TWI784059B

TWI784059B - 無鍵葉輪系統及方法

Info

Publication number: TWI784059B
Application number: TW107133925A
Authority: TW
Inventors: 保羅Ｗ斯內爾
Original assignee: 美商江森自控科技公司
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-11-21
Also published as: KR102545186B1; KR20220042238A; JP2020535348A; WO2019067465A1; KR20200055088A; US20200300262A1; EP3688313A1; CN111386400A; US11371526B2; JP7104781B2; TW201920835A

Abstract

一種用於加熱、通風、空氣調節和製冷（HVAC&R）單元的壓縮機，所述壓縮機包括葉輪、被構造成用於使所述葉輪旋轉的軸、以及緊固件。所述葉輪包括開口，並且不包括鍵、花鍵、銷或其任何組合。所述緊固件聯接至所述軸的一端並延伸穿過所述葉輪的開口，並且所述緊固件被構造成用於在所述壓縮機組裝期間藉由張緊器來相對於所述軸在軸向方向上伸展。

Description

無鍵葉輪系統及方法

相關申請的交叉引用本申請要求於 2017 年 9 月 27 日提交的題為“無鍵葉輪系統及方法（ KEYLESS IMPELLER SYSTEM AND METHOD ）”的美國臨時申請案序號 62/563,968 以及於 2017 年 12 月 27 日提交的題為“無鍵葉輪系統和方法（ KEYLESS IMPELLER SYSTEM AND METHOD ）”的美國臨時申請案序號 62/610,785 的優先權和權益，這兩項美國臨時申請案的全部內容出於所有目的藉由引用結合於此。

本申請總體上涉及包含在空調和製冷應用中的蒸氣壓縮系統，並且更具體地涉及用於蒸氣壓縮系統的葉輪系統。

蒸氣壓縮系統用於住宅、商業及工業環境，以針對各個環境的居住者來控制諸如溫度和濕度之類的環境特性。蒸氣壓縮系統使通常被稱為製冷劑的工作流體循環，所述工作流體響應於經受與蒸氣壓縮系統的運行相關的不同溫度和壓力而在蒸氣、液體及其組合之間改變相態。例如，蒸氣壓縮系統利用壓縮機使製冷劑循環到熱交換器，該熱交換器可以在製冷劑與流過所述熱交換器的另一種流體之間傳遞熱量。壓縮機包括軸，所述軸驅動所附接的葉輪旋轉以利於製冷劑的循環。葉輪經由鍵、銷或花鍵聯接至軸，這可能由於製造公差而難以加工。

在一個實施方式中，一種用於加熱、通風、空氣調節和製冷（HVAC&R）單元的壓縮機包括葉輪、被構造成用於使所述葉輪旋轉的軸、以及緊固件。所述葉輪包括開口，並且不包括鍵、花鍵、銷或其任何組合。所述緊固件聯接至所述軸的一端並延伸穿過所述葉輪的開口，其中所述緊固件被構造成用於在所述壓縮機組裝期間藉由張緊器來相對於所述軸在軸向方向上伸展。

在另一個實施方式中，一種將葉輪聯接至壓縮機的軸的方法包括：將緊固件插入穿過所述葉輪的開口，其中所述緊固件的第一端聯接至所述軸的第二端；將螺母聯接至所述緊固件的第三端，使得所述螺母被佈置成抵靠所述葉輪的表面；使得所述緊固件在軸向方向上遠離所述軸地拉伸；並且當所述緊固件處於經拉伸位置時沿所述緊固件擰緊所述螺母。

在另一個實施方式中，一種將葉輪聯接至壓縮機的軸的系統包括：緊固件，所述緊固件被構造成在所述緊固件的第一端聯接至所述軸的一端；螺母，所述螺母被構造成在所述緊固件的第二端聯接處至所述緊固件；以及張緊器，所述張緊器被構造成用於拉伸所述緊固件，其中所述張緊器被構造成抵靠所述葉輪的表面佈置。所述緊固件係螺紋螺柱、系緊螺栓或其任何組合。

以下將描述一個或多個具體實施方式。為了提供對該等實施方式的簡潔描述，並沒有在說明書中描述實際實施方式的全部特徵。應當理解的是，在任何這種實際實施方式的開發中（如在任何工程或設計方案中），必須作出大量實施方式特定的決定以實現開發者的特定目標（諸如符合系統相關的和商業相關的約束），所述目標從一個實施方式到另一個實施方式可能有所變化。此外，應當理解的是，這種開發工作可能係複雜且耗時的，但是對於從本揭露受益的熟悉該項技術者來說，這仍係常規的設計、生產和製造工作。

