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旋转式 压缩机

阅读：827发布：2020-05-11

专利汇可以提供旋转式压缩机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种旋转式压缩机，包括壳体、气缸组件、曲轴、驱动电机、活塞、曲轴平衡块。气缸组件设在壳体内且气缸组件内限定压缩腔和平衡腔。曲轴贯穿气缸组件，曲轴具有从上至下分别彼此相连的主轴段、偏心轴段、中间轴段和副轴段，其中偏心轴段具有偏心部，偏心部位于压缩腔内。驱动电机设在壳体内，驱动电机包括定子和转子，转子与主轴段固定并且转子的端面上设置有转子平衡块。活塞套设在偏心部的外面。曲轴平衡块套设在中间轴段且位于平衡腔内，曲轴平衡块和转子平衡块用于平衡偏心部和活塞，曲轴平衡块形成为凸轮形。本发明的旋转式压缩机，结构简单、振动小、曲轴挠度小。，下面是旋转式压缩机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：
壳体；
气缸组件，所述气缸组件设在所述壳体内且所述气缸组件内限定出压缩腔和平衡腔，所述平衡腔的直径为D；
曲轴，所述曲轴贯穿所述气缸组件，所述曲轴具有从上至下分别相连的主轴段、偏心轴段、中间轴段和副轴段，其中所述偏心轴段具有偏心部，所述偏心部位于所述压缩腔内；
驱动电机，所述驱动电机设在所述壳体内，所述驱动电机包括定子和转子，所述转子与所述主轴段固定并且所述转子的端面上设置有转子平衡块；
活塞，所述活塞套设在所述偏心部的外面；以及
曲轴平衡块，所述曲轴平衡块套设在所述中间轴段上且位于所述平衡腔内，所述曲轴平衡块和所述转子平衡块用于平衡所述偏心部和所述活塞，所述曲轴平衡块形成为第一凸轮形，所述副轴段直径为D5，所述第一凸轮形的外轮廓线包括第一和第二圆弧段，所述第一圆弧段的两端分别与所述第二圆弧段的两端相连，所述第一圆弧段的曲率半径为D2，所述第二圆弧段的曲率半径为D3，所述第二圆弧段对应的圆心与所述曲轴的中心轴线之间的距离为L1，其中D3≤D2＜D，L1＜(D3-D5)/2。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述曲轴平衡块与所述曲轴一体形成。
3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述曲轴平衡块与所述曲轴一体铸造形成。
4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述曲轴平衡块与所述曲轴可拆卸地相连。

说明书全文

旋转式压缩机

[0001] 本申请是申请日为2013年3月14日、申请号为201310082579.6、发明名称为“旋转式压缩机”的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及压缩机构造领域，尤其是涉及一种旋转式压缩机。

背景技术

[0003] 传统的单缸旋转式压缩机由于具有偏心部，因此在曲轴转动过程中，偏心部以及套设在偏心部外面的活塞在转动时具有较大的离心力，同时由于高速运转中的曲轴的挠动
效应，从而会加剧曲轴的磨耗和振动，导致压缩机功效率降低。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种旋转式压缩机，该旋转式压缩机可具有不同形状的曲轴平衡块，从而可以更
好地平衡压缩机运行时的偏心量，改善曲轴的磨损。

[0005] 根据本发明的旋转式压缩机，包括：壳体；气缸组件，所述气缸组件设在所述壳体内且所述气缸组件内限定出压缩腔和平衡腔；曲轴，所述曲轴贯穿所述气缸组件，所述曲轴
具有从上至下分别彼此相连的主轴段、偏心轴段、中间轴段和副轴段，其中所述偏心轴段具
有偏心部，所述偏心部位于所述压缩腔内；驱动电机，所述驱动电机设在所述壳体内，所述
驱动电机包括定子和转子，所述转子与所述主轴段固定并且所述转子的端面上设置有转子
平衡块；活塞，所述活塞套设在所述偏心部的外面；以及曲轴平衡块，所述曲轴平衡块套设
在所述中间轴段且位于所述平衡腔内，所述曲轴平衡块和所述转子平衡块用于平衡所述偏
心部和所述活塞，所述副轴段直径为D5，所述曲轴平衡块形成为第一凸轮形，所述第一凸轮
形的外轮廓线包括第一和第二圆弧段，所述第一圆弧段的两端分别与所述第二圆弧段的两
端相连，所述第一圆弧段的曲率半径为D2，所述第二圆弧段的曲率半径为D3，所述第二圆弧
段对应的圆心与所述曲轴的中心轴线之间的距离为L1，其中D3≤D2＜D，L1＜(D3-D5)/2。

