专利名称：抗磨损装置和具有该抗磨损装置的往复式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种往复式压缩机，并更具体涉及一种布置在往复式压缩机的连接杆 与曲轴之间的套筒，其中活塞经由连接杆被连接到执行转动运动的曲轴，以便执行往复运 动。
背景技术：
通常，封闭式压缩机是设有马达单元和压缩单元的压缩机，马达单元被布置在封 闭容器中、用于产生驱动力，而压缩单元通过接收来自马达单元的驱动力运转。封闭式压缩 机可相对于作为可压缩流体的制冷剂，根据压缩机构而被分成往复型、旋转型、叶片型和涡 旋型。往复式压缩机被配置成使连接杆联结到马达单元的曲轴，而活塞联结到该连接 杆，以便马达单元的旋转力被转化成活塞的直线运动。连接杆的一端被可转动地联结到活 塞，而另一端被可转动地插入曲轴的销内。然而，连接杆的另一端应被插入曲轴的销内以进行组装。因此，为了使曲轴的销联 结到连接杆，应在连接杆的端部形成直径大于曲轴的销的直径的环状连接部。进一步，在环 状连接部的内圆周面与销的外圆周面之间，插入与上述两者之间的间隔相等的套筒，以使 得曲轴的旋转力被传递到连接杆。
发明内容
技术问题然而，在相关技术的往复式压缩机中，套筒是利用与连接杆相同的材料(连接杆 是烧结和熔合成的)、或者利用与连接杆具有相同热膨胀系数的材料制造的，以便压配合到 连接杆的连接部，但是将套筒压配合到连接杆的工序不易执行，并且对套筒进行压配合时 套筒可能发生变形。因此，套筒的内径的圆度变坏，这能够引起曲轴的销与套筒之间的摩擦 损失增加，从而导致马达单元的输入载荷增加和具有相对较低硬度的曲轴的磨损增加。因此，为了解决相关技术的往复式压缩机的问题，本发明的一个目的是提供一种 往复式压缩机，该往复式压缩机能够有利于套筒的组装并防止套筒在组装过程中变形，而 且还防止在套筒组装之后马达单元的输入载荷增加或曲轴的销的磨损增加。技术方案为实现上述目的，根据本发明的一个方案，提供了一种往复式压缩机，其包括曲 轴，被联结到马达单元的转子，并被配置为传递旋转力；连接杆，被联结到曲轴，并被配置为 将曲轴的旋转力转化为活塞的直线运动；以及套筒，被插入曲轴与连接杆之间并起轴承的 作用；其中套筒是由不同于连接杆的材料构成的，该材料具有比连接杆的膨胀系数更高的 热膨胀系数。根据本发明的另一个方案，提供了一种往复式压缩机，其包括曲轴，被联结到马 达单元的转子，并被配置为传递旋转力；连接杆，被联结到曲轴，并被配置为将曲轴的旋转力转化成活塞的直线运动；以及套筒，被插入曲轴与连接杆之间并起轴承的作用；其中套 筒包括轴承部和支撑部；轴承部被插入连接杆与曲轴之间，轴承部的外径小于连接杆的内 径；支撑部在轴承部的一端以凸缘的形状形成，并由连接杆沿轴向支撑。根据本发明的又一个方案，提供一种抗磨损装置，其中轴承被布置在用于传递马 达的旋转力的曲轴与被联结到曲轴、用于将旋转运动转化成直线运动的连接杆之间，轴承 是由不同于该连接杆的材料构成的，该材料的热膨胀系数大于连接杆的热膨胀系数。有益效果本发明公开了一种往复式压缩机，由此外径被制造为小于连接杆的内径，这样套 筒不被压配合，从而有利于组装套筒，并且还防止在套筒的组装期间套筒的内径的变形，从 而预先防止马达单元的输入载荷由于套筒变形而增加或曲轴的销的磨损增加。