本揭露的實施方式涉及一種使用壓縮機來使製冷劑循環通過製冷劑回路的供暖、通風、空調和製冷（HVAC＆R）系統。壓縮機可以沿製冷劑回路聯接至HVAC&R系統的冷凝器。壓縮機可以壓縮製冷劑以增加製冷劑的壓力並將製冷劑引導至冷凝器。製冷劑可以流向HVAC&R系統的冷凝器，在那裡製冷劑可以將熱量傳遞給冷凝器中的工作流體。在一些實施方式中，壓縮機可以是離心式壓縮機並且包括葉輪，所述葉輪以相對較高的速度旋轉以使製冷劑循環和壓縮。在離心式壓縮機中，葉輪可以在製冷劑上施加離心力以使製冷劑能夠壓縮。

離心式壓縮機的葉輪可以聯接至軸，所述軸被電機（motor）高速旋轉。通常，葉輪藉由鍵、花鍵、銷或其組合聯接至軸，這樣將扭矩從軸傳遞至葉輪。因此，葉輪隨軸旋轉而旋轉。然而，對葉輪和軸進行加工以容納鍵、花鍵或銷可能係複雜的、昂貴的且耗時的。由於葉輪高速旋轉，可以加工鍵、花鍵或銷，使得軸的旋轉不會在葉輪上產生過大的應力。例如，加工所述鍵、花鍵或銷可以是足夠精確的以使葉輪能夠聯接至軸而不與鍵、花鍵或銷發生干涉。如此，加工過程中可能會出現困難而難以實現這種精確度。另外，現有系統的組裝可能包括將葉輪聯接至軸上同時將扭矩施加到軸上，從而由此阻止軸的旋轉。這樣，就可以使軸保持在位以利於聯接過程，而這可能進一步提高組裝的複雜性。

根據本揭露的某些實施方式，現在認識到將葉輪聯接到軸上的新方法可以利於壓縮機的組裝。也就是說，不使用鍵、花鍵或銷而將葉輪聯接到軸上的方法可以減少壓縮機的組裝時間和/或製造和組裝成本。

為此，本揭露的實施方式涉及一種軸，所述軸可以旋擰至緊固件使得緊固件的第一端聯接至軸。葉輪的開口可以定位在緊固件的第二端上方，使得葉輪（例如葉輪的表面）頂接軸面。螺母可以聯接至緊固件的剩餘長度以便將葉輪與軸夾緊。張緊器（例如液壓張緊器）可以利於將螺母固定至緊固件並在葉輪與軸之間施加預定量的力。如本文所使用的，張緊器指的是被構造成用於在限定緊固件和/或軸的軸向方向上施加拉伸緊固件的力的任何裝置或機構。儘管本揭露主要著重於使用液壓張緊器，但是應當理解的是，可以用其他類型的裝置，諸如機械張緊器、電張緊器、被構造成用於向緊固件施加軸向力的另一合適的裝置、或其任何組合，來拉伸緊固件並使螺母能夠進一步緊固到緊固件上。以這種方式，可以省卻經加工的鍵、花鍵或銷，並且在組裝期間可以不再使用施加到軸上以利於將螺母固定到緊固件上的扭矩。這種方法還可以使葉輪更具空氣動力學。例如，葉輪可以包括穿過葉輪中心的單個開口，其與包括鍵、花鍵和/或銷的葉輪相比可以降低製冷劑流的阻力。此外，沒有鍵、花鍵和/或銷可以減小組件的慣性矩，以利於葉輪旋轉。如此，可以實現壓縮機的更高效率，這樣可以降低能量成本。

現在轉到附圖，圖1係用於典型商業環境的建築物12中的採暖、通風、空氣調節和製冷（HVAC&R）系統10的環境的實施方式的透視圖。HVAC&R系統10可以包括供給冷液體的蒸氣壓縮系統14，其可以用於冷卻建築物12。HVAC&R系統10還可以包括鍋爐16以供給溫暖的液體，從而加熱建築物12和使空氣循環通過建築物12的空氣分配系統。所述空氣分配系統還可以包括空氣返回管道18、空氣供應管道20和/或空氣處理機22。在一些實施方式中，空氣處理機22可以包括熱交換器，所述熱交換器藉由管道24連接至鍋爐16和蒸氣壓縮系統14。空氣處理機22中的熱交換器可以接收來自鍋爐16的經加熱的液體或來自蒸氣壓縮系統14的冷液體，這取決於HVAC&R系統10的操作模式。HVAC&R系統10示出為在建築物12的每個樓層上具有單獨的空氣處理機，但是在其他實施方式中，HVAC&R系統10可以包括空氣處理機22和/或可以在兩個樓層或多個樓層之間共用的其他部件。

圖2和圖3係可以用於HVAC&R系統10的蒸氣壓縮系統14的實施方式。蒸氣壓縮系統14可以使製冷劑循環通過以壓縮機32開始的回路。所述回路還可包括冷凝器34，一個或多個膨脹閥或一個或多個裝置36，以及液體冷卻器或蒸發器38。蒸氣壓縮系統14可以進一步包括控制台40，所述控制台具有模數（A/D）轉換器42、微處理器44、非易失性記憶體46、和/或介面板48。

