專利名稱:旋轉式壓縮機的主軸承的制作方法
本發(fā)明是關于一種密封的旋轉式壓縮機，用以在制冷系統(tǒng)例如冰箱，冷凍器和空氣調節(jié)器等等中把冷凍劑進行壓縮。本發(fā)明特別涉及一種在密封的旋轉式壓縮機中支撐可以旋轉的曲軸的改進的主軸承。
現有技術的密封的旋轉式壓縮機通常包括有包圍壓縮機工作部件的機殼，機殼被密封以防止壓縮氣體漏出并防止塵和其他雜質進入機殼中。驅動壓縮機的電機和由電機驅動的壓縮泵機構安裝在機殼內。電機包括有定子和轉子。定子的形狀通常是圓筒形的。轉子安裝在定子內驅動曲軸。通常，定子用熱壓配合固定在機殼的內壁上。曲軸的偏心部分可轉動地安放在壓縮機缸筒的壓縮腔內。在許多現有技術的傳統(tǒng)結構中，壓縮機缸筒也用熱壓配合或焊接來固定到機殼上。缸體總成包括有滾柱，滾柱圍繞曲軸的偏心部分從而在壓縮腔內被驅動，缸體總成還包括有一個或幾個滑動葉片。滾柱由曲軸驅動時就繞著腔旋轉并和滑動葉片配合，壓縮腔內的冷凍劑。
壓縮機正常運轉所要求的尺寸公差非常精確，通常相當于萬分之一吋，重要的是尺寸公差要精確并盡量減少壓縮機工作部件之間的間隙，以防止壓縮冷凍劑的泄漏而導致壓縮機的效率減低到允許的水平以下。
缸筒腔和曲軸的軸線同心，因此要求缸筒腔對曲軸、曲軸軸承以及電機的轉子要準確對中。由于在現有技術的結構中，定子和缸筒都固定到機殼中，而轉子既要和定子對中又要和缸筒對中，因此轉子必須很好的支撐以保持這個對中狀態(tài)。要使軸承既和定子對中，又和缸筒對中以防止?jié)L柱和滑動葉片之間的間隙過大是非常困難的。
現有技術壓縮機的問題之一是在裝配壓縮機過程中，很難保持其尺寸公差和部件的同心度。缸筒和電機定子的裝配通常是用熱壓配合來完成的，因此，在現有技術結構中，這些部件的整個圓周都和機殼的內壁相接觸。由于機殼是比較撓性的，因此當升壓的機殼內的壓力波動而機殼撓曲時，電機和缸筒就會失去同心。電機的不同心導致電機定子和轉子間的氣隙變化，有害的影響了電機性能。另外，在熱壓配合或焊接過程中葉片槽和缸筒會發(fā)生變形，從而導致壓縮機工作部件之間的變形和失去間隙。按照傳統(tǒng)的設計，必須加大間隙來補償這個變形，因此增加了壓縮機的泄漏和對性能的有害影響。由于這個原因，現有技術的壓縮機通常都是結構笨重，軸向尺寸較大，這樣，把缸體固定到機殼內壁的過程中所產生的扭曲力不至于過份扭曲缸筒而引起不希望的變形。
通常，曲軸被安裝在軸承中，軸承又用螺栓、焊接或其他方法固定到壓縮機缸筒上。在一種現有結構中，壓縮機軸承用一個圓盤來支撐，該圓盤被壓配到壓縮機的機殼內在圓周的幾個點上和機殼焊接。因此機殼在整個圓周上和圓盤接觸。這種結構比較昂貴，這是由于壓配到機殼內需要附加的材料和加工費用以保持同心度和精確的尺寸公差所致。
上述的現有技術的結構采用了大軸向尺寸的單缸筒，由于在壓縮機缸體總成中存在較長的泄漏通道，因此降低了壓縮機的效率。壓縮機運轉時，壓縮機的不同區(qū)域的冷凍劑具有不同的壓力。例如，壓縮機的不同區(qū)域的冷凍劑具有不同的壓力。例如，壓縮機缸筒腔既有入口部分的抽吸壓力又有冷凍劑被壓縮的高壓部分。另外，壓縮機殼本身處在高壓，這是因為壓縮的冷凍劑從缸筒腔排出后直接進入到機殼內。重要的是使冷凍劑從高壓區(qū)域向低壓區(qū)域的泄漏降低到最小程度，因為冷凍劑的泄漏意味著損失功和降低壓縮機的效果。因此，重要的是使低壓區(qū)域的分界線長度要盡可能的小。缸筒的高度即軸向尺寸是一個影響泄漏的關鏈尺寸，因為它直接關系到壓縮機缸筒腔和滑動葉片周圍的高低壓區(qū)域分界線長度。舉例來說，滑動葉片和缸筒槽之間的密封長度是一個分開缸筒高低壓區(qū)域的邊界。通過使用薄缸筒可以使關鍵的邊界尺寸變小并且冷凍經過葉片末梢的泄漏以及其他邊界的泄漏可以減小，如以上所述。對于薄缸筒的問題是把缸筒焊到機殼上時引起變形和泄漏。
