壳体低背压的旋转式压缩的制造方法
【专利摘要】一种壳体低背压的旋转式压缩机，包括设置在密封容器内的电机部和运动机构，其中密封容器由壳体、上盖和下盖组成，电机部包括定子和转子，运动机构由压缩机构及支撑部件组成，其中压缩机构包括气缸、设置在气缸内的活塞、滑片和曲轴，以及支撑曲轴并与气缸形成压缩空间的上轴承及下轴承；还包括分别与压缩机内部空间连通的吸气管和排气管，排气管与壳体外的油分离器连通，支撑部件包括第一支撑和第二支撑，第一支撑设置于所述上轴承与下轴承之间，第二支撑设置于电机部上部并与曲轴顶端相抵。本发明通过在壳体低背压的旋转式压缩机内部设置第一支撑和第二支撑结构，可以减小曲轴的直径，从而降低压缩机运转的功耗，提高压缩机的能效，提高了压缩机的可靠性。
【专利说明】壳体低背压的旋转式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转式压缩机，尤其涉及一种壳体低背压的旋转式压缩机。
【背景技术】
[0002]现已广泛采用的旋转式压缩机均采用壳体内高压力即高背压结构，从系统回到压缩机的制冷剂通过气液分离器后，气态的制冷剂被直接吸入到气缸内完成压缩，经过压缩后的高温高压制冷剂排入到压缩机壳体内部空间，冷却电机后排出压缩机，进入系统循环。
[0003]相对于高背压结构的旋转式压缩机,存在一种壳体内为低压力结构，即壳体内与吸气压力连通的低背压结构旋转式压缩机，这种结构的压缩机相比高背压结构在一些应用领域，特别是未来旋转式压缩机应用中有着特别的优势:1.在使用可燃性替代制冷剂时，由于制冷剂充注量受到限制，采用低背压压缩机可以大幅减少压缩机内的制冷剂含量，从而扩大可燃性制冷剂的应用范围.2.在使用C02作为制冷剂时，由于C02存在工作压力高，采用低背压结构可以降低压缩机壳体内的工作压力，从而降低壳体的耐压安全性要求，降低压缩机的成本和改善工艺性。3.在压缩机排气温度高的应用条件下，如采用R32制冷剂或使用在T3工况下或使用在高出水温度的热泵热水器系统中等条件下时，由于低背压压缩机的电机位于吸气环境下，不会出现使用高背压压缩机中时的电机温度过高的现象出现，保证了压缩机的可靠性等，尽管上述问题在高背压结构上应用时也可以通过其它技术手段解决，但均不可避免的会带来诸如成本上升，结构复杂化及性能下降等副作用。因此，随着制冷行业的技术发展和压缩机的扩展应用，低背压压缩机，特别是大排量的低背压压缩机将在这些领域得到广泛的应用。
[0004]然而，尽管低背压结构的压缩机已经在冰箱上的往复式结构及商用空调系统上的涡旋式压缩机上得到了十分广泛的应用，然而，应用在旋转式压缩机结构上，目前仍处于研究阶段，未能达到实际应用的要求，综合来说，相比高背压结构，旋转式压缩机在应用低背压结构时仍有一些课题需要得到解决，其中，包括性能的差异及曲轴的可靠性问题。由于旋转式压缩机是电机内置的全封闭式压缩机，电机需要冷却散热，而低背压压缩机的电机位于吸气腔中，因此，吸气在压缩机内会被电机加热，形成无效过热，从而影响到压缩机和系统的能效。随着高效节能的要求越来越高，需要相应的技术手段提高低背压压缩机的性能，提高低背压压缩机应用的可行性。另外，在低背压压缩机中，由于油池位于低压环境中，采用现在广泛使用的供油结构时，而活塞内径由于泄露的影响，压力会略高于油池压力，导致曲轴内孔的供油系统上油能力降低，使上轴承与曲轴之间摩擦副的供油量较高背压结构明显减少，带来轴与轴承的磨损较高背压结构明显严重的问题。特别地，在低背压压缩机应用更加有优势的大排量机种上，为了保证压缩机的性能，相比排量的增加，曲轴的轴径的增加一般不会太大，从而在大排量机种的负荷下，曲轴的运转稳定性和可靠性相对更加恶劣，给大排量机种的广泛应用埋下隐患。因此，有必要作进一步改进。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供一种降低压缩机摩擦功耗，增强压缩机工作可靠性，提升压缩机性能的壳体低背压的旋转式压缩机，以克服现有技术中的不足之处。
