CN1512068A - 涡轮压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮压缩机。该涡轮压缩机(1)包括：壳(10)、装在壳(10)内的马达(31)、联接在马达(31)上的驱动轴(32)、由该驱动轴(32)驱动的可动涡轮(22)和与可动涡轮(22)相啮合的固定涡轮(21)构成的压缩机构(20)。在驱动轴(32)的一部分上形成了自轴主体(72)偏心且突出在轴主体(72)的径向上的平衡块(74)。在驱动轴(32)上与平衡块(74)突出的那一侧相反的一侧形成了凹部(70)。

Description

涡轮压缩机

技术领域

本发明涉及一种其中的驱动轴上有一平衡块的涡轮压缩机。

技术背景

我们知道有这样一种压缩机，它包括：壳、设在壳内的驱动马达、联接在该驱动马达上的驱动轴、装在该驱动轴上的涡轮式压缩机构。在该涡轮压缩机中，压缩机构的重心偏离了驱动轴的轴心，为克服这一缺点，让运转达到平衡，经常在驱动轴上加一平衡块。

图9示出了现有涡轮压缩机上所用的驱动轴100。该驱动轴100由轴主体101、形成在轴主体101前端部且装着压缩机构的可动部分的安装部102及平衡块103构成。驱动轴100的内部形成了沿轴向延长着的供油孔105。如图10所示，平衡块103的重心偏离了轴主体101的轴心，沿轴主体101径向突出着。

所述驱动轴100、驱动马达及压缩机构的可动部分构成为一体旋转的旋转体。到目前为止，为确保旋转体的稳定性，采取将平衡块103做得较大的做法。结果是由于该平衡块103的存在而导致了压缩机的重量增大及大型化。但是，近年来，对压缩机的小型化要求日益高涨，急切地盼望着把平衡块103小型化。然而，若只使平衡块103小型化，却不想其它办法，是有可能导致旋转体不稳定的。

发明内容

本发明的目的，在于：在不降低旋转体的稳定性的情况下将平衡块小型化，更进一步地说，使压缩机轻且小。

本发明的第一技术方案是这样的，一种涡轮压缩机，其包括：壳、装在壳内的马达、联接在马达上的驱动轴、由由该驱动轴驱动的可动涡轮和与可动涡轮相啮合的固定涡轮构成的压缩机构，在驱动轴的一部分上形成了自轴主体偏心且突出在该轴主体的径向上的平衡块。在所述驱动轴上与所述平衡块突出的那一侧相反的一侧形成了凹部。

根据上述第一技术方案，在驱动轴上与平衡块突出的那一侧相反的一侧形成了凹部，于是由马达、驱动轴及压缩机构构成的旋转体的重心就向平衡块移动。因此，可在不降低旋转体的稳定性的情况下(即不改变重心位置)，将平衡块做得比现有的小。结果是，压缩机既轻又小。

本发明的第二技术方案是这样的，在上述第一技术方案的基础上，所述平衡块的截面形状形成为半圆状；所述凹部的截面形状形成为扁平状。

根据所述第二技术方案，可得到合适的平衡块及凹部。

本发明的第三技术方案是这样的，在上述第一技术方案的基础上，在所述驱动轴的内部，形成有沿该驱动轴的轴向延长的供油孔；所述供油孔偏向与所述平衡块突出的那一侧相反的一侧。

