专利名称：平衡块和旋转轴的装配结构以及旋转式机械的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种平衡块和旋转轴的装配结构，本实用新型还涉及一种旋转式机械。
背景技术：
在诸如压缩机特别是涡旋压缩机的旋转式机械中包括许多运动部件，例如压缩机构、马达、旋转轴等。压缩机在运行时由于部件转动可能会导致振动。通常在压缩机的旋转 部件上设置有平衡块以为转动系统提供动平衡。目前常见的平衡块的固定方式包括两种。一种是通过铆接将平衡块固定在马达的转子上。另一种是通过压配合将平衡块固定在旋转轴上。然而，上述两种固定方式都是不可拆卸的。因此在压缩机进行维修时将难以拆下平衡块。此外，在上述两种固定方式中，无法通过简单的工具手工实现固定，都必须使用铆接机或压机来实现固定，因此平衡块的装配过程较复杂。
实用新型内容本实用新型的一个或多个实施方式要解决的技术问题是提供一种便于装配和能够拆卸的平衡块和旋转轴的装配结构。本实用新型的一个或多个实施方式的目的是提供一种便于装配和能够拆卸的平衡块和旋转轴的装配结构以及包括这种装配结构的旋转式机械。根据本说明书的一个方面，提供了一种平衡块和旋转轴的装配结构，包括平衡块和旋转轴，所述平衡块具有沿所述平衡块的旋转轴线方向延伸的装配孔，其中在所述旋转轴上形成有与所述装配孔配合的装配部，所述装配部包括沿所述旋转轴的径向设置的圆孔，在所述平衡块上形成有螺纹通孔，当所述平衡块和所述旋转轴装配在一起时，所述螺纹通孔与所述圆孔对齐，所述装配结构还包括螺栓，所述螺栓包括与所述螺纹通孔配合的螺纹段和从所述螺纹段突出的无螺纹的锥形段，当所述平衡块和所述旋转轴装配在一起时，所述锥形段楔入所述圆孔中。优选地，所述圆孔为光面孔，所述圆孔的直径大于所述锥形段的最小直径并且小于所述锥形段的最大直径。优选地，在所述装配孔中设置有朝向所述装配孔的中心渐缩的突起，在所述装配部处设置有位置与所述突起对应的凹部，所述突起楔入所述凹部中。优选地，所述突起具有两个沿平行于所述平衡块的厚度方向延伸的柱面从而与所述凹部形成两条直线的接触线。优选地，所述突起的柱面包括平面、外凸的弧面、内凹的弧面。优选地，所述凹部具有矩形、梯形、倒梯形或半圆形的横截面。优选地，所述装配孔和所述装配部具有圆形的横截面。优选地，所述装配孔和所述装配部具有D形的横截面。[0014]优选地，所述装配孔和所述装配部具有D形的横截面，并且所述装配孔的D形横截面大于所述装配部的D形横截面。优选地，所述D形的横截面包括圆弧段和直线段，所述突起和所述凹部分别形成在各自的直线段上。优选地，在所述装配部处设置有沿所述旋转轴的径向向外渐缩的突起，在所述装配孔中设置有位置与所述突起对应的凹部，所述突起楔入所述凹部中。优选地，所述突起具 有两个沿平行于所述旋转轴的纵向方向延伸的柱面从而与所述凹部形成两条直线的接触线。优选地，所述突起的柱面包括平面、外凸的弧面、内凹的弧面。优选地，所述凹部具有矩形、梯形、倒梯形或半圆形的横截面。优选地，所述装配结构进一步包括紧固螺母，所述紧固螺母设置在所述螺栓上并且抵靠所述平衡块的外周表面。优选地，在所述平衡块的外周表面上设置有与所述紧固螺母配合的平面部。优选地，所述突起包括渗氮部。根据本说明书的另一个方面，提供了一种旋转式机械，其特征在于包括上述的装配结构。优选地，所述旋转式机械为涡旋压缩机。优选地，所述旋转式机械为半封涡旋压缩机。根据本实用新型的一种或几种实施方式的旋转式压缩机的优点在于平衡块上具有螺纹通孔，旋转轴上具有圆孔，通过将螺栓的螺纹段拧入平衡块的螺纹通孔中并且使得锥形段楔入旋转轴上的圆孔中，可以方便地采用诸如扳手等的简单工具将平衡块装配到旋转轴上，也可以通过扳手等的工具将平衡块从旋转轴上拆下。上述装配和拆卸过程都无需使用铆接机或压机，因而装配和拆卸都相对简单。在平衡块的装配孔和旋转轴的装配部中的一个上设置有渐缩的突起，在另一个上设置有凹部，从而当拧紧螺栓后，突起和凹部可以形成两条直线的接触线。结合螺栓和圆孔之间形成的接触线，本实用新型的结构能够牢固地可靠地将平衡块固定到旋转轴上。由于采用了楔形结构，平衡块的制造精度要求可以降低，并且旋转轴至少在与平衡块配合的部分的制造精度要求也可以降低。
