CN1190593C - 安装气密压缩机转子的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于安装气密压缩机转子的装置和方法，上述装置包括牵引杆(40)，该牵引杆宽松地共轴地穿过压缩机马达的转子(30)，该牵引杆具有第一端部和第二相对端部，前者连接于曲轴(10)的靠近转子(30)端面的端部，而后者压靠在转子(30)的相对端面上，驱动装置(DM)可啮合该第二相对端部，使牵引杆(40)移动，由此使曲轴(10)进行足够大的相对运动，从而利用机械干预方法将曲轴(10)的延伸部分(11)嵌入到转子(30)的内部。

Description

安装气密压缩机转子的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种装置和方法，用于将通常用在小型制冷系统中的气密压缩机马达转子安装和固定在曲轴上。
背景技术
将马达转子固定在压缩机曲轴上的一种已知结构是采用机械干预方法进行安装。在这种先有技术中，先将马达加热到一定温度，此温度低到不损坏马达的结构，但高到可以使其发生必要的热膨胀，以便将曲轴装入到转子中，而不施加可能损坏转子结构的机械力。然后在曲轴装入到转子以后，使转子冷却，因此转子便发生热收缩，将压力作用在曲轴的外轴上，由此确保转子和曲轴之间的转动连接和轴向锁定。
在这种转子-曲轴组件中，将转子加热到足以引起热膨胀的温度，这种加热可以尽量减少将转子装到曲轴上时加在转子上的轴向力，而且还需使曲轴和转子标称直径之间的差应当达到这样一种值，使得在安装操作完成后可以确保必须的机械固定。
在最广泛使用的转子中，例如磁铁被安装在磁铁芯和钢壳之间的转子中，转子的结构其强度足可以承受加热以及将曲轴装入转子时所必须施加的轴向力。已知结构的这些转子例如具有包围磁铁的钢外壳的转子，其结构的强度强到可以经过预先加热利用机械干预法将转子简单地和成本低地装在曲轴上。
然而在其它转子中，例如磁铁只通过粘接剂粘接在转子芯的不用外部钢外壳的那些转子上，其总的结构虽然较简单，成本不太高，而且电池感应更有效，但是如不冒受损坏的风险，其强度不足以承受用机械干预法进行安装所必须的机械力和温度，虽然转子可以装在曲轴上，但是磁铁与转子芯和其它结构部件的粘接作用可能受到损坏，从而损坏了要生产的压缩机的可靠性。
在不加热的条件下利用机械干预法的安装解决方案，虽然在马达结构更为牢固的某些情况下可以接受，但是需要向转子和曲轴外端部施加相反的轴向力才能够实现，在安装操作期间，这种相反的轴向力由于固定装置和向曲轴和转子施加压力的驱动装置的定位偏差而不容易准直，这种误准直原因主要是作用在曲轴上的轴向力是在曲轴的与转子相对的一端上作用的压力，这种安装误准直即使很小也容易在形成的组件上引起不能接受的形变。
对结构容易脆裂的这种转子，提出的安装方案需要很复杂的过程，这种过程增加了最后产品的成本，例如用粘接剂将转子固定在曲轴上时将增加成本。
发明内容
本发明总的是提供一种结构简单而强度大的安装装置，以保证利用机械干预法将气密压缩机的马达转子固定在曲轴上，不需要预先加热转子，并在安装操作期间可以尽量减少部件之间发生误准直的危险。提供一种气密压缩机便可以达到上述目的，该压缩机包括：具有端部法兰的曲轴，该端部法兰具有环形表面和延伸部分；轴承毂，该轴承毂径向支撑曲轴并具有环形端面，该端面与环形表面形成止推轴承；利用机械干预法进行固定的马达转子，该转子固定在曲轴的延伸部分外周上。本发明的安装装置包括：牵引杆，该牵引杆宽松地同轴地穿过转子，从而使第一端部同轴地和可以脱开地连接于装在转子内部的曲轴的一个端部，而其第二相对端靠着转子的相对端面；驱动装置，与牵引杆的第二端部啮合，从而使牵引杆运动，引起曲轴的轴向移动，从而可利用机械干预法将曲轴延伸部分装在转子内；轴向间隙形成装置，该装置可以在不作用位置和作用位置之间位移，该轴向间隙形成配置在曲轴端部法兰的环形表面和轴承毂的环形端面之间，使得在环形表面和环形端面之间的轴向间隙达到预定值时可以停止曲轴在转子内的轴向安装位移；抽出装置，该装置在操作上连接于间隙形成装置，使得可以使后者在其不作用位置和作用位置之间移动。