現有技術的壓縮機缸筒的笨重結構的另一個缺點是它增加壓縮機的重量。因為密封的壓縮機用于家庭用具，壓縮機最好是輕型結構。
現有結構的另一個缺點是壓縮機缸筒較大的軸向尺寸增大了對冷凍劑氣體的熱傳導的有效表面積，這種熱傳導是不希望的，它趨于使壓縮機的效率減少。因此希望減小熱傳導的表面以便提高壓縮機的效率。
現有的密封旋轉式壓縮機還有一個缺點是制造和安裝成本高，這是因為壓縮機缸筒結構笨重，保持精確公差的裝配很困難的緣故。因此，人們希望能夠使用薄缸筒體。
本發(fā)明克服了上述現有技術的密封旋轉式壓縮機的缺點，提供了一種改進的軸承和一種改進的把軸承固定到壓縮機機殼上的方法。
本發(fā)明的密封的壓縮機，其一種型式包括有軸承，該軸承和機殼只在三個連接點上連接。連接點圍繞軸承的圓周同心地分布。軸承被壓縮夾持在機殼內以使機殼起到彈簧的作用。因為機殼是柔性的，軸承在連接點上使機殼變形。機殼在連接點上向內推軸承，因為機殼是柔性的，它將起到壓縮彈簧的作用，因為軸承連接部分的外徑和軸承的軸線保持同心并且只有三個連接點等距離繞軸承分布，機殼的彈性作用將使軸承和電機定子保持對中性面與機殼內的壓力無關。壓縮機缸筒和軸承連接并被軸承所支撐。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是利用把軸承壓縮夾持在機殼內，機殼起到彈簧的作用，而缸筒對曲軸和電樞的同心度很容易保持。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是容許軸承和機殼之間有很大的尺寸偏差和過盈，因此壓縮機的制造成本很低。
本發(fā)明還有另一個優(yōu)點就是它允許缸筒和軸承連接而不是和機殼連接，從而很容易完成軸承、曲軸、轉子、定子和壓縮機缸筒的同心裝配，并且在運行時能夠維持同心。
按照本發(fā)明的一種型式的壓縮機軸承的另一個優(yōu)點是它允許壓縮機缸筒和軸承連接而不是直接和機殼連接。因此，缸筒在裝配和焊接時沒有變形力作用在其上，其軸向尺寸可以做得較小。較小的缸筒軸向尺寸可以減少冷凍劑泄漏、減小熱傳導并節(jié)省重量和材料。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點是壓縮機裝配時可以很容易保持準確的公差以使壓縮機效率高裝配容易。
本發(fā)明的壓縮機，其一種型式包括有機殼和電機。電機包括有固定到機殼內壁的定子和同定子配合在機殼內轉動的轉子。曲軸可驅動地和轉子連接在一起并被驅動和轉子一起轉動。可轉動的支撐曲軌的軸承裝置包括有支撐軸承的支撐裝置，支撐裝置在圍繞軸承的圓周上間隔一定距離的若干接觸點上和機殼連接，機殼和支撐裝置在接觸點的中間位置是不接觸的。軸承的軸頸部分固定到和接觸點同心的支撐裝置上去，軸承軸頸部分包括有容納可轉動的曲軸的孔。
本發(fā)明的一種型式的密封的壓縮機還包括有彈性的機殼和具有定子和轉子的電機。定充固定到機殼的內壁而轉子的放置與定子保持轉動關系。曲軸的第一端和轉子連接而轉子和定子配合驅動曲軸。具有軸向孔腔的壓縮缸筒和上述轉子同心放置，曲軸穿過孔腔延伸并在那里壓縮冷凍劑。曲軸的主軸承包括第一裝置用以把軸承在環(huán)繞機殼的若干個接觸點和機殼固定，固定裝置使機殼在該若干個點上向外變形，機殼和固定裝置在該若干點中間的位置上沒有接觸。曲軸支承裝置和固定裝置連接而缸筒也和固定裝置連接，使缸筒和支承裝置軸向對中并和若干個接觸點同心。
按照本發(fā)明的一個型式的密封的旋轉式壓縮機包括有彈性機殼，帶有定子和轉子的電機，定子固定在機殼的內壁上。曲軸由轉子驅動曲軸具有偏心部分。壓縮機設置了可轉動的支撐曲軸的軸承裝置，軸承裝置只在圍繞機殼的圓周等距離間隔的三個點上和機殼固定。軸承壓縮在機殼內，壓縮缸筒和軸承裝置連接，壓縮缸筒包括一個孔腔，其中放置有葉片和滾柱用于在腔內壓縮冷凍劑，滾柱和偏心部分連接并隨之一起轉動。
