專(zhuān)利名稱(chēng)：轉(zhuǎn)子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子組件。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子組件通常包括被安裝到由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸的葉輪。在轉(zhuǎn)子組件中的不平衡施加增加的負(fù)載到軸承上，該軸承用于安裝轉(zhuǎn)子組件到壓縮機(jī)內(nèi)，由此減少軸承的使用壽命。因此，在安裝到壓縮機(jī)內(nèi)之前，轉(zhuǎn)子組件理想地被平衡。然而，在安裝到壓縮機(jī)內(nèi)之前，不可能總是使轉(zhuǎn)子組件如完整單元一樣被平衡。相反，往往需要在壓縮機(jī)內(nèi)裝配轉(zhuǎn)子組件的各種部件。因此，盡管單個(gè)部件可能被平衡的，完整的轉(zhuǎn)子組件可能沒(méi)被平衡。而且，甚至當(dāng)可以動(dòng)態(tài)地平衡轉(zhuǎn)子組件時(shí)，不平衡經(jīng)常作為部件磨損和熱變形的結(jié)果而隨之出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括軸，葉輪和軸承組件被安裝到該軸，其中，軸承組件至少部分地定位于葉輪的輪廓內(nèi)，且包括一對(duì)間隔開(kāi)的軸承， 該軸承被套筒圍繞。葉輪的輪廓由在軸向方向延伸最遠(yuǎn)的葉輪的端部或點(diǎn)軸向地界定。因此，葉輪的輪廓可以由葉輪的輪轂，葉片和/或護(hù)罩來(lái)界定。通過(guò)具有至少部分地定位于葉輪輪廓內(nèi)的軸承組件，由于葉輪的不平衡引起的軸承組件的負(fù)載被顯著減小。因此，軸承組件的壽命被延長(zhǎng)。另外，通過(guò)使得軸承組件位于葉輪的輪廓內(nèi)，轉(zhuǎn)子組件的懸臂長(zhǎng)度被減小。這于是增加了轉(zhuǎn)子組件的剛性，其又導(dǎo)致更高的第一撓性固有頻率。因此，轉(zhuǎn)子組件可在高很多的低于臨界的速度下操作。在包括被公用套筒圍繞的一對(duì)被隔開(kāi)的軸承的軸承組件的情況下，軸承組件的第一部分可位于葉輪輪廓的內(nèi)部同時(shí)第二部分可位于葉輪輪廓的外部。然后，位于葉輪外部的部分可被固定到框架，外殼等等。因此，轉(zhuǎn)子組件可在相對(duì)較大的表面區(qū)域被固定到框架或外殼，因此確保良好的固定。而且，在具有一對(duì)隔開(kāi)的軸承情況下，該軸承組件為轉(zhuǎn)子組件提供了良好的，穩(wěn)定的支撐。優(yōu)選地，軸承組件至少部分地位于在葉輪中的凹部?jī)?nèi)。更優(yōu)選地，葉輪的端部從軸徑向隔開(kāi)以限定在葉輪中的凹部。葉輪理想地包括支撐多個(gè)葉片的輪轂和形成在輪轂端部中的凹部。輪轂的該端部由此從軸徑向隔開(kāi)。然后，軸承組件至少部分地位于凹部?jī)?nèi)。葉輪的質(zhì)量中心通常位于輪轂的兩個(gè)軸向端部之間。通過(guò)將軸承組件定位于輪轂中的凹部?jī)?nèi)，軸承組件可定位為更接近葉輪的質(zhì)量中心。因此，轉(zhuǎn)子組件的懸臂長(zhǎng)度以及由葉輪不平衡引起的徑向負(fù)載都可被減小。有利的是，輪轂包括孔，軸被接收進(jìn)入該孔，且在輪轂的端部中的凹部的直徑大于孔的直徑。盡管凹部的直徑大于該孔的直徑，凹部沒(méi)必要具有圓形的橫截面。相反，凹部?jī)H僅需要延伸超過(guò)該孔的直徑。
