CN206972530U - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了旋转式压缩机，所述旋转式压缩机包括壳体、压缩机构、电机组件和辅助轴承。压缩机构包括气缸组件、主轴承和曲轴。电机组件设在壳体内且位于压缩组件的上方，电机组件包括定子和转子，转子外套在曲轴上。辅助轴承设在电机组件的上方，辅助轴承外套在曲轴的上部以支撑曲轴。主轴承与曲轴相接触部分的最高点为主轴接触上端点，转子与曲轴相接触部分的接触高点、接触低点分别为转子接触上端点、转子接触下端点。转子接触上端点a与主轴接触上端点a之间的距离为L，辅助接触下端点与转子接触上端点之间的距离为L2，满足关系式0.2≤L2/L≤1。根据本实用新型实施例的旋转压缩机能够解决辅助轴承磨损严重的问题。

Description

旋转式压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机设备领域，尤其涉及一种旋转式压缩机。

背景技术

现有技术中，压缩机曲轴的轴径越小，机械摩擦损失越小，旋转式压缩机的能效就越高。但是曲轴的轴径越小，曲轴刚性越差，导致压缩机振动和噪音恶化。近年来旋转式压缩机逐渐向高速化发展，压缩机转速越高，曲轴受到的偏心质量造成的离心力越大，曲轴弯曲变形越严重，现有的旋转式压缩机存在曲轴刚性不足的问题。为此，在驱动部件另一端增加第二轴承来加强对曲轴的约束，能显著提高曲轴刚性，降低压缩机的振动和噪音，并能提高压缩机在高转速下的运行稳定性。然而这种结构具有一个关键问题，即第二轴承的供油冷却的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种旋转压缩机，所述旋转压缩机能够解决第二轴承供油冷却的问题。

根据本实用新型实施例的旋转式压缩机，包括：壳体；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构包括气缸组件、主轴承和曲轴，所述主轴承设在所述气缸组件的顶部，所述曲轴穿过所述气缸组件和所述主轴承；电机组件，所述电机组件设在所述壳体内且位于所述压缩组件的上方，所述电机组件包括固定在所述壳体上的定子和可转动地设在所述定子内的转子，所述转子外套在所述曲轴上；辅助轴承，所述辅助轴承设在所述电机组件的上方，所述辅助轴承外套在所述曲轴的上部以支撑所述曲轴；其中，所述主轴承与所述曲轴相接触部分的最高点为主轴接触上端点，所述转子与所述曲轴相接触部分的接触高点、接触低点分别为转子接触上端点、转子接触下端点，所述辅助轴承与所述曲轴相接触部分的接触低点为辅助接触下端点，所述转子接触上端点与所述主轴接触上端点之间的距离为L，所述辅助接触下端点与所述转子接触上端点之间的距离为L2，满足关系式0.2≤L2/L≤1。

根据本实用新型的旋转式压缩机，在电机组件的上端设置辅助轴承以加强对曲轴的约束，能显著提高曲轴刚性，降低旋转式压缩机的振动和噪音，并且提高旋转式压缩机在高转速下的运行稳定性。此外，当0.2≤L2/L≤1时，不仅曲轴刚性得以保证，而且辅助轴承承受载荷小，摩擦产生热量少，即使在辅助轴承供油量较少的时也能保证冷却良好，润滑状态良好，降低摩擦损失，提高运行可靠性。

在一些实施例中，所述转子的上端面上设有环绕所述曲轴设置的上沉槽，所述转子接触上端点形成在所述上沉槽的底壁与所述曲轴相接触的部分上，所述转子接触上端点与所述转子的上端面之间的距离Lc2大于等于3mm。

在一些实施例中，所述曲轴的外周壁上设有环绕旋转轴线设置的环形槽，所述环形槽的一部分位于所述转子的上端面的下方、且另一部分位于所述转子的上端面的上方，所述转子接触上端点位于所述转子的上端面的下方且距离Lc2大于等于3mm。