本发明的再一目的是提供一种用机械干预法进行安装的安装方法，该方法简易而安全，可以确保利用机械干预法将马达的转子固定在气密压缩机的曲轴上，不需要预先加热转子构件或施加不必要的力，减少安装操作期间部件之间发生误准直的危险。
附图说明
下面参照附图说明本发明，这些附图是：
图1是组件沿直径的纵向截面图，该组件包括转子、曲轴、轴承毂和安装装置，示出曲轴嵌入到转子前的安装状态；
图2是类似于图1的视图，示出曲轴开始进入到转子内的状态，图中采用轴向间隙形成装置的第一实施例，该轴向间隙形成装置确定曲轴和轴承毂之间的间隙；
图2a是用在图2中的轴向间隙形成装置的放大侧视图；
图2b是图2所示轴向间隙形成装置的平面图；
图3是类似于图2的视图，示出已嵌入转子内并固定在转子中的曲轴，还示出牵引杆和轴向间隙形成装置正与曲轴的脱离；
图3a是图3一部分的放大细节图，示出轴承的轴向间隙，以及轴向间隙形成装置在脱开时的相对位置；
图4、4a和4b是分别类似于图2、2a和2b的视图，图中采用另一实施例的轴向间隙形成装置；
图5是类似于图3的视图，示出轴向间隙形成装置在退出牵引杆仍保持在曲轴上；
图5a是图5中一部分的放大细节图。
具体实施方式
如附图所示，本发明的安装装置和方法适用于气密压缩机，该压缩机的曲轴是由轴承毂20支承，具有延伸部分11，该压缩机的马达转子30固定在该延伸部分11上，该曲轴具有端部法兰12，该端部法兰上形成环形表面13，该环形表面轴向固定在轴承毂20的相应端面23上。
按照示出的实施例，本发明的安装装置包括牵引杆40，该牵引杆为螺栓形状，其直径显著小于转子的内直径，其长度大于转子30的轴向延伸部分。该牵引杆40在其一端具有加大的头部41，该头部最好成形为可以接收驱动装置，该驱动装置大体是一种施加转动运动的工具(未示出)，上述加大的头部其尺寸被定为在牵引杆40穿过上述转子30时可以压靠在转子30的端表面31上。牵引杆的相反于加大头部41的端部具有螺纹部分42，该螺纹部分在所示的实施例中，形成在牵引杆40的外部。
按照所示的实施例，还提供支承件50，该支承件通常为滚动支承件，该支承件套在牵引杆40上，位于牵引杆的加大头部和转子30的相邻端面31之间，使得加大头部41可以相对于加大头部压靠的转子端面31以最小的磨损自由转动。
当牵引杆40穿过转子30时，其具有螺纹部分42的端部可轴向连接于螺纹延伸部分14，该螺纹延伸部分形成在曲轴10的延伸部分11的内部，至少在延伸部分的一部分长度上为管子形状，其外直径定为可以利用干预法装在转子30内。牵引杆40的螺纹部分42轴向连接于曲轴10的螺纹延伸部分14，通常可以在曲轴10穿过轴承毂20后将牵引杆40的螺纹部分42同轴地连接于曲轴10的螺纹延伸部分14，直至上述轴承毂20的环形端面23与曲轴10端部法兰12的相邻环形表面13形成止推轴承。
由于牵引杆40的加大头部41压靠在转子30的相邻端面31上，以及螺纹部分42连接于曲轴10的螺纹延伸部分14，所以可利用机械干预方法转动加大的头部41，使曲轴10在转子30的内部进行轴向移动，直至将曲轴10的延伸部分11完全装在转子30内，由此可以确保转子安全地和正确地固定在曲轴10上。
按照上述方法，在利用干预法将转子30装在曲轴10期间，作用于转子30的轴向力将集中在转子的芯上，从而可以避免伤害上述转子的结构。