在輪轂的端部中的凹部可以不同的方式形成。例如，輪轂可包括穹頂形的壁，該壁具有凹形內(nèi)表面，以使凹部被限定在輪轂的底部中；輪轂的底端于是被從軸隔開(kāi)。通過(guò)進(jìn)一步舉例，輪轂可包括輪轂的頂部中的環(huán)形凹部；輪轂的頂端于是被從軸隔開(kāi)。軸承組件可位于葉輪的質(zhì)量中心上。這樣有將由葉輪中的不平衡引起的徑向負(fù)載保持在最低值的優(yōu)勢(shì)。。軸承組件可包括軸承，該軸承整體定位于葉輪的輪廓內(nèi)。通過(guò)這樣，軸承于是可位于葉輪的質(zhì)量中心上，或至少定位為更靠近葉輪的質(zhì)量中心。在第二方面，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括軸，葉輪和軸承組件被安裝到該軸，其中，葉輪包括支撐多個(gè)葉片的輪轂和形成在輪轂頂端中的凹部，軸承組件至少部分地定位于凹部?jī)?nèi)。通過(guò)將軸承組件至少部分地定位于在葉輪的頂部中的凹部?jī)?nèi)，軸承組件定位為更靠近葉輪的質(zhì)量中心。因此，由于葉輪不平衡引起的軸承組件的負(fù)載被減少，軸承組件的壽命被增加。另外，轉(zhuǎn)子組件的懸臂長(zhǎng)度被減少因此增加了轉(zhuǎn)子組件的剛性，其又使轉(zhuǎn)子組件可在更高的低于臨界的速度下操縱。軸承組件可包括軸承，該軸承整體定位于葉輪的輪廓內(nèi)。通過(guò)如此，軸承可定位為更靠近葉輪的質(zhì)量中心。優(yōu)選地，輪轂被從軸承組件徑向隔開(kāi)，即在輪轂和軸承組件之間存在間隙。因此， 葉輪相對(duì)于軸承組件的外表面自由地旋轉(zhuǎn)。軸承組件可包括一個(gè)或多個(gè)軸承。有利的是，軸承組件采取軸承筒的形式，該軸承筒包括一對(duì)被隔開(kāi)的軸承，該軸承被公共套筒圍繞。正如已經(jīng)指出的那樣，于是，在該情況下優(yōu)點(diǎn)為軸承組件的第一部分可位于葉輪輪廓的內(nèi)部，同時(shí)第二部分可位于葉輪輪廓的外部。于是，位于葉輪外部的部分可被固定到框架，外殼等等。另外，通過(guò)具有一對(duì)被隔開(kāi)的軸承，軸承組件為轉(zhuǎn)子組件提供了良好的，穩(wěn)定的支撐。葉輪可為半開(kāi)放或封閉葉輪。特別地，葉輪可包括護(hù)罩，其中多個(gè)葉片在輪轂和護(hù)罩之間延伸。


為了本發(fā)明可更容易的被理解，現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明中的轉(zhuǎn)子組件的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的替代轉(zhuǎn)子組件的剖視圖；及圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一轉(zhuǎn)子組件的剖視具體實(shí)施例方式轉(zhuǎn)子組件1包括軸2，葉輪3和軸承筒4被安裝到軸2。葉輪3包括輪轂5，多個(gè)葉片6被支撐在該輪轂周?chē)］嗇?從頂端7軸向延伸到底端8。中心孔9延伸通過(guò)輪轂，軸2被接收進(jìn)入該中心孔9。輪轂5包括穹頂形的壁10， 該壁具有凹形內(nèi)表面11，該凹形內(nèi)表面定義了在輪轂5的底部8中的中心凹部12。凹部12 的直徑大于孔9的直徑以使輪轂5的底端8被從軸2徑向隔開(kāi)。
軸承筒4包括一對(duì)間隔開(kāi)的軸承13，14，該對(duì)軸承通過(guò)彈簧15被預(yù)加載且被套筒 16環(huán)繞。軸承筒4被安裝到軸2以使軸承筒4突出進(jìn)入形成在輪轂5的底部8中的凹部 12。因此，軸承筒4部分地位于葉輪3的輪廓內(nèi)(即在輪轂5的頂部7和底部8之間界定的區(qū)域內(nèi))。軸承筒4提供了一器件，轉(zhuǎn)子組件1可通過(guò)該器件被安裝到框架，外殼等等。由于形成在輪轂5內(nèi)的凹部12是相對(duì)較大的，框架可延伸進(jìn)入該凹部12以使軸承筒沿著它的整個(gè)長(zhǎng)度被固定。然而，軸承筒4沒(méi)必要沿著它的整個(gè)長(zhǎng)度被固定，軸承4可等同地在僅僅一部分(也就是說(shuō)軸承筒4沒(méi)有位于葉輪輪廓內(nèi)的一部分)被固定。軸承筒4的供應(yīng)具有呈現(xiàn)相對(duì)較大的表面區(qū)域(即套筒16)用于供軸承筒4在其上固定到框架的優(yōu)點(diǎn)。所以， 可在轉(zhuǎn)子組件1和框架之間形成良好的固定。