通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中图I是根据本实用新型一种实施方式的卧式涡旋压缩机的示意性剖面图；图2是根据本实用新型一种实施方式的平衡块的示意图，其中图2A是平衡块的立体图，图2B是平衡块的俯视图，图2C是平衡块的主视图，图2D是平衡块的侧视图；图3是根据本实用新型一种实施方式的旋转轴的示意图，其中图3A是旋转轴的前视立体图，图3B是旋转轴的后视立体图；图4是根据本实用新型实施方式的旋转轴一端的放大图，其中图4A是俯视图，图4B是截面图，图4C是主视图，图4D是后视图；图5是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴装配之前的立体图；[0033]图6是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴装配之后的立体图；图7A、7B、7C和7D是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴的装配过程的示意图；图8是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴装配在一起时的示意性剖面图。
具体实施方式下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型的限制。下面将参照图1-8所示的具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。尽管下文将以半封卧式涡旋压缩机为例对本实用新型进行详细说明，但是本领域技术人员应该理解，本实用新型不限于图中所示的实施方式，相反本实用新型的技术方案可以应用于其他包括旋转轴和平衡块的旋转式机械。图I是根据本实用新型一种实施方式的卧式涡旋压缩机的示意性剖面图。如图I所示，卧式涡旋压缩机(下文中简称为“压缩机”)10包括壳体12、通过螺栓与壳体12固定连接的前端盖14和隔板18、以及通过螺栓与壳体12固定连接的后端盖16。在壳体12上设置有用于吸入制冷剂(工作流体)的吸气接头20，在前端盖14上设置有用于排出制冷剂(工作流体)的排气接头22。通过隔板18将压缩机10的内部空间分隔成高压侧和低压侧。具体地，由壳体12、后端盖16和隔板18围起的空间构成低压侧用于吸入低压的制冷剂(工作流体)。由隔板18和前端盖14围起的空间构成高压侧用于排出压缩后的高压制冷剂(工作流体)。在本实施方式中，润滑油主要存储在高压侧，即存储在由前端盖14和隔板18围起的空间中。换言之，压缩机的高压侧限定了存储润滑油的油槽。壳体12内容置有作为压缩机构的动涡旋30和定涡旋40以及作为驱动机构的马达50和旋转轴100。压缩机构可由驱动机构驱动并由主轴承座60支撑。主轴承座60可以任何期望的方式固定到壳体12。在图I所不的不例中，主轴承座60与壳体12形成为一体。动涡旋30包括端板32，在端板32的一个表面(图I中为左表面)设置有涡旋卷34，在其另一个表面(图I中为右表面)设置有圆柱形毂部36。定涡旋40包括端板42和涡旋卷44。动涡旋30的涡旋卷34和定涡旋40的涡旋卷44啮合并且当动涡旋30和定涡旋40相对运动时在其间形成从外部向中心体积逐渐减小的流体腔从而对流体腔中的制冷剂(工作流体)进行压缩。马达50包括定子52和转子54。定子52与壳体12固定连接。转子54与旋转轴100固定连接并且在定子52中旋转。旋转轴100的第一端(图I中为左端)设置有偏心曲柄销102以及第一平衡块80，旋转轴100的与偏心曲柄销102相反的第二端(图I中为右端)设置有第二平衡块90。第一平衡块80和第二平衡块90固定地设置在旋转轴100上，因此在旋转轴100旋转时能够随旋转轴100—体旋转。旋转轴100的左侧部分由主轴承座60中的主轴承62以可转动的方式支撑，而其右侧部分由后端盖16中的支承部17以可转动的方式支撑。偏心曲柄销102包括一个基本上为平面的平面部103 (见图3B)。偏心曲柄销102经由旋转轴承64插入到动涡旋30的毂部36中以旋转驱动动涡旋30。