本發(fā)明的一個目的是提供一種帶有改進的主軸承的密封的旋轉式壓縮機。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種壓縮機、其軸承由壓縮機殼在若干個點上支撐，但不象某些現有技術結構那樣沿著其周邊連續(xù)地和機殼接觸。
本發(fā)明還有另一個目的就是提供一種壓縮機，其中軸承是由機殼在三個點上支撐并被機殼的彈簧作用所壓縮。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高效、容易制造和重量輕的壓縮機。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一種能量效率高的壓縮機。
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行描述，本發(fā)明的上述特性和其他特性及其獲得的方法就會變得更加顯而易見，對發(fā)明本身也會更加深理解。
圖1是壓縮機斷開的側面剖視圖。
圖2是軸承的側視圖。
圖3是軸承裝配的平面圖。
圖4是沿圖3線4-4截取的軸承裝配的斷開的放大剖視圖。
圖5是排出消聲器的平面圖。
圖6是沿圖1線6-6的剖視圖。
圖7是軸承和機殼裝配的剖視圖。
參考圖1，它表示了垂直放置的壓縮機的側視圖。機殼10有圓筒柱形部分12，頂部14及底部16。支撐壓縮機的法蘭18焊接在壓縮機的底部，法蘭用來把壓縮機安裝到冷凍設備上，例如冰箱或冷凍器等。
端子組20裝在機殼10的頂部14上用以把壓縮機和電源連接。排出管22從機殼10的頂部14插入到壓縮機殼內，如圖所示。管子用焊或銅焊在23處和機殼密封以防止壓縮冷凍劑從機殼逸出，抽吸管24插入到壓縮機殼內，這在下面進一步闡明。壓縮機殼(10)外面的抽吸管24的端部25和存儲器26連接。存儲器26裝有支撐板28以支撐濾網29。如圖6所清楚的見到的那樣，管31和35用來和過熱降溫器(未圖示)連接，這在現有技術中已為人們所熟知。
電機30放置在壓縮機殼內，電機包括有定子32和轉子34。定子32用熱壓配合固定到機殼內壁33上。電機30是感應型，具有鼠籠式轉子34。繞組36提供旋轉磁場在轉子34內感應出旋轉電流并提供轉矩以驅動壓縮機曲軸38。曲軸38用熱壓配合固定到轉子34的空心內孔39中去。曲軸38穿過主軸承40、缸筒42軸向延伸到部即外置軸承44中去。曲軸38裝在軸承40和44中。
如圖1和圖6所清楚見到的，缸筒42包括有圓柱形缸體46，其中具有孔腔48。曲軸38的偏心部分50放置在孔腔48內并繞曲軸軸線偏心地旋轉。圓柱形滾柱52圍繞偏心部分50放置，當偏心50繞曲軸軸線旋轉時滾柱繞圓形孔腔48滾動。如圖1所清楚的見到的，抵消曲軸38的偏心50的配重54用鉚接等和轉子34的端環(huán)56固定?；瑒尤~片58安裝在缸體46的圓柱壁上的葉片槽60內。曲軸38延伸到油槽66中的底部64上有一個軸向孔62?？?2向上和徑向向外指向，把油從油槽66向上注入到外置軸承44的徑向通道68中去?？?2也由徑向通道和曲軸38的偏心50上的孔70連通，因此可以潤滑滾柱52。通道68的向上部分把油引導到兩個靠近葉片槽60的葉片潤滑通道74國，則葉片槽由油泵62所施加的正壓力而充滿了油。
缸體16的缸壁中的孔76裝有抽吸管24的端部78，該抽吸管24的端部插入到機殼內，抽吸管24用接頭77固定到機殼上，接頭77有一部分79從管24向外伸出。因此，把接頭77和管224進行釬焊時的熱量從管24向機殼10導走，抽吸管24用O形密封圈80和孔76密封，該O形密封圈放置于圍繞抽吸管端78的環(huán)形槽82內。抽吸管24的外徑稍小于孔76的內徑以使管24能在孔76內滑動。抽吸管端78用O形密封圈80和孔76密封圈80和孔76密封，可以防止冷凍劑從孔76逸出?？?6和缸筒42的內腔48相通。滑動葉片58的末梢被放置于缸筒42壁上的彈簧座90內彈簧90內彈簧88所推動，使和滾柱連續(xù)接觸。
