制冷压缩机及组装该制冷压缩机的方法 |
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申请号 | CN201310579135.3 | 申请日 | 2013-11-18 | 公开(公告)号 | CN103821712A | 公开(公告)日 | 2014-05-28 |
申请人 | 丹佛斯商用压缩机有限公司; | 发明人 | 简·米歇尔·普菲斯特; 周学友; 帕垂斯·邦尼弗伊; 盖尔·麦尔德呢; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种 制冷 压缩机 (2),其包括:具有 定子 (23)和 转子 (21)的 电动机 ,所述转子(21)设有轴向通道(22);适于压缩制冷剂的压缩单元(8);以及适于驱动所述压缩单元(8)的 驱动轴 (24)。所述驱动轴(24)延伸进入转子的所述轴向通道(22)。所述转子(21)滑动安装在所述驱动轴(24)上。 | ||||||
权利要求 | 1.一种制冷压缩机(2),包括: |
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说明书全文 | 制冷压缩机及组装该制冷压缩机的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种制冷压缩机,特别地涉及一种涡旋式制冷压缩机。 背景技术[0002] 已知的涡旋式制冷压缩机包括: [0004] -适于压缩制冷剂的涡旋压缩单元,其包括动涡旋构件和定涡旋构件,以及[0005] -适于驱动压缩单元的动涡旋构件的驱动轴,该驱动轴延伸进入转子的轴向通道,并紧紧地固定至转子(例如通过压装配合或者是热收缩配合使驱动轴与转子固定)。 [0006] 在压缩电动机启动时,转子具有沿压缩单元的方向上轻微轴向移动的趋势。由于转子是固定在驱动轴上的,这会导致驱动轴和动涡旋构件发生相应的轴向运动。动涡旋构件的这种运动会在定涡旋构件和动涡旋构件之间产生过度的作用力,并因此会损坏动涡旋构件和定涡旋构件,或者会损坏布置在动涡旋构件的涡旋盘和定涡旋构件的端板之间的密封元件。 [0007] 此外,在这种制冷压缩机运行时,驱动轴的变形,特别是驱动轴的弯曲会传递至转子进而会损坏转子。 发明内容[0009] 本发明的目的在于提出一种改进的制冷压缩机,其能够解决传统制冷压缩机所遇到的上述问题。 [0010] 本发明的另一个目的在于提出一种可靠的制冷压缩机。 [0011] 根据本发明的制冷压缩机包括: [0012] -具有定子和转子的电动机,所述转子设有轴向通道; [0013] -适于压缩制冷剂的压缩单元; [0014] -适于驱动所述压缩单元的驱动轴,所述驱动轴延伸进入所述转子的轴向通道并连接至所述转子,在使用时,所述驱动轴基本竖向地延伸,以及 [0015] -固定在所述驱动轴上的定位元件,所述定位元件具有轴向止动面,所述转子的下端部靠在所述轴向止动面上,所述轴向止动面设置成与所述转子的下端部滑动配合,[0016] 其中,所述转子和所述驱动轴之间的连接被设置成在制冷压缩机的启动和正常运行过程中能够允许所述转子和所述驱动轴之间发生有限的相对运动。 [0017] 在制冷压缩机运行期间,转子的这种安装方式允许转子相对于定子有小的角向运动,这避免了将来自驱动轴的机械张力传递到转子,并且抑制了因发动机中的扭矩变化而引起的振动。这种振动的抑制降低了压缩机的噪音级,并且抑制了传递给连接至压缩机的管道的振动。 [0018] 此外,在压缩机电动机启动时,转子的这种安装方式允许转子相对于驱动轴有小的轴向运动,这减少了动涡旋构件在定涡旋构件上的冲击。 [0019] 由此,在根据本发明的制冷压缩机的运行过程中,转子和压缩单元的任何损坏可以得到防止。 [0020] 根据本发明一实施例,转子和驱动轴之间的过盈配合(fit interference)值小于0.0003,所述过盈配合值是通过如下的公式来计算:FI=(DDS–DR)/DR,其中,FI是转子和驱动轴之间的过盈配合值,DDS是驱动轴的延伸穿过转子的轴向通道的部分的外直径,DR是转子的内直径。该过盈配合值可以是负值,这种情况下,转子和驱动轴之间有间隙。例如,该配合值可以在-0.005至+0.0003之间。 [0021] 根据本发明一实施例,转子滑动安装在驱动轴上,这意味着最大过盈配合值为0。 [0022] 转子的这种不需要对转子施加约束的安装方式,能够允许使转子相对于定子有小的角向和轴向运动。 [0024] 根据本发明一实施例,转子以滑动配合关系滑动安装在驱动轴上,这种滑动配合关系布置成允许转子和驱动轴之间发生有限的相对角向和/或轴向滑动运动。换言之,转子以带有轴向和/或角向间隙的方式安装在驱动轴上。 [0025] 该制冷压缩机还包括锁定元件,所述锁定元件适于将所述驱动轴可转动地连接至所述转子。例如,所述锁定元件可以由非磁性材料制成。 [0026] 根据本发明一实施例,锁定元件适于允许所述转子和所述驱动轴之间发生有限的相对角向滑动运动。 [0027] 根据本发明一实施例,所述驱动轴的外表面具有第一纵向凹槽,所述转子的内表面具有第二纵向凹槽,所述第一和第二纵向凹槽周向地对齐,并且所述锁定元件延伸入所述第一和第二纵向凹槽。 [0028] 根据本发明一方面,所述锁定元件滑动安装在所述第一和第二纵向凹槽的至少之一内。 [0029] 根据本发明一方面,所述锁定元件的截面大小以及所述第一和第二纵向凹槽的截面大小适于允许转子和驱动轴之间发生有限的相对轴向滑动运动。 [0030] 根据本发明一方面,所述锁定元件的截面大小以及所述第一和第二纵向凹槽的截面大小适于允许转子和驱动轴之间发生有限的相对角向滑动运动。 [0031] 设置在所述转子上的第二纵向凹槽可以基本沿所述转子的整个长度延伸。 [0032] 根据本发明一实施例,定位元件为固定至驱动轴的定位环。 [0033] 根据本发明一实施例,定位元件以热收缩方式装配至所述驱动轴。例如,定位元件可以由非磁性材料制成。 [0034] 根据本发明一方面,该制冷压缩机进一步包括设置在所述转子上的第一轴向抵靠表面和设置在所述驱动轴上的第二轴向抵靠表面,在所述第一和第二轴向抵靠表面之间留有预定的轴向间隙,以允许所述驱动轴和所述转子之间发生有限的相对轴向运动。例如,预定的轴向间隙在0.005至1mm之间,并且优选地在0.5至1mm之间。 [0035] 根据本发明一实施例,驱动轴具有界定出第二轴向抵靠表面的径向阶梯部。 [0036] 根据本发明一实施例,所述第一和第二轴向抵靠表面布置成能够防止所述转子朝所述压缩单元轴向地运动超过预定位置。 [0037] 所述第一轴向抵靠表面可以设置在转子的面向压缩单元的端面上。 [0038] 根据本发明一实施例,所述制冷压缩机为涡旋式制冷压缩机。 [0039] 根据本发明一方面,所述驱动轴具有适于驱动压缩单元的活动部分的第一端。 [0040] 根据本发明一实施例,所述转子为IPM转子。 [0041] 本发明还涉及一种用于组装根据本发明所述制冷压缩机的方法,其包括如下步骤: [0042] -将所述转子连接至所述驱动轴,从而在所述制冷压缩机的启动和正常运行期间,允许所述转子和所述驱动轴之间发生有限的相对运动,以及 [0043] -将所述定位元件固定至所述驱动轴,使得所述转子的下端部靠在所述定位元件的轴向止动面上。 [0044] 根据本发明一方面,上述连接步骤包括将所述转子滑动安装至所述驱动轴。 [0045] 所述方法可以进一步包括如下步骤: [0046] -沿驱动轴朝压缩单元推动转子,直到设置在转子上的第一环形抵靠表面抵靠于设置在驱动轴上的第二环形抵靠表面, [0047] -将定位元件固定至驱动轴,使其与转子有一定轴向距离,该轴向距离与预定的轴向间隙相对应。 [0048] 根据本发明一可替代的方面,该方法可以进一步包括如下步骤: [0049] -沿驱动轴朝压缩单元推动转子,直到设置在所述转子上的第一环形抵靠表面抵靠于设置在所述驱动轴上的第二环形抵靠表面, [0050] -将定位元件固定至驱动轴,使定位元件的轴向止动面抵靠于转子的下端部。 [0051] 根据本发明一方面,所述固定步骤包括将定位元件以热收缩方式装配至所述驱动轴。 [0052] 本方法还可包括如下步骤: [0053] -将第一纵向凹槽和第二纵向凹槽对齐, [0054] -将锁定元件插入到第一纵向凹槽和第二纵向凹槽中。 [0055] 根据本发明一方面,所述插入步骤包括将锁定元件滑动安装进第一纵向凹槽和第二纵向凹槽的至少一个中。 附图说明[0057] 结合附图一起阅读将更好地理解本发明的以下详细描述的实施例。但是,应当了解的是,本发明并不限于所公开的具体实施例。 [0058] 图1是根据本发明的涡旋式制冷压缩机的纵向剖面图。 [0059] 图2是图1的细节部分的放大图。 [0060] 图3是图2的细节部分的放大图。 [0061] 图4是图1中的制冷压缩机的细节部分的分解立体图。 [0062] 图5是图4中示出的不同元件的立体图。图5是图1中的制冷压缩机的细节部分的分解立体图。 具体实施方式[0063] 图1示出了一种竖向放置的涡旋式制冷压缩机2。但是,在无需对其结构做出明显改变的情况下,根据本发明的制冷压缩机2也可以倾斜放置或水平放置。 [0064] 图1中示出的制冷压缩机2包括由壳体4限定的封闭外壳3。该壳体4的顶端和底端分别由顶盖5和底座6封闭。 [0066] 该制冷压缩机2还包括布置在支撑框架7上方(即,高压容积中)的涡旋压缩单元8。该涡旋压缩单元8具有相互配合的定涡旋构件9和动涡旋构件11。特别地,动涡旋构件 11由支撑框架7的上部面支承并与其上部面滑动接触,而定涡旋构件9则相对于封闭外壳 3固定。定涡旋构件9例如可以固定至支撑框架7。 [0067] 已知的是,定涡旋构件9具有端板12和涡旋盘13。该涡旋盘13从端板12伸向动涡旋构件11。动涡旋构件11具有端板14和涡旋盘15,该涡旋盘15从端板14伸向定涡旋构件9。动涡旋构件11的涡旋盘15与定涡旋构件9的涡旋盘13相互交错以在它们之间形成多个压缩腔室16。压缩腔室16具有可变容积。当动涡旋构件11被驱动相对于定涡旋构件9作轨道活动时,压缩腔室的容积从外往内减少。在压缩腔室16中被压缩的制冷剂通过定涡旋构件9中的开口17从定涡旋构件9和动涡旋构件11的中间逸出,引向高压腔室18,该高压腔室18中的压缩后的制冷剂通过排放出口19被排出。 [0068] 制冷压缩机2还包括布置在支撑框架7下方的电动机。该电动机包括设有轴向通道22的转子21和围绕转子21布置的定子23。电动机可以例如为变速电动机,转子21可以例如是IPM转子。 [0069] 制冷压缩机2还包括驱动轴24。该驱动轴24适于驱动动涡旋构件11作轨道运动。驱动轴24伸入转子21的轴向通道22并且可转动地连接至转子21,使得驱动轴24可驱动转子21绕转动轴线转动。 [0070] 驱动轴24在其顶端包括偏心销25。该偏心销25偏心于驱动轴24的中心,并且插入在动涡旋构件11的连接套筒部分26中。由此,当电动机工作时,动涡旋构件11能够被驱动相对于定涡旋构件9作轨道运动。 [0072] 根据本发明,转子21滑动安装至驱动轴24。 [0073] 如图2所示,制冷压缩机2包括设置在转子21上的第一环形轴向抵靠表面28和设置在驱动轴24上的第二环形轴向抵靠表面29。如图3具体示出,在第一和第二轴向抵靠表面28和29之间设有预定的轴向间隙,其用以允许转子21和驱动轴24之间发生相对轴向滑动运动。例如,该预定的轴向间隙在0.5到1毫米之间。 [0074] 特别地,第一环形轴向抵靠表面28设置在转子21的上端面上,并且驱动轴24具有界定出第二环形轴向抵靠表面29的径向阶梯部。第一和第二环形轴向抵靠表面28、29设置成能够防止转子21相对于驱动轴24朝压缩单元8轴向运动超过预定位置。 [0075] 制冷压缩机2还包括固定至驱动轴24的定位环31。所述定位环31可例如以热收缩的方式装配至驱动轴24。有利地,定位环31由非磁性材料制成。 [0076] 定位环31具有轴向止动面32,转子21的下端部(更精确的说,是设置在转子21的下端部上的轴向抵靠表面33)抵靠于该止动面32之上。因此,定位环31被设置用以轴向定位转子21。 [0077] 制冷压缩机2还包括锁定销34。该锁定销34适于将驱动轴24可转动地连接至转子21。锁定销34例如可由非磁性材料制成。 [0078] 锁定销34分别伸入设置在驱动轴24的外表面上的第一纵向凹槽35和设置在转子21的内表面上的第二纵向凹槽36。该第一和第二纵向凹槽35、36周向地对齐(circumferentially aligned)。锁定销34的截面大小以及第一和第二纵向凹槽35、36的截面大小设置成能够允许转子21和驱动轴24之间发生相对的轴向和角向滑动运动。根据图中所示实施例,锁定销34可以稍大于第一纵向凹槽35,由此锁定销34压入配合在第一纵向凹槽35中,并且锁定销34可滑动装配在第二纵向凹槽36中。但是,锁定销34也可同时滑动装配在第一和第二纵向凹槽35、36中。 [0079] 设置在转子21上的第二纵向凹槽36能够沿着转子21的整个长度延伸。有利地,第一纵向凹槽35只沿着驱动轴24的部分长度延伸,并且为锁定销34的上端界定出轴向止动面37。进一步地,设置在定位环31上的轴向止动面32也形成了用于锁定销34的下端的轴向止挡。 [0080] 用于装配根据本发明所述制冷压缩机2的方法包括至少如下步骤: [0081] -将锁定销34紧密装配入第一纵向凹槽35中,以使锁定销34的上端面抵靠设置在驱动轴24上的轴向止动面37; [0082] -从驱动轴24的下端部围绕驱动轴24接合上转子21; [0083] -使锁定销34对准第二纵向凹槽36; [0084] -沿驱动轴24朝压缩单元8推动转子21,直到设置在转子21上的第一环形抵靠表面28抵靠于设置在驱动轴24上的第二环形抵靠表面29; [0085] -加热定位环31; [0086] -从驱动轴24的下端部围绕驱动轴24接合上定位环31; [0087] -将定位环31的支撑表面32定位成使其与设置在转子21上的径向抵靠表面33具有一定的轴向距离,该轴向距离与预定的轴向间隙相对应,以及 [0088] -冷却定位环31。 [0089] 当装配完成后,制冷压缩机2被竖向放置。因此,转子21由于重力而沿着驱动轴24轴向地滑动,直到设置在转子21上的径向抵靠表面33抵靠在定位环31的支撑表面32上。于是在第一和第二轴向抵靠表面28、29之间引入了预定的轴向间隙。 [0090] 需要注意的是,上述定位步骤可以包括将定位环31的支撑表面32定位成使其抵靠着设置在转子21上的径向抵靠表面33。在这种情况下,由于定位环31的冷却,最终会在第一和第二轴向抵靠表面28、29之间形成很小的轴向间隙(几微米)。 [0091] 当然,本发明不限于以上通过非限制性示例描述的实施例,而是相反涵盖了所有可能的实施方式。 |