在例示的本发明安装装置实施例中，具有加大头部41的牵引杆40宽松地穿过支承件50和转子30，然后连接于已穿过轴承毂20的曲轴10上。然而应当明白，该加大头部41可以具有独立的结构，可以利用螺纹和其它任何装置连接于牵引杆40，该加大头部在沿一个方向转动时，可使曲轴10轴向移到转子30的内部。
虽然图中未示出，但是应当明白，牵引杆40的运动可以提供足够大的轴向位移，从而将曲轴10装在转子30中。
牵引杆40可由任一种类型的驱动装置DM牵引提供轴向移动，该驱动装置仅在图中示意示出，并支承在转子30的相邻端面上，在这些结构变型中，可采用例如下面两种解决方案中的任意一种方法将牵引杆40连接于曲轴10：
在第一种解决方案中，利用曲轴10的螺纹延伸部分14和牵引杆40的螺纹42进行连接，前者和后者是相互啮合的。在进行这种连接之后，曲轴10保持固定不动，然后启动驱动装置，使牵引杆-曲轴组件进行轴向移动。在这种解决方案中只需使牵引杆40轴向运动便可安装曲轴10。
在第二种解决方案中，牵引杆40的第一端部具有下部分，在使牵引杆40共轴地向曲轴10进行少许轴向运动和转动之后，该下部分将嵌入曲轴10相邻端内部形成的相应突出部。
在完成连接后，启动驱动装置DM，使牵引杆-曲轴组件进行轴向移动，这样便获得所需的固定。
在本文所考虑的所有方案中，在将曲轴10安装在转子30中以后，可使牵引杆40与该组件脱开连接，并可以从转子内部抽出来。
在上述任何一种解决方案中，必须在曲轴10端部法兰12的环形表面13和轴承毂20的环形端面23之间形成小的轴向间隙，使得这两个面向部分形成曲轴-轴承毂组件的止推轴承。
可利用其他的适当装置形成轴向间隙，只要这些装置能够确保在要形成的支承轴承表面之间形成要求的间隔。
解决此问题的一种可行方案示于图2、2a、2b.、3和3a。
在此实施例中，具有间隙检测装置61的测量叶片60配置在曲轴10环形表面13和轴承毂20的环形端面23之间，使得间隙检测装置61可以检测支承轴承的两个面向部分之间的轴向距离，并在上述支承轴承的面向部分刚好达到要求的轴向距离时停止在转子30中曲轴10的安装轴向位移。
测量叶片60可用约0.1-0.2毫米厚的钢片制造，具有U型形状，可以宽松地卡在曲轴10上，在其各个侧腿上具有突出部62，该突出部这样配置和定尺寸，使得该凸出部在上述转子30中的曲轴10中达到安装位移的终点时，在曲轴10和轴承毂20之间受到压力时可以发生一定的弹性形变。利用间隙检测装置61可以检测测量叶片60突出部62的这种弹性形变，该间隙检测装置为“应变测量计”(或形变传感器)的形式，该应变测量计装在上述测量叶片60上，位于突出部62的区域。
当突出部62达到一定形变时，该间隙测量装置61便向控制单元(未示出)发出信号，即发出使驱动装置停止牵引牵引杆40的指令。由此可以在曲轴10和轴承毂20之间获得正确的轴向间隙，但测量叶片60不能留在该处，然后利用适当抽出装置EM的作用力将该测量叶片从曲轴-轴承毂组件中径向抽出来，该抽出装置在图中仅示意示出，在操作上连接于上述测量叶片60。
如图4、4a、4b、5和5a所示，形成支承轴承所需间隙的另一种解决方案包括提供间隙叶片70，该叶片也为U型形状，其厚度对应于曲轴10和轴承毂20之间的最小轴向间隙。
和采用测量叶片60的情况一样，间隙叶片70可利用适当的抽出装置EM的作用在垂直于曲轴10轴线的平面上沿相反的两个方向进行径向移动。在组装时，间隙叶片70在曲轴10上的位置使得上述间隙叶片在曲轴10环形表面13和轴承毂的环形端面23之间受到压力，从而可以利用牵引力的控制作用限制曲轴深入到转子30的程度。在这种解决方案中，间隙叶片70被夹压在曲轴10端部法兰12的环形表面13和轴承毂20的环形端面23之间。