图1是示出根据本发明的往复式压缩机的一个实施例的轴向剖视图；图2是根据图1的往复式压缩机的压缩单元的立体图；图3是示出从根据图2的压缩单元分解出的连接杆、套筒和曲轴的实施例的立体 图；图4是示出在根据图3的压缩单元中，连接杆和套筒都联结到曲轴的轴向剖视 图；图5是示出从根据图2的压缩单元分解出的连接杆、套筒和曲轴的另一实施例的 立体图；图6是示出在根据图2的压缩单元中，套筒根据压缩机运转模式变形的示意图；图7是示出在根据图1的往复式压缩机中，套筒的外径根据其温度的变化而改变 的图；图8是示出在根据图1的往复式压缩机中，分别在对用烧结合金制造的套筒进行 压配合的情况下与对用铝制造的套筒不进行压配合的情况下，套筒的外径与内径根据套筒 温度的变化而改变的比较结果的曲线图；图9和图10是示出在根据图1的往复式压缩机中的连接杆、套筒和曲轴的组装结 构的分解立体图与装配立体图；以及图11和图12是示出在根据图9的往复式压缩机中的连接杆、套筒和曲轴的组装 结构的另一实施例的装配立体图和沿图11的线I-I截取的剖视图。
具体实施例方式在下文中，将根据附图所示的实施例给出往复式压缩机的详细描述。如图1和图2所示，根据本发明的往复式压缩机包括马达单元100和压缩单元 200，马达单元100被安装在封闭容器1中并沿正向和反向转动，压缩单元200被安装在马 达单元100的上侧、用于通过接收来自马达单元100的旋转力来压缩制冷剂。马达单元100可被实现为恒速马达或可沿正向和反向转动的变频马达(inverter motor)。马达单元100可包括定子110，被弹性安装在封闭容器1内，由框架2支撑；定子 120，被可转动地安装在定子110内；以及曲轴130，被联结到转子120的中心、用于将旋转力传递到压缩单元200。曲轴130具有上端并且包括销131 ；上述的上端联结套筒MO (这 将稍后解释)；销131偏离轴的中心预定的偏心量，使得活塞220可往复运动。沿轴向通过 曲轴130形成油路132。压缩单元200可包括汽缸210，其中形成有特定压缩空间Vl ；活塞220，用于通过 在汽缸210的压缩空间内沿径向进行往复运动来压缩制冷剂；连接杆230，一端被可转动地 联结到活塞220而另一端被可转动地联结到曲轴130的销131，以将马达单元100的旋转 运动转化成活塞220的直线运动；套筒M0，被插入曲轴130的销131与连接杆230之间， 以起轴承的作用；阀门组件250，被联结到汽缸210的前端并具有吸入阀和排放阀；吸入消 声器260，被联结到阀门组件250的吸入侧；排放盖270，被联结以容纳阀门组件250的排放 侧；以及排放消声器观0，与排放盖270相通，用于减弱被排出的制冷剂的排放噪声。以圆筒形状形成的汽缸210 —体形成于框架2处或组装在框架上。活塞220被形成为具有一个密封端的空心圆筒形状，并通过销被联结到连接杆 230(将稍后解释)的活塞连接部233。连接杆230由烧结合金制成，可包括轴连接部231，被可转动地联结到套筒240 的外圆周面；杆部232，从轴连接部231延伸；以及活塞连接部233，在杆部232的另一端形 成，并被可转动地联结到活塞220。轴连接部231和活塞连接部233可形成为环状。考虑到 轴连接部231是在活塞连接部233组装之后才被组装的，轴连接部231的内径Dl可形成为 大于活塞连接部233的内径D2、并大于曲轴130的销131的外径D3。套筒240可由热膨胀系数大于连接杆230的热膨胀系数的材料制造，例如可由铝， 特别是具有高成分比的铜和硅制成。如图3和图4所示，套筒240设有轴承部241和支撑 部对2 ；轴承部Ml以圆筒形状形成，具有以正圆形状形成的外圆周面和内圆周面，并具有 沿轴向相同的宽度；支撑部242在轴承部241的上端以凸缘形状形成，以便由连接杆230的 轴连接部231的上表面支撑。缘槽243是当加工轴承部241时以环状形成的；缘槽243可 在轴承部241与支撑部242之间的连接部凹进得比轴承部241更深，使得连接部呈直角。