根据上述第三技术方案，因供油孔偏向了与平衡块突出的那一侧相反的一侧，故旋转体的重心就向平衡块一侧移动。结果是，可使平衡块更小一些。

本发明的第四技术方案是这样的，在上述第一技术方案的基础上，所述驱动轴由铸造件构成。

根据上述第四技术方案，很容易使平衡块及凹部成为一体，而可降低加工成本。

本发明的第五技术方案是这样的，在上述第一技术方案的基础上，所述壳内隔着所述压缩机构形成有低压空间和高压空间；所述马达被布置在所述高压空间中。

根据上述第五技术方案，在壳内分为低压空间和高压空间即所谓的高低压密闭室型压缩机中，能收到上述效果。

附图说明

图1为实施例所涉及的涡轮压缩机的结构剖视图。

图2为固定涡轮的俯视图。

图3为压缩机构中的套及可动涡轮的俯视图。

图4为压缩机构的俯视图。

图5为驱动轴的侧视图。

图6为沿图5中的VI-VI线剖开后的剖面图。

图7为变形例所涉及的驱动轴的侧视图。

图8为沿图7中的VIII-VIII线剖开后的剖面图。

图9为现有涡轮压缩机中的驱动轴的侧视图。

图10为沿图9中的X-X线剖开后的剖面图。

具体实施方式

下面，参考附图，详细说明本发明的实施例所涉及的涡轮压缩机。图1为该涡轮压缩机1的结构剖视图。

该涡轮压缩机1，例如在空调装置的制冷剂回路中进行蒸气压缩式冷冻循环的压缩行程。如图1所示，在该涡轮压缩机1的壳10内装有压缩机构20和用以驱动该压缩机构20的驱动机构30。壳10由纵长圆筒状壳体11、接合在壳体11上端部的上部端板12、接合在壳体11下端部的下部端板13组成。上部端板12和下部端板13分别焊接在壳体11上，壳10处于密闭状态。

所述压缩机构20包括：固定涡轮21及可动涡轮22、套23即用以将该压缩机构20固定到壳10上的部件。套23被固定在壳体11的上端部。驱动机构30的位置在压缩机构20下方，且由固定在壳10上的马达31构成。该马达31中有一驱动轴32，该驱动轴32又联接在压缩机构20的可动涡轮22上。需提一下，驱动轴32的详细情况后述。

将上述套23压入壳体11中，和壳体11以气密状态接合到一起。壳10的内部被划分为该套23上方的第一空间S1和该套23下方的第二空间S2，该套23构成隔离部件。

套23的上面装了所述固定涡轮21。也就是说，固定涡轮21相对套23而言位于靠第一空间S1的那一侧，套23包括由第一凹陷部24a和第二凹陷部24b组成的涡轮凹部24，借助套23将可动涡轮22安在该涡轮凹部24内，可动。第一凹陷部24a形成在套23的上面一侧，第二凹陷部24b的直径比第一凹陷部24a的小，且它形成在该第一凹陷部24a的底面。

所述套23的下面一侧有轴承部25，它借助滑动轴承25a支撑着驱动轴32且该驱动轴32能旋转。该轴承部25上形成有其直径比第二凹陷部24b还小的轴承孔25b，该轴承孔25b和第二凹陷部24b连通。

所述固定涡轮21包括端板21a和涡旋状搭接21b。所述固定涡轮21以涡旋状搭接21b朝下的姿势固定在所述套23上。可动涡轮22包括设在套23的第一凹陷部24a内且可动的端板22a、与固定涡轮21的涡旋状搭接21b啮合的涡旋状搭接22b。可动涡轮22的端板22a下面形成了与端板22a形成为一体、通过滑动轴承22c和所述驱动轴32联接着的轮毂22d。该轮毂22d位于所述第二凹陷部24b内。

所述驱动轴32的与轮毂22d联接的部分构成为偏心部32a。可动涡轮22通过设在第一凹陷部24a上的十字头联轴节26联接在套23上，而不得自转。

第二凹陷部24b内设有位于轮毂22d周围的环状密封环27。该密封环27和第二凹陷部24b的内周面紧密结合，同时还由图中未示的助威机构压接在可动涡轮22的端板22a的下面。第一凹陷部24a和第二凹陷部24b被该密封环27分开，所述涡轮凹部24被划分为密封环27外侧的低压部L和密封环27内侧的高压部H。

图2为固定涡轮21的俯视图。所述固定涡轮21的端板21a的外周缘部朝着图1的下方延伸，其下端形成有沿径向朝外突出的凸缘21c。该凸缘21c的外径形成得比套23的第一凹陷部24a的内径还小，同时，在多处有沿径向朝外突出的紧固片21d。固定涡轮21通过该紧固片21d固定在套23上。

