CN112943614A - 曲轴结构及具有其的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲轴结构及具有其的压缩机。曲轴结构包括曲轴，曲轴的轴向方向开设有中心油孔，曲轴的周向设置偏心部，偏心部开设有储油腔体，储油腔体与中心油孔连通设置。当压缩机开始启动，油腔内储存的冷冻油沿着轴向方向上升到曲轴与其他部件之间的间隙内，保证曲轴与其他部件之间实现持续润滑；与此同时，随着曲轴的转动，油池内冷冻油在离心作用下沿着中心油孔向上涌动，一部分冷冻油可进入储油腔体内，补充储油腔体油量，避免储油腔体油量不足，这样设置使得曲轴与其他部件之间具有充足的润滑油体，减少曲轴摩擦损伤，有效提高曲轴的稳定性。

Description

曲轴结构及具有其的压缩机

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，具体而言，涉及一种曲轴结构及具有其的压缩机。

背景技术

现有的旋转式压缩机泵体通常包括气缸、滑片、上法兰、下法兰、曲轴及滚子。当曲轴旋转时，曲轴偏心部分和滚子与曲轴旋转轴不重合，为了保持曲轴的动力平衡性能，需要安装平衡块，但平衡块会增加排气噪声，增大曲轴的摩擦磨损，降低压缩效率；另外，现有的压缩机诸多摩擦副极易产生配合端面间的摩擦磨损及间隙泄漏，成为影响压缩机性能及可靠性的重要因素，因此保证摩擦副之间的润滑非常重要。目前主要通过旋转导油片给运动部件供油，在离心作用下抽取油池中的冷冻油，经由曲轴上的出油孔输送到下法兰、偏心部分、上法兰等区域，起到润滑作用。但运行频率越低，离心作用越小，导油片泵油的最大高度越低，即在低频率运行工况下，泵油高度太低，无法达到曲轴上半部分的出油孔，特别是曲轴与上法兰的中心油孔，曲轴与上法兰等部件润滑不充分，将导致曲轴磨损甚至损坏。

为了解决现有技术中存在的技术问题，有的在曲轴偏心部上设有第一减重平衡孔，第一减重平衡孔向上贯通偏心部的上端面且向下贯通偏心部的下端面，同时第一减重平衡孔还贯通偏心部的外周面。减轻曲轴的偏心质量，减小旋转偏心惯性力，降低压缩机的振动及噪音，减轻压缩机内平衡块的重量甚至避免使用平衡块。有的在曲轴凸轮圆柱面增加一个环形沟槽，减少了凸轮圆柱面与圆环内径的接触面积，提升了凸轮圆柱面与圆环内径相接触的油膜厚度，润滑效果更好，减少摩擦力且降低压缩机的能量损耗。还有的在曲轴的偏心部开设与偏心部的外壁和中心油孔连通的减重部，从而减轻偏心部重量的同时给偏心部和滚子之间提供润滑，降低摩擦功耗。

现有技术中采用的技术方案仅考虑曲轴转动的稳定性、与滚子的润滑效果，但没有考虑曲轴的磨损情况，容易造成泵油高度不足，曲轴与轴承之间润滑不充分等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种曲轴结构及具有其的压缩机，以解决现有技术中曲轴转动稳定性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种曲轴结构，包括：曲轴，曲轴的轴向方向开设有中心油孔，曲轴的周向设置偏心部，偏心部开设有储油腔体，储油腔体与中心油孔连通设置。

进一步地，曲轴具有长轴段和短轴段，储油腔体具有开口，储油腔体的开口开设于偏心部的朝向曲轴的长轴段一侧的端面上，储油腔体的朝向短轴段一侧的侧壁形成储油腔体的底面，储油腔体通过进油通道与中心油孔连通。

进一步地，偏心部还包括导油叶片，导油叶片设置于储油腔体内，且导油叶片将储油腔体分隔成两个储油腔体单元，进油通道的进口端与中心油孔连通，进油通道的出口端均与两个储油腔体单元连通地设置。