由于滾柱52運轉時繞孔腔48滾動，冷凍劑通過抽吸管24和孔76進入孔腔內，因為葉片58、滾柱52和孔腔48的內壁所封閉的容積在滾柱的滾動作用下逐漸減小，冷凍劑被壓縮并從缸筒孔腔48通過溢流口84和置于主軸承40上的閥86來排出。
現在翻到圖2、圖3和圖4。圖中表示了主軸承40具有平面部分92和圓柱部分94。平面部分92具有三個連接點即凸緣96，凸緣繞平面部分92的周邊等距離間隔并和圓柱部分94的軸線同心。平面部分92和機殼10的內壁33在圍繞機殼圓周的三個點97上連接，如圖6所清楚的表示那樣，平面部分92的連接凸緣96上有支柱88。圓柱形機殼10有繞其圓周間隔一定距離的三個孔，用以接納安裝凸緣96。連接凸緣96和機殼焊接。支柱98用來把焊接材料和平面部分92連接并防止焊接材料飛濺到機殼10內。
平面部分92具有六個孔100。為了裝配軸承40和缸筒42，分別把螺栓102穿過孔100和缸筒及外置軸承上的配合孔104和106。如圖1所示，把螺栓擰入到外置軸承上。如果缸筒的軸向尺寸允許的話，螺栓102用12螺栓來代替，其中六個把外置軸承44和缸筒固定并擰入到缸筒上，其余六個螺栓則把主軸承40和缸筒固定并擰入到缸筒上。
如圖3和圖4所示，排出閥86和主軸承平面部分92連接。平面部分92上的凹槽108容納閥86和閥擋板110。螺栓112壓配入主軸承40把閥86和閥擋板110固定到軸承上去?？?07和缸筒42的溢流口84連通以排出壓縮的冷凍劑，如前面所述。
圓柱部分94包括有套筒軸承。套筒軸承94是一個支承部分并且可轉動地內納和支撐曲軸38。因為電機電樞34和曲軸38連接，則電樞也由支承或軸承部分94支撐。軸承40被壓縮夾持在機殼10內壁33的三個連接點97上，以便機殼壁起到彈簧的作用。由于機殼10是撓性的，軸承40使機殼在連接點97處變形。機殼10在連接點97向內推向軸承40，由于機殼10的撓性，機殼將起著被壓縮的壓縮彈簧的作用。圖7中同時表示了機殼受壓時的變形狀態(tài)，又表示了軸承裝配到機殼以前的未變形的正常狀態(tài)。機殼壁12的虛線130表示了機殼末裝入軸承40時原有的未變形形狀。然而，一旦把軸承裝配到機殼內，軸承部分96把機殼壁12向外推使其在點97處變形。如圖7的實線132所示。因此，機殼壁12將呈現如圖示的非圓形狀132。由于機殼是撓性的，它能夠適應軸承部分92外徑的變化。因為機殼10的作用象壓縮彈簧，和平面支撐部分92外徑尺寸有關的尺寸公差就不需要如同軸承的整個圓周和機殼10接觸的情況下那樣精確。只有軸承部分94和連接點97的外徑的同心度需要保持精確。軸承可以用不同種類的材料來制造。人們發(fā)現粉末金屬是適當的材料。
圖5表示了排出消聲器113的放大平面圖。參考圖1可以看到排出消聲器113有一個上升部分114如虛線116所畫出的那樣。孔118，這里提供了三個，允許壓縮的冷凍劑離開消聲器并直接進入到電機繞組中去。排出消聲器113的平面部分122有孔120，用螺栓102排出消聲器和主軸承40緊固，如前所述。
雖然上面已經揭示軸承40的平面部分92通常是三角形的平臺，只要該平面部分92和機殼10的連接是處在圍繞軸承的圓周上并和軸承40的軸線同心的若干點上，這個平面部分的形狀可以改變面不脫離本發(fā)明的精神。在優(yōu)先實施例中，軸承40和機殼10連接點的數目已被揭示為包括三個凸緣，但這并不需要限制為三個。只要保持同心度，可以選擇任意數目。