如为俯视图的图3所示，套23上有从第一凹陷部24a的内周面沿径向朝内突出的接收部23c。在固定涡轮21的紧固片21d上形成有让螺栓穿过的通孔H1；在套23的接收部23c上形成有好拧紧该螺栓的螺孔H2。于是，如图4所示，当用螺栓将固定涡轮21固定到套23上时，就在套23和固定涡轮21之间形成开口部A，套23上方的第一空间S1就和涡轮凹部24的低压部L连通。

在上述结构下，固定涡轮21的凸缘21c的下面和可动涡轮22的端板22a的上面为相对滑动的滑动面，两涡轮21、22的涡旋状搭接21b、22b的接触部分间的间隙形成为涡旋状压缩室C。该压缩室C的容积伴随着可动涡轮22的公转而周期性地变化，由此来重复进行制冷剂的吸入、压缩和喷出这一系列动作。

所述壳10上接着将制冷剂回路中的制冷剂引导到压缩机构20的吸入管14、用以将壳10内的制冷剂喷到壳10外的喷出管15。吸入管14被固定在上部端板12上，与套23上方的第一空间S1连通；喷出管15被固定在壳体11上，与套23下方的第二空间S2连通。

所述压缩机构20中，有：形成在固定涡轮21上而让压缩室C的外周端与第一空间S1相通的吸入口Pi(图2、图4)；从压缩室C的内周端通过固定涡轮21和隔离部件与第二空间S2相通的喷出口Po、28a、28b。喷出口Po、28a、28b，由形成在固定涡轮21的端板21a上的喷出开口Po、形成在固定涡轮21的上面和喷出盖28(图2、图4中省略)之间的喷出凹部28a及从该喷出凹部28a通过固定涡轮21及套23口朝第二空间S2开的连通路28b组成。

在上述结构下，制冷剂由于可动涡轮22的公转而被从吸入口Pi吸到压缩室C中。该压缩室C的容积变小，制冷剂被压缩，而通过喷出口Po、28a、28b流入第二空间S2。因此，在本实施例中，壳10内的第一空间S1成为被低压制冷剂充满的低压空间；壳10内的第二空间S2成为被高压制冷剂充满的高压空间。

在所述套23的下面装了一气体引导板41，它将从喷出口Po、28a、28b流出的气体制冷剂沿着壳101的内周面引向下方。还给该套23装了一回油孔42，当第二凹陷部24b中贮存了润滑油时，它将该润滑油沿着壳10的内周面引向下方。

将所述马达31布置到为高压空间的第二空间S2中。该马达31包括固定在壳10的内周面上的环状定子33、布置在该定子33内侧的转子34。在所述定子33的外周面上多处形成有磁芯切除部33a。该磁芯切除部33a形成在该定子33的外周面的一部分上，且为沿上下方向连续的缺口，它的作用是让马达31上方的空间和下方的空间连通。让所述气体引导板41的下端部和定子33的上端部重叠，这样来将所述气体引导板41插到磁芯切除部33a内，回油管42穿过磁芯切除部33a插到了壳10的下部。

所述驱动轴32被固定在转子34上，该驱动轴32的上端部联接在可动涡轮22上；该驱动轴32的下端部借助滑动轴承35a由固定在壳10下部的轴承板35支承着。壳10的下部为贮存润滑油的贮油处，在驱动轴32的下端部设置了离心泵36。驱动轴32上形成有从离心泵36朝上方延伸的供油孔71(参看图5及图6)，它将由离心泵36抽上来的润滑油通过该供油孔71供到各个滑动轴承22c、25a、35a的滑动部、两涡轮21、22的滑动面上等。

下面，说明驱动轴32的具体结构。

如图5所示，驱动轴32包括：轴主体72、安装部73及平衡块74。安装部73为安装了可动涡轮22的部分，且形成在轴主体72的上端部。

平衡块74形成在轴主体72靠近安装部73的那一侧，在本实施例中，该平衡块74形成在从轴主体72的上端到轴主体长度的1/3到1/4左右的位置上。如图6所示，平衡块74形成为半圆盘状。平衡块74的半径比轴主体72的半径大，平衡块74突出在轴主体72的径向上。平衡块74偏离了轴主体72，平衡块74的重心与轴主体72的重心在径向上不重合，错开着。