在一些实施例中，所述曲轴与所述转子之间的配合轴径D大于所述曲轴与所述辅助轴承之间的配合轴径D1。

在一些实施例中，所述转子接触下端点与所述主轴接触上端点之间的距离为L1，满足关系式0＜L1/L≤0.1。

在一些实施例中，所述转子的下端面上设有环绕所述曲轴设置的下沉槽，所述转子接触下端点形成在所述下沉槽的底壁与所述曲轴相接触的部分上，所述转子接触下端点与所述转子的下端面之间的距离Lc1大于等于5mm。

在一些实施例中，当L≤50mm时，L与L2满足：0.3≤L2/L≤1；当L≥70mm时，L 与L2满足：0.2≤L2/L≤0.8。

在一些实施例中，所述辅助轴承为滑动轴承。

在一些实施例中，所述辅助轴承为滚动轴承，所述滚动轴承通过轴承座固定在所述壳体上。

在一些实施例中，所述辅助轴承与所述壳体直接固定连接。

在一些实施例中，所述壳体的内周壁上设有支架，所述辅助轴承固定在所述支架上。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是本实用新型实施例1的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图4是本实用新型实施例4的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图5是本实用新型实施例5的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图6是本实用新型实施例6的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图7是本实用新型实施例7的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图8是本实用新型实施例8的旋转式压缩机的整体结构示意图。

图9是本实用新型实施例的L2/L的值与辅助轴承承受的载荷关系图。

图10是本实用新型实施例的L2/L的值与曲轴的挠曲变形量关系图。

附图标记：

旋转式压缩机100、

壳体10、

压缩机构20、气缸组件21、主轴承22、主轴接触上端点22a、曲轴23、环形槽231、

电机组件30、定子31、转子32、上沉槽321、下沉槽322、转子接触上端点32a、转子接触下端点32b、

辅助轴承40、辅助接触下端点40a、轴承座41、支架42。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图10描述根据本实用新型实施例的旋转式压缩机100的具体结构。

如图1所示，根据本实用新型实施例的旋转式压缩机100包括：壳体10、压缩机构20、电机组件30和辅助轴承40。压缩机构20设在壳体10内，压缩机构20包括气缸组件21、主轴承22和曲轴23，主轴承22设在气缸组件21的顶部，曲轴23穿过气缸组件21和主轴承22。电机组件30设在壳体10内且位于压缩机构20的上方，电机组件 30包括固定在壳体10上的定子31和可转动地设在定子31内的转子32，转子32外套在曲轴23上，即该电机组件为内转子式电机，转子32可转动地设在定子31的中心。辅助轴承40设在电机组件30的上方，辅助轴承40外套在曲轴23的上部以支撑曲轴23。

主轴承22与曲轴23相接触部分的最高点为主轴接触上端点22a，转子32与曲轴23相接触部分的接触最高点、接触最低点分别为转子接触上端点32a、转子接触下端点32b，辅助轴承40与曲轴23相接触部分的接触最低点为辅助接触下端点40a，转子接触上端点32a与主轴接触上端点22a之间的距离为L，辅助接触下端点40a与转子接触上端点 32a之间的距离为L2，满足关系式0.2≤L2/L≤1。

需要说明的是，在电机组件30的上方增加辅助轴承40能够加强对曲轴23的约束，从而显著提高曲轴23刚性，降低旋转式压缩机100的振动和噪音，提高旋转式压缩机 100在高转速下的运行稳定性。旋转式压缩机100内，油池位于壳体10的底部，由于辅助轴承40距离油池较远，主动供油十分困难，本实用新型从减少辅助轴承40的载荷入手，减少辅助轴承40的摩擦发热量，以解决辅助轴承40的供油不足的问题。

可以理解的是，在L不变的前提下，根据力和力矩的平衡原理，L2越大，辅助轴承40承受载荷越小，但曲轴23的挠曲变形越大。下面以两种极端的情况为例描述L2与辅助轴承40承受的载荷和曲轴23的挠曲变形的关系：

当L2等于0，辅助轴承40承受的载荷最大，处于转子接触上端点32a以上的曲轴段挠曲变形最小，且一般小于辅助轴承40与曲轴23的配合单边间隙(配合单边间隙一般为10μm-20μm)。此时曲轴23的刚度虽然达到最大值，但是辅助轴承40承受的载荷也为最大值，在压缩机高速运转时，辅助轴承40的磨损会非常严重。

当L2无穷大时，我们可以认为此时在电机组件30的上方并没有辅助轴承40，此时辅助轴承40不承受载荷，处于转子接触上端点32a以上的曲轴段挠曲变形最大。此时辅助轴承40承受的载荷虽然为最小值，但是曲轴23的刚度也为最小值，在压缩机高速运转时，曲轴23的挠曲变形非常大，降低了旋转式压缩机100的运行稳定性。

根据实用新型人的试验结果，如图9所示，显示了辅助轴承40承受的载荷值与L2/L的关系，如图10所示，显示了曲轴23挠曲变形量与L2/L的关系。

根据实用新型人的试验结果，当L2/L＜0.2时，旋转式压缩机100在重负荷工况(排气压力为4.15MPa，吸气压力为1.2MPa，转速为180rps)和最高转速工况(排气压力为3.75MPa，吸气压力为0.7MPa，转速为220rps)下，辅助轴承40频繁出现严重磨损现象，且明显为供油不足产生的烧结磨损。

当0.2≤L2/L＜1时，旋转式压缩机100在重负荷工况和最高转速工况下持续运行2000小时后，曲轴23、主轴承22和辅助轴承40均完好无损。

当L2/L＞1时，旋转式压缩机100的振动噪音明显增加。

根据本实用新型的旋转式压缩机100，在电机组件30的上端设置辅助轴承40以加强对曲轴23的约束，能显著提高曲轴23刚性，降低旋转式压缩机100的振动和噪音，并且提高旋转式压缩机100在高转速下的运行稳定性。此外，当0.2≤L2/L≤1时，不仅曲轴23刚性得以保证，而且辅助轴承40承受载荷小，摩擦产生热量少，即使在辅助轴承40供油量较少的时也能保证冷却良好，润滑状态良好，降低摩擦损失，提高能效及运行可靠性。通过限制L2/L比值的方式来降低振动、噪音，结构上无需过多变化，装配容易。

为了使得L₂较大而不至于辅助轴承40安装得过高，曲轴23不至于设计得过长，可采用一些结构上的改进，使得转子接触上端点32a能够沉到转子32的上端面下方。当然，这种改进均是在转子32与定子31之间的电磁性能不发生较大变化的前提下进行的。

可选地，转子接触上端点32a到转子32的上端面下方的距离大于等于3mm，这样可以将辅助轴承40的安装位置适度降低。

在一些实施例中，如图2所示，转子32的上端面上设有环绕曲轴23设置的上沉槽321，转子接触上端点32a形成在上沉槽321的底壁与曲轴23相接触的部分上，转子接触上端点32a与转子32的上端面之间的距离Lc2大于等于3mm。

在另一些实施例中，如图3所示，曲轴23的外周壁上设有环绕旋转轴线设置的环形槽231，环形槽231的一部分位于转子32的上端面的下方、且另一部分位于转子32的上端面的上方，转子接触上端点32a位于转子32的上端面的下方且距离Lc2大于等于 3mm。

需要说明的是，当L2较大时，旋转式压缩机100的结构设计的较为松散，曲轴23 过长的情况出现。这样不但会增加生产成本，还会降低压缩机在高速运转工况下稳定性。因此，为了避免上述现象发生，可以将转子32的上端面上设有环绕曲轴23设置的上沉槽321或者曲轴23的外周壁上设有环绕旋转轴线设置的环形槽231，将转子接触上端点 32a下移。

在一些实施例中，如图4-图5所示，曲轴23与转子32之间的配合轴径D大于曲轴 23与辅助轴承40之间的配合轴径D1。由此可以进一步降低辅助轴承40承受的载荷。

在一些实施例中，如图1所示，转子接触下端点32b与主轴接触上端点22a之间的距离为L1，满足关系式0＜L1/L≤0.1。由此，可以使得转子32尽量靠近主轴承22，从而达到增加曲轴23的刚性的目的。

在一些实施例中，如图6所示，转子32的下端面上设有环绕曲轴23设置的下沉槽322，转子接触下端点32b形成在下沉槽322的底壁与曲轴23相接触的部分上，转子接触下端点32b与转子32的下端面之间的距离Lc1大于等于5mm。由此可以进一步缩短转子32与主轴承22之间的距离，更好地实现增加曲轴23刚度的目的。