并 且，插环槽244可形成在轴承部Ml的另一端，即以连接杆230的轴连接部231为基准、形 成在缘槽M3的相对侧，稍后解释的固定环290被压配合到插环槽244中。例如，当通过铣床精确加工轴承部241时，因为连接部可能被铣床形成曲形，所以 可考虑铣床的尺寸来适当确定缘槽M3的深度和宽度，以防止连接部形成曲形。插环槽244可形成为环状，且距支撑部242的下表面一预定距离，即不小于连接杆 230的轴连接部231的厚度的距离。被插入到插环槽M4内的固定环290可实现为卡环，具 有把手292和以“C”状形状形成的支撑部；把手292从支撑部的外圆周面的中部 沿径向延伸，使得用户能够容易地握持或用夹具夹持。优选地，轴承部Ml的内径至少不小于曲轴130的销131的外径，更明确地，上述 内径形成得比销131的外径D3约大2 μ m,以此便利套筒MO的组装。在轴承部Ml的外 径D4被形成为至少小于连接杆230的轴连接部231的内径Dl的情况下，即在套筒MO由 热膨胀系数大于连接杆230的热膨胀系数的材料构成的情况下，当压缩机运转时，更具体 地说在温度高于室温(典型地为25 30°C )时，套筒240与连接杆230的轴连接部231之 间的间隔大约在0 < t < 25的范围内，使得套筒240可紧密依附到连接杆230的轴连接部 231。此外，当压缩机启动时，轴承部Ml的外圆周面相对于连接杆230的轴连接部231的内圆周面起轴承面的作用，因此优选对轴承部241的外圆周面进行精确加工。然而，因为轴 承部Ml的内圆周面典型地构成曲轴130的销131的轴承面，所以优选轴承部Ml的内圆 周面比其外圆周面被更精确地加工。轴承部Ml可设有至少一个油孔M5，油孔245是穿过轴承部241的内圆周面和外 圆周面形成的。当套筒240的轴承部241在紧密依附到连接杆130的连接部231之前起到 轴承的作用时，油孔245允许经由曲轴130的油道132供应的油的一部分被供应到轴承部 241的外圆周面。套筒MO的支撑部242可形成为凸缘形状，且支撑部M2的外径D5大于连接杆 230的轴连接部231的内径Dl。同时，如图5所示，在一些情况下可能不采用套筒240的支撑部M2，而是可插入另 一固定环295而非支撑部M2。在这种情况下，可进一步在套筒240的轴承部241的上侧形 成插环槽对6，固定环295可被插入插环槽M6中。在附图中，未解释的附图标记3表示吸入管，附图标记296表示支撑部，附图标记 297表示把手，而附图标记V2表示排放空间。根据本发明的往复式压缩机将被如下组装。首先，活塞230通过独立的连接销(未给出附图标记)被可转动地联结到连接杆 230的轴承侧连接部233。被联结到连接杆230的活塞220然后被插入汽缸210的压缩空 间Vi内。接下来，连接杆230的曲轴侧连接部231被可转动地插入曲轴130的销131内。在 此，轴连接部231应在以连接杆230与活塞220之间的连接点为基准转动时被插入销131 内，且因此轴连接部231的内径被形成为比销131的外径大得多。因此，因为在连接部231 被插入之后，在轴连接部231的内径与销131的外径之间可能产生一大间隙，所以通过在间 隙中插入套筒240来填充该间隙。在此，如果套筒MO的外径D4几乎近似于连接杆230的轴连接部231的内径Dl， 则套筒240应被压配合到连接杆230内。因而在此过程中，套筒240可能因被压配合而变 形。然而在本发明中，因为套筒MO的外径D4被形成得小于连接杆230的轴连接部231的 内径D1，即它们在上述的0 < t < 25 μ m的范围内彼此间隔开。因此，可有利于插入套筒 240,并且即使在插入套筒240期间也可避免套筒240变形。