可以在蒸氣壓縮系統14中用作製冷劑的流體的一些示例係基於氫氟烴（HFC）的製冷劑（例如R-410A、R-407、R-134a、氫氟烯烴（HFO））、“天然”製冷劑（像氨（NH₃ ）、R-717、二氧化碳（CO₂ ）、R-744）、或烴基製冷劑、水蒸氣或任何其他合適的製冷劑。在一些實施方式中，蒸氣壓縮系統14可以被配置成有效地利用在一個大氣壓下具有約19攝氏度（66華氏度）的標準沸點的製冷劑（相對於諸如R-134a等中壓製冷劑，也稱為低壓製冷劑）。如本文所使用的，“正常沸點”可以指在一個大氣壓下測量的沸點溫度。

在一些實施方式中，蒸氣壓縮系統14可以使用以下各項中的一項或多項：變速驅動裝置（VSD）52、電機50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥或膨脹裝置36、和/或蒸發器38。電機50可以驅動壓縮機32並且可以由變速驅動器（VSD）52供能。VSD 52從交流（AC）電源接收具有特定固定線路電壓和固定線路頻率的AC電力，並且向電機50提供具有可變電壓和頻率的電力。在其他實施方式中，電機50可以直接由AC電源或直流（DC）電源供電。電機50可以包括可由VSD供電或直接由AC或DC電源供電的任何類型的電動機，例如開關磁阻電機、感應電機、電子整流永磁電機、或另一合適的電機。

壓縮機32壓縮製冷劑蒸氣並通過排放通道將蒸氣輸送到冷凝器34。在一些實施方式中，壓縮機32可以是離心式壓縮機。由壓縮機32輸送至冷凝器34的製冷劑蒸氣可以將熱量傳遞至冷凝器34中的冷卻流體（例如水或空氣）。作為與冷卻流體進行熱傳遞的結果，製冷劑蒸氣可以在冷凝器34中冷凝成製冷劑液體。來自冷凝器34的液體製冷劑可以流過膨脹裝置36到達蒸發器38。在圖3所展示的實施方式中，冷凝器34係水冷式的並且包括連接到冷卻塔56的管束54，所述冷卻塔將冷卻流體供應到冷凝器。

輸送到蒸發器38的液體製冷劑可以吸收來自另一冷卻流體的熱量，所述冷卻流體可以是或可以不是冷凝器34中使用的同一冷卻流體。蒸發器38中的液體製冷劑可能經歷從液體製冷劑到製冷劑蒸氣的相變。如圖3所展示的實施方式所示，蒸發器38可以包括具有供應管線60S和連接至冷卻負載62的返回管線60R的管束58。蒸發器38的冷卻流體（例如水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他合適的流體）經由返回管線60R進入蒸發器38並經由供應管線60S離開蒸發器38。蒸發器38可以藉由與製冷劑的熱傳遞來降低管束58中的冷卻流體的溫度。蒸發器38中的管束58可以包括多個管和/或多個管束。在任何情況下，蒸氣製冷劑離開蒸發器38並且藉由抽吸管線返回到壓縮機32以完成循環。

圖4係具有結合在冷凝器34與膨脹裝置36之間的中間回路64的蒸氣壓縮系統14的示意圖。中間回路64可以具有直接流體連接至冷凝器34的入口管線68。在其他實施方式中，入口管線68可以間接流體連接至冷凝器34。如圖4所展示的實施方式所示，入口管線68包括位於中間容器70上游的第一膨脹裝置66。在一些實施方式中，中間容器70可以是閃蒸罐（例如閃蒸式中冷器）。在其他實施方式中，中間容器70可以被構造成熱交換器或“表面式節能器”。在圖4所展示的實施方式中，中間容器70用作閃蒸罐，並且第一膨脹裝置66被構造成降低從冷凝器34接收的液體製冷劑的壓力（例如膨脹）。在膨脹過程期間，一部分液體可能蒸氣化，並且因此中間容器70可以用於將蒸氣與從第一膨脹裝置66接收的液體分離。另外，由於液體製冷劑在進入中間容器70時經歷了壓降（例如，由於進入中間容器70時體積快速增加），中間容器70可以使液體製冷劑進一步膨脹。中間容器70中的蒸氣可以藉由壓縮機32的抽吸管線74被壓縮機32抽出。在其他實施方式中，中間容器中的蒸氣可以被吸入壓縮機32的中間段（例如，不是抽吸段）。由於在膨脹裝置66和/或中間容器70中膨脹，在中間容器70中收集的液體可以比離開冷凝器34的液體製冷劑具有更低的焓。來自中間容器70的液體然後可以在管線72中流過第二膨脹裝置36到達蒸發器38。