旋转轴100的第二端可包括油孔104。优选地，油孔104与旋转轴100的旋转轴线同心，因此下文也将该油孔称为同心孔104。同心孔104与压缩机的油槽流体连通。例如，油槽中的润滑油可以通过压缩机内部的管路或压缩机外部的管路经由后端盖16中的支承部17供给到旋转轴100的同心孔104中。旋转轴100还可包括与同心孔104流体连通并且相对于同心孔104偏心且大致沿旋转轴的纵向延伸到偏心曲柄销102的端面的偏心孔110。采用上述构造，当压缩机运行时，来自油槽的润滑油首先供给到旋转轴100的同 心孔104，然后经由与同心孔104流体连通的偏心孔110供给到旋转轴承64等活动部件。压缩机10内的其他具体构造可参见中国专利申请公开公报CN101900113A，该文献的全部内容通过引用并入本文中。下面将详细描述根据本实用新型的一个或多个实施方式的平衡块和旋转轴的装配结构。图2是根据本实用新型一种实施方式的平衡块的示意图，其中图2A是平衡块的立体图，图2B是平衡块的俯视图，图2C是平衡块的主视图，图2D是平衡块的侧视图。如图2所示，平衡块80包括一形状类似于扇形的本体部81，其可以采用粉末冶金压铸工艺制成。本体部81具有对称轴线A-A，本体部81关于该对称轴线A-A对称。在本体部81中设置有装配孔82。装配孔82大致呈D形并且沿本体部81的厚度方向(平衡块80的旋转轴线的方向)延伸。装配孔82包括大致圆弧面段83和平面段84。在平面段84上设置有突起85。优选地，所述突起85为一楔形突起，或者换言之，所述突起85具有大致梯形的横截面，并且梯形的较短的顶边面向装配孔82的中心。突起85沿本体部81的厚度方向延伸。突起85具有两个侧面85-1和85-2。这两个侧面85_1和85_2为平面并且沿本体部81的厚度方面延伸。这两个侧面85-1和85-2分别朝向装配孔82的中心倾斜从而使得突起85朝向装配孔82的中心渐缩。在圆弧面段83中形成有与突起85沿直径方向相对的螺纹通孔86。螺纹通孔86从圆弧面段83沿装配孔82的径向方向向外延伸并到达本体部81的外周面。在螺纹通孔86与本体部81的外周面相交的位置处，可以形成平面部87以便于与下文将要描述的紧固螺母150相配合。本领域技术人员可以理解，该平面部87可以省略。图3是根据本实用新型一种实施方式的旋转轴的示意图，其中图3A是旋转轴的前视立体图，图3B是旋转轴的后视立体图；图4是根据本实用新型实施方式的旋转轴一端的放大图，其中图4A是俯视图，图4B是截面图，图4C是主视图，图4D是后视图。如图3-4所示，旋转轴100的装配端(装配部)120具有与平衡块80的装配孔82的形状大致对应的横截面。具体地，旋转轴100的装配端120具有圆弧面段121、平行于旋转轴100的纵向轴线延伸的平切面122和垂直于旋转轴100的纵向轴线的台阶面123。平切面122和台阶面123彼此相交并且垂直。如图4B的截面图所示，装配端120的横截面通过圆弧面段121和平切面122形成大致D形。在平切面122中形成有凹部125。优选地，凹部125的横截面呈矩形使得凹部125的两个侧面125-1和125-2彼此平行并且都平行于旋转轴100的纵向轴线延伸。可以同时参见图8,在相同的横截面中，凹部125的两个侧面125-1和125_2之间的距离小于平衡块80中的突起85的两个侧面85-1和85-2之间的最大距离并且大于两个侧面85-1和85-2之间的最小距离。另外，平衡块80的装配孔82大于旋转轴100的装配端120，并且在其间形成间隙g。回到图3-5，在装配端120的圆弧面段121中形成有沿旋转轴100的横截面的直径方向与凹部125相对的圆孔128。该圆孔128为没有螺纹的光面孔。采用如图5所示的螺栓140将平衡块80和旋转轴100固定在一起。其中螺栓140具有直径恒定的螺纹段142和从螺纹段142向前突出的无螺纹的锥形段144。锥形段144朝向远离螺栓头的方向渐缩。螺纹段142可以配合在平衡块80的螺纹通孔86中，而锥形段144可以配合在旋转轴100的圆孔128中。可以同时参见图8，锥形段144的最大直径大于圆孔128的直径，并且锥形段144的最小直径小于圆孔128的直径。