在与平衡块74突出的那一侧相反的一侧形成一凹部70。如图6所示，凹部70的剖面形成为扁平形状，凹部70的剖面积小于轴主体72的剖面积。所形成的平衡块74及凹部70形成为分别相对通过轴中心的假想中心线L对称的形状。供油孔71设在轴主体72的中心位置上。

驱动轴32由铸造件构成，轴主体72、平衡块74及安装部73为一体。

下面，说明该涡轮压缩机1的运转情况。

首先，马达31一起动，转子34和驱动轴32就相对定子33一体旋转。这样以来，可动涡轮22就受十字头联轴节26的作用而不能自转，故可动涡轮22就仅在以驱动轴32的偏心部32a的偏心量为旋转半径的旋转轨道上公转。这样以来，压缩室C的容积就重复地进行周期性的增减。

当压缩室C的容积增大时，制冷剂回路中的低压制冷剂就从吸入口Pi经由吸入管14及第一空间S1而被吸到压缩室C中。若压缩室C的容积开始减小，制冷剂就开始被压缩而成为高压，并从喷出口Po、28a、28b喷向第二空间S2。制冷剂在气体引导板41的作用下先被引向马达31的下方，之后再次上升，而从喷出管15喷向壳10外。

在该实施例的涡轮压缩机1中，因凹部70形成在驱动轴32上与平衡块74相反的那一侧，故有凹部70时，由驱动轴32、可动涡轮22及转子34构成的旋转体的重心，比没形成凹部70时向平衡块74一侧移动了。故即使平衡块74比现有的小，也能维持旋转体的稳定性。结果是，通过使平衡块74小一些，也就能使涡轮压缩机1小且轻。

在使平衡块74小一些的时候，或使平衡块74的截面面积小一些，或使平衡块74的厚度薄一些，这些做法都是可以的。可根据压缩机的种类、使用状况等来适当地决定到底要将平衡块74做得有多小。如图1所示，平衡块74被设在套23及转子34之间的间隙中。结果是，若采取使平衡块74的厚度变薄的做法，就有可能使套23、转子34间的间隔变窄，进一步地说，可使涡轮压缩机1的高度降低。

因驱动轴32由铸造件构成，轴主体72、平衡块74等形成为一体，故可降低加工成本。换句话说，可廉价地制造驱动轴32。

图7及图8示出了驱动轴32的变形例。在该驱动轴32中，供油孔71偏向与平衡块74突出的那一侧相反的一侧。换句话说，供油孔71位于自轴主体72中心靠近凹部70的那一侧。根据该变形例，因供油孔71向与平衡块74突出的那一侧相反的一侧偏了，故旋转体的重心就向平衡块74一侧移动。结果是，可使平衡块74更小一些。

需提一下，因在该实施例的涡轮压缩机1中，将马达31布置在为高压空间的第二空间S2中，故由于马达损失、机械损失所产生的热不会加给吸入气体，也就能防止由于吸入气体密度下降而造成的容积效率的下降。结果就不需要将它做成各个涡轮21、22的涡旋状搭接21b、22b较大的结构了，因而可防止成本上升、大型化。

因为在该结构下，让流到第二空间S2的制冷剂先在马达31的周围流动，再喷到壳10外，故既可用制冷剂冷却马达31，此时又可将润滑油从制冷剂中分离出来，并让它回到贮油处。

在本实施例中，在运转中供向滑动轴承22c、25a的润滑油贮存在涡轮凹部24的高压部H，然后进一步从可动涡轮22和密封环27间的微小间隙漏出来而进入低压部L的情况下，该低压部L内的润滑油会由于可动涡轮22的公转、伴随着该公转的十字头联轴节26的动作而被弹上来，进而被从开口部A排到第一空间S1中。被排到第一空间S1的润滑油在该第一空间S1内雾化后，又被从吸入口Pi吸到压缩室C内，和制冷剂一起被排到第二空间S2中。