进一步地，导油叶片的第一端与储油腔体的底面连接，导油叶片的第二端沿曲轴的轴向方向朝向储油腔体的开口侧螺旋上升设置。

进一步地，储油腔体的底面为螺旋面，螺旋面朝向曲轴的长轴段方向螺旋上升设置。

进一步地，进油通道的轴线与水平面具有夹角地设置。

进一步地，偏心部还设置有偏心油孔，偏心油孔的进口端与中心油孔连通设置，偏心油孔的出口端开设于偏心部的外表面上，进油通道的进口端位于偏心油孔的下方，进油通道的出口端开设于储油腔体的靠近中心油孔一侧的侧壁上。

进一步地，沿曲轴的轴向方向，进油通道的出口端在储油腔体的侧壁上的高度大于或等于偏心部的轴向方向高度的一半。

进一步地，储油腔体的周向具有依次连接的第一弧面、第一过渡面、第二弧面和第二过渡面，第一弧面靠近中心油孔一侧设置，第一过渡面与第二弧面相对地设置。

进一步地，第二过渡面为直面，且第二过渡面沿竖直方向设置，第二过渡面所在的平面过曲轴的轴线。

进一步地，曲轴的轴线与偏心部的轴线形成的平面与第二过渡面所在的平面相垂直地设置。

进一步地，第一弧面的半径与曲轴的长轴段的半径相同。

进一步地，偏心部的外表面的型线为第一弧线，第二弧面的型线为第二弧线，第一弧线与第二弧线同心地设置。

进一步地，储油腔体的底面沿曲轴的轴线方向螺旋延伸设置，部分的储油腔体的底面与储油腔体开口所在的表面连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括曲轴结构，曲轴结构为上述的曲轴结构。

应用本发明的技术方案，由于偏心部上设置储油腔体，曲轴开始运行前，由于重力作用，偏心部分以上的零件上附着的冷冻油沿着曲轴滑落，存储到储油腔体内。当压缩机开始启动，油腔内储存的冷冻油沿着轴向方向上升到曲轴与其他部件之间的间隙内，保证曲轴与其他部件之间实现持续润滑；与此同时，随着曲轴的转动，油池内冷冻油在离心作用下沿着中心油孔向上涌动，一部分冷冻油可进入储油腔体内，补充储油腔体油量，避免储油腔体油量不足，这样设置使得曲轴与其他部件之间具有充足的润滑油体，减少曲轴摩擦损伤，有效提高曲轴的稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的压缩机的泵体结构的实施例的爆炸结构示意图；

图2示出了根据本发明的压缩机的泵体结构的实施例的剖视结构示意图；

图3示出了根据本发明的曲轴的实施例的俯视结构示意图；

图4示出了图3中A-A向的剖视结构示意图；

图5示出了图3中B-B向的剖视结构示意图；

图6示出了根据本发明的曲轴的另一实施例的俯视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上法兰；2、顶部出油孔；3、曲轴；4、上法兰出油孔；5、储油腔体；501、第一弧面；502、第一过渡面；503、第二弧面；17、第二过渡面；

6、导油叶片；7、滑片；8、滚子；9、气缸；10、下法兰；11、导油片；12、中心油孔；13、下法兰出油孔；14、芯轴；15、油腔旋转壁面；16、油腔底座；18、偏心油孔；19、进油通道；20、油腔外壁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图6所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种曲轴结构。

具体地，曲轴结构包括曲轴3。曲轴3的轴向方向开设有中心油孔12。曲轴3的周向设置偏心部。偏心部开设有储油腔体5。储油腔体5与中心油孔12连通设置。

在本实施例中，由于偏心部上设置储油腔体，曲轴开始运行前，由于重力作用，偏心部分以上的零件上附着的冷冻油沿着曲轴滑落，存储到储油腔体内。当压缩机开始启动，油腔内储存的冷冻油沿着轴向方向上升到曲轴与其他部件之间的间隙内，保证曲轴与其他部件之间实现持续润滑；与此同时，随着曲轴的转动，油池内冷冻油在离心作用下沿着中心油孔向上涌动，一部分冷冻油可进入储油腔体内，补充储油腔体油量，避免储油腔体油量不足，这样设置使得曲轴与其他部件之间具有充足的润滑油体，减少曲轴摩擦损伤，有效提高曲轴的稳定性。