或者，换言之，圆孔128的直径大于锥形段144的最小直径且小于锥形段144的最大直径。下面参见图5-7描述平衡块80和旋转轴100的装配过程。其中，图5是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴装配之前的立体图；图6是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴装配之后的立体图；图7是根据本实用新型实施方式的平衡块和旋转轴的装配过程的示意图。图7A以平面图的形式示出了旋转轴100的装配端120。接下来，如图7B所示，将平衡块80设置在旋转轴100的装配端120。其中，平衡块80的下表面搁置在装配端120的台阶面123上，并且平衡块80的突起85对齐并插入到装配端120的凹部125中。并且，平衡块80的螺纹通孔86也于装配端120的圆孔128对齐。然后，如图7C所示，将已经带有紧固螺母150的螺栓140拧入平衡块80的螺纹通孔85中并且使得螺栓的锥形段144进入装配端120的圆孔128中。最后，如图7D所示，进一步拧紧螺栓140以达到规定扭矩，然后拧紧紧固螺母150以防止螺栓140松弛。从而，将平衡块80牢固地固定到旋转轴100上，并且这种固定方式可以仅采用简单的工具(例如扳手)手工的进行，而无需使用特定的诸如铆接机或压机之类的机械设备。此外，在从旋转轴100拆卸平衡块80时，可以按照上述相反的顺序进行，即，首先拧松紧固螺母150，然后拧下螺栓150，最后从旋转轴100上拆下平衡块80。如图8的截面示意图所示，当平衡块80和旋转轴100固定在一起时，突起85楔入凹部125中从而形成两条直线的接触线LI和L2，并且螺栓140的锥形段144楔入圆孔128中从而形成圆形的接触线A。接触线A在图8中表示为两段Al和A2。在压缩机起动和停止时，接触线LI和A2或者接触线L2和Al形成力偶以承载压缩机的起动和停止扭矩。本实用新型不限于上述具体的实施方式，相反本实用新型可以以各种方式变形。例如，可以在旋转轴的装配端上形成楔形突起而在平衡块上形成对应的凹部。另外，突起85可以不必为梯形，而是可以为横截面朝向装配孔82的中心渐缩的任何柱面，例如外凸或内凹的弧形柱面。此外，凹部125可以不必为矩形，而是可以为能够与突起85形成直线接触线LI和L2的任何形状，包括梯形、倒梯形、半圆形等。此外，装配孔82可以不包括平面段 84，并且突起85可以直接设置在装配孔82的圆弧面上。旋转轴100的装配端120可以不包括平切面122，凹部125可以直接设置装配端120的圆柱面上。此外，还可以省略突起85和凹部125，直接使用螺栓140将平衡块80固定到旋转轴100。进一步地，还可以省略装配孔82的平面段84和装配端120的平切面122，此时，装配孔82和装配端120可以具有相同的圆形轮廓。在图中示出了旋转轴100包括装配端120。但是，本领域技术人员可以理解可以在旋转轴100的纵向上的任何位置形成与平衡块80的装配孔82对应的装配部。此外，由于平衡块80通常由粉末冶金压铸工艺制成，所以可以对突起85进行表面处理，例如渗氮处理，从而在突起85处形成渗氮部，使得其强度与旋转轴的强度相当，从而延长平衡块的寿命。尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式
，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下 可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
权利要求1.一种平衡块和旋转轴的装配结构，包括平衡块(80)和旋转轴(100)，所述平衡块(80)具有沿所述平衡块(80)的旋转轴线方向延伸的装配孔(82)，其特征在于 在所述旋转轴(100)上形成有与所述装配孔(82)配合的装配部(120)，所述装配部(120)包括沿所述旋转轴(100)的径向设置的圆孔(128)， 在所述平衡块(80)中形成有螺纹通孔(86)，其中，当所述平衡块和所述旋转轴装配在一起时，所述螺纹通孔(86)与所述圆孔(128)对齐， 所述装配结构还包括螺栓(140)，所述螺栓(140)包括与所述螺纹通孔(86)配合的螺纹段(142)和从所述螺纹段(142)突出的无螺纹的锥形段(144)，其中，当所述平衡块和所述旋转轴装配在一起时，所述锥形段(144)楔入所述圆孔(128)中。