如上所述，壓縮機，諸如壓縮機32，可以使用葉輪使製冷劑能夠循環通過蒸氣壓縮系統14。例如，葉輪可以包含葉片，所述葉片在旋轉期間使製冷劑朝向葉輪中心吸入並進入壓縮機32。葉輪可以在製冷劑上施加離心力，使得製冷劑的速度和動能隨著製冷劑流過壓縮機外殼而增加。將高速製冷劑引導到擴散器中，所述擴散器可以將製冷劑的動能轉換成壓力，從而壓縮製冷劑。在一些實施方式中，葉輪可以聯接至壓縮機的旋轉軸，使得所述軸驅動葉輪旋轉。本揭露包括將葉輪固定到軸上的改進的方法。例如，所述方法可以包括：例如如經由螺紋將緊固件聯接至軸的一端，將緊固件插入穿過葉輪中心的開口中，並且將螺母擰到緊固件上以使軸和葉輪彼此夾緊。所述方法還可以包括使用張緊器來旋擰緊固件上的螺母並在葉輪與軸之間施加預定量的力。

圖5係葉輪組件100的實施方式的截面側視圖。如圖5所示的實施方式中所示，葉輪組件100包括葉輪102、軸104和緊固件106。在一些實施方式中，軸104和緊固件106可以各自為圓柱形，其中緊固件106與軸104相比直徑更小。緊固件106可以在第一端107和第二端109上包含外螺紋或陽螺紋。在軸104的端部111上，可以存在具有內螺紋或陰螺紋的軸開口113，使得緊固件106的第一端107可以插入並擰入軸開口113中。當緊固件106完全插入或擰到軸104上時，可以露出緊固件106的一段長度的至少一部分115。也就是說，當緊固件106和軸104彼此聯接時，緊固件106的第二端107可以不插入軸開口113中並保持露出。

緊固件106的第二端109可以插入延伸穿過葉輪102的中心的開口117中。在一些實施方式中，葉輪102可以由鋁或鋁合金製成，以在保持相對較低的重量的同時增加葉輪102的強度並使葉輪102能夠承受壓縮機內的操作條件。葉輪102可以包含延伸穿過葉輪102的本體的開口117，使得緊固件106可以佈置在葉輪102內並支撐所述葉輪。在一些實施方式中，開口117可以延伸穿過葉輪102的中心。在開口117沿軸線108延伸穿過葉輪102時，開口117還可以包括具有不同直徑的部分。

例如，開口117可以包括第一直徑部分118，所述第一直徑部分可以延伸達葉輪的第一長度119。另外，開口117可以包括開口的第二直徑部分120，所述第二直徑部分可以延伸達葉輪102的第二長度121。第二直徑部分120可以相對於第一直徑部分118具有更大的直徑。緊固件106的一部分可以插入第一直徑部分118中。當緊固件106插入開口117中時，軸104的表面110可以接觸葉輪102。葉輪102可以包含邊緣125，所述邊緣用作葉輪102與表面110之間的介面。如此，軸104可以基本上與葉輪102對齊。換句話說，軸104、葉輪102和緊固件106都沿軸線108彼此同軸地對齊。

附加地或替代地，可以在表面110上佈置摩擦改進劑以提高葉輪102的扭矩容量。例如，藉由在表面110上佈置摩擦改進劑材料，可以增加葉輪102與軸104之間的摩擦係數。在一些情況下，當表面110上存在液體（例如水、油或潤滑劑）時，葉輪102與軸104之間的摩擦係數降低。當與表面110上不存在液體的條件（例如乾燥條件）相比時，摩擦係數可以降低1%至50%之間、5%至30%之間、或15%至25%之間。當與乾燥條件相比時，表面110上包含摩擦改進劑（例如碳化矽或金剛石顆粒）可以增加葉輪102與軸104之間的摩擦係數，而與表面110上係否存在液體無關。例如，摩擦改進劑可以用作葉輪102與軸104之間的表面110上的鍵，從而增加表面110處的摩擦係數。在一些實施方式中，摩擦改進劑可以以液體形式和/或凝膠形式噴灑到表面110上。附加地或替代地，可以使用黏合劑將摩擦改進劑以粉末施加到表面110上。在任何情況下，摩擦改進劑在表面110處壓縮，以提高葉輪102與軸104之間的表面110處的性能係數。因此，葉輪102的扭矩容量增加。

當插入時，緊固件106的一部分可以延伸穿過開口117的第二直徑部分120，使得可通過開口117的第二直徑部分120觸及緊固件106的第二端109上的螺紋的至少一部分115。開口117的第二直徑部分120可以使螺母112和墊圈114能夠佈置在緊固件106的第二端109上和/或聯接至所述第二端。從第一直徑部分118到第二直徑部分120的過渡部可以形成用於使墊圈114和/或螺母112抵靠葉輪102的安裝表面116。墊圈114可以壓靠安裝表面116，螺母112和緊固件106經由螺紋彼此固定。另外，螺母112可以夾緊到墊圈114上以抵靠葉輪102施加力並將葉輪102固定到軸104上。