如图1至图4所示，曲轴3具有长轴段和短轴段。储油腔体5具有开口，储油腔体5的开口开设于偏心部的朝向曲轴3的长轴段一侧的端面上，储油腔体5的朝向短轴段一侧的侧壁形成储油腔体5的底面，储油腔体5通过进油通道19与中心油孔12连通。这样设置使得冷冻油可以通过中心油孔12进入储油腔体5，继而使得冷冻油能够通过储油腔体5的开口继续沿曲轴的轴向方向实现供润滑油。

为了提高储油腔体5内的冷冻油的输送行程，偏心部还包括导油叶片6。导油叶片6设置于储油腔体5内。且导油叶片6将储油腔体5分隔成两个储油腔体单元，进油通道19的进口端与中心油孔12连通，进油通道19的出口端均与两个储油腔体单元连通地设置。

进一步地，导油叶片6的第一端与储油腔体5的底面连接，导油叶片6的第二端沿曲轴3的轴向方向朝向储油腔体5的开口侧螺旋上升设置。这样设置能够进一步提高导油叶片6的导油效率。

其中，储油腔体5的底面为螺旋面，螺旋面朝向曲轴3的长轴段方向螺旋上升设置。这样设置能够起到提高曲轴的轴向方向冷冻油的行程，继而保证了对曲轴实现充分润滑的作用。

如图4所示，进油通道19的轴线与水平面具有夹角地设置。这样设置能够提高储油腔体5的进油效率。

进一步地，偏心部还设置有偏心油孔18。偏心油孔18的进口端与中心油孔12连通设置。偏心油孔18的出口端开设于偏心部的外表面上，进油通道19的进口端位于偏心油孔18的下方，进油通道19的出口端开设于储油腔体5的靠近中心油孔12一侧的侧壁上。其中，沿曲轴3的轴向方向，进油通道19的出口端在储油腔体5的侧壁上的高度大于或等于偏心部的轴向方向高度的一半。这样设置能够降低曲轴的加工难度，同时减小了进油通道19内冷冻油的行程，提高了冷冻油的润滑效率。

如图6所示，在本实施例中，储油腔体5的周向具有依次连接的第一弧面501、第一过渡面502、第二弧面503和第二过渡面17。第一弧面501靠近中心油孔12一侧设置，第一过渡面502与第二弧面503相对地设置。其中，第二过渡面17为直面，且第二过渡面17沿竖直方向设置，第二过渡面17所在的平面过曲轴3的轴线。曲轴3的轴线与偏心部的轴线形成的平面与第二过渡面17所在的平面相垂直地设置。这样设置能够有效地提高曲轴的强度和可靠性。

其中，第一弧面501的半径与曲轴3的长轴段的半径相同。这样设置能够保证曲轴的强度，使得曲轴3在作业中不会发生变形。

进一步地，偏心部的外表面的型线为第一弧线，第二弧面503的型线为第二弧线，第一弧线与第二弧线同心地设置。这样设置能够起到有效利用偏心部内部空间的同时，还起到保证偏心部的强度的作用。

进一步地，储油腔体5的底面沿曲轴3的轴线方向螺旋延伸设置，部分的储油腔体5的底面与储油腔体5开口所在的表面连接。这样设置同样能够起到提升润滑油输送行程的作用，同时使得位于储油腔体5内的润滑油能够及时的排出储油腔体5外实现润滑，提高了润滑油的利用率。

上述实施例中的曲轴还可以用于压缩机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括曲轴结构，曲轴结构为上述实施例中的曲轴结构。

在现有的压缩机泵体组件中，曲轴作为最重要的旋转部件，在低频运行或初始运行时冷冻油难以充分润滑压缩机各个摩擦副，特别是上法兰与曲轴的摩擦副，这将导致曲轴磨损甚至变形损坏，缩短曲轴的使用寿命，同时润滑不充分也会导致摩擦阻力增大，压缩机的能效降低。本申请通过偏心油腔储存冷冻油，导油叶片输送冷冻油，可以实现压缩机初始运行时上法兰润滑，可以实现压缩机低频运行时，迅速润滑泵体组件内的各个摩擦副。