[0006]按此目的设计的一种壳体低背压的旋转式压缩机，包括设置在密封容器内的电机部和运动机构，其中密封容器由壳体、上盖和下盖组成，电机部包括定子和转子，运动机构由压缩机构及支撑部件组成，其中压缩机构包括气缸、设置在气缸内的活塞、滑片和曲轴，以及支撑曲轴并与气缸形成压缩空间的上轴承及下轴承；还包括分别与压缩机内部空间连通的吸气管和排气管，排气管与壳体外的油分离器连通，其结构特征在于，支撑部件包括第一支撑和第二支撑，所述第一支撑设置于上轴承与下轴承之间，所述第二支撑设置于电机部上部并与曲轴顶端相抵。
[0007]所述第二支撑包括与壳体相连接的支架及安装在支架上并与曲轴顶端形成配合的轴承；所述第二支撑的轴承与支架通过调心机构连接，该调心机构包括设置在支架上的螺纹孔、调心螺钉，以及设置在轴承上并与螺纹孔对应的直径大于调心螺钉大径的通孔；所述第二支撑的支架为板金冲压成形或为铸件成形，所述支架在与壳体连接处的边缘设置有翻边。
[0008]所述支架呈Y形或十字形或星形；所述轴承呈Y形或十字形或星形。
[0009]所述第二支撑的支架垂直于曲轴的横截面积为S，其中，最大横截面积Smax与壳体内径圆面积SI的关系为:Smax ≤ 0.75*S1。
[0010]所述第二支撑的轴承与曲轴顶端配合部的长度为K，该配合长度K与曲轴顶部直径Dl之间的关系式:K ≤1.2*D1 ;曲轴的位于气缸上端的轴径包括与上轴承内径配合的轴径D2，与转子内径配合的轴径D3，与第二支撑的轴承内径配合的直径Dl三段，其中，Dl ≤ D3 ≤ D2。
[0011]所述支撑部件与壳体为焊接连接，焊接连接点的数量m3 3个。
[0012]所述吸气管设置在上盖中部，并在压缩机内部开口朝向第二支撑与曲轴的配合部区域；所述吸气管在压缩机内部的开口端面距离第二支撑与轴承配合的上端面的距离为L,其中 L ≥ 8mm。
[0013]所述第二支撑与曲轴之间采用滚动轴承进行配合；所述滚动轴承为调心球轴承或调心滚子轴承。
[0014]所述第二支撑的轴承内径与曲轴顶端之间存在配合间隙d，所述轴承内径上设置有油槽；所述的配合间隙d为所述轴承内径D2与所述曲轴顶端直径Dl的差，其中d ≤ 0.8mm。
[0015]所述压缩机压缩的制冷剂类型为碳酸类气体或碳氢类化合物或可燃性卤代烃类化合物。
[0016]本发明通过在壳体低背压的旋转式压缩机内部设置第一支撑和第二支撑结构，可以减小曲轴的直径，从而降低压缩机运转的功耗，提高压缩机的能效，提高了压缩机的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为第一实施例的低背压压缩机结构示意图；
[0018]图2为第二实施例的低背压压缩机结构示意图；[0019]图3为第一实施例中第二支撑的支架的结构示意图；
[0020]图4为第二支撑的轴承的剖面示意图；[0021]图5为第一实施例中第二支撑的轴承的结构示意图；
[0022]图6为第一实施例中第二支撑与曲轴的配合部的结构示意图。
[0023]图中:1为压缩机内部空间，11为上盖，12为壳体，13为下盖，14为定子，15为转子，16为吸气管，17为排气管，18为油分离器，21为上轴承，22为气缸，23为活塞，24为滑片，25为下轴承,26为曲轴,31为支架,32为轴承,33为调心螺钉,34为滚动轴承,35为螺纹孔，36为通孔,37为油槽,A为第一支撑,B为第二支撑,K为轴承与曲轴配合部宽度，L为吸气管下端面距离轴承配合部距离。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0025]第一实施例
[0026]参见图1，一种壳体低背压的旋转式压缩机，包括设置在密封容器内的电机部和运动机构，其中密封容器由壳体12、上盖11和下盖13组成，电机部包括定子14和转子15，运动机构由压缩机构及支撑部件组成，其中压缩机构包括气缸22、设置在气缸22内的活塞23、滑片24和曲轴26，以及支撑曲轴26并与气缸22形成压缩空间的上轴承21及下轴承
25;还包括分别与压缩机内部空间I连通的吸气管16和排气管17，排气管17与壳体12外的油分离器18连通，支撑部件包括第一支撑A和第二支撑B，第一支撑A设置于上轴承21与下轴承25之间，第二支撑B设置于电机部上部并与曲轴26顶端相抵。