[0006] 根据本发明实施例的旋转式压缩机，具有结构简单合理、制作成本低、振动小、曲轴挠度小、性能稳定等优点。

[0007] 另外，根据本发明的旋转式压缩机，还可以具有如下附加技术特征：

[0008] 在本发明的一个实施例中，所述曲轴平衡块与所述曲轴一体形成。

[0009] 在本发明的一个实施例中，所述曲轴平衡块与所述曲轴一体铸造形成。

[0010] 在本发明的一个实施例中，所述曲轴平衡块与所述曲轴可拆卸地相连。

[0011] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明

[0012] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0013] 图1是根据本发明一个实施例的压缩机的示意图；

[0014] 图2是曲轴的示意图；

[0015] 图3是曲轴的不平衡力的示意图；

[0016] 图4是副轴承的示意图；

[0017] 图5-图11是多个具有不同形状的曲轴平衡块(以及曲轴)的示意图。

[0018] 附图标记说明：

[0019] 旋转式压缩机100；

[0020] 壳体1；

[0021] 气缸21，主轴承22，隔板23，副轴承24，消音器25，压缩腔26，平衡腔27；

[0022] 曲轴3，主轴段31，偏心轴段32，偏心部321，中间轴段33，副轴段34；

[0023] 定子41，转子42，转子平衡块421；

[0024] 活塞5；

[0025] 曲轴平衡块6；

[0026] 扇形的第一段71，扇形的第二段72，扇形的第三段73，扇形的第四段74，第一圆弧段75，第二圆弧段76，第三圆弧段77，第四圆弧段78，第一直线段79，第二直线段80，第四曲
线段81，第三曲线段82，第一曲线段83，第二曲线段84。

具体实施方式

[0027] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0028] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0029] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0030] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。

[0031] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0032] 下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100。

[0033] 根据本发明一个实施例的旋转式压缩机100，包括壳体1、气缸组件、曲轴3、驱动电机、活塞5和曲轴平衡块6。

[0034] 其中，气缸组件设在壳体1内且气缸组件内限定出压缩腔26和平衡腔27。具体地，气缸组件可包括气缸21、主轴承22、副轴承24和隔板23，主轴承22设在气缸21的上面，主轴
承22与气缸21可通过多个螺栓可拆卸地相连，主轴承22的外面可套设有消音器25，用于降
低旋转式压缩机100运行时的噪音。

[0035] 隔板23可设置在气缸21的下面，副轴承24可设在隔板23的下面，副轴承24、隔板23可通过依次穿过副轴承24和隔板23的多个螺栓可拆卸地紧固在气缸21的下面。其中主轴承
22、气缸21和隔板23之间限定出压缩腔26，隔板23与副轴承24之间限定出平衡腔27，平衡腔
27位于压缩腔26的下方，例如平衡腔27位于压缩腔26的正下方。

[0036] 如图1-图3所示，曲轴3贯穿气缸组件，曲轴3具有从上至下分别彼此相连的主轴段31、偏心轴段32、中间轴段33和副轴段34，其中偏心轴段32具有偏心部321，偏心部321位于
压缩腔26内，曲轴3可为一体形成件，即主轴段31、偏心轴段32、中间轴段33、副轴段34以及
偏心部321一体形成。

[0037] 驱动电机设在壳体1内用于驱动曲轴3绕其中心轴线旋转，驱动电机包括定子41和转子42，其中定子41可固定在壳体1的内壁上，转子42与主轴段31固定并且转子42的端面上
设置有转子平衡块421，例如转子平衡块421设置在转子42的上端面上。活塞5套设在偏心部
321的外面以在偏心部321的带动下对压缩腔26内的冷媒介质进行压缩。

[0038] 曲轴平衡块6套设在中间轴段33外面且位于平衡腔27内，曲轴平衡块6和转子平衡块421用于平衡偏心部321和活塞5。优选地，在本发明的一些实施例中，曲轴平衡块6与曲轴
3一体形成，例如曲轴平衡块6与曲轴3一体铸造形成，这样方便曲轴3的整体加工制造。当
然，本发明不限于此，在本发明的另一个实施例中，曲轴平衡块6与曲轴3可拆卸地相连，换
言之，曲轴平衡块6与曲轴3单独加工制造，然后再将曲轴平衡块6安装固定在曲轴3的中间
轴段33上，例如通过定位销结构将曲轴平衡块6固定在曲轴3的中间轴段33外面。

[0039] 具体地说，如图3所示，由偏心部321和活塞5产生的不平衡质量分别为m3和m4，m3和m4产生的离心力分别为F3和F4，则有F3＝m3·R3·ω2，F4＝m4·R4·ω2，其中R3、R4为
图3中所示的偏心部321和活塞5的重心到曲轴3的中心轴线的距离，ω是曲轴3的角速度。