在一些实施例中，当L≤50mm时，L与L2满足：0.3≤L2/L≤1；当L≥70mm时，L 与L2满足：0.2≤L2/L≤0.8。

可以理解的是，当L值较小时，辅助轴承40承受的载荷较大，曲轴23的刚度较强。因此，在L值较小时，L2的设计原则应该以降低辅助轴承40承受的载荷为主要因素，也就是说L2可取较大值。当L值较大时，辅助轴承40承受的载荷较小，曲轴23的刚度较若。因此，在L值较大时，L2的设计原则应该以提高曲轴23刚度为主要因素，也就是说L2可取较小值。

由此，采取上述的取值方法能够尽可能地兼顾辅助轴承40承受的载荷和曲轴23刚度这两方面的需求。

在一些实施例中，辅助轴承40为滑动轴承。由此，零件数量少，装配工艺简单。

在一些实施例中，辅助轴承40为滚动轴承，滚动轴承通过轴承座41固定在壳体10上。由此，可以降低辅助轴承40与曲轴23之间的摩擦，减少辅助轴承40的磨损。

可选地，滚动轴承可为调心球轴承。

在一些实施例中，辅助轴承40与壳体10通过螺栓连接或者焊接连接等方式直接固定。由此，可以简化旋转式压缩机100的结构，降低了生产成本。

在一些实施例中，壳体10的内周壁上通过螺栓连接或者焊接连接等方式固定有支架 42，辅助轴承40固定在支架42上。

具体地，辅助轴承40通过螺钉与支架42相连接。由此，辅助轴承40在水平方向上可调，使得辅助轴承40的调心更加容易。

当然，辅助轴承40也可以通过焊接、铆接等方式固定在支架42上。

在本实用新型实施例中，旋转式压缩机100的具体类型有多种，例如旋转式压缩机100可为双缸或多缸的压缩机。

例如，旋转式压缩机100为摆动式或滚动活塞式的压缩机。

下面参考图1-图8描述本实用新型的一些具体实施例的旋转式压缩机100。

实施例1：

如图1所示，本实施例的旋转式压缩机100包括壳体10、压缩机构20、电机组件 30和辅助轴承40。压缩机构20设在壳体10内，压缩机构20包括气缸组件21、主轴承 22和曲轴23，主轴承22设在气缸组件21的顶部，曲轴23穿过气缸组件21和主轴承 22。电机组件30设在壳体10内且位于压缩机构20的上方，电机组件30包括固定在壳体10上的定子31和可转动地设在定子31内的转子32，转子32外套在曲轴23上。辅助轴承40设在电机组件30的上方，辅助轴承40形成为滑动轴承且外套在曲轴23的上部以支撑曲轴23。

主轴承22与曲轴23相接触部分的最高点为主轴接触上端点22a，转子32与曲轴23相接触部分的接触高点、接触低点分别为转子接触上端点32a、转子接触下端点32b，辅助轴承40与曲轴23相接触部分的接触低点为辅助接触下端点40a，转子接触上端点 32a与主轴接触上端点22a之间的距离为L，辅助接触下端点40a与转子接触上端点32a 之间的距离为L2，转子接触下端点32b与主轴接触上端点22a之间的距离为L1。其中， 0＜L1/L≤0.1，0.2≤L2/L≤1。

实施例2：

实施例2的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图2所示，本实施例的旋转式压缩机100的转子32的上端面上设有环绕曲轴23设置的上沉槽321，转子接触上端点32a形成在上沉槽321的底壁与曲轴23相接触的部分上，转子接触上端点32a与转子32的上端面之间的距离Lc2，且Lc2 ≥3mm。

实施例3：

实施例3的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图3所示，本实施例的旋转式压缩机100的曲轴23的外周壁上设有环绕旋转轴线设置的环形槽231，环形槽231的一部分位于转子32的上端面的下方且另一部分位于转子32的上端面的上方，转子接触上端点32a位于转子32的上端面的下方。转子接触上端点32a与转子32的上端面之间的距离Lc2，且Lc2≥3mm。

实施例4：

实施例4的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图4所示，本实施例的旋转式压缩机100的曲轴23与转子32之间的配合轴径D大于曲轴23与辅助轴承40之间的配合轴径D1，且轴颈为D1的曲轴23 段全部位于转子32的上端面上方，也就是说，曲轴23的上段变细形成台阶轴。

实施例5：

实施例5的旋转式压缩机100与实施例4所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图5所示，本实施例的旋转式压缩机100的曲轴23与转子32之间的配合轴径D大于曲轴23与辅助轴承40之间的配合轴径D1，也就是说，在实施例5 中曲轴23的上段变细也形成了台阶轴。但是在实施例4中，台阶轴的阶梯面位于转子32的上端面的上方，而实施例5中，台阶轴的阶梯面位于转子32的上端面的下方。

在图5中，轴颈为D1的曲轴段的一部分位于转子32的上端面上方，另一部分位转子32的上端面的下方，从而转子接触上端点32a位于转子32的上端面的下方。

实施例6：

实施例6的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。所不同的是在实施例6中，如图6所示，转子32的下端面上设有环绕曲轴23设置的下沉槽322，转子接触下端点32b形成在下沉槽322的底壁与曲轴 23相接触的部分上，转子接触下端点32b与转子32的下端面之间的距离为Lc1，且Lc1 ≥5mm。

实施例7：

实施例7的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图7所示，本实施例的旋转压缩机的辅助轴承40为滚动轴承，滚动轴承通过轴承座41固定在壳体10上。

实施例8：

实施例8的旋转式压缩机100与实施例1所示旋转式压缩机100整体结构相似，相同的部分不再赘述。如图8所示，本实施例的旋转式压缩机100的壳体10的内周壁上焊接连接有支架42，辅助轴承40通过螺钉连接在支架42上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内，所述压缩机构包括气缸组件、主轴承和曲轴，所述主轴承设在所述气缸组件的顶部，所述曲轴穿过所述气缸组件和所述主轴承；

电机组件，所述电机组件设在所述壳体内且位于所述压缩组件的上方，所述电机组件包括固定在所述壳体上的定子和可转动地设在所述定子内的转子，所述转子外套在所述曲轴上；

辅助轴承，所述辅助轴承设在所述电机组件的上方，所述辅助轴承外套在所述曲轴的上部以支撑所述曲轴；其中，

所述主轴承与所述曲轴相接触部分的最高点为主轴接触上端点，所述转子与所述曲轴相接触部分的接触高点、接触低点分别为转子接触上端点、转子接触下端点，所述辅助轴承与所述曲轴相接触部分的接触低点为辅助接触下端点，所述转子接触上端点与所述主轴接触上端点之间的距离为L，所述辅助接触下端点与所述转子接触上端点之间的距离为L2，满足关系式0.2≤L2/L≤1。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述转子的上端面上设有环绕所述曲轴设置的上沉槽，所述转子接触上端点形成在所述上沉槽的底壁与所述曲轴相接触的部分上，所述转子接触上端点与所述转子的上端面之间的距离Lc2大于等于3mm。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述曲轴的外周壁上设有环绕旋转轴线设置的环形槽，所述环形槽的一部分位于所述转子的上端面的下方、且另一部分位于所述转子的上端面的上方，所述转子接触上端点位于所述转子的上端面的下方且距离Lc2大于等于3mm。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述曲轴与所述转子之间的配合轴径D大于所述曲轴与所述辅助轴承之间的配合轴径D1。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述转子接触下端点与所述主轴接触上端点之间的距离为L1，满足关系式0＜L1/L≤0.1。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述转子的下端面上设有环绕所述曲轴设置的下沉槽，所述转子接触下端点形成在所述下沉槽的底壁与所述曲轴相接触的部分上，所述转子接触下端点与所述转子的下端面之间的距离Lc1大于等于5mm。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，当L≤50mm时，L与L2满足：0.3≤L2/L≤1；当L≥70mm时，L与L2满足：0.2≤L2/L≤0.8。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承为滑动轴承。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承为滚动轴承，所述滚动轴承通过轴承座固定在所述壳体上。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述辅助轴承与所述壳体直接固定连接。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述壳体的内周壁上设有支架，所述辅助轴承固定在所述支架上。