台451的上表面的外轮廓尺寸大致相同，更大程度上提高翼状部485在切向方向上的弯矩、减轻压印，并且更加方便制造和安装。

图15a和图15b示出了第四实施方式中的分体式套筒58，该套筒58 与第三实施方式中的套筒38结构类似。套筒具有圆筒部586和翼状部 585，翼状部585的上表面具有与圆筒部586的截面形状相匹配的盲孔 5855，翼状部585的下表面具有用于螺栓通过的通孔5856并且盲孔5855 与通孔5856共轴且连通。圆筒部586插入翼状部585的盲孔5855中。与第三实施方式中的套筒不同的是，翼状部585的下端未设置台阶部和切割部，而是形成仅具有通孔5856的平面。圆筒部586的下端面未与翼状部585的平面状的下端面齐平，仅由翼状部585的下端面构成套筒 58的第一端面。当套筒58安装在凸台上时，套筒58的第一端面与凸台的上表面接触。优选地，翼状部585的下端面(即套筒58的第一端面) 的外轮廓与凸台的上表面(接触表面)的外轮廓尺寸相同，更大程度上提高翼状部在切向方向上的弯矩、减轻压印，并且更加方便制造和安装。

在以上描述的分体式的套筒中，圆筒部与翼状部优选地以微过盈配合的方式固定连接。另外，尽管在本公开的实施方式中，发明人针对套筒在切向方向上的载荷大于在径向方向上的载荷的情况对套筒进行了改进，即，使得套筒在切向方向上的尺寸大于在径向方向上的尺寸。但本领域技术人员将理解的是，对于套筒在径向方向上的载荷大于在切向方向上的载荷的压缩机而言，本公开的改进方式仍然适用，仅需要适应性地将套筒调整为在径向方向上的尺寸大于在切向方向上的尺寸即可。

以下的表1中列出了现有的涡旋压缩机以及根据本公开的涡旋压缩机中的轴向柔性安装机构的受力状况的模拟分析结果，分别在螺栓与套筒发生接触和螺栓与套筒不发生接触的两种情况下进行对比。其中，参照图16a和图16b，F表示由于动涡旋相对定涡旋的扰动而对套筒施加的沿切向的作用力，f1、f2分别表示套筒的上端面和下端面上的受力。

表1

从表1中可以观察到，现有的涡旋压缩机中，当套筒在切向方向上受到的较大的载荷(作用力F)时，螺栓末端的弯矩较大，尤其是当套筒与螺栓发生接触时，螺栓的弯矩会急剧上升，上升幅度高达25.6％，使得螺栓松动断裂的风险极大地提高。然而，在根据本公开的涡旋压缩机中，无论螺栓是否与套筒发生接触，螺栓的弯矩均小于现有的涡旋压缩机中的在螺栓与套筒未发生接触的情况下的螺栓的弯矩。当螺栓与套筒未发生接触时，螺栓的弯矩下降37.6％，即使在螺栓与套筒发生接触的情况，螺栓的弯矩也比现有的在螺栓与套筒未发生接触的情况下的螺栓的弯矩下降22.5％。因此，根据本公开的涡旋压缩机能显著提高螺栓的抗疲劳强度，极大地改善螺栓松脱断裂的问题。

虽然已经参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性实施方式做出各种改变。还应理解的是，在技术方案不矛盾的情况下，各个实施方式的特征可以相互结合或者可以省去。

Claims (13)

1.一种涡旋压缩机，包括：

定涡旋(2)和动涡旋(3)，所述动涡旋(3)构造成能够相对于所述定涡旋(2)绕动以对流体进行压缩；

主轴承座(5；15；25；35；45)，所述主轴承座支撑所述动涡旋(3)；

轴向柔性安装机构，经由所述轴向柔性安装机构将所述定涡旋(2)连接至所述主轴承座，使得所述定涡旋(2)能够沿轴向方向移动预定距离，

所述轴向柔性安装机构包括螺栓(9；19；29；39)和设置在所述螺栓外周的套筒(8；18；28；38；48；58)，

其特征在于，所述套筒在轴向上包括与所述主轴承座接触的第一部段(183；283；383)和与所述定涡旋接触的第二部段(184；284；384)，所述第一部段构造成在径向方向上的弯曲刚度与在切向方向上的弯曲刚度不同。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中：对于所述套筒受到径向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，所述套筒构造成在径向方向上的弯曲刚度较大；对于所述套筒受到切向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，所述套筒构造成在切向方向上的弯曲刚度较大。

3.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述套筒包括圆筒部(186；286；386；486)和从圆筒部外周向外延伸的翼状部(185；285；385；485；585)，所述第一部段由所述套筒的设有所述翼状部的部段形成，所述第二部段由所述套筒的仅包括圆筒部的部段形成。

4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其中，所述翼状部在切向方向上的尺寸与其在径向方向上的尺寸不同，对于所述套筒受到径向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，所述翼状部的径向尺寸较大，而对于所述套筒受到切向方向上的载荷较大的涡旋压缩机，所述翼状部的切向尺寸较大。

5.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其中，所述圆筒部与所述翼状部形成为一体或分体。

6.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其中，在所述圆筒部与所述翼状部形成为分体的情况下：

所述圆筒部的下端面与所述翼状部的下端面齐平，两者共同构成所述套筒的与所述主轴承座接触的端面；或者

所述圆筒部的下端面不与所述翼状部的下端面齐平，所述翼状部的下端面构成所述套筒的与所述主轴承座接触的端面。

7.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其中，在所述圆筒部与所述翼状部形成为分体的情况下，所述圆筒部与所述翼状部以过盈的方式连接。

8.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其中，所述主轴承座包括与所述轴向柔性安装机构连接的凸台(51；151；251；351；451)，所述翼状部在所述套筒受到的载荷较大的方向上延伸不超过所述凸台的外轮廓。

9.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其中，所述主轴承座包括与所述轴向柔性安装机构连接的凸台(51；151；251；351；451)，所述凸台设置有沿轴向方向朝向所述定涡旋延伸的对准壁(52；152；252；352)，所述翼状部还包括从所述翼状部的与所述主轴承座接触的下端面沿轴向方向朝向所述定涡旋延伸的切割部(2852；3852)，用于容纳所述对准壁。

10.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其中，所述对准壁与所述切割部和/或所述圆筒部相接触，用于限制所述套筒的位置。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的涡旋压缩机，其中，所述翼状部(285)的下端构造为具有一对月牙形的台阶部(2851)，所述台阶部(2851)围绕所述翼状部(285)中心的通孔沿着所述套筒受到的载荷较大的方向布置在所述通孔的两侧，所述台阶部(2851)的下端面构造为所述翼状部(285)的与所述主轴承座接触的下端面。

12.根据权利要求3至10中任一项所述的涡旋压缩机，其中，所述翼状部(385)的下端构造为具有一个台阶部(3851)，所述台阶部(3851)布置成包围所述翼状部(285)中心的通孔(3856)，所述台阶部(3851)在所述套筒受到较小载荷的方向上具有与所述圆筒部(386)相同或者比所述圆筒部(386)小的尺寸，所述台阶部(3851)的下端面构造为所述翼状部(385)的与所述主轴承座接触的下端面。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的涡旋压缩机，其中，所述第一部段位于所述定涡旋与所述主轴承座之间，所述第二部段的至少一部分插入所述定涡旋的安装孔中。

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