[0040] 同理，曲轴平衡块6产生的离心力为F1，转子平衡块421产生的离心力为F2，则有F1＝m1·R1·ω2，F2＝m2·R2·ω2，其中m1和m2分别是曲轴平衡块6和转子平衡块421的质
量，R1和R2是曲轴平衡块6与转子平衡块421的重心到曲轴3的中心轴线的距离。

[0041] 上述离心力平衡式如下：

[0042] F1+F2-F3-F4＝0。

[0043] 由此得出：

[0044] F1＝F3+F4-F2即m1·R1＝m3·R3+m4·R4-m2·R2······(1)

[0045] 因此曲轴平衡块6的质量m1与曲轴平衡块6的重心到中心轴线的距离R1成反比。

[0046] 另外，H为曲轴平衡块6的厚度，s为曲轴平衡块6的表面积，ρ为曲轴平衡块6的材料密度。那么曲轴平衡块6质量m1为：

[0047] m1＝s·H·ρ。

[0048] 由此得出H＝ρ·s/m1······(2)

[0049] 综上，由式(1)和(2)可以推出：曲轴平衡块6的厚度H与质量m1成反比，而与曲轴平衡块6的重心到中心轴线的距离R1成正比。

[0050] 由于本发明的旋转式压缩机100增加了曲轴平衡块6，因此对整个压缩机的结构尺寸具有一定的影响，该曲轴平衡块6的厚度H越小，对整个压缩机的结构尺寸改变越小，且能
够更好地降低不平衡力和不平衡力矩。

[0051] 因此为了能够获得较小的厚度H，则必须尽可能使曲轴平衡块6偏心距离R1和表面积s尽可能的大，同时曲轴平衡块6是在平衡腔27内高速旋转的，由于平衡腔27内会有一定
的润滑油，故为了保证曲轴平衡块6能够在平衡腔27内正常旋转且不会恶化压缩机的入力，
曲轴平衡块6形状优选为流线型或者弧形。

[0052] 在图5-图11示出的七个示例中，曲轴平衡块6形成圆形、扇形、不规则形、椭圆形和凸轮形之一。由此，根据本发明实施例的旋转式压缩机100，具有结构简单合理、制作成本
低、振动小、曲轴3挠度小、性能稳定等优点。

[0053] 在本发明的一个实施例中，参照图1、图2、图4和图5所示，平衡腔27为直径是D的圆形平衡腔27，副轴段34直径为D5，曲轴平衡块6形成为直径是D0的圆形，并且圆形曲轴平衡
块6的圆心与曲轴3的中心轴线之间的距离为L0，其中D0＜(D+D5)/2，L0＜(D-D5)/4。

[0054] 在该实施例中，曲轴平衡块6采用圆形设计可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3的磨损。

[0055] 在本发明的另一个实施例中，参照图1、图2、图4和图6所示，平衡腔27为直径是D的圆形平衡腔27，曲轴平衡块6为直径是D1的扇形，扇形的圆心角为r，并且曲轴3的中心轴线
通过扇形的圆心，其中D1＜D，45°≤r≤160°。

[0056] 需要说明的是，该实施例中的扇形并非传统意义上标准的扇形，可以理解为大体扇形，具体地说，参照图6所示，该扇形具有首尾相连的第一段71，第二段72、第三段73和第
四段74，第一段71为圆弧形，曲轴3的中心轴线通过该第一段71对应的圆心，该第一段71对
应的圆心角度如图6所示为r，第三段73也为圆弧形，其对应的曲率半径小于第一段71对应
的曲率半径，第二段72的两端分别连接在第一段71和第三段73的一端例如左端，第四段74
的两端分别连接在第一段71和第三段73的另一端例如右端，如图6所示。

[0057] 该实施例中，平衡块采用这种大致扇形的设计方式，可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3的磨损。并且，采
用这种设计方式，该曲轴平衡块6的厚度大致为上述圆形曲轴平衡块6厚度0.6～0.8倍，同
时该曲轴平衡块6的重心与曲轴3中心轴线的距离约为上述圆形曲轴平衡块6的1.4～2.0
倍，从而可以更好地降低离心力，且加工上无需加工偏心，形状简单。

[0058] 在本发明的再一个实施例中，如图1、图2、图4和图7所示，副轴段34直径为D5，曲轴平衡块6形成为第一凸轮形，该第一凸轮形的外轮廓线(可以理解为第一凸轮形的外周面在
正交于曲轴3中心轴线的方向上的截面的形状)包括第一圆弧段75和第二圆弧段76，第一圆
弧段75的两端分别与第二圆弧段76的两端相连，第一圆弧段75的曲率半径为D2，第二圆弧
段76的曲率半径为D3，第二圆弧段76对应的圆心与曲轴3的中心轴线之间的距离为L1，其中
D3≤D2＜D，L1＜(D3-D5)/2。