2.如权利要求I所述的装配结构，其中，所述圆孔(128)为光面孔，所述圆孔(128)的直径大于所述锥形段(144)的最小直径并且小于所述锥形段(144)的最大直径。
3.如权利要求I所述的装配结构，其中，在所述装配孔(82)中设置有朝向所述装配孔(82)的中心渐缩的突起(85)，在所述装配部(120)处设置有位置与所述突起(85)对应的凹部(125)，所述突起(85)楔入所述凹部(125)中。
4.如权利要求3所述的装配结构，其中，所述突起(85)具有两个沿平行于所述平衡块(80)的厚度方向延伸的柱面(85-1，85-2)从而与所述凹部(125)形成两条直线的接触线(LI, L2)。
5.如权利要求4所述的装配结构，其中，所述突起(85)的柱面(85-1，85-2)包括平面、外凸的弧面、内凹的弧面。
6.如权利要求4所述的装配结构，其中，所述凹部(125)具有矩形、梯形、倒梯形或半圆形的横截面。
7.如权利要求I所述的装配结构，其中，所述装配孔(82)和所述装配部(120)具有圆形的横截面。
8.如权利要求I所述的装配结构，其中，所述装配孔(82)和所述装配部(120)具有D形的横截面。
9.如权利要求3所述的装配结构，其中，所述装配孔(82)和所述装配部(120)具有D形的横截面，并且所述装配孔(82)的D形横截面大于所述装配部(120)的D形横截面。
10.如权利要求9所述的装配结构，其中，所述D形的横截面包括圆弧段和直线段，所述突起(85)和所述凹部(125)分别形成在各自的直线段上。
11.如权利要求I所述的装配结构，其中，在所述装配部(120)处设置有沿所述旋转轴(100)的径向向外渐缩的突起，在所述装配孔(82)中设置有位置与所述突起对应的凹部，所述突起楔入所述凹部中。
12.如权利要求11所述的装配结构，其中，所述突起具有两个沿平行于所述旋转轴的纵向方向延伸的柱面从而与所述凹部形成两条直线的接触线。
13.如权利要求12所述的装配结构，其中，所述突起的柱面包括平面、外凸的弧面、内凹的弧面。
14.如权利要求12所述的装配结构，其中，所述凹部具有矩形、梯形、倒梯形或半圆形的横截面。
15.如权利要求I所述的装配结构，进一步包括紧固螺母(150)，所述紧固螺母(150)设置在所述螺栓(140)上并且抵靠所述平衡块(80)的外周表面。
16.如权利要求15所述的装配结构，其中，在所述平衡块(80)的外周表面上设置有与所述紧固螺母(150)配合的平面部(87)。
17.如权利要求3所述的装配结构，其中，所述突起(85)包括渗氮部。
18.一种旋转式机械，其特征在于包括如权利要求1-17中任一项所述的装配结构。
19.如权利要求18所述的旋转式机械，其中所述旋转式机械为涡旋压缩机。
20.如权利要求19所述的旋转式机械，其中所述旋转式机械为半封涡旋压缩机。
专利摘要本实用新型涉及一种平衡块和旋转轴的装配结构，包括平衡块(80)和旋转轴(100)，平衡块具有沿其旋转轴线方向延伸的装配孔(82)，其中，在旋转轴上形成有与装配孔配合的装配部(120)，装配部包括沿旋转轴的径向设置的圆孔(128)，在平衡块上形成有螺纹通孔(86)，当平衡块和旋转轴装配在一起时，螺纹通孔与圆孔对齐，所述装配结构还包括螺栓(140)，螺栓包括与螺纹通孔(86)配合的螺纹段(142)和从螺纹段突出的无螺纹的锥形段(144)，当平衡块和旋转轴装配在一起时，锥形段楔入圆孔(128)中。本实用新型还涉及一种包括该装配结构的旋转式机械。采用本实用新型，能够方便地装配和拆卸平衡块及旋转轴。
文档编号F04C29/00GK202381338SQ20112026560
公开日2012年8月15日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者詹宏宏 申请人:艾默生环境优化技术(苏州)有限公司