具体地，压缩机还包括上法兰1、气缸9、滚子8、滑片7、导油片11、曲轴3、下法兰10，曲轴3由长轴段和短轴段、偏心部组成，其中曲轴3具有中心油孔12、顶部出油孔2，压缩机的泵体组件中还包括上法兰出油孔4、偏心油孔18，进油通道19，下法兰出油孔13，其中进油通道19与水平面有一定夹角，连通储油腔体5和中心油孔12，进油通道19在中心油孔12的进口段低于偏心油孔18，在储油腔体5的出口高于偏心部分高度的1/2。

如图4所示，曲轴3偏心部分包括由油腔外壁20、第二过渡面17、油腔旋转壁面15(即部分的储油腔体5的底部为螺旋面)和芯轴14，其中，偏储油腔体5的远离长轴段一侧形成油腔底座16。油腔外壁20的边界曲线为偏心部分的同心圆弧线与第二过渡面17相交。油腔旋转壁面15为螺旋壁面，导油叶片6位于偏心部内部且为螺旋结构。

在压缩机停止运行后，曲轴3与上法兰1的间隙中的冷冻油在重力作用下滑落，被储存储油腔体5中。当压缩机再次启动时，导油叶片6随之旋转，储油腔体5内存储的冷冻油在离心作用下，沿着导油叶片6的表面向上涌动，迅速抵达曲轴3与上法兰1之间，润滑曲轴3和上法兰1，更好的保护曲轴3和上法兰1。与此同时，导油片11随着曲轴3转动，油池内冷冻油在离心作用下沿着中心油孔12向上涌动。当泵油高度不断上升，一部分冷冻油经由下法兰出油孔13，到达下法兰10与曲轴3的间隙，可以保持曲轴3与下法兰10之间的润滑；一部分冷冻油继续上升至曲轴3偏心部，经由偏心油孔18，进入曲轴3和滚子8的间隙，可以保持曲轴3与滚子8之间的润滑；一部分冷冻油经由上法兰出油孔4进入储油腔体5，补充储油腔体5油量，避免储油腔体5油量不足，保证曲轴3与上法兰1之间的持续润滑。保证摩擦副拥有充足的冷冻油润滑，减少了曲轴3与上法兰1干磨的时长。采用本申请的技术方案，减轻了曲轴3的动力不平衡程度，有利于提高压缩机运行稳定性与可靠性；减少了运动部件的摩擦损耗，增加压缩机的寿命；同时能够减小运转时平衡块所受的气体阻力，提高压缩机的能效。

采用本申请的压缩机结构，通过增加储油腔体，提高油面高度，保证初始运行时，曲轴与上法兰之间有足够的冷冻润滑，并且保证低频率工况下，泵油高度能够迅速到达泵体组件之间进行润滑，减少了曲轴与上法兰、曲轴与滚子等零件的摩擦损耗，增加压缩机的寿命，降低零件之间的摩擦力，增加压缩机的能效。减轻曲轴的动力不平衡程度，增加了曲轴的稳定性，降低曲轴发生故障的概率，有利于提高压缩机运行稳定性与可靠性。同时能够起到减小平衡块的厚度，降低压缩机制造成本，能够减小运转时平衡块所受的气体阻力，提高压缩机的能效。

具体地，压缩机开始启动，油腔内储存的冷冻油沿着导游叶片上升到达上法兰与曲轴之间的间隙，保证曲轴与上法兰之间的持续润滑；与此同时，随着曲轴的转动，导油片随曲轴转动，油池内冷冻油在离心作用下沿着中心油孔向上涌动。当泵油高度到达下法兰出油孔时，一部分冷冻油经由下法兰出油孔到达下法兰与曲轴的间隙，可以保持曲轴与下法兰的润滑，其余冷冻油继续上升至曲轴偏心部分，经由偏心出油孔，进入滚子与偏心圆的间隙，可以保持曲轴与下法兰的润滑，其余冷冻油继续上升至油腔出油孔时，经油腔出油孔进入偏心油腔，补充偏心油腔油量，避免偏心油腔油量不足。