[0059] 该实施例中，平衡块采用这种大致凸轮形的设计方式，可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3的磨损。另外，
该实施例的曲轴平衡块6相比上述圆形曲轴平衡块6，可以有效增加该曲轴平衡块6的表面
积s，故该曲轴平衡块6的厚度可约为上述圆形曲轴平衡块6的0.6～0.8倍，从而可以更好地
改善压缩机运行时的振动，降低曲轴3挠度，使压缩机运行更加平稳。

[0060] 在本发明的又一个实施例中，如图1、图2、图4和图8所示，平衡腔27为直径是D的圆形平衡腔27，副轴段34直径为D5，曲轴平衡块6为椭圆形，该椭圆形的短轴的长度为a，长轴
的长度为b，该椭圆形上的任一点与曲轴3的中心轴线之间的距离为d，并且椭圆形的中心与
曲轴3的中心轴线之间的距离为L2，其中有L2＜D/4+D5/6，a＜(D+D5)/2，0.65D≤b≤0.90D，
d＜D/2。

[0061] 该实施例中，平衡块采用这种椭圆形的设计方式，可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3的磨损。另外，该实
施例中的偏心量L2约为上述圆形曲轴平衡块6中的0.4～0.6倍，并且厚度相对圆形曲轴平
衡块6有所降低，加工相对容易。

[0062] 在本发明的再一个实施例中，如图1、图2、图4和图9所示，平衡腔27为直径是D的圆形平衡腔27，曲轴平衡块6为不规则形，该不规则形的外轮廓线(可以理解为该不规则形曲
轴平衡块6的外周面在正交于曲轴3中心轴线的方向上的截面的形状)包括第一直线段79和
第二直线段80以及第三圆弧段77和第四圆弧段78，第一直线段79的两端分别与第三圆弧段
77和第四圆弧段78的一端例如左端相连，第二直线段80的两端分别与第三圆弧段77和第四
圆弧段78的另一端例如右端相连，并且第一直线段79平行于第二直线段80，曲轴3的中心轴
线通过第三圆弧段77对应的圆心，第三圆弧段77对应的圆心角为r，第三圆弧段77对应的曲
率半径为D1，其中有D1＜D，45°≤r≤160°。

[0063] 该实施例中，平衡块采用这种不规则形状(与扇形近似)的设计方式，可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3
的磨损。并且，采用这种设计方式，该曲轴平衡块6的厚度大致为上述圆形曲轴平衡块6厚度
0.6～0.8倍，同时该曲轴平衡块6的重心与曲轴3中心轴线的距离约为上述圆形曲轴平衡块
6的1.4～2.0倍，从而可以更好地降低离心力，且加工上无需加工偏心，形状简单。

[0064] 在本发明的再一个实施例中，如图1、图2、图4、图10和图11所示，曲轴平衡块6的下端面为止推面87，止推面87为第二凸轮形，该第二凸轮形的外轮廓线(可以理解为第二凸轮
形的外周面在正交于曲轴3中心轴线的方向上的截面的形状)包括第五圆弧段85和第六圆
弧段86，第五圆弧段85的两端分别与第六圆弧段86的两端相连，第五圆弧段85的曲率半径
为D7，第六圆弧段86的曲率半径为D8，并且平衡腔27为直径是D的圆形平衡腔27。

[0065] 该实施例中，曲轴平衡块6为不规则形，该不规则形的外轮廓线(可以理解为该不规则形曲轴平衡块6的外周面在正交于曲轴3中心轴线的方向上的截面的形状)包括第一曲
线段83、第二曲线段84、第三曲线段82和第四曲线段81，其中第三曲线段82的两端分别与第
一曲线段83和第二曲线段84的一端相连，第四曲线段81的两端分别与第一曲线段83和第二
曲线段84的另一端相连，以便该四条曲线段闭合形成一近似凸轮形的不规则形状，如图10
和图11所示。

[0066] 该不规则形上任一点与第五圆弧形85对应的圆心之间的距离为L3，该不规则形上任一点与第六圆弧形86对应的圆心之间的距离为L4，并且该不规则形上任一点与曲轴3的
中心轴线之间的距离为L5，其中L3≥D7，且L5＜D/2，如图10所示，或者L4≥D8，且L5＜D/2，
如图11所示。

[0067] 可以理解的是，该实施例中，第一曲线段83和第二曲线段84的曲率为零，即第一曲线段83和第二曲线段84在该实施例中为直线。

[0068] 该实施例中，平衡块采用这种不规则形状的设计方式，可以提高压缩机的入力，减少在压缩腔26内转动时的阻力，同时还能减小曲轴3的扰动效应，降低曲轴3的磨损。

[0069] 需要说明的是，在本发明的描述中，关于具有不规则形状的曲轴平衡块6仅限于上述两个实施例中描述的形状。

[0070] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0071] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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