在部件的初始聯接之後，緊固件106可以沿軸線108在方向124上被拉伸（例如彈性變形）以將葉輪102固定至軸104並且在葉輪102與軸104之間施加預定量的力。在一些實施方式中，緊固件106和螺母112可以是以特定方式設計的。例如，拉伸緊固件106還可以拉伸緊固件106的螺紋，使得沿緊固件106的相鄰螺紋在拉伸時彼此間隔得更遠。因此，緊固件106和螺母112上的螺紋可以各自包含非標準螺距，以在緊固件106被拉伸時使螺母112能夠擰到緊固件106上。也就是說，螺母112所包含螺紋可以適應緊固件的相鄰螺紋之間增加的間距並且當緊固件106處於經拉伸位置時使螺母112能夠進一步擰緊到緊固件106上。

此外，緊固件106可以包括沒有螺紋的本體部分126。本體部分126可以包括比帶螺紋的第一端107和第二端109更小的直徑，使得在對緊固件106進行拉伸期間，由拉伸產生的拉伸應力集中在本體部分126中。將應力集中在本體部分126處避免了在拉伸期間使緊固件106的第一端107和第二端109處的螺紋脫扣。

此外，緊固件106可以包含頸部部分128（例如本體部分126的一部分），所述頸部部分具有增大的直徑以保持與葉輪102的開口117內的表面接觸。也就是說，緊固件106的本體部分126的大部分的直徑小於葉輪102的第一直徑部分118的直徑。然而，頸部部分128的尺寸可以設定成與開口117的第一直徑部分118的壁保持接觸，如利用滑動配合介面。因此，頸部部分128確保緊固件106在拉伸期間基本上保持在葉輪102的開口117的中心。

此外，緊固件106、軸104、墊圈114和螺母112可以由諸如鋼合金之類的高強度鋼製成。高強度鋼可以增加葉輪組件100的強度，並使葉輪組件100能夠承受可能來自緊固件106的拉伸和壓縮機的操作兩者的力。緊固件106的本體部分126和頸部部分128；緊固件106、軸104、墊圈114和螺母112的材料；以及緊固件106和螺母112的非標準螺距可以在拉伸條件和壓縮機的操作條件期間增加緊固件106、軸104、墊圈114和螺母112的壽命。

圖6係可以用於對緊固件106進行拉伸的裝置的實施方式的截面視圖。如圖6所展示的實施方式中所示，張緊器150聯接至葉輪102和緊固件106。張緊器150可以部分地插入葉輪102的開口117（例如第二直徑部分120）中。張緊器150可以包括殼體152，所述殼體在張緊器150完全插到緊固件106上時與墊圈114接觸。如此，緊固件106的部分115可以完全插入張緊器150中。例如，在殼體152內，張緊器150可以包含把手154，所述把手經由螺紋固定到緊固件106的第二端109上。當張緊器150抵靠葉輪102定位時，把手154可能能夠在軸向方向上移動。例如，把手154可以在方向124上移動並在方向124上使得緊固件106拉伸。在一些實施方式中，張緊器150可以是液壓張緊器，並且可以用流體使把手154在方向124上移動。例如，液壓流體源（未示出）可以在入口151處聯接至張緊器150，並且藉由入口151將流體供應到張緊器150中以在方向124上引導構件155驅動把手154在方向124上移動。

此外，殼體152可以包含擰緊元件156，所述擰緊元件附接至螺母112並且可以被構造成使螺母112在圓周方向159上圍繞軸線108旋轉。因此，擰緊元件156用於將螺母112擰到緊固件106上。例如，在把手154在方向124上引導（例如拉伸）緊固件106時，擰緊元件156在圓周方向159上旋轉，以擰緊緊固件上的螺母112並在與方向124相反的方向161上驅動墊圈114和螺母112。為了使擰緊元件156旋轉，擰緊元件156可以包含孔157，所述孔可以沿著和/或穿過擰緊元件156的直徑延伸。另外，殼體152還可以包含觸及點158，所述觸及點使得能夠觸及擰緊元件156的孔157。因此，可以將工具160插入孔157中並且用作杠桿以使得擰緊元件156能夠旋轉。當擰緊元件156在圓周方向159上圍繞軸線108旋轉時，擰緊元件156可以將扭矩施加到螺母112上並且同樣地使螺母112旋轉。雖然圖6將工具160描繪為內六角扳手（Allen wrench），但是工具160可以是可以插入擰緊元件156的孔157中的任何其他部件或裝置。

圖7係用於藉由使用張緊器150拉伸緊固件106而將葉輪102牢固地夾緊到軸104上的方法200的實施方式的流程圖。例如，在框210處，將葉輪102、軸104、緊固件106、墊圈114和螺母112彼此聯接。具體地，可以將緊固件106的第一端107插入並擰入軸104的開口113中。一旦插入了第一端107，緊固件106的第二端109就保持在軸104的外部。可以將緊固件106的第二端109的一部分115插入葉輪102的開口117中，直到軸104的表面110與葉輪102接觸。然後可以將墊圈114和螺母112聯接至緊固件106的第二端109。在一些實施方式中，可以將墊圈114插入直到與安裝表面116接觸。然後可以將螺母112擰到緊固件106上，直到所述螺母接觸並夾緊到在墊圈114上。