而且，通過(guò)具有一對(duì)間隔開(kāi)的軸承13，14，軸承組件4為轉(zhuǎn)子組件提供了良好的、穩(wěn)定的支撐。由于葉輪的相對(duì)較大的直徑，當(dāng)轉(zhuǎn)子組件1在迅速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在葉輪3中的任何不平衡可導(dǎo)致相對(duì)較大的力矩作用在軸2上。軸承筒4，以及尤其接近葉輪3的軸承13，于是必須對(duì)抗該力矩，以便于保持軸2的位置。力矩的大小，因此由軸承13承受的力被定義為M = rFsin θ其中，r是軸承13和葉輪3的質(zhì)量中心之間的距離，F(xiàn)是力的大小(該力與葉輪3 的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，以及葉輪3的質(zhì)量中心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線的徑向偏移相關(guān))，θ是形成在軸承13和葉輪3的質(zhì)量中心之間的角度。通過(guò)將軸承筒4至少部分地定位于葉輪3的輪廓內(nèi)，軸承13和葉輪3的質(zhì)量中心之間的距離和角度被減小。因此，在葉輪3中的任何不平衡(其導(dǎo)致葉輪3的質(zhì)量中心從旋轉(zhuǎn)軸線偏移)引起要小得多的力矩，從而軸承13的徑向負(fù)載被顯著小。另外，將軸承筒4定位于葉輪3的輪廓內(nèi)減小了轉(zhuǎn)子組件1的懸臂長(zhǎng)度。這于是增加了轉(zhuǎn)子組件1的剛性，其又導(dǎo)致更高的第一撓性固有頻率。轉(zhuǎn)子組件1由此可以在高很多的速度下能進(jìn)行低于臨界地運(yùn)行(即在第一固有頻率之下)。通過(guò)低于臨界的速度下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子組件1的平衡變得更簡(jiǎn)單，如在瞬變運(yùn)行狀態(tài)期間(例如，在轉(zhuǎn)子組件加速和減速期間)處理轉(zhuǎn)子組件1。在圖1中示出的實(shí)施例中，葉輪3的質(zhì)量中心位于在輪轂5的底部8中的凹部12 內(nèi)。軸承筒4突出進(jìn)入凹部12以使軸承13位于葉輪3的質(zhì)量中心上。因此，由于隨后葉輪的不平衡引起的徑向負(fù)載被保持在最小值。對(duì)于圖1中示出的葉輪3的特別設(shè)計(jì)，葉輪 3的質(zhì)量中心接近輪轂5的底部8。正是出于這個(gè)原因，軸承13僅部分地定位于葉輪輪廓內(nèi)。如果葉輪3的質(zhì)量中心位于輪轂5的更里面，軸承筒4可進(jìn)一步突出進(jìn)入葉輪3。實(shí)際上，軸承筒4可突出進(jìn)入輪轂5的凹部12以使軸承13整個(gè)位于葉輪輪廓內(nèi)。圖2示出了替代轉(zhuǎn)子組件20，該轉(zhuǎn)子組件包括軸2，葉輪21和軸承筒4被安裝到軸2。軸2和軸承筒4與上面描述的和圖1中示出的的實(shí)施例是相同的。葉輪21包括輪轂22，多個(gè)葉片23被支撐圍繞輪轂22。輪轂22從頂端24軸向延伸到底端25。中心孔26延伸通過(guò)輪轂，軸2被接收到該中心孔中。中心、環(huán)形凹部27形成在輪轂22的頂端24。凹部27的直徑大于孔26的直徑以使輪轂22的頂端24被從軸2徑向隔開(kāi)。軸承筒4突出進(jìn)入輪轂22的頂部24中的凹部27。軸承筒4由此部分地位于葉輪21的輪廓內(nèi)，也就是被輪轂22的底部25和頂部24界定的區(qū)域內(nèi)。間隙存在于軸承筒 4和輪轂22之間以使葉輪3相對(duì)于軸承筒4的套筒16自由地旋轉(zhuǎn)。軸承筒4未突出進(jìn)入輪轂22的凹部27的部分可用來(lái)固定框架，外殼或諸如此類(lèi)。 由于套筒14充當(dāng)框架的延伸，框架沒(méi)必要沿著軸承筒4的整個(gè)長(zhǎng)度被固定。然而，如果過(guò)期望沿著軸承筒4的整個(gè)長(zhǎng)度固定框架，輪轂22的頂部24的凹部27可增大尺寸以使框架也可突出進(jìn)入凹部27。