在这种情况下，为了取出间隙叶片70，利用取出装置LM，向插入到转子30中的曲轴10的端部沿安装方向的相反方向施加一个轴向反冲力，该力正比于将曲轴10装入到转子30中所用的牵引力。这种轴向反冲力可使曲轴10和转子30之间产生在要求范围内的很小的相对轴向移动，但是这种移动大到可以使间隙叶片70从曲轴10上向外移出，留下在曲轴10端部法兰12的环形表面13和轴承毂20的环形端面23之间的轴向间隙。
本文中提出的结构性方案因为利用作用在嵌入转子30中曲轴10端部的轴向力和利用支承在转子30自身上的装置将曲轴10牵引到转子30的内部，从而可以尽量减少轴向力的施力线和曲轴10之间的不准直问题。

Claims (16)

1.一种用于安装气密式压缩机转子的装置，该压缩机包括：曲轴(10)，具有端部法兰(12)，该法兰(12)具有环形表面(13)和延伸部分(11)；轴承毂(20)，径向支承曲轴(10)和具有环形端面(23)，该环形端面与环形表面(13)形成止推轴承；马达的转子(30)，该转子利用机械干预法固定在曲轴(10)的延伸部分(11)上，该装置的特征在于包括：牵引杆(40)，该牵引杆宽松且共轴地穿过转子(30)，该牵引杆具有共轴和可脱开地连接于装在转子(30)中的曲轴(10)的一个端部的第一端部和压靠在转子(30)相对端面的第二相对的端部；驱动装置(DM)，与牵引杆(40)的第二端部啮合，从而运动后者，使曲轴(10)进行充分的轴向移动，从而利用机械干预方法将其延伸部分(11)固定于转子(30)；轴向间隙形成装置(60、70)，该轴向间隙形成装置可以在位于曲轴(10)端部法兰(12)的环形表面(13)和轴承毂(20)的环形端面(23)之间的非作用位置和作用位置之间移动，从而可以在环形表面(13)和环形端面(23)之间的轴向间隙达到预定值时停止曲轴(10)在转子(30)内的轴向安装位移；抽出装置(EM)，该抽出装置在操作上连接于轴向间隙形成装置(60、70)，从而使后者可以在其非作用位置和作用位置之间移动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该轴向间隙形成装置(60)形为测量叶片，具有突出部(62)，该突出部在操作上连接于轴向间隙检测装置(61)，并且该凸出部在轴承毂(20)的环形端面(23)和曲轴(10)端部法兰(12)的环形表面(13)之间受到压力作用时，可以在轴向间隙形成装置(60)的作用位置发生弹性形变。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，该间隙检测装置(61)由应变测量计形成，装在测量叶片(60)上，位于其突出部(62)的区域。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该轴向间隙形成装置(70)形为间隙叶片，其厚度对应于环形表面(13)和轴承毂(20)环形端面(23)之间的最小轴向间隙，该轴向间隙形成装置在达到该轴向间隙形成装置(70)的操作位置时位于环形表面(13)和环形端面(23)之间。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括松开装置(LM)，该松开装置配置成可向已装在转子(30)中的曲轴(10)施加一个方向相反于安装方向的轴向反冲力，该力正比于将曲轴装在转子(30)中的牵引力，并大到可以松开间隙叶片，使其位移到非作用位置。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该牵引杆(40)的第二相对端部装有加大头部(41)，该头部压靠在转子(30)的相邻端面上，其中，通过相互啮合的螺纹(42，14)完成牵引杆(40)和曲轴(10)之间以及和加大的头部(41)之间的至少一个连接，使得加大头部(41)沿一个方向相对于转子(30)以及相对于曲轴(10)的转动引起曲轴(10)的上述轴向移动，从而将曲轴嵌入到转子(30)中。