一种旋转式流体机械的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种旋转式流体机械。


背景技术：

2.常规旋转式压缩机的结构主要由壳体组件、电机组件、泵体组件及分液器等组成，其中，电机组件转子与泵体组件曲轴过盈配合，通过定子与转子间产生的电磁力，使转子带动曲轴进行旋转，曲轴偏心部与滚动活塞配合在气缸内腔进行旋转达到压缩及排出气体的目的。
3.随着变频压缩机运行范围的不断拓宽，转速的不断提升，不仅曲轴轴系的受力严重恶化，曲轴挠度显著增加；压缩机吐油率也大幅增加，这对压缩机的能效及可靠性非常不利，在空调系统两器的换热效率急剧衰减，影响用户体验。
4.针对上述问题的解决，一般采取结构上的刚度提升措施进行解决，包括但不限于：曲轴轴径增加、轴承跨距减小等等。但是，前者在增大结构刚度的同时会导致机械摩擦损耗的显著增加，严重影响压缩机能效；后者由于泵体系统的整体设计需要受到极大限制导致实际应用困难。
5.由于现有技术中的压缩机存在其转轴由于在高转速下因曲轴挠曲变形发生异常磨损导致的可靠性问题，高转速下因吐油率过高及曲轴挠曲变形导致摩擦功耗损失导致的能效降低问题，高转速下曲轴挠曲变形导致噪声偏大等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种旋转式流体机械。


技术实现要素：

6.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的压缩机存在其转轴由于在高转速下因曲轴挠曲变形发生异常磨损导致的可靠性的缺陷，从而提供一种旋转式流体机械。
7.为了解决上述问题，本实用新型提供一种旋转式流体机械，其包括：
8.电机、泵体组件和曲轴支架，所述泵体组件包括曲轴、气缸、第一轴承和第二轴承，所述曲轴的一端穿过所述气缸，所述第一轴承和所述第二轴承能够支承所述曲轴，所述曲轴的另一端穿过所述电机，在所述曲轴上的伸出所述电机的部分轴段上还设置有所述曲轴支架，所述曲轴支架的径向外端被固定，所述曲轴支架径向内侧具有轴孔，所述曲轴的另一端穿过所述轴孔并被支承在所述曲轴支架上。
9.在一些实施方式中，所述曲轴支架包括外环部、内环部和连接部，所述外环部位于所述内环部的径向外侧，所述连接部的径向内端与所述内环部的外周连接、所述连接部的径向外端与所述外环部的内周连接。
10.在一些实施方式中，所述连接部为多个，多个所述连接部沿周向方向间隔设置，在相邻两个所述连接部之间设置过滤装置，制冷剂气体能沿所述曲轴支架的轴向方向穿过所述过滤装置，同时所述过滤装置将油阻挡。
11.在一些实施方式中，所述过滤装置通过可拆卸连接到所述曲轴支架上；和/或，所述过滤装置为过滤网。
12.在一些实施方式中，所述滤网结构为上下双层结构，上下双层均为可拆卸设计。
13.在一些实施方式中，还包括壳体，所述电机和所述泵体组件均位于所述壳体的内部，所述曲轴支架的外周通过焊接的方式固定到所述壳体上。
14.在一些实施方式中，所述曲轴支架的高度与所述壳体的内径的比值为0.15～0.2。
15.在一些实施方式中，所述曲轴支架的下端面为倾斜斜面，所述倾斜斜面的径向内侧端连接所述外环部的径向内周，所述倾斜斜面的径向外侧端连接所述外环部的径向外周，所述倾斜斜面的所述径向内端至所述径向外侧端的方向高度逐渐降低。
16.在一些实施方式中，所述倾斜斜面与水平面的夹角为5～8
°
。
17.在一些实施方式中，所述曲轴的内部与所述曲轴支架配合部分开设有油孔，所述曲轴支架的内周面上设置有螺旋槽；和/或，
18.所述旋转式流体机械为旋转式压缩机、旋转式膨胀机、滑片式压缩机或滑片式膨胀机。
19.本实用新型提供的一种旋转式流体机械具有如下有益效果：