与此相对，象现有的高压密闭室结构那样，在固定涡轮21的周围为高压空间结构的情况下，因在那一高压空间和压缩机构20内的低压部分之间存在压力差，故如图4中的假想线所示，必须让所述隔离部件23和固定涡轮21在凸缘21c的整个一周上贴紧，于是，就是在所贮存的润滑油无处可逃的状态下，边由十字头联轴节26搅拌该润滑油，边由可动涡轮22公转。因此，在高压密闭室结构下，搅拌损失会由于油的抵抗而增大，使运转效率下降。然而，在本实施例中，因让固定涡轮21周围的第一空间S1为低压空间，并和涡轮凹部24的低压部L连通，故可通过将涡轮凹部24的润滑油排到第一空间S1这一做法来防止运转效率下降。

还因不再需要让隔离部件和固定涡轮21贴紧的密封结构，故和需要密封部分的结构相比，可使压缩机构20的结构更加简单。由此而可将压缩机构20的直径制得小一些，从而可使压缩机1自身小型化。

因在高压密闭室结构下，将吸入管14直接联接到固定涡轮21上，故其间需要密封部件而使结构复杂化了，但在上述结构下，因不需要该密封部件而可使结构简化。

在高压密闭室结构下，固定涡轮21有可能由于作用在固定涡轮21外面的高压压力和压缩室外周侧的低压压力之间的压力差而发生变形，而在两涡轮21、22间出现缝隙，漏出制冷剂，导致效率下降等。而且，若为控制该变形去提高固定涡轮21的强度，又会导致机构大型化。但在上述结构下，可防止出现这样的问题。

需提一下，驱动轴32上的凹部70的形状、大小并不限于所述实施例，还可有多种变形。而且，对平衡块74的形状或者尺寸也没有什么特别的限制。

此外，在上述实施例中，将固定涡轮21的凸缘21c的外径做得比套23的第一凹陷部24a的内径小，同时还设了朝外突出的紧固片21d，以便在套23和固定涡轮21间形成开口部A的，还可适当地改变开口部的形状。例如，在固定涡轮21或者套23的一部分上形成与第一凹陷部24a和第一空间S1连通的缺口、通孔或者槽等，用这些缺口、通孔或者槽等作为开口部A。

本发明并不限于所述实施例，还可在不脱离该发明的精神、主要特征的情况下，以其它多种方式来实施本发明。

如上所述，无论从哪一方面讲，所述实施例只不过是一些示例，不应该将它理解成是对本发明的限定。本发明的范围由权利要求来体现，不受说明书本文的束缚。而且，属于权利要求的等同范围内的变形、变更等都在本发明的范围内。

Claims (5)

1、一种涡轮压缩机，其包括：壳(10)、装在壳(10)内的马达(31)、联接在马达(31)上的驱动轴(32)、由由该驱动轴(32)驱动的可动涡轮(22)和与可动涡轮(22)相啮合的固定涡轮(21)构成的压缩机构(20)，在驱动轴(32)的一部分上形成了自轴主体(72)偏心且突出在该轴主体(72)的径向上的平衡块(74)，其中：

在所述驱动轴(32)上与所述平衡块(74)突出的那一侧相反的一侧形成了凹部(70)

2、根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中：

所述平衡块(74)的横断面的剖面形状形成为半圆状；

所述凹部(70)的横断面的剖面形状形成为扁平状。

3、根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中：

在所述驱动轴(32)的内部，形成有沿该驱动轴(32)的轴向延长的供油孔(71)；

所述供油孔(71)偏向与所述平衡块(74)突出的那一侧相反的一侧。

4、根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中：

所述驱动轴(32)由铸造件构成。

5、根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中：

所述壳(10)内隔着所述压缩机构(20)形成有低压空间(S1)和高压空间(S2)；

所述马达(31)被布置在所述高压空间(S2)中。

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