在框220處，經由張緊器150拉伸緊固件106。在一些實施方式中，張緊器150係液壓張緊器。也就是說，可以例如使用聯接至張緊器150的入口151的流體源來將流體輸送至張緊器150。流體源可將流體引導至張緊器150，從而產生最終使把手154在方向124上移動的壓力。當把手154在方向124上移動時，把手154也在方向124上拉伸緊固件106。隨著拉伸緊固件106，聯接至緊固件106的墊圈114和螺母112也可以在方向124上遠離軸104地移動。也就是說，墊圈114可能不再與葉輪102在安裝表面116處發生接觸。如此，可以藉由用擰緊元件156旋緊螺母112來進一步將螺母112擰緊到緊固件106上，直到墊圈114與安裝表面116接觸，如框230所示。當不再拉伸緊固件106，例如當從張緊器150中釋放流體以釋放張緊器150內的壓力時，緊固件106將在方向161上壓縮並產生夾緊力以進一步將葉輪102固定到軸104上。如此，可以在葉輪102與軸104之間施加在25,000磅每平方英寸（psi）與150,000 psi之間、在30,000與120,000 psi之間、或在35,000與100,000 psi之間的力。

圖8係更詳細地描述了用於使用圖6的張緊器150對緊固件106進行拉伸的方法270的實施方式的流程圖。在框280處，將張緊器150部分地插入葉輪102的開口117（例如，第二直徑部分120）中，直到張緊器150的殼體152與墊圈114相接觸。當張緊器150與葉輪102相接觸時，可以將把手154聯接至緊固件106，並且可以將擰緊元件156聯接至螺母112。在一些實施方式中，張緊器150係液壓張緊器，並且流體源可以例如經由入口151聯接至張緊器150。因此，張緊器150和流體源彼此流體連通。

在聯接了所述部件之後，張緊器150就可以拉伸緊固件106，如框290所示。例如，張緊器150的把手154可以在方向124上移動，並且因而向緊固件106施加軸向力並在相同方向124上引導緊固件106。在一些實施方式中，把手154可以由於液壓壓力而移動。也就是說，流體可以被輸送到張緊器150中。流體可以在張緊器150內施加壓力以使構件155以及由此的把手154在方向124上移動。由於把手154聯接至緊固件106，因此把手154將張力施加到緊固件106的端部109上，這樣就使得緊固件106在方向124上拉伸。藉由在方向124上拉伸緊固件106，墊圈114可能不再與葉輪102的安裝點116相接觸。

由於墊圈114不再與葉輪102相接觸，因此可以將緊鄰墊圈114的螺母112擰緊以插入葉輪102中。例如，擰緊元件156可以利於使螺母112旋轉以進一步使得葉輪102擰緊而抵靠軸104。在一些實施方式中，可以用工具160來使擰緊元件156在圓周方向159上圍繞108軸旋轉，從而也使擰緊元件156旋轉。由於擰緊元件156聯接至螺母112，因此擰緊元件156的旋轉可以將扭矩傳遞至螺母112來使螺母112旋轉。螺母112的旋轉則可以使螺母112在與方向124相反的方向161上移動，使得墊圈114退回而與安裝點116相接觸。

在將螺母112和墊圈114抵靠葉輪102固定之後，可以藉由移除張緊器150來松脫對緊固件106的拉伸，如框310所示。例如，當張緊器150係液壓張緊器時，可以例如藉由將流體朝向流體源引回來從張緊器150內部釋放壓力。當釋放壓力時，把手154可以藉由在與方向124相反的方向161上移動而嘗試回復到其起始位置。隨著把手154移動，其在方向161上使得緊固件106壓縮。這種壓縮進一步在葉輪102與軸104之間施加了由墊圈114和螺母112導致的夾緊力。在釋放張緊器150內的壓力之後，張緊器150可以與葉輪102解除聯接。在一些實施方式中，在移除張緊器150之前，可以使得把手154與緊固件106解除聯接和/或使得擰緊元件156可以與螺母112解除聯接。在移除張緊器150之後，在葉輪102與軸104之間保持夾緊，以在壓縮機操作期間將葉輪102抵靠軸104固定。

如上所述，本揭露可以提供一種或多種對於HVAC&R系統的壓縮機的組裝有用的技術效果。本揭露的實施方式可以包括使用緊固件、墊圈和螺母將葉輪夾緊到軸上，並且藉由使用液壓張緊器來擰緊螺母以在葉輪與軸之間實現預定的力。這種用於將葉輪聯接到壓縮機中的軸上的方法可以利於部件的組裝。例如，軸和葉輪可以並不經歷可能涉及包含鍵、花鍵和/或銷的軸和葉輪的精密加工。此外，葉輪可以更具空氣動力學，因為其可能不再包括鍵、花鍵和/或銷。組件中沒有鍵、花鍵和/或銷還可以減小組件的慣性矩，這樣利於葉輪旋轉。這種慣性矩的減小可以導致使軸和葉輪旋轉所需的動力更少，這樣可以降低能量成本。如此，本揭露可以有益於壓縮機的製造、組裝和操作。本說明書中的技術效果和技術問題係實例而非限制性的。應當注意的是，在本說明書中描述的實施方式可以具有其他技術效果並且可以解決其他技術問題。

儘管僅展示和描述了某些特徵和實施方式，但熟悉該項技術者可以想到許多修改和變化（例如，各種元件的大小、尺寸、結構、形狀和比例、參數的值（例如，溫度、壓力等）、安裝安排、材料的使用、顏色、取向等的變化）而不實質上背離申請專利範圍所述的主題的新穎性教導和優點。可以根據替代實施方式對任何過程或方法步驟的順序或序列進行改變或重新排序。因此，應該理解的是，所附申請專利範圍不旨在將所有這種修改和變化涵蓋為落入本揭露的真正精神內。此外，為了提供對示例性實施方式的簡要描述，可能沒有描述實際的實現方式的所有特徵（即與目前預期的實施本揭露的最佳模式無關的那些特徵或與實現所保護揭露無關的那些特徵）。應該理解的是，在任何這種實際實施方式的開發中（如在任何工程或設計項目中），必須作出大量實施方式特定的決定。這種開發工作可能係複雜且耗時的，但是對於從本揭露中受益的熟悉該項技術者來說，這仍係常規的設計、生產和製造工作，而無需過多實驗。

10‧‧‧空氣調節和製冷系統；HVAC&R系統12‧‧‧建築物14‧‧‧蒸氣壓縮系統16‧‧‧鍋爐18‧‧‧空氣返回管道20‧‧‧空氣供應管道22‧‧‧空氣處理機24‧‧‧管道32‧‧‧壓縮機34‧‧‧冷凝器36‧‧‧膨脹閥；(膨脹)裝置；第二膨脹裝置38‧‧‧蒸發器40‧‧‧控制台42‧‧‧模數（A/D）轉換器44‧‧‧微處理器46‧‧‧非易失性記憶體48‧‧‧介面板50‧‧‧電機52‧‧‧變速驅動裝置（VSD）56‧‧‧冷卻塔60S‧‧‧供應管線60R‧‧‧返回管線62‧‧‧冷卻負載64‧‧‧中間回路66‧‧‧第一膨脹裝置68‧‧‧入口管線70‧‧‧中間容器72‧‧‧管線74‧‧‧抽吸管線100‧‧‧葉輪組件102‧‧‧葉輪104‧‧‧軸106‧‧‧緊固件107‧‧‧第一端108‧‧‧軸線109‧‧‧第二端110‧‧‧表面111‧‧‧端部112‧‧‧螺母113‧‧‧軸開口114‧‧‧墊圈115‧‧‧部分116‧‧‧安裝表面117‧‧‧開口118‧‧‧第一直徑部分119‧‧‧第一長度120‧‧‧第二直徑部分121‧‧‧第二長度124、161‧‧‧方向125‧‧‧邊緣126‧‧‧本體部分128‧‧‧頸部部分150‧‧‧張緊器151‧‧‧入口152‧‧‧殼體154‧‧‧把手155‧‧‧(引導)構件156‧‧‧擰緊元件157‧‧‧孔158‧‧‧觸及點159‧‧‧圓周方向160‧‧‧工具200‧‧‧方法210、220、230、280、290、300、310‧‧‧框