同时，根据本发明的往复式压缩机将按如下运转。即当电力被施加到马达单元110的定子110时，转子120通过与定子110的相互 作用而与曲轴130—起转动。被联结到曲轴130的销131的连接杆230进行绕动；套筒MO 被插入连接杆230与曲轴130的销131两者之间；因此被连接到连接杆230的活塞220在 汽缸210的压缩空间内部线性往复运动，由此压缩制冷剂。这样的系列过程反复执行。在此，取决于压缩机的运转模式，套筒240可执行与连接杆230分离开的相对运动 或相对于被紧密依附的曲轴130起轴承的作用。例如在室温，比如在组装压缩机或启动压缩机时，如图6 (a)所示，套筒240的相对 温度低，因此在套筒240与连接杆230之间保持恒定的间隔，不仅连接杆230、而且具有较高 热膨胀系数的套筒240均没有大变形(改变)。因此，套筒240与曲轴130的销131的绕动 配合，相对于连接杆230执行转动运动。
然而，在压缩机连续地运转预定时间之后，即处于比室温更高的温度，套筒MO的 相对温度升高，因此套筒240发生热膨胀，如图6(b)所示，由此轴承部Ml的外径D4'增 大。因此，套筒240与连接杆230之间的间隔变得更窄，使得套筒MO的轴承部241紧密依 附到连接杆230的轴连接部231。套筒240的内圆周面可与曲轴130的销131形成轴承面。图7是示出套筒MO的外径根据温度的变化而改变的曲线图。如图7所示，在室 温条件下，比如在压缩机的停止状态或初始模式下，套筒240的相对温度(套筒距室温的温 度变化量)保持在大约0°C，因此套筒240的外径D4极少改变。然而，如果压缩机在启动后 持续运转预定时间，则套筒MO的相对温度升高。所以，如果该相对温度升高至约25°C，则 套筒240的外径D4增大约5 μ m。如果压缩机正常运转，压缩机的温度升高多达约90°C，因 此套筒MO的相对温度升高多达65°C，由此套筒MO的外径D4大约增加14 μ m。并且，套 筒MO的外径的变化量取决于压缩机的运转条件，例如制冷剂或油的类型，在壳体内是否 产生吸入压力或者在其内是否产生排出压力等等。然而，压缩机的内部温度不升高至高于 约130°C。因此，在压缩机的内部温度为130°C的条件下，即当套筒MO的相对温度升高至 约100°C时，套筒MO的外径大约增大25 μ m。因此，应注意套筒240与连接杆230之间的 适当间隔优选处于上述的0 < t < 25 μ m的范围内。因此，可防止套筒240在组装套筒MO时由于连接杆230而变形。图8是示出分 别在用烧结合金制造的套筒被压配合的情况下和在用铝制造的套筒不被压配合的情况下， 套筒的外径和内径根据其温度的变化而改变的比较结果的曲线图。如该曲线图所示，可知当烧结合金制成的套筒被压配合时，外径(线①)根据温度 的变化而稍微改变，同时内径(线②)极少改变。具体地，已经注意到外径在0 20°C的温 度范围内显示出甚至负值的改变量，这表明在压配合套筒240时，套筒被连接杆230的轴连 接部231挤压而改变外径。相反地，当铝套筒不被压配合时，可知在高于特定温度(大约40°C )的温度，外径 (线③)极大地改变，同时内径(线④)也稍微改变。具体地，套筒240的外径的最大变化 比在温度为0°C时为零，这表明套筒240的外径由于不被压配合而根本不被连接杆230的 轴连接部231变形。在此应注意，当套筒240不被压配合时，温度升高而增大套筒MO的内 径，但是圆度的改变量变得几乎为零，因此曲轴130的面压减少，由此相对减少了磨损。在下文中，将给出根据本发明的抗磨损装置和具有该抗磨损装置的往复式压缩机 的另一实