采用本申请的技术方案取得如下技术效果：

1、在压缩机运行的初始阶段，储油腔体的冷冻油迅速导入曲轴与上法兰之间，保证摩擦副拥有充足的冷冻油润滑，减少了曲轴与上法兰干磨的时长，更好的保护曲轴。

2、降低导油片最低泵油高度，保证了在低频率运行工况下上法兰与曲轴的润滑，减少了运动部件的摩擦损耗，降低零件之间的摩擦力，增加压缩机的寿命。

3、通过部分掏空偏心部，减轻了曲轴的动力不平衡程度，降低曲轴发生故障的概率，有利于提高压缩机运行稳定性与可靠性。

4、减小平衡块的厚度，降低压缩机制造成本，同时能够减小运转时平衡块所受的气体阻力，提高压缩机的能效。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种曲轴结构，其特征在于，包括：

曲轴(3)，所述曲轴(3)的轴向方向开设有中心油孔(12)，所述曲轴(3)的周向设置偏心部，所述偏心部开设有储油腔体(5)，所述储油腔体(5)与所述中心油孔(12)连通设置。

2.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述曲轴(3)具有长轴段和短轴段，所述储油腔体(5)具有开口，所述储油腔体(5)的开口开设于所述偏心部的朝向所述曲轴(3)的长轴段一侧的端面上，所述储油腔体(5)的朝向所述短轴段一侧的侧壁形成所述储油腔体(5)的底面，所述储油腔体(5)通过进油通道(19)与所述中心油孔(12)连通。

3.根据权利要求2所述的曲轴结构，其特征在于，所述偏心部还包括导油叶片(6)，所述导油叶片(6)设置于所述储油腔体(5)内，且所述导油叶片(6)将所述储油腔体(5)分隔成两个储油腔体单元，所述进油通道(19)的进口端与所述中心油孔(12)连通，所述进油通道(19)的出口端均与两个所述储油腔体单元连通地设置。

4.根据权利要求3所述的曲轴结构，其特征在于，所述导油叶片(6)的第一端与所述储油腔体(5)的底面连接，所述导油叶片(6)的第二端沿所述曲轴(3)的轴向方向朝向所述储油腔体(5)的开口侧螺旋上升设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的曲轴结构，其特征在于，所述储油腔体(5)的底面为螺旋面，所述螺旋面朝向所述曲轴(3)的长轴段方向螺旋上升设置。

6.根据权利要求2所述的曲轴结构，其特征在于，所述进油通道(19)的轴线与水平面具有夹角地设置。

7.根据权利要求6所述的曲轴结构，其特征在于，所述偏心部还设置有偏心油孔(18)，所述偏心油孔(18)的进口端与所述中心油孔(12)连通设置，所述偏心油孔(18)的出口端开设于所述偏心部的外表面上，所述进油通道(19)的进口端位于所述偏心油孔(18)的下方，所述进油通道(19)的出口端开设于所述储油腔体(5)的靠近所述中心油孔(12)一侧的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的曲轴结构，其特征在于，沿所述曲轴(3)的轴向方向，所述进油通道(19)的出口端在所述储油腔体(5)的侧壁上的高度大于或等于所述偏心部的轴向方向高度的一半。

9.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述储油腔体(5)的周向具有依次连接的第一弧面(501)、第一过渡面(502)、第二弧面(503)和第二过渡面(17)，所述第一弧面(501)靠近所述中心油孔(12)一侧设置，所述第一过渡面(502)与所述第二弧面(503)相对地设置。

10.根据权利要求9所述的曲轴结构，其特征在于，所述第二过渡面(17)为直面，且所述第二过渡面(17)沿竖直方向设置，所述第二过渡面(17)所在的平面过所述曲轴(3)的轴线。

11.根据权利要求10所述的曲轴结构，其特征在于，所述曲轴(3)的轴线与所述偏心部的轴线形成的平面与所述第二过渡面(17)所在的平面相垂直地设置。

12.根据权利要求9所述的曲轴结构，其特征在于，所述第一弧面(501)的半径与所述曲轴(3)的长轴段的半径相同。

13.根据权利要求9所述的曲轴结构，其特征在于，所述偏心部的外表面的型线为第一弧线，所述第二弧面(503)的型线为第二弧线，所述第一弧线与所述第二弧线同心地设置。

14.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述储油腔体(5)的底面沿所述曲轴(3)的轴线方向螺旋延伸设置，部分的储油腔体(5)的底面与所述储油腔体(5)开口所在的表面连接。

15.一种压缩机，包括曲轴结构，其特征在于，所述曲轴结构为权利要求1至14中任一项所述的曲轴结构。

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