圖1係根據本揭露的一方面的可以在商業環境中利用採暖、通風、空氣調節和製冷（HVAC&R）系統的建築物的實施方式之透視圖；

圖2係根據本揭露的一方面的蒸氣壓縮系統之透視圖；

圖3係根據本揭露的一方面的圖2的蒸氣壓縮系統的實施方式之示意圖；

圖4係根據本揭露的一方面的圖2的蒸氣壓縮系統的實施方式之示意圖；

圖5係根據本揭露的一方面的圖2-4的蒸氣壓縮系統中使用的壓縮機葉輪組件的實施方式之截面視圖；

圖6係根據本揭露的一方面的用於將圖5的葉輪聯接至壓縮機的軸的張緊器之截面視圖；

圖7係根據本揭露的一方面的用於將圖5的葉輪聯接至壓縮機軸的過程的實施方式之框圖；並且

圖8係根據本揭露的一方面的使用圖6的張緊器對圖5的葉輪系統的緊固件進行拉伸的過程的實施方式之框圖。

100‧‧‧葉輪組件

102‧‧‧葉輪

104‧‧‧軸

106‧‧‧緊固件

107‧‧‧第一端

108‧‧‧軸線

109‧‧‧第二端

110‧‧‧表面

111‧‧‧端部

112‧‧‧螺母

113‧‧‧軸開口

114‧‧‧墊圈

115‧‧‧部分

116‧‧‧安裝表面

117‧‧‧開口

118‧‧‧第一直徑部分

119‧‧‧第一長度

120‧‧‧第二直徑部分

121‧‧‧第二長度

124‧‧‧方向

125‧‧‧邊緣

126‧‧‧本體部分

128‧‧‧頸部部分

Claims

一種用於加熱、通風、空氣調節和製冷(HVAC&R)單元之壓縮機，包括：葉輪，其中所述葉輪包括開口，並且其中所述葉輪不包括鍵、花鍵、銷或其任何組合；軸，所述軸被構造成用於使所述葉輪旋轉；以及緊固件，所述緊固件聯接至所述軸的一端並延伸穿過所述葉輪的開口，其中所述緊固件被構造成用於在所述壓縮機組裝期間藉由張緊器來相對於所述軸在軸向方向上伸展，所述張緊器定位在所述葉輪之所述開口內。
如請求項1所述之壓縮機，其中，所述開口延伸穿過所述葉輪的表面的中心。
如請求項1所述之壓縮機，其中，所述緊固件係螺紋螺柱、系緊螺栓或其任何組合。
如請求項1所述之壓縮機，包括墊圈，所述墊圈被構造成抵靠所述葉輪的表面佈置，並且其中所述緊固件被構造成延伸穿過所述墊圈。
如請求項1所述之壓縮機，其包含經由螺紋而聯接至所述緊固件的一螺母。
如請求項5所述之壓縮機，其中，所述螺紋包含所述螺母的第一螺紋，所述第一螺紋具有比所述緊固件的第二螺紋更寬鬆的公差的螺距，以適應所述緊固件的拉伸。
如請求項6所述之壓縮機，其中，當所述緊固件被拉伸時，所述螺母可以沿所述緊固件進一步擰緊。
如請求項5所述之壓縮機，其中所述開口包括第一直徑和第二直徑，其中所述第一直徑小於所述第二直徑，其中所述第一直徑小於所述螺母的第三直徑，並且其中所述張緊器被構造成在所述開口的所述第二直徑內延伸。
如請求項1所述之壓縮機，其中，摩擦改進劑佈置在所述葉輪與所述軸之間的表面上。
如請求項1所述之壓縮機，其中，所述緊固件和所述軸包括高強度鋼。
如請求項1所述之壓縮機，其中，所述緊固件包括在所述緊固件的兩個端部之間的直徑減小的非螺紋長度。
一種將葉輪聯接至壓縮機的軸之方法，包括：將緊固件插入穿過所述葉輪的開口，其中所述緊固件的第一端聯接至所述軸的第二端；將螺母聯接至所述緊固件的第三端；將張緊器插入所述葉輪的所述開口；使得所述緊固件經由所述張緊器在軸向方向上遠離所述軸地拉伸；並且當所述緊固件處於經拉伸位置時用所述張緊器沿所述緊固件擰緊所述螺母。
如請求項12所述之方法，其包含將所述張緊器插入來抵靠所述葉輪，其中所述張緊器包括被構造成聯接至所述緊固件的把手、以及被構造成聯接至所述螺母的擰緊元件。
如請求項13所述之方法，其中，當所述緊固件處於所述經拉伸位置時沿所述緊固件擰緊所述螺母包括：旋轉所述擰緊元件以進一步將所述螺母擰到所述緊固件上。
如請求項14所述之方法，其中，拉伸所述緊固件包括：將流體引導到所述張緊器中以在所述軸向方向上引導所述把手遠離所述軸。
如請求項12所述之方法，包括：當所述緊固件處於所述經拉伸位置時，在沿所述緊固件擰緊所述螺母之後使得所述緊固件在與所述軸向方向相反的另一軸向方向上朝向所述軸壓縮。
一種將葉輪聯接至壓縮機的軸之系統，包括：緊固件，所述緊固件被構造成用於在所述緊固件的第一端處聯接至所述軸的一端，其中所述緊固件係螺紋螺柱、系緊螺栓或其任何組合；螺母，所述螺母被構造成在所述緊固件的第二端處聯接至所述緊固件；以及張緊器，所述張緊器被構造成用於拉伸所述緊固件，其中所述張緊器被構造成佈置在所述葉輪的開口內。
如請求項17所述之系統，其中所述張緊器包括把手，所述把手被構造成聯接至所述緊固件的所述第二端，並且其中所述張緊器被構造成藉由流體壓力在軸向方向上移動以拉伸所述緊固件。
如請求項17所述之系統，其中，所述張緊器包括擰緊元件，所述擰緊元件被構造成聯接至所述螺母、並且被構造成用於旋轉。
如請求項17所述之系統，其中，所述緊固件經由螺紋聯接至所述軸。