20.1.本实用新型通过在曲轴的穿设电机的部分轴段上还设置曲轴支架，通过曲轴支架能够对曲轴的部分轴段进行有效地支撑，曲轴支撑从悬臂梁结构转变成桥梁结构，与上下法兰共同支撑曲轴运转，因此压缩机运转时更为稳定，大幅降低压缩机转速提升后的曲轴轴系受力变形，改善曲轴挠曲变形，降低压缩机的摩擦损失，避免压缩机零件失效，提高压缩机的可靠性。
21.2.本实用新型通过在曲轴支架的两个相邻连接部之间设置的过滤装置，在气液混合物共同向外排气时，气态制冷剂可以顺畅的通过过滤装置，其中混有的液态制冷剂及冷冻油则撞击在过滤装置上并于过滤装置上形成液滴，在重力的作用下沿曲轴支架下端面流至壳体内壁处，在液滴积聚后克服排气压力的作用回流至油池，大幅减少冷冻油的出油量，降低压缩机的吐油率。
附图说明
22.图1为本实用新型的曲轴支架的纵向剖视图；
23.图2为本实用新型的曲轴支架的俯视图。
24.附图标记表示为：
25.1、曲轴支架；10、轴孔；11、外环部；12、内环部；13、连接部；14、倾斜斜面；2、过滤装置；3、曲轴。
具体实施方式
26.如图1-2所示，本实用新型还提供一种旋转式流体机械，其包括：
27.电机、泵体组件和曲轴支架1，所述泵体组件包括曲轴3、气缸、第一轴承和第二轴承，所述曲轴3的一端穿过所述气缸，所述第一轴承和所述第二轴承能够支承所述曲轴3，所述曲轴3的另一端穿过所述电机，在所述曲轴3上的伸出所述电机的部分轴段上还设置有所述曲轴支架1，所述曲轴支架1的径向外端被固定，所述曲轴支架1径向内侧具有轴孔10，所
述曲轴3的另一端穿过所述轴孔10并被支承在所述曲轴支架1上。优选所述电机位于所述曲轴支架1与所述泵体组件之间。
28.本实用新型通过在曲轴的穿设电机的部分轴段上还设置曲轴支架，通过曲轴支架能够对曲轴的部分轴段进行有效地支撑，曲轴支撑从悬臂梁结构转变成桥梁结构，与上下法兰共同支撑曲轴运转，因此压缩机运转时更为稳定，大幅降低压缩机转速提升后的曲轴轴系受力变形，改善曲轴挠曲变形，降低压缩机的摩擦损失，避免压缩机零件失效，提高压缩机的可靠性。
29.本实用新型能够：
30.1、解决高转速下因曲轴挠曲变形发生异常磨损导致的可靠性问题；
31.2、解决高转速下因吐油率过高及曲轴挠曲变形导致摩擦功耗损失导致的能效降低问题；
32.3、解决高转速下曲轴挠曲变形导致噪声偏大问题。
33.为解决上述问题，在兼顾性能与可靠性的前提下，本实用新型提出了曲轴支撑结构，该曲轴支撑结构带有上下双层滤网，既可以充当曲轴支架作用，使常规转子压缩机的曲轴悬臂梁结构改变成对称支撑结构，大幅降低压缩机转速提升后的轴系受力变形，可显著改善压缩机转速提升后曲轴挠曲变形；又因为该结构附有双层滤网，可以有效降低压缩机高频下的吐油率，保证高频下摩擦副油膜的形成，降低压缩机功率，提高压缩机能效。匹配空调系统后也能有效减少压缩机冷冻油进入到空调管路系统，防止冷冻油在两器聚集，避免两器换热效率降低，提高空调系统的能效。
34.本实用新型提出一种曲轴支架结构，可以有效降低高转速下的曲轴挠曲变形，从而降低压缩机的振动噪声；
35.本实用新型所述曲轴支架结构，内设有双层滤网，可有效降低压缩机高转速吐油率，保证各摩擦副间油膜的形成，降低高转速下压缩机功率，从而有效提升压缩机的高频能效；
36.本实用新型所述曲轴支架结构可有效降低曲轴与上下法兰的摩擦磨损，从而有效提高压缩机的可靠性。
37.在一些实施方式中，所述曲轴支架1包括外环部11、内环部12和连接部13，所述外环部11位于所述内环部12的径向外侧，所述连接部13的径向内端与所述内环部12的外周连接、所述连接部13的径向外端与所述外环部11的内周连接。这是本实用新型的曲轴支架的优选结构形式，通过外环部能够与壳体进行固定连接，内环部用于与曲轴穿设进行支撑，连接部能够有效用于连接内环部与外环部之间。
38.本实用新型的旋转式压缩机，主要由壳体、电机、泵体组件构成，其中泵体组件主要由曲轴、滚动活塞、气缸、滑片、弹簧及上下轴承构成，电机主要由定子、转子、转子主平衡块构成。曲轴依次贯穿上轴承、气缸内腔的滚动活塞、下轴承等。转子与曲轴长轴端进行配合，从而带动曲轴稳定运转，进而通过偏心部在气缸内腔与滑片等的配合完成吸气、压缩、排气的过程。
39.由旋转压缩机曲轴结构的工作过程可知，转子与曲轴长轴端进行配合，转子带动曲轴进行稳定运转是保证压缩机正常工作的必要条件。但随着压缩机转速的提升，压缩机轴系受力严重恶化，曲轴挠度显著增加、振动加剧，转速提升后压缩机吐油率也会大幅上
升，压缩机出现乏油现象，不仅增加压缩机摩擦损失及功耗等，降低压缩机性能，还会导致可靠性及噪声等一系列的问题，对用户体验及满意度造成极大的影响。
40.针对上述问题，一般采取结构上的刚度提升措施进行解决，例如，曲轴轴径增加、轴承跨距减小等等。但是增加轴径在增大结构刚度的同时会导致机械摩擦损耗的显著增加，严重影响压缩机能效；轴承跨距减小由于泵体系统的整体设计需要受到极大限制导致实际应用困难。本实用新型提出的一种转子压缩机曲轴支撑结构，大幅改善了压缩机转速提升后的轴系受力变形，而且可以有效的降低压缩机的吐油率，保证压缩机的噪声、性能及可靠性。
41.图1给出了本实用新型实施例的曲轴支架结构。
42.本实用新型的曲轴支架结构包含支架及滤网两部分，所述支架通过三六点焊与壳体固定连接；所述滤网安装在曲轴支架上并通过卡扣固定，为可拆卸结构。常规转子压缩机曲轴支撑为悬臂梁结构，在此结构下，随着运行频率的增加，曲轴长轴和短轴受力将大幅增加，加剧曲轴的挠曲变形，压缩机的摩擦损失及振动也会大幅增加，严重影响压缩机的性能及噪声，设置曲轴支架后，曲轴支撑从悬臂梁结构转变成桥梁结构，与上下法兰共同支撑曲轴运转，因此压缩机运转时更为稳定，大幅降低压缩机转速提升后的曲轴轴系受力变形，改善曲轴挠曲变形，降低压缩机的摩擦损失，避免压缩机零件失效，提高压缩机的可靠性。在压缩机实际工作过程中，压缩机内的冷冻油是一个动态平衡的过程，运转过程中压缩机内的冷冻油会通过排气管进入系统管路，系统管路里的冷冻油也会通过分液器重新回到压缩机内，但是出油和回油的速度相差较大，回油的速度要远小于跑油的速度，因此需严格控制压缩机的吐油率，避免回油不及时造成压缩机乏油，甚至会在系统冷凝器及蒸发器积聚，严重影响换热效果，对系统性能造成极大的影响。
43.在一些实施方式中，所述连接部13为多个，多个所述连接部13沿周向方向间隔设置，在相邻两个所述连接部13之间设置过滤装置2，制冷剂气体能沿所述曲轴支架1轴向方向穿过所述过滤装置2，同时所述过滤装置2将油阻挡。本实用新型通过间隔设置的连接部能够将内环部和外环部连接为一个整体，且两个相邻连接部之间设置过滤装置，能够对在气液混合物共同向外排气时，气态制冷剂可以顺畅的通过过滤装置，其中混有的液态制冷剂及冷冻油则撞击在过滤装置上并于过滤装置上形成液滴，在重力的作用下沿曲轴支架下端面流至壳体内壁处，在液滴积聚后克服排气压力的作用回流至油池，大幅减少冷冻油的出油量，降低压缩机的吐油率。
44.在一些实施方式中，所述过滤装置2通过可拆卸连接到所述曲轴支架1上；和/或，所述过滤装置2为过滤网。这是本实用新型的过滤装置的进一步优选结构形式，即其可以通过可拆卸的方式连接到曲轴支架上，过滤装置优选为过滤网。
45.所述曲轴支架与曲轴配合，曲轴配合部位相应的开设有油槽，曲轴支架内径需与曲轴长轴直径配档使用，间隙控制在20μ左右，防止配合间隙过小造成曲轴磨损，间隙过大不能有效的支撑曲轴运转，冷冻油也会从间隙处流出。随着压缩机转速的的提高，各连接部之间的润滑更为重要，避免润滑不充分导致零件之间的异常磨损，曲轴支架内径的导油槽配合出油孔可以有效的将油池里冷冻油泵至配合部位，保证两者之间的润滑。曲轴支撑由悬臂梁变成桥梁结构后，压缩机高速运行时，曲轴伴随着有轻微的变形，曲轴支架在下端面出设置有柔性槽，有效避免曲轴与曲轴支架根部发生干磨。
46.在一些实施方式中，所述滤网结构为上下双层结构，上下双层均为可拆卸设计。这是本实用新型的另外结构的优选结构形式，其通过上下双层的结构，能够提高过滤效率，提高对油的阻挡率。
47.所述滤网结构为上下双层结构，上下双层均为可拆卸设计，通过卡扣固定在曲轴支架上，所述卡扣材料为pbt材料，该材料具有高拉伸强度、高弯曲强度及高变形温度等优点，避免出现卡扣断裂失效或变形失效等不可逆的影响，确保压缩机的正常运行及可靠性。所述上下双层滤网结构孔径非常小，在气液混合物共同向外排气时，气态制冷剂可以顺畅的通过滤网，其中混有的液态制冷剂及冷冻油则撞击在滤网上并于滤网上形成液滴，在重力的作用下沿曲轴支架下端面流至壳体内壁处，在液滴积聚后克服排气压力的作用回流至油池，大幅减少冷冻油的出油量，降低压缩机的吐油率。
48.在一些实施方式中，还包括壳体，所述电机和所述泵体组件均位于所述壳体的内部，所述曲轴支架1的外周通过焊接的方式固定到所述壳体上。本实用新型的曲轴支架优选通过焊接的方式固定到壳体上，能够提高对曲轴支架的固定牢固性。
49.在一些实施方式中，所述曲轴支架1的高度与所述壳体的内径的比值为0.15～0.2。
50.曲轴支架结构高度与壳体内径的比值为0.15～0.2，即在壳体内径一定时，比值过小则高度偏小，不能有效的支撑曲轴高速旋转，并且容易引起应力应变等一系列问题，曲轴易发生断裂失效等不可逆影响；比值过大则高度偏大，曲轴高度过大曲轴与支架的接触面积也会增大，在曲轴高速旋转时易与支架发生摩擦磨损，增大压缩机功率，大幅恶化压缩机能效，且曲轴支架高度过大，曲轴相应的需要加长，压缩机成本也会增加。
51.优选地，所述曲轴支架1通过三点焊或六点焊的方式与所述壳体固定。
52.在一些实施方式中，所述曲轴支架1的下端面为倾斜斜面14，所述倾斜斜面14的径向内侧端连接所述外环部11的径向内周，所述倾斜斜面14的径向外侧端连接所述外环部11的径向外周，所述倾斜斜面14的所述径向内端至所述径向外侧端的方向高度逐渐降低。本实用新型通过曲轴支架的下端倾斜斜面的设置形式，能够有效地将润滑油从径向内侧端朝径向外侧端向下地导出，从而防止油从上部排出。
53.在一些实施方式中，所述倾斜斜面14与水平面的夹角为5～8
°
。
54.如图1所示，所述曲轴支架为六幅式结构，并且每个连接部下端面均为圆角设计，各连接部之间均匀分布，焊点位置设置在六个连接部位置。在压缩机运行过程中，随着频率的增加，曲轴的受力更复杂，挠曲变形更剧烈，六个连接部可以有效保证支撑强度；三六点焊突然的高温可能会导致曲轴支架热变形，进而影响支架与曲轴的配合间隙，可能会导致间隙过小从而引发进一步的摩擦磨损，焊点设置在连接部位置可有效减小热变形，六点焊也更能保证连接强度。特别的，所述曲轴下端面为倒漏斗状，倒漏斗圆弧面与水平面夹角为6
°
，再配合连接部的圆角设计，不会增大压缩机的排气阻力，增加曲轴支架不会影响压缩机的性能，圆弧面在冷冻油在支架上积聚时，可以把冷冻油有效的导流至壳体内壁，在重力的作用下，汇流至油池。
55.在一些实施方式中，所述曲轴3的内部与所述曲轴支架1配合部分开设有油孔，所述曲轴支架1的内周面上设置有螺旋槽；和/或，
56.所述旋转式流体机械为旋转式压缩机、旋转式膨胀机、滑片式压缩机或滑片式膨胀机。
57.本实用新型的技术效果：通过增加曲轴支架解决了变频压缩机在高转速下因轴系受力变形大幅恶化，压缩机噪声振动经常规手段无法解决的问题，优化噪声体验；减小了曲轴在高转速下因挠曲产生的摩擦功耗损失；降低压缩机高转速下的吐油率，减小高频乏油产生的摩擦功耗损失，提升压缩机能效，保证压缩机的噪声、性能及可靠性。
58.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。