[0027]第二支撑B包括与壳体12相连接的支架31及与曲轴26顶部形成配合的轴承32，并且轴承32与支架31通过螺钉33连接。该第二支撑B的轴承32与曲轴26的顶端相配合，形成轴承机构，其中，该配合部的长度为K，并且，为了在保证配合部的可靠性的前提下优化配合长度K以降低摩擦功耗，这里K设定与相配合的曲轴26直径Dl的关系为KSl.2*D1。
[0028]第二支撑B的轴承32内径与曲轴26顶端之间存在配合间隙d，该配合间隙d为轴承32内径D4与曲轴26顶端直径Dl的差，并且有要求d≤0.8mm。而第二支撑的轴承32与支架31通过调心机构连接，该调心机构包括设置在支架31上的螺纹孔35、调心螺钉33，以及设置在轴承32上并与上述螺纹孔35对应的直径大于调心螺钉33大径的通孔36组成，通过调整轴承32与支架31的相对位置来调整配合间隙d，并且保证间隙d的均匀，使曲轴26的运转更顺畅。并且，在轴承32内径上还设置有油槽37，可以使吸气提供的润滑油能够顺利的达到整个配合间隙d，从而改善配合面的润滑状况。
[0029]曲轴26的位于汽缸22上端的轴径包括与上轴承21内径配合的轴径D2，与转子15内径配合的轴径D3，与第二支撑B的轴承32内径配合的直径Dl三段，其中，Dl < D3 < D2，这样，压缩机构装配时，上轴承21可以更顺利的装配，更重要的是，当Dl < D2时，可以减少第二支撑B的轴承32与曲轴26的内径之间的摩擦面积，从而降低功耗，而D3 < D2则可以增加转子15的截面积，提高电机的效率。
[0030]在上盖11中部设置有吸气管16，吸气管16在压缩机内部的开口端面距离第二支撑B与轴承32配合的上端面的距离为L，其中，L > 8mm，这样，可以避免距离太近带来的噪音问题，还可以保证从吸气管16中回来的油能够分布到整个配合间隙d中。[0031 ]另外，第一支撑A及第二支撑B与壳体12连接的方式均为焊接，并且，焊接连接点的数量m=3个，可以保证工艺性和第二支撑B的安装可靠性。并且，第二支撑B的支架31垂直于曲轴26的旋转轴所在平面的横截面积为S，其中，最大横截面积Smax与主壳体内径圆面积SI的关系为=Smax ( 0.75*S1，以保证吸气流通的顺畅。并且，上述的支架31的横截面的形状呈Y形，而轴承32相应的也呈现Y形的结构与之配合。
[0032]在本实施例中，第二支撑B的支架31为板金冲压成形制作而成，工艺简单可靠，并且，支架31与轴承32配合部表面均进行了加工处理，以提高配合精度，保证轴承32与曲轴
26的配合间隙d的均匀性。并且，支架31在与壳体12连接处的边缘设置有翻边，提高支架31与壳体12配合处的宽度，改善工艺性。
[0033]第二实施例
[0034]在本实施例中，曲轴26上端部位的直径D1=D2=D3，这样，可以使曲轴26的结构更简单。另外，第二支撑B的支架31的横截面形状为十字形，此时，焊接点的数量m=4个。
[0035]在第二支撑B的轴承32的内径D4处设置有滚动轴承34，使轴承32与曲轴26形成滚动摩擦配合，改善摩擦状况，提高配合部可靠性，减少摩擦功耗，提高压缩机的性能。
[0036]第二支撑B的支架31为铸件成形后加工制作而成，并且，与壳体12配合处的宽度要大于与轴承32配合处的厚度，与上述实施例1中板金支架的翻边有同样的作用。其余与第一实施例相同，不再赘述。
[0037]第三实施例
[0038]在本实施例中，第二支撑B的支架31的横截面形状为星形，其余与第一实施例相同，不再赘述。
[0039]第四实施例
[0040]在本实施例中，设置在轴承32内径D4的滚动轴承34为自动调心轴承，其余与实施例二相同，不再赘述。
[0041]上述实施例仅列出了具有代表性的实施案例,其余在上述实施例中各种技术特征的各种组合形式不再一一说明。另外，某些技术点存在易于联想或简单改变可以得到的与本发明一致目的方案，如支架32的形状改为T字形，或调心轴承是调心球轴承或调心滚子轴承，或低背压压缩机其它的结构形式如油分离器18内置或双缸结构等等，也不再一一说明。
【权利要求】
1.一种壳体低背压的旋转式压缩机，包括设置在密封容器内的电机部和运动机构，其中密封容器由壳体(12)、上盖(11)和下盖(13)组成，电机部包括定子(14)和转子(15)，运动机构由压缩机构及支撑部件组成，其中压缩机构包括气缸(22)、设置在气缸(22)内的活塞(23)、滑片(24)和曲轴(26)，以及支撑曲轴(26)并与气缸(22)形成压缩空间的上轴承(21)及下轴承(25);还包括分别与压缩机内部空间(I)连通的吸气管(16)和排气管(17)，排气管(17)与壳体(12)外的油分离器(18)连通，其特征在于，支撑部件包括第一支撑和第二支撑，所述第一支撑设置于上轴承(21)与下轴承(25)之间，所述第二支撑设置于电机部上部并与曲轴(26)顶端相抵。
2.根据权利要求1所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述第二支撑包括与壳体(12)相连接的支架(31)及安装在支架(31)上并与曲轴(26)顶端形成配合的轴承(32);所述第二支撑的轴承(32)与支架(31)通过调心机构连接，该调心机构包括设置在支架(31)上的螺纹孔(35)、调心螺钉(33)，以及设置在轴承(32)上并与螺纹孔(35)对应的直径大于调心螺钉(33)大径的通孔(36);所述第二支撑的支架(31)为板金冲压成形或为铸件成形，所述支架(31)在与壳体(12)连接处的边缘设置有翻边。
3.根据权利要求2所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述支架(31)呈Y形或十字形或星形；所述轴承(32)呈Y形或十字形或星形。
4.根据权利要求2所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述第二支撑的支架(31)垂直于曲轴(26)的横截面积为S,其中，最大横截面积Smax与壳体(12)内径圆面积 SI 的关系为:Smax ( 0.75*S1。
5.根据权利要求2所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述第二支撑的轴承(32)与曲轴(26)顶端配合部的长度为K，该配合长度K与曲轴(26)顶部直径Dl之间的关系式:K< 1.2*D1 ;曲轴(26)的位于气缸(22)上端的轴径包括与上轴承(21)内径配合的轴径D2，与转子(15)内径配合的轴径D3，与第二支撑的轴承(32)内径配合的直径Dl三段，其中，Dl ^ D3 ^ D2。
6.根据权利要求1所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述支撑部件与壳体(12)为焊接连接，焊接连接点的数量m > 3个。
7.根据权利要求1-6任一项所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述吸气管(16)设置在上盖(11)中部，并在压缩机内部开口朝向第二支撑与曲轴(26)的配合部区域；所述吸气管(16)在压缩机内部的开口端面距离第二支撑与轴承(32)配合的上端面的距离为L，其中L≤8mm。
8.根据权利要求1所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，所述第二支撑与曲轴(26)之间采用滚动轴承(34)进行配合；所述滚动轴承(34)为调心球轴承或调心滚子轴承。
9.根据权利要求2所述壳体低`背压的旋转式压缩机，其特征在于，第二支撑的轴承(32)内径与曲轴(26)顶端之间存在配合间隙d，所述轴承(32)内径上设置有油槽(37);所述配合间隙d为所述轴承(32)内径D2与所述曲轴(26)顶端直径Dl的差，其中d≤0.8mm。
10.根据权利要求1所述壳体低背压的旋转式压缩机，其特征在于，压缩机压缩的制冷剂类型为碳酸类气体或碳氢类化合物或可燃性卤代烃类化合物。
【文档编号】F04C29/00GK103541902SQ201210237914
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2012年7月10日
【发明者】高斌 申请人:广东美芝制冷设备有限公司