上面所揭示的是一種改進的壓縮和主軸承40，該軸承和機殼10在三個接觸點上連接，允許軸承的外徑和機殼的內徑之間的尺寸公差有些變化。軸承被機殼壓縮夾持，以便機殼能起彈簧作用允許壓配合時的顯著的尺寸變化。電機定子和軸承二者都同心地進行機械加工，以便當軸承焊接到機殼上而定子熱壓配合到機殼上時，電機和軸承可以同心。壓縮機缸筒和軸承用螺栓連接，并使其兩者保持同心，采用本結構，主軸承的外徑尺寸偏差沒有現有技術的結構那樣關鍵。唯一的關鍵尺寸是連接點或凸緣的外徑相對于軸承線的同心度。由于壓縮機殼起到彈簧的作用，凸緣外徑尺寸的偏差能夠通過機殼和安裝凸緣的壓配合來適應。
盡管本發(fā)明被描述成具有最佳設計，不用說它是能夠進一步改進的。因此本專利申請包括根據一般原則對本發(fā)明所作的各種改變、應用和改進，還包括本發(fā)文沒有敘述的本發(fā)明所屬的技術領域：
內已知的實際應用和屬于權利要求
中所規(guī)定的范圍。
權利要求
1.一種壓縮機包括有機殼(10)和電機(30)，上述電機包括和上述機殼(10)的內壁(12)固定的定子(32)，在上述機殼(10)內有和上述定子(32)配合轉動的轉子(34)，和上述轉子(34)連接并由上述轉子驅動曲軸(38)旋轉，其特征在于該壓縮機具有軸承裝置(40)以支撐轉動的上述曲軸(38)和上述轉子(34)，它還具有支撐裝置(92)以支撐上述軸承裝置(40)。上述支撐裝置(92)壓縮的夾持在上述機殼(12)的若干個接觸點(97)上，接觸點(97)圍繞軸承(40)的周圍間隔一定的距離分布。上述機殼(12)和上述支撐裝置(92)在上述若干個接觸點(97)之間的位置上沒有接觸。支承裝置(94)和上述支撐裝置固定并和上述接觸點(97)同心。上述支承部分包括有孔以安裝轉動的上述曲軸(38)。
2.根據權利要求
1的壓縮機，其特征在于上述支撐裝置(92)包括有若干個安裝凸緣(96)，圍繞支撐裝置(92)的圓周間隔相等距離分布。
3.根據權利要求
2的壓縮機，其特征在于上述若干個安裝凸緣(96)是由三個凸緣(96)組成的。
4.根據權利要求
1的壓縮機，其特征在于上述裝置(92)包括平面部分(92)，它帶有三個安裝凸緣(96)，在圍繞上述平面部分(92)中心軸線的圓周上間隔相等距離。
5.根據權利要求
1的壓縮機，其特征在于上述機殼壁(12)是彈性的，而上述支撐裝置(92)壓縮夾持在上述彈性壁(12)上。
6.根據權利要求
1的壓縮機，其特征在于上述支撐裝置(92)包含三個凸緣(92)包含三個凸緣(96)，把上述軸承(40)和上述機殼壁(12)連接在一起，上述壓縮機還包含壓縮冷凍劑的壓縮裝置，上述壓縮裝置包括缸筒(42)，它固定上述軸承裝置(40)上并具有孔腔(48);滑動葉片(58)和滾柱(52);上述曲軸(38)穿過上述孔腔(48)并和上述滾柱(52)可驅動地連接，上述葉片(58)可滑動地安裝在上述缸筒(42)壁內和上述滾柱(52)及上述孔腔(48)一起在上述孔腔(48)內壓縮液體。
7.根據權利要求
1的壓縮機，其特征在于上述機殼(12)是彈性的而上述支撐裝置(92)是壓縮夾持在上述彈性機殼(12)內并焊在其在。
8.根據權利要求
7的壓縮機，其特征在于上述支撐裝置(92)包括有其上安裝冷凍劑排出閥(86)的平面部分和包含有圓柱形套筒軸承曲軸支承裝置(94)。
專利摘要
一種密封旋轉式壓縮機安裝有改進的軸承(40)，它在圍繞軸承的圓周的等距離間隔的三個點(97)上和壓縮機機殼(12)連接。壓縮機缸筒(42)固定到軸承上。軸承壓縮夾持在機殼內，從而機殼起彈簧的作用以使軸承外徑尺寸的偏差能夠被機殼的彈簧作用所適應。
文檔編號F04C29/00GK85106950SQ85106950
公開日1986年6月10日 申請日期1985年9月18日
發(fā)明者埃德溫·L·甘納韋 申請人:特庫姆塞制品公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan