用于优化动载荷分布和减弱振动的支撑构件 |
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| 申请号 | CN200980118989.3 | 申请日 | 2009-04-24 | 公开(公告)号 | CN102046979B | 公开(公告)日 | 2014-06-25 |
| 申请人 | 艾默生环境优化技术有限公司; | 发明人 | 托马斯·R·霍达普; | ||||
| 摘要 | 一种用于包括壳体的 压缩机 的 支撑 构件可包括：从压缩机接收 载荷 的 轮毂 、从所述轮毂径向延伸的至少三个 轮辐 、和将所述至少三个轮辐附接到壳体上的至少三个附接 位置 。所述支撑构件可进一步包括至少一个连接部，所述至少一个连接部在所述至少三个轮辐中的至少两个轮辐之间延伸以在所述至少两个轮辐之间传递载荷，其中所述至少一个连接部与壳体间隔开并分离。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于包括壳体的压缩机的支撑构件，所述支撑构件包括： |
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| 说明书全文 | 用于优化动载荷分布和减弱振动的支撑构件[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求享有2009年4月23日提交的美国非临时申请No.12/428,751、和2008年4月24日提交的美国临时申请No.61/047,589的优先权。上述申请的全部公开内容在此通过引用结合进来。 技术领域[0003] 本申请涉及压缩机，更具体地，涉及用于涡旋式压缩机(scroll compressor)的支撑构件。 背景技术[0004] 本节中的陈述只用于提供与本申请相关的背景信息，而可能并不构成现有技术。 [0006] 一种这样的机器是涡旋机(scroll machine)，其可用于移动各种流体。例如，涡旋机可构造为膨胀机、排量发动机(displacement engine)、泵或压缩机。涡旋式压缩机一般包括动涡旋构件，该动涡旋构件由传动轴以可旋转的方式支撑在压缩机内。当动涡旋构件被传动轴旋转时，通过动涡旋构件和定涡旋构件之间的相互作用来压缩流体。 [0007] 在压缩流体时，力被施加在动涡旋构件上，并且可使动涡旋构件同样将力施加在传动轴上。施加在传动轴上的力可能引起传动轴振动，这又会增大与压缩机的运行相关的噪声。发明内容 [0008] 一种用于包括壳体的压缩机的支撑构件，可包括从压缩机接收载荷的轮毂、从所述轮毂径向延伸的至少三个轮辐，和将所述至少三个轮辐附接到壳体上的至少三个附接位置。所述支撑构件可进一步包括在所述至少三个轮辐中的至少两个轮辐之间延伸以在所述至少两个轮辐之间传递载荷的至少一个连接部，其中所述至少一个连接部与壳体间隔开并分离。 [0009] 所述至少一个连接部可包括模拟壳体内表面的形状。 [0010] 所述轮毂可包括延伸穿过所述轮毂的纵向轴线，其中，所述纵向轴线基本平行于壳体的纵向轴线。 [0011] 所述至少三个轮辐中的每一个都可设置在基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的平面内。 [0012] 所述平面可延伸通过所述至少三个轮辐的整个长度。 [0013] 至少三个轮辐可相对于延伸通过所述至少三个轮辐的至少一部分并且基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的假想平面成一定的角度。 [0014] 所述至少一个连接部可设置在基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的平面内。 [0015] 所述至少三个轮辐中的每一个都可包括沿其长度延伸的纵向轴线。 [0016] 纵向轴线中的至少一个可通过所述至少三个附接位置(attachment location)中的一个。 [0017] 各纵向轴线可通过所述至少三个附接位置中相应的一个附接位置。 [0018] 各纵向轴线可与所述至少三个附接位置中的每一个间隔开。 [0019] 一种用于包括壳体的压缩机的支撑构件，可包括从压缩机接收载荷的轮毂、从所述轮毂径向延伸的四个轮辐，和将所述四个轮辐附接到壳体上的四个附接位置。所述支撑构件可进一步包括分别在所述四个轮辐中的每一对之间延伸以连接各个轮辐并在轮辐之间传递载荷的四个连接部，其中所述四个连接部和四个轮辐设置在同一平面内。 [0020] 所述四个连接部可配合形成环绕所述轮毂的环。 [0022] 所述四个连接部可与壳体间隔开并分离。 [0023] 所述四个连接部可包括模拟壳体形状的形状。 [0024] 所述四个轮辐中的每一个都可包括沿其长度延伸的纵向轴线。 [0025] 纵向轴线中的至少一个可通过所述至少四个附接位置中的一个。 [0026] 各纵向轴线可通过所述四个附接位置中相应的一个附接位置。 [0027] 各纵向轴线可与所述四个附接位置中的每一个间隔开。 [0028] 一种压缩机，可包括壳体、设置在所述壳体中的压缩机构，和设置在所述壳体中的用于驱动所述压缩机构的驱动机构。支撑构件可包括以可旋转的方式支撑所述驱动构件的轮毂、从所述轮毂径向延伸的至少三个轮辐、将所述至少三个轮辐附接到壳体上的至少三个附接位置，和在所述至少三个轮辐中的至少两个轮辐之间延伸以在所述至少两个轮辐之间传递载荷的至少一个连接部，其中所述至少一个连接部与壳体间隔开并分离。 [0029] 所述至少一个连接部可包括模拟壳体内表面的形状。 [0030] 所述轮毂可包括延伸穿过所述轮毂的纵向轴线，其中，所述纵向轴线基本平行于与所述驱动构件的纵向轴线。 [0031] 所述至少三个轮辐中的每一个都可设置在基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的平面内。 [0032] 所述平面可延伸通过所述至少三个轮辐的整个长度。 [0033] 至少三个轮辐可相对于延伸通过所述至少三个轮辐的至少一部分并且基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的假想平面成一定的角度。 [0034] 所述至少一个连接部可设置在基本垂直于所述轮毂的纵向轴线的平面内。 [0035] 所述至少三个轮辐中的每一个都可包括沿其长度延伸的纵向轴线。 [0036] 纵向轴线中的至少一个可通过所述至少三个附接位置中的一个。 [0037] 各纵向轴线可通过所述三个附接位置中相应的一个附接位置。 [0038] 各纵向轴线可与所述至少三个附接位置中的每一个间隔开。 [0039] 一种压缩机，可包括壳体、设置在所述壳体中的压缩机构，和设置在所述壳体中的用于驱动所述压缩机构的驱动机构。支撑构件可包括：从所述驱动构件接收载荷的轮毂、从所述轮毂径向延伸的四个轮辐、将所述四个轮辐附接到壳体上的四个附接位置，和分别在所述四个轮辐中的每一对之间延伸以连接各个轮辐并在轮辐之间传递载荷的四个连接部，其中所述四个连接部和四个轮辐设置在同一平面内。 [0040] 所述四个连接部可配合形成环绕所述轮毂的环。 [0041] 所述环可包括与延伸穿过所述轮毂的驱动构件的旋转轴线共轴的中心轴线。 [0042] 所述四个连接部可与壳体间隔开并分离。 [0043] 所述四个连接部可包括模拟壳体形状的形状。 [0044] 所述四个轮辐中的每一个都可包括沿其长度延伸的纵向轴线。 [0045] 纵向轴线中的至少一个可通过所述至少四个附接位置中的一个。 [0046] 各纵向轴线可通过所述四个附接位置中相应的一个附接位置。 [0047] 各纵向轴线可与所述四个附接位置中的每一个间隔开。 [0049] 这里描述的图只用于说明，而决不是以任何方式来限定本申请的范围。 [0050] 图1为包括按照本申请原理的支撑构件的涡旋机的横截面图； [0051] 图2为图1所示支撑构件的立体图； [0052] 图3a为图1所示支撑构件的俯视图； [0053] 图3b显示了图1所示支撑构件的替代性的横截面图； [0054] 图4为图1所示支撑构件的前视图； [0055] 图5为图1所示支撑构件的局部横截面图； [0056] 图6为图1所示涡旋机的局部横截面图； [0057] 图7a为图1所示涡旋机的局部横截面图，其显示了加载(实线)和卸载状态(虚线)； [0058] 图7b为流程图，显示了调整图1所示支撑构件的示例性方法； [0059] 图8a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0060] 图8b为图8a的支撑构件的前视图； [0061] 图9a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0062] 图9b为图9a的支撑构件的前视图； [0063] 图10a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0064] 图10b为图10a的支撑构件的前视图； [0065] 图11a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0066] 图11b为图11a的支撑构件的前视图； [0067] 图12a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0068] 图12b为图12a的支撑构件的前视图； [0069] 图13a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0070] 图13b为图13a的支撑构件的前视图； [0071] 图14a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0072] 图14b为图14a的支撑构件的前视图； [0073] 图15a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0074] 图15b为图15a的支撑构件的前视图； [0075] 图16a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0076] 图16b为图16a的支撑构件的前视图； [0077] 图17a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0078] 图17b为图17a所示支撑构件的前视图； [0079] 图17c为图17a所示支撑构件的横截面图； [0080] 图18为根据本申请原理的支撑构件的俯视图； [0081] 图19为根据本申请原理的支撑构件的俯视图 [0082] 图20a为根据本申请原理的支撑构件的俯视图；以及 [0083] 图20b为图20a所示支撑构件的横截面图。 具体实施方式[0084] 下面的说明本质上只是示例性的，而并不意图限制本申请、其应用或用途。应该理解的是，在所有的附图中，对应的附图标记表示类似的或相对应的零件和特征。 [0085] 参照图1，提供了涡旋机10，其包括密封壳体12、压缩机部14和马达驱动部16。密封壳体12可以是所示的大体圆柱形形状。密封壳体12包括焊在其上端的帽18、和焊在其下端的底座20。帽18可包括制冷剂排放接头22，其内可具有排放阀(未显示)。底座20可包括与其一体形成的多个安装支脚(未显示)。密封壳体12可进一步包括横向延伸的隔板24，该隔板24可在与帽18焊在密封壳体12上的相同位置焊接在密封壳体12周边。 [0086] 压缩部14可包括压缩机构，定涡旋构件26、动涡旋构件28以及轴承座30。定涡旋构件26可包括端板32，端板32具有从其延伸的螺旋形涡卷(spiral wrap)36。定涡旋构件26可固定到轴承座30上，并且可包括多个凸起40，所述多个凸起40通过多个螺钉42将定涡旋构件26附接到轴承座30上。 [0087] 动涡旋构件28可包括端板50和从端板50向上延伸的螺旋形涡卷52。螺旋形涡卷52可与定涡旋构件26的螺旋形涡卷36啮合，以形成可与排放端口60流体连通的压缩腔54。排放端口60可与由延伸隔板24和帽18形成的排放腔62连通。 [0088] 轴承座30可包括附接到密封壳体12上的多个径向延伸的凸角(lobe)64。凸角64可以以任何合适的方式附接到密封壳体12上。例如，可将凸角64压配合到密封壳体12中，从而使凸角64与壳体的内表面接合。凸角64可与定涡旋构件26的凸起40对齐，并且可包括螺纹孔66，用于接收螺钉42以将定涡旋构件26紧固到轴承座20上。 [0089] 马达驱动部16可包括诸如曲轴68的驱动构件，该曲轴68联接于动涡旋构件28以驱动压缩机构。曲轴68可以以可旋转的方式轴颈式安装到(journal)轴承座30中的轴承72中，并且可包括偏心轴部74。偏心轴部74可通过传动衬套和轴承组件76联接于动涡旋构件28。曲轴68的下端可由马达驱动部16支撑，由此曲轴68的下端包括同心轴部78和止推面79。 [0090] 曲轴68的下端可包括同心孔80，同心孔80与从其向上延伸到曲轴68顶部的径向倾斜孔82连通。可在孔内设置润滑剂甩液环84，以将位于密封壳体下端(例如，底座20内)的流体85通过孔80、82泵送到压缩机部14以及涡旋机10的需要润滑的其他部分上。润滑剂甩液环84可以是受让人共同拥有的美国专利No.7,179,069中公开的那种类型，该公开的内容在此通过引用结合进来。 [0091] 上配重86和下配重88可附接到曲轴68上。此外，也可设置配重罩90来降低因下配重88与密封壳体12内的润滑剂接触而造成的工作损失。配重罩90可以是受让人共同拥有的美国专利No.5,064,356中公开的那种类型，该公开的内容在此通过引用结合进来。 [0092] 马达驱动部16可进一步包括马达组件92和下轴承支撑构件94。马达组件92可固定安装到密封壳体12中，并且可包括定子96、线圈98和转子100。定子96可压配合到密封壳体12中，而转子100则可压配合到曲轴68上。当马达组件92通电时，定子96、线圈98和转子100可共同作用来旋转驱动曲轴68，从而促使动涡旋构件28相对于定涡旋构件 26绕动。 [0093] 支撑构件94可附接到密封壳体12上，并且可以以可旋转的方式支撑曲轴68。为此，支撑构件94可与轴承座30共同作用，以限定曲轴68绕其旋转的垂直轴线102。支撑构件94也可通过在沿垂直轴线102的方向上提供支撑而轴向地支撑曲轴68，并且可用于固定曲轴68下端在密封壳体12内的轴向位置。此外，支撑构件94可用于阻止曲轴68的沿向下方向——通常是朝向底座20——的垂直运动。在上述方式中，支撑构件94也可与轴承座30共同作用以限定出定子96和转子100之间的马达气隙104。 [0094] 支撑构件94可以以任何合适的方式附接到密封壳体12上。例如，支撑构件94可以以类似于受让人共同拥有的美国专利No.5,267,844中描述的那种方式而钉到壳体上，该公开的内容在此通过引用结合进来。可替换地或附加地，支撑构件94可利用多个紧固件(未显示)而附接到密封壳体12上。 [0095] 支撑构件94可利用多个塞焊焊点106而附接到密封壳体12上。支撑构件94可与密封壳体12的内壁108滑动接合，或者可替换地，可通过位于支撑构件94与密封壳体12内壁108之间的一系列间隙110与壳体12间隔开。在上述方式中，在涡旋机10的装配期间，可在垂直和水平方向上调节支撑构件94在密封壳体12中的精确位置。 [0096] 支撑构件94从曲轴68接收载荷，并且以预定的方式将载荷传递到支撑构件94附接于密封壳体12的位置(例如，焊点106)处。支撑构件94与密封壳体12的附接提供了曲轴68与密封壳体12之间的载荷路径。因此，支撑构件94经由焊点106以以下方式将载荷传递到密封壳体12上：减小焊点106中的应力、并且减弱支撑构件94响应于由曲轴68传递到支撑构件94上的周期性载荷而产生的振动响应。可在开发涡旋机10和支撑构件94时调整(turn)支撑构件94，以实现期望的载荷分配和振动响应。 [0097] 参照图2-5，支撑构件94可包括轮毂112、三个或更多个内轮辐114、轮缘116以及三个或更多个外轮辐118。轮毂112、内轮辐114、轮缘116和外轮辐118共同作用，以将载荷分配到密封壳体12上。可通过诸如铸造或锻造之类的合适的制造工艺将轮毂112、内轮辐114、轮缘116和外轮辐118一体地形成为单个部件。 [0098] 支撑构件94的材料选择可以是不同的，并且通常会取决于以下考虑因素，包括支撑构件94所接收的载荷的性质、支撑构件94的期望振动响应、支撑构件94的期望质量、支撑构件94与密封壳体12的附接方法以及所选择的密封壳体12的材料。在一种构造中，密封壳体12由钢制成，而轮毂112、内轮辐114、轮缘116和外轮辐118由A380铝压铸制成。 [0099] 轮毂112的本体120可连接于各内轮辐114的端部，并且可以以可旋转的方式支撑曲轴68的下端。为此，本体120可包括在上端124及下端126之间延伸的通孔122，该通孔122接收曲轴68的同心轴部78。上端124可限定用于滑动支撑同心轴部78的平支承表面128。如果支撑构件94由诸如A380铝之类的铝制成，则A380铝材料本身就可以提供合适的支承表面。 [0100] 或者，轮毂112可包括压配合到孔122中的衬套(未显示)，该衬套提供支承表面128。这种衬套可通过设置成可更换的衬套而为支撑构件94提供额外的可维修性。或者，轮毂112可包括压配合到孔122中的滚子轴承(未显示)，该轴承具有压配合到曲轴68上的内圈。或者，轮毂112可包括磁轴承(未显示)。在下文及附图中将轮毂112描述成具有限定出支承表面128的单个孔122。 [0101] 支承表面128可限定设置出轴线130，其中内轮辐114、轮缘116和外轮辐118绕该轴线130布置。当同心轴部78位于孔122中时，轮毂112的轴线130与曲轴68的垂直轴线102对齐。 [0102] 轮毂112可进一步包括设置在支承表面128附近的平止推表面132，止推表面132与曲轴68的止推表面79配合并且大体垂直于轴线130。支撑构件94可通过轮毂112的止推表面132与曲轴68的表面79之间的互相作用而为曲轴68提供轴向支撑。 [0103] 各内轮辐114可包括本体140，本体140限定出内端142和外端144，内端142和外端144分别将内轮辐114连接到本体120和轮缘116上。虽然可以设置三个或更多个内轮辐114，但以下将在下文及附图中将支撑构件94描述成包括四个内轮辐114。各内轮辐114可沿由内端142和外端144限定的相应轴线146从本体120径向延伸。虽然各内轮辐 114的轴线146被描绘成与轮毂112的轴线130相交，但是，轴线146也可以偏离轴线130，使得轴线146不与轴线130相交。 [0104] 虽然本体140可以是沿轴线146延伸的大致直线形长形构件，但是本体140也可以是弯曲的长形构件，其中所述弯曲的长形构件包括位于内端142和外端144之间的关于轴线146的一个或多个弯曲。 [0105] 内轮辐114可位于绕轴线130的任意旋转位置上，从而提供内轮辐114的特定的角布置。例如，内轮辐114可以以对称的方式绕轴线130布置，如图2-5所示。因此，相邻内轮辐114之间的夹角148(绕轴线130测量)彼此大致相等。当设置四个内轮辐114时，相邻内轮辐之间的夹角148大致等于90度。然而，相邻内轮辐之间的夹角148也可以不相等，以调整支撑构件94，如下面进一步描述的那样。 [0106] 各内轮辐114的本体140具有长度150和横截面区域152(图3)。虽然各内轮辐的长度150可以变化，但是在图2-5中各内轮辐114的长度150基本上相等。此外，虽然横截面区域152可以沿各内轮辐114的长度变化和在内轮辐114之间变化，但是图2-5所示的支撑构件的横截面区域152沿各内轮辐114的长度基本相等并且在内轮辐114之间基本相等。下文中以及在附图中将横截面区域152描述成具有大致矩形形状。可将横截面区域152选择成能够为内轮辐提供期望的轴向刚度以及水平和垂直弯曲刚度，以调整支撑构件 94。例如，可将横截面区域152选择成——但不限于——图3b所示的那样。 [0107] 轮缘116可设置在内轮辐114和外轮辐118之间，并且可将内轮辐114连接于外轮辐118。为此，轮缘116可以是大致环形形状，如图2-3所示。轮缘116可包括限定出第一端部162和第二端部164的连接部160，其中第一端部162和第二端部164对应地将其中一个外轮辐118连接于相对应的其中一个内轮辐114。每个外轮辐118可通过其中一个连接部160连接到相对应的其中一个内轮辐114上。或者，各外轮辐118可通过一对对应的连接部160而连接到两个相邻的内轮辐114上，以形成连续的环形轮缘116。 [0108] 各连接部160具有长度166和横截面区域168(图3)。各连接部160的长度166可根据外轮辐118相对于内轮辐114的期望位置或结构来确定。各连接部160的横截面区域168可沿各连接部160的长度166变化和在连接部160之间变化。然而，正如下文中所述描述的及图中所示的，连接部160的横截面区域168为大致矩形形状，并且沿各连接部160的长度166基本相等且在连接部160之间基本相等。可将横截面区域168选择成用于为连接部160提供期望的轴向刚度以及水平和垂直弯曲刚度，以调整支撑构件94。例如，横截面区域168可选择成——但不限于——图3b所示的那样。 [0109] 外轮辐118可设置在轮缘116和密封壳体12之间，以将支撑构件94附接到密封壳体12上。外轮辐118可与轮缘116及内轮辐共同作用，以将轮毂112定位在密封壳体12内的期望位置上。通常，可将轮毂112在密封壳体12内定位成使得轴线130沿密封壳体12的中心延伸。外轮辐118可包括本体170，该本体170连接于相对应的其中一个连接部160的第一端部162。本体170可从连接部160沿轴线172(图3)延伸，其中该轴线172大致由轮毂112和第一端部162限定。因此，外轮辐118可从连接部160起相对于轮毂112沿径向方向延伸。 [0110] 外轮辐118可以以对称的方式绕轮毂112的轴线130布置。因此，相邻外轮辐118的本体170之间的夹角174(绕轴线130测量)彼此基本上相等。如图2-5所示，夹角174基本上等于90度。相邻外轮辐118之间的夹角174也可以根据需要而不相等，以调整支撑构件94，正如下面进一步描述的那样。 [0111] 外轮辐118可位于绕轴线130的特定旋转位置上，以提供外轮辐118相对于内轮辐114的期望的角结构。具体地，各外轮辐118的本体170可定位成相对于对应的其中一个内轮辐114呈旋转角176(在图3所示的视图中，绕轴线130沿逆时针方向测量)。虽然外轮辐118可设置成使得角176大致是图2-5所示的夹角148的一半，但是内轮辐114与外轮辐118之间的角176也可以变化，以将外轮辐118定位成更靠近相邻的内轮辐114。正如这里所述以及图中所示的，角176基本上等于45度。 [0112] 如图5所示，本体170具有横截面区域180。横截面区域180可沿轴线172变化和在外轮辐118之间变化。如图5所示，横截面区域180在外轮辐118之间可基本上相等且沿各外轮辐118的轴线172基本上相等，并且可为大致圆柱形形状。横截面区域180可进一步限定一对固定腿181，在装配涡旋机10时该固定腿181可用于使支撑构件94能够被夹持并随后被定位到密封壳体12中。 [0113] 本体170包括远端182，该远端182沿轴线172距第一端部162的距离为178(图3)。距离178可变化，以使得远端182能够用于将支撑构件94附接到密封壳体12上。远端182可定位在轴线146上方垂直距离为距离186(图4)的位置处，并且可包括用于将支撑构件94附接到密封壳体12上的螺纹连接部(未显示)。或者，远端182可焊接到密封壳体12上，正如先前所描述的那样。当远端182由不同于密封壳体12的材料制成时，远端 182可包括焊接插入件(weld insert)188以便于将外轮辐118焊接到密封壳体12上。 [0114] 焊接插入件188可由能够焊接到密封壳体12上、并且可压配合到盲孔190中以便将焊接插入件188牢固定位到本体170中的任意合适的材料制成。当焊接插入件188完全安置到盲孔190中时，焊接插入件188的接合面192设置成与远端182的端面194基本平齐，或者可从远端182突出。 [0115] 特别参照图6，用于将支撑构件94接合到密封壳体12上的焊点106包括位于焊点106与密封壳体12之间的界面处的熔焊区196、以及位于焊点106与外轮辐118之间的界面处的熔焊区198。轮毂112从曲轴68接收的载荷经由熔焊区196、198传递到密封壳体12上。 [0116] 可对支撑构件94的各种元件的结构、尺寸以及关系特征进行调整来开发不同的结构，并由此调整支撑构件94。例如，可调整支撑构件94的结构特征——例如但不限于内轮辐114、连接部160以及外轮辐118的数量——以实现支撑构件94的各种元件中的期望载荷分布以及支撑构件94的振动响应。 [0117] 类似地，也可以调整支撑构件94的尺寸特征——例如但不限于内轮辐114的长度150及横截面区域152、连接部160的长度166及横截面区域168、以及外轮辐118的本体 170的长度178及横截面区域180——来实现支撑构件的各种元件中的期望轴向刚度及弯曲刚度。 [0118] 也可以调整支撑构件94的关系特征来实现支撑构件94的元件的期望定位或布置，从而调整支撑构件94。例如，可调整诸如但不限于内轮辐114之间的夹角148、外轮辐118之间的夹角174、内轮辐114与外轮辐118之间的夹角176以及远端182在轮毂112中心上方的垂直距离186的关系特征来实现焊点106中的期望载荷分布以及支撑构件94的振动响应。 [0119] 可将支撑构件94的结构、尺寸以及关系特征选择成能够提供以预定的方式传递载荷并呈现对载荷的期望振动响应的支撑构件。因此，可对支撑构件94进行调整以提高焊点106的可靠性以及涡旋机10操作期间产生的噪声。 [0120] 更具体地，可将支撑构件94调整成通过以可控的方式分配由曲轴68传递支撑构件94上的载荷而降低焊点106中的应力。此外，可将支撑构件94调整成减弱由支撑构件94的振动所产生的噪声，其中所述支撑构件94的振动响应于由曲轴传递到支撑构件94上的周期载荷而形成。 [0121] 现在参照图7a-7b来详细描述通过确定支撑构件94的结构、尺寸以及关系参数来调整支撑构件94的示例性方法。具体参照图7a，用附图标记200来表示支撑构件94上的瞬时载荷。正如这里所使用的，载荷200表示由曲轴68施加到支撑构件94上的载荷，但是不限于此。施加到支撑构件94上的载荷也可能来源于涡旋机10内部或外部的任何位置。 [0122] 一般地，在诸如涡旋机10的设备中，载荷200为大小波动的周期载荷。此外，根据具体设备，载荷200可能是方向性的。换言之，可能以与曲轴68的旋转位置基本一致的方向施加载荷200。 [0123] 载荷200以内力形式分布到整个支撑构件94上，而该内力又经由外轮辐118传递到焊点106上。更具体地，载荷20根据支撑构件94的具体结构、尺寸以及关系特征而在内轮辐114、外轮辐118以及轮缘116之间分布。 [0124] 由载荷200产生的内力在内轮辐114与外轮辐118以及轮缘116中引起内应力，为简化起见，可大致将该内应力描述为轴向应力和弯曲应力。由载荷200产生的支撑构件94中的轴向应力一般用参考字母“A”来表示。由载荷200产生的支撑构件94中的弯曲应力一般用参考字母“B”来表示。根据载荷200的不同，可能在支撑构件94中形成沿水平和垂直方向的弯曲应力。 [0125] 在外轮辐118中形成的轴向及弯曲应力又将影响传递到焊点106的载荷的大小和特性。例如，轴向载荷202和横向或剪切载荷203可传递到焊点106上。此外，弯曲载荷204也可传递到焊点106上。传递到焊点106上的轴向、剪切以及弯曲载荷202、203、204在焊点106中形成了具有特定大小和特性(即，轴向或弯曲应力)的应力。 [0126] 具体参照图7b，显示了调整支撑构件94以实现支撑构件94的期望内部响应和周围结构(例如，焊点106)的期望外部响应的示例性方法206。调整方法206可用于实现对施加到支撑构件94上的特定输入载荷200的期望响应。应当理解，虽然调整方法206可用于实现期望的响应，但是包括非性能相关目标——例如包装、成本以及可制造性——在内的其他考虑因素也可包括在调整方法206中。 [0127] 调整方法206从步骤208开始。在步骤208中，确定将会施加到支撑构件94上的输入载荷的参数。例如，输入载荷可以是如上所述的由曲轴68施加到支撑构件94上的载荷200。输入载荷200的参数包括载荷200的大小、方向和周期特性。可利用各种方法来确定这些参数，包括对涡旋机10进行物理试验以及分析。 [0128] 在步骤210中，基于步骤208中确定的输入载荷参数来确定载荷200在支承支撑构件94的结构上的期望分布。下文中，将上述参数称为期望分布参数。期望分布参数可与传递到焊点106上的轴向、横向以及弯曲载荷202、203、204相关。期望分布参数可包括轴向、横向以及弯曲载荷202、203、204的大小、方向和周期特性。 [0129] 可用各种方法来确定期望分布参数。例如，可将期望分布参数确定成将载荷200分布在支撑构件94内、使得传递到焊点106上的轴向载荷202和横向载荷203基本上相等。这样，就可以降低传递到焊点106上的最大轴向载荷202和横向载荷203。 [0130] 或者，可将期望分布参数选择成以不对称的方式来分布载荷200，从而使得传递到焊点106上的轴向、横向以及弯曲载荷202、203、204不相等。例如，可期望以使焊点106上的轴向载荷大于弯曲载荷的不对称方式来分布载荷200。当载荷200为相对于曲柄角并不恒定的波动载荷时，会期望横向及扭转载荷202、204不对称分布。 [0131] 可将期望分布参数确定成以预定的方式分布载荷200、使得在焊点106之中产生具有特定大小和特性的应力。具有特定大小和特性的应力可有益于改善焊点106以及周围的支撑结构的疲劳寿命。因此，可根据包括熔焊区196、198的焊点106的特性来确定期望分布参数。 [0132] 可将期望分布参数确定成能够以产生支撑结构(例如，密封壳体12)的特定振动响应的方式来分布载荷200。支撑结构的特定振动响应可有益于降低载荷200产生的噪声。 [0133] 在步骤212中，基于步骤208中确定的输入载荷参数以及步骤210中确定的期望分布参数来确定支撑构件94的期望内部响应的参数。期望内部响应参数可包括在支撑构件94中引起的最大横向及扭转载荷的大小。期望内部响应参数还可包括在支撑构件94中引起的最大轴向及弯曲应力。 [0134] 可以以各种方式来确定期望内部响应参数。例如，可将期望内部响应参数确定成用于实现由载荷200在内轮辐114、轮缘116以及外轮辐118中产生的轴向及弯曲应力之间的平衡。轴向及弯曲应力的平衡可有益于降低在支撑构件94的各元件之中引起的最大应力并实现支撑构件94的期望振动响应。轴向及弯曲应力的平衡可有益于改善焊接插入件188(图2)的保持。 [0135] 也可将期望内部响应参数确定成用于实现轮毂112对于载荷200的预定偏转响应。可将支撑构件94和轮毂112的偏转响应确定成用于提供特定的马达空气间隙104(图1)。 [0136] 可将期望内部响应参数确定成用于实现轮毂112对于载荷200的预定振动响应。可将支撑构件94的振动响应确定成用于减弱支撑构件94产生的噪声以及其对于载荷200的响应。 [0137] 因此，在步骤212中，可利用一种或多种上述方法来确定期望内部响应参数。 [0138] 在步骤214中，基于步骤208-212中确定的参数来确定支撑构件94的初始结构特征、关系特征以及尺寸特征。更具体地，将初始结构特征——例如但不限于，内轮辐114、连接部160以及外轮辐118的数量——确定成用于实现期望的外部及内部响应参数，其中该期望的外部及内部响应参数在步骤210、212中基于步骤208中确定的输入载荷参数而确定。 [0139] 类似地，将支撑构件94的尺寸特征——例如但不限于，内轮辐114的长度150及横截面区域152、轮缘116的连接部160的长度166及横截面区域168、以及外轮辐118的本体170的长度178及横截面区域180——确定成用于获得期望的外部及内部响应参数。 [0140] 此外，将支撑构件94的关系特征——例如但不限于，内轮辐114之间的夹角148、外轮辐118之间的夹角174、内轮辐114与外轮辐118之间的夹角176以及远端182在轮毂112中心上方的垂直距离186——确定成用于获得期望的外部及内部响应参数。 [0141] 可建立支撑构件94、密封壳体12以及焊点106的有限元模型并将用其确定支撑构件94的初始结构、尺寸以及关系特征，从而获得期望的结果。 [0142] 在步骤216中，利用在步骤214中确定的支撑构件94的初始结构、关系以及尺寸特征和步骤208中确定的输入载荷参数来确定实际的分布参数及内部响应参数。可利用任何合适的方法——包括物理试验、有限元方法或它们的组合——来确定实际的分布参数及内部响应参数。 [0143] 在步骤218中，对步骤210、212中确定的期望分布参数及内部响应参数与步骤216中确定的实际分布参数及内部响应参数进行比较，以确定是否需要对初始结构、关系以及尺寸特性进行修改。例如，可对分布到周围结构上的轴向、横向以及弯曲载荷202、203、204的实际大小、方向及周期特性与期望的大小、方向及周期特性进行比较。此外，可估算支撑构件94和密封壳体12的实际振动响应以及所产生的相应噪声。 [0144] 根据上述比较，可能会因为一种或多种原因而需要进行修改。例如，当在步骤210中将期望分布参数确定成用于将输入载荷均匀分布到支撑结构时，可认为轴向、横向以及弯曲载荷202、203、204的实际大小与期望大小之间的大于10％的差值就足以需要修改步骤214中确定的初始结构、关系以及尺寸特征。类似地，当期望内部响应参数包括最大轴向及弯曲应力时，实际轴向及弯曲应力大于期望值就足以成为进行修改的理由。 [0145] 此外，可期望进行修改以实现其他目标。例如，可期望进行修改以实现与包装、成本和可制造性相关的目标。可期望对结构、关系以及尺寸特征进行修改以实现除了期望响应以外的这些其他目标。 [0146] 根据前面所述，应当理解的是，是否修改步骤214中确定的特征可根据期望的和实际的分布参数之间的差值和/或期望的和实际的内部响应参数之间的差值中的一个或多个来决定。此外，是否修改特征可根据附加的非性能相关的目标来决定。如果需要进行修改，则可重复步骤214到218直到支撑构件的实际分布和内部响应参数与期望的分布和内部响应参数充分吻合。如果不需要进行修改，则终止调整方法206。 [0147] 在上述方式中，可以以迭代的方式使用调整方法206，以便将具体的结构、关系以及尺寸特征确定成以期望的方式将输入载荷200分布到整个支撑构件94和焊点106上。应当理解的是，调整方法206并不限于确定前面描述的支撑构件94的特征，而是也可用于根据本发明原理的支撑构件94的其他实施方式中。 [0148] 参照图8a-8b，提供了支撑构件94a。由于支撑构件94和支撑构件94a的相关部件的结构和功能基本上类似，因此下文中以及图中用相似的附图标记来表示相似的部件，只是使用包括字母后缀的附图标记来区分修改过的部件。 [0149] 支撑构件94a基本上类似于支撑构件94，除了支撑构件94a包括沿倾斜轴线设置的内轮辐114a、和外轮辐118a。这样，支撑构件94a包括如前面关于支撑构件94描述的轮毂112和轮缘116。 [0150] 内轮辐114a包括限定了内端142a和外端144a的本体140a。内端142a和外端144a限定了倾斜轴线146a，该倾斜轴线146a与轮毂112的轴线130形成角220(图8b)。 所选择的角220的具体值可以变化，以增加或减小外轮辐118a相对于内轮辐114a的内端 142a的垂直距离。外轮辐118a类似于外轮辐118，除了外轮辐118a并不包括前面所述的固定腿181。内轮辐114a之间的夹角148a和外轮辐118a之间的夹角174a基本上等于90度。各外轮辐118a和相邻的其中一个内轮辐114a之间的角176a基本上等于45度。 [0151] 参照图9a-9b，提供了支撑构件94b。支撑构件94b基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了外轮辐118a相对于内轮辐114a处于不同旋转角上。因此，如前所述，支撑构件94b包括轮毂112、内轮辐114a和外轮辐118a。支撑构件94b进一步包括具有互补的连接部160b的轮缘116b。 [0152] 连接部160b将各外轮辐118a连接于相邻的内轮辐114a，从而使外轮辐118a相对于内轮辐114a处于旋转角176b上。内轮辐114a与外轮辐118a之间的角176b可以变化，并且可以是0度或更大。出于例示的目的，如图所示，角176b为22.5度。在曲轴68施加在支撑构件94b上的载荷相对于曲柄角并不恒定的情况下，外轮辐118a可以定位在更靠近内轮辐114a的位置处。 [0153] 参照图10a-10b，提供了支撑构件94c。支撑构件94c基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了支撑构件94c包括三个内轮辐和外轮辐而不是四个。为了与支撑构件的质量以及可制造性相关的原因而使用了更少的内外轮辐。使用更少的内外轮辐还能减少将支撑构件94封装到密封壳体12中所需的空间。 [0154] 支撑构件94c包括轮毂112c、三个内轮辐114c、轮缘116c和三个外轮辐118c。轮毂112c包括连接到内轮辐114c的内端142c上的本体120c。内轮辐114c的外端144c连接到轮缘116c上。内端142c与外端144c限定了倾斜轴线146c。轮缘116c包括用于将各外轮辐118c连接到对应的两个相邻的内轮辐114c上的互补连接部160c。外轮辐118c沿轴线172c延伸。 [0155] 支撑构件94c的结构、尺寸以及关系的参数选择可根据前面所述的原理变化。为了进行示例说明，内轮辐114c和外轮辐118c都绕轮毂112c的轴线130c以对称的方式布置。因此，内轮辐114c之间的夹角148c和外轮辐118c之间的夹角174c可等于120度。此外，内轮辐114c与外轮辐118c之间的角176c可等于60度。 [0156] 参照图11a-11b，提供了支撑构件94d。支撑构件94d基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了支撑构件94d包括绕轮毂布置成四对的八个内轮辐。为了包括改善载荷分布以及应力平衡在内的原因，设置了额外的内轮辐。如将要描述的那样，可以以多种方式来设置额外的内轮辐。 [0157] 支撑构件94d包括轮毂112d，其包括连接到内轮辐114d的内端142d上的本体120d。内轮辐114d包括连接到轮缘116d上的外端144d。内端142d与外端144d限定出相对于轮毂112d的轴线130d倾斜的轴线146d。内轮辐114d成对设置，一对内轮辐114d具有等于30度的锐夹角230。成对的内轮辐114d可以以大体对称的方式绕轴线130d布置。 [0158] 同样，相邻对的对应内轮辐114d之间的角232可等于90度，如图所示。 [0159] 轮缘116d包括多个互补连接部160d。连接部160d共同作用，以便以夹角234将外轮辐118a连接到两个对应的相邻内轮辐114d的外端144d上。轮缘116d进一步包括设置在连接部160d之间的中间部236。中间部236限定了连接到内轮辐114d的外端144d上的第一及第二端部238、240。 [0160] 参照图12a-12b，提供了支撑构件94e。支撑构件94e基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了轮缘的中心位于沿外轮辐的轴线距轮毂轴线一定距离的位置处。在曲轴68施加在支撑构件94e上的载荷相对于曲柄角并不恒定的情况下，轮缘可以以相对于轮毂不同心的方式定位。 [0161] 支撑构件94e包括连接于轮毂112的内轮辐114e和将外轮辐118e连接于内轮辐114e的轮缘116e。内轮辐114e包括内端142e与外端144e，内端142e与外端144e限定了相对于轮毂112的轴线130倾斜的轴线146e。相邻内轮辐114e之间的夹角148e彼此基本上相等。各内轮辐114e具有长度150e。轮缘116e大致呈环形形状，并且包括用于将外轮辐118e连接到内轮辐114e上的连接部160e。轮缘116e的中心定位成距轮毂112的轴线 130有距离250。各内轮辐114e的长度150e可以是不相等的，以将轮缘116e的位置固定在相对于轮毂112的期望位置处。 [0162] 外轮辐118e各具有本体170e，该本体170e连接到轮缘116e上并且沿轴线172e从轮缘116e径向延伸。相邻外轮辐118e的本体170e之间的夹角174e(绕轴线130测量)可等于大约90度，正如所示。各外轮辐118的本体170e可定位成相对于对应的一个内轮辐114e处于旋转角176e处。本体170e包括远端182e，该远端182e距轮缘116e的距离为178e且附接到密封壳体12上。各外轮辐118e延伸的距离178e可以不相同。内轮辐114e、轮缘116e和外轮辐118e共同作用，以将轮毂112定位在密封壳体12的期望位置处(例如，中心)。 [0163] 参照图13a-13b，提供了支撑构件94f。支撑构件94f基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了轮缘大体为正方形形状，并因此包括直的而不是弯曲的连接部。为了与支撑构件94f的质量以及可制造性、以及将支撑构件94f封装到密封壳体12中相关的原因而使用了正方形轮缘。 [0164] 支撑构件94f包括轮毂112、内轮辐114a和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94f进一步包括轮缘116f，其包括用于将外轮辐118a连接到内轮辐114a上的连接部160f。连接部160f包括将外轮辐118a连接到相对应的相邻内轮辐114a上的第一及第二端部162f、164f。各连接部160f为大致笔直的长形构件。第二端部164f可彼此相连以使轮缘116f呈现大体正方形的形状(图13a)。 [0165] 参照图14a-14b，提供了支撑构件94g。支撑构件94g基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了轮缘包括朝轮毂向内弯曲而不是远离轮毂向外弯曲的连接部。为了与支撑构件94g的质量、以及将支撑构件94g封装到密封壳体12中相关的原因而使用了向内弯曲的连接部。 [0166] 支撑构件94g包括轮毂112、内轮辐114a和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94g进一步包括轮缘116g，其包括用于将外轮辐118a连接到内轮辐114a上的连接部160g。连接部160g包括将外轮辐118a连接到相对应的相邻内轮辐114a上的第一及第二端部162g、164g。各连接部160f为大致弯曲的长形构件。第二端部164g可如所示那样彼此连接以使轮缘116g呈现如图14a-14b所示的四边形形状。 [0167] 参照图15a-15b，提供了支撑构件94h。支撑构件94h基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了轮缘是不连续的。为了与支撑构件94h的质量以及振动响应相关的原因而使用了不连续的轮缘。同样，也可为了与将支撑构件94h封装到密封壳体12中相关的原因而使用不连续的轮缘。 [0168] 支撑构件94h包括轮毂112、内轮辐114a和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94h进一步包括连接部160h，其具有将外轮辐118a连接到内轮辐114a上的第一及第二端部162h、164h。各外轮辐118a通过相应的一个连接部160h连接到其中一个内轮辐114a上。 [0169] 参照图16a-16b，提供了支撑构件94i。支撑构件94i基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了轮缘是不连续的并且包括环形连接部。可为了包括调整支撑构件94i的振动响应在内的原因而采用环形连接部。 [0170] 支撑构件94i包括轮毂112、内轮辐114a和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94i进一步包括呈大致环形形状并且基本上垂直于内轮辐114a延伸的连接部160i。各连接部160i限定了内及外壁270、272。内壁270限定了设置位于第一端部162i与第二端部164i之间的空腔274，其中所述第一端部162i与第二端部164i分别连接到外轮辐118a和内轮辐114a上。 [0171] 外轮辐118a可连接到连接部160i上，使外轮辐118a的轴线172a与内轮辐114a的轴线146a相交(图16a)。这样，外轮辐118a可位于相对于内轮辐114a的旋转角176i基本上等于0度的位置处。或者，外轮辐118a可沿外壁272连接到第一端部162i上，使旋转角176i大于0度。 [0172] 参照图17a-17c，提供了支撑构件94j。支撑构件94j包括轮毂112和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94j进一步包括内轮辐114j，和轮缘116j，其中轮缘116j具有将外轮辐118a连接到内轮辐114j上的平面连接部160j。内轮辐114j包括第一梁280和第二梁282，第一梁280和第二梁282以大体正交的方式相交以限定横截面区域180j。 [0173] 第一梁280和第二梁282可定位成大体垂直和水平的方向(图17c)。梁280、282沿轴线284相交，该轴线284可以是倾斜的，从而使轴线284与轮毂112的轴线130形成夹角286。第一梁280和第二梁282的尺寸参数可选择成用于为内轮辐114j提供特定的垂直及水平弯曲刚度，同时使内轮辐的质量最小化。第一梁280和第二梁282与连接部160j共同作用，并且可被调整成用于提供支撑构件94j的期望载荷分布以及振动响应。 [0174] 外轮辐118a可连接到连接部160j上，使外轮辐118a的轴线172a与内轮辐114a的轴线284相交(图17a)。这样，外轮辐118a可位于相对于内轮辐114j的旋转角176j基本上等于0度的位置上。或者，外轮辐118a可连接到连接部160j上，使旋转角176j大于0度。 [0175] 参照图18，提供了支撑构件94k。支撑构件94k基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了内轮辐的轴线偏离轮毂的轴线。支撑构件94k包括轮毂112、轮缘116和外轮辐118a，如前所述。支撑构件94k进一步包括内轮辐114k。内轮辐114k限定了分别连接到轮毂112和轮缘116上的内端142k与外端144k。轴线146k在内端142k与外端144k之间延伸。轴线146k偏离轮毂112的轴线130的距离为距离290。内轮辐114k可定位成相对于对应的其中一个外轮辐118a的轴线172a处于旋转角176k处。 [0176] 参照图19，提供了支撑构件94m。支撑构件94m基本上类似于支撑构件94a(图8a-8b)，除了内轮辐包括弯曲的长形部。支撑构件94m包括轮毂112、轮缘116和外轮辐 118a，如前所述。支撑构件94m进一步包括内轮辐114m。内轮辐114m各包括限定了内端 142m与外端144m的本体140m，内端142m与外端144m限定了轴线146m并且分别将内轮辐 114m连接于轮毂112和轮缘116。内轮辐114m可定位成相对于对应的其中一个外轮辐118a的轴线172a处于旋转角176m处。本体140m可包括一个或多个直线部292和一个或多个弯曲部294。例如，内轮辐114m可包括设置在两个直线部292之间的一个弯曲部294(图 19)。本体部140m可具有基本上类似于前面所述的横截面区域180的横截面区域。 [0177] 参照图20a-20b，提供了支撑构件94n。支撑构件94n基本上类似于支撑构件94，除了内轮辐114的轴线146与外轮辐118n的轴线172n之间的旋转角176n为0。此外，外轮辐118n大体是圆柱形的，并不具有外轮辐118的固定腿181(图5)。 [0178] 支撑构件94n包括轮毂112和内轮辐114，正如前面关于支撑构件94所描述的那样。轮缘116n连接内轮辐114和外轮辐118n。轮缘116n包括连接部160n，该连接部160n连接内轮辐114与外轮辐118n使角176n为0。连接部160n可如图所示那样互相连接，从而形成连续环。连接部160n在连接至少两个内轮辐114的同时，也可以与压缩机10的壳体12间隔开并分开，并且可包括模拟壳体12形状的形状。 [0179] 如图20b所示，各外轮辐118n的轴线172n可以平行于由内轮辐114的轴线限定的平面并且从该平面偏离距离186n。虽然各外轮辐118n的轴线172n可与由内轮辐114限定的平面平行，但是一个或多个外轮辐118n的轴线172n也可以与该平面倾斜。 [0180] 现在，本领域技术人员可从上述介绍中理解到，可以以各种形式实现本申请的主要教导。应当理解的是，本教导的上述描述实际上只是用于举例说明，因此，并不脱离这些教导要旨的变化也应落在本教导的范围内。而不应该将这些变化视为脱离了本教导的精神和范围。 |
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