再次，由于軸承筒4至少部分地定位于葉輪21的輪廓內(nèi)，轉(zhuǎn)子組件20的懸臂長(zhǎng)度會(huì)被縮短，得到具有更高的臨界速度的更剛性的轉(zhuǎn)子組件20，且由于葉輪不平衡引起的軸承13的徑向負(fù)載被減小。在圖2中示出的實(shí)施例中，葉輪21的質(zhì)量中心也接近于輪轂22 的底部25。然而，由于設(shè)計(jì)要求，軸承筒4突出進(jìn)入輪轂22的頂部24而不是輪轂22的底部25。因此，為了讓軸承13接近葉輪21的質(zhì)量中心，軸承筒4比圖1中示出的實(shí)施例中進(jìn)一步突出進(jìn)入葉輪21。實(shí)際上，軸承筒4的軸承13整體地定位于葉輪輪廓內(nèi)。圖3示出了又一轉(zhuǎn)子組件30，該轉(zhuǎn)子組件包括軸2，葉輪31和軸承筒4被安裝到該軸2。等同地，軸2和軸承筒4與上面描述的和圖1和圖2中示出的實(shí)施例中是相同的。葉輪31包括由兩部分組成的輪轂32，多個(gè)葉片33和護(hù)罩34。葉片33被連接到輪轂32的第一部分35和護(hù)罩34之間，并在輪轂32的第一部分35和護(hù)罩34之間延伸。輪轂32的每個(gè)部分35，36包括中心孔37，38，軸2被接收進(jìn)入該該中心孔37，38。輪轂32的兩部分35，36被安裝到軸2以使輪轂從頂端39軸向延伸到底端40，且葉片在輪轂32的頂端和底端39，40之間延伸。中心的環(huán)形凹部41成形在輪轂32的頂端39中，即輪轂32的第一部分35的頂端 39中。凹部41的直徑大于孔37的直徑以使輪轂32的頂端39從軸2徑向隔開(kāi)。如參考圖2在上面描述的實(shí)施例中那樣，軸承筒4突出進(jìn)入輪轂32的頂部39的凹部41以使軸承筒4部分地位于葉輪31的輪廓內(nèi)，即界定在輪轂32的頂部39和底部40 之間的區(qū)域。間隙出現(xiàn)在軸承筒4和輪轂32之間以使葉輪相對(duì)于軸承筒4的套筒16自由旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)上面描述的實(shí)施例中，葉輪的輪廓由輪轂的頂部和底部軸向地界定。然而， 葉輪的輪廓可等同地由護(hù)罩和/或葉輪的葉片來(lái)界定。例如，如果圖3中示出的實(shí)施例的輪轂32的下部部分36被省去或相對(duì)于葉輪31的其余部分是靜態(tài)的，那么葉輪31的輪廓將在頂部37處由輪轂32軸向地界定，及在底部處由葉片33軸向地界定。葉輪的輪廓由此由在軸向方向延伸最遠(yuǎn)的葉輪的這些端部或點(diǎn)軸向地界定。每個(gè)上面描述的實(shí)施例中的轉(zhuǎn)子組件包括軸承筒4，該軸承筒4具有一對(duì)間隔開(kāi)的軸承13，14，軸承13，14被同一套筒16圍繞。然而，轉(zhuǎn)子組件可等同地包括替代類(lèi)型的軸承組件。例如，轉(zhuǎn)子組件可包括雙排軸承，滾針，或?qū)嶋H上單球軸承。如果有必要，葉輪中的凹部可設(shè)置尺寸以便允許框架或外殼也可突出進(jìn)入凹部以使軸承組件可被固定到框架或外殼。盡管每個(gè)上面描述的實(shí)施例中的葉輪是離心式葉輪，其他類(lèi)型的葉輪也可參照轉(zhuǎn)子組件的預(yù)期應(yīng)用被使用。上面描述的實(shí)施例證明了軸承組件可部分地定位于半開(kāi)放(圖1和圖2)或封閉的葉輪(圖3)內(nèi)。此外，軸承組件可突出進(jìn)入葉輪的頂部(圖2和圖3)或底部(圖1)以使轉(zhuǎn)子組件可在葉輪上方或下方的點(diǎn)處被固定到框架或外殼。本發(fā)明沒(méi)有因此局限于特定類(lèi)型的葉輪或轉(zhuǎn)子組件的設(shè)計(jì)。 利用本發(fā)明的轉(zhuǎn)子組件，軸承組件至少部分地定位于葉輪的輪廓內(nèi)。因此，葉輪中的任何不平衡導(dǎo)致小得多的力矩應(yīng)用于軸。由于葉輪的不平衡引起的軸承組件的徑向負(fù)載由此被減小，且軸承組件的壽命被延長(zhǎng)。此外，轉(zhuǎn)子組件的懸臂長(zhǎng)度被縮短，因此具有更高的臨界速度的更剛性的轉(zhuǎn)子組件被實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子組件，包括軸，葉輪和軸承組件被安裝到該軸，其中軸承組件至少部分地位于葉輪的輪廓內(nèi)，且包括一對(duì)間隔開(kāi)的軸承，該對(duì)軸承被套筒圍繞。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，軸承組件至少部分地位于在葉輪中的凹部?jī)?nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，葉輪包括支撐了多個(gè)葉片的輪轂，且所述凹部形成在輪轂端部中。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，輪轂包括孔，軸被接收到該孔中，該凹部的直徑大于孔的直徑。
5.如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，輪轂包括穹頂形的壁，該壁具有凹形的內(nèi)表面，該內(nèi)表面在輪轂的底部中限定了凹部。
6.如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，環(huán)形凹部形成在輪轂的頂部。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，軸承組件位于葉輪的質(zhì)量中心上。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，軸承組件包括軸承，該軸承整體定位于葉輪的輪廓內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，葉輪包括具有凹部的輪轂和整體定位于凹部?jī)?nèi)的軸承。
10.如上述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，葉輪是離心式葉輪。
11.一種轉(zhuǎn)子組件，包括軸，葉輪和軸承組件被安裝到該軸，其中，葉輪包括支撐多個(gè)葉片的輪轂和形成在輪轂的頂端的凹部，所述軸承組件至少部分地定位于所述凹部?jī)?nèi)。
12.如在權(quán)利要求11中所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，輪轂包括孔，軸被接收到該孔中，該凹部的直徑大于孔的直徑。
13.如權(quán)利要求11或12所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，輪轂被從軸承組件徑向隔開(kāi)。
14.如權(quán)利要求11至13中任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，軸承組包括軸承，該軸承整體定位于所述凹部?jī)?nèi)。
15.如權(quán)利要求11至14中任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，軸承組件包括一對(duì)間隔開(kāi)的軸承，該對(duì)軸承被套筒圍繞。
16.如權(quán)利要求11至15中任一權(quán)利要求所述的葉輪，其中，所述葉輪包括護(hù)罩和多個(gè)葉片，該多個(gè)葉片在輪轂和護(hù)罩之間延伸。
17.如權(quán)利要求11至16中任一權(quán)利要求所述的葉輪，其中，葉輪是離心式葉輪。
全文摘要
轉(zhuǎn)子組件(1)包括軸(2)，葉輪(3)和軸承組件(4)被安裝到該軸(2)，其中，軸承組件(4)至少部分地位于葉輪(3)的輪廓內(nèi)。
文檔編號(hào)F04D29/056GK102414451SQ201080017966
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者D.瓊斯, G.伯靈頓, R.莫克里奇 申請(qǐng)人:戴森技術(shù)有限公司