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括支承件(50)，该支承件套在牵引杆(40)上，位于加大的头部(41)和转子(30)的上述相对端面之间。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该支承件(50)是滚动支承件。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该加大的头部(41)可以以一个单独的部件装在牵引杆(40)上，该牵引杆端部具有螺纹部分(42)，该螺纹部分可与曲轴(10)端部上形成的螺纹延伸部分(14)啮合。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在曲轴(10)的管状圆形部分内部形成螺纹延伸部分(14)。
11.一种用于安装气密式压缩机转子的方法，该压缩机包括：曲轴(10)，具有环形表面(13)和延伸部分(11)；轴承毂(20)，径向支承曲轴(10)，并具有环形端面(23)，该端面与该环形表面(13)形成止推轴承；电动机的转子(30)，该转子利用机械干预法固定在该曲轴(10)的延伸部分(11)上，所述用于安装气密式压缩机转子的方法的特征在于包括以下步骤：
a-  形成一种牵引杆(40)，该牵引杆具有一个端部和一个第二相对端，前者可共轴和可脱开连接于曲轴(10)的第一端部，而第二相对端部压靠在转子(30)的相对端面上；
b-  可以任何顺序将曲轴(10)共轴地穿过轴承毂(20)；使牵引杆(40)宽松地共轴地穿过转子(30)；然后使牵引杆(40)的第一端部共轴地可松开地连接于曲轴(10)的第一端部，该曲轴的端部靠近转子(30)的一个端面；将轴向间隙形成装置(60)、(70)共轴地装在环形表面(13)和环形端面(23)之间；
c-  使牵引杆(40)的第二相对端部压靠在转子(30)的相对端面上，并使其相对于转子(30)运动，从而使曲轴(10)的延伸部分(11)相对于转子(30)的内部进行相对轴向移动，直至上述轴向间隙形成装置(60)、(70)检测到环形表面(13)和环形端面(23)之间达到预定轴向间隙。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，牵引杆(40)的第二相对端部可相对转子(30)和曲轴(10)转动，从而使曲轴(10)进行轴向移动而使后者嵌入到转子(30)中。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，利用螺纹部分(14)和牵引杆外螺纹部分的啮合，牵引杆(40)的转动可以使曲轴(10)进行轴向移动，该螺纹部分(14)形成在邻接转子(30)的曲轴(10)管形端部分的内壁上。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，利用弹性形变的程度可以确定环形表面(13)和环形端面(23)之间的预定轴向间隙利用形成止推轴承的上述部件可使轴向间隙形成装置(60)发生该弹性形变。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，可利用配置在环形表面(13)和环形端面(23)之间的位于作用位置的轴向间隙形成装置的厚度确定其间的预定轴向间隙。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，沿安装转子(30)方向的相反方向向曲轴(10)施加一个轴向冲击力便可同时使该轴向间隙形成装置(70)移出锁定在环形表面(13)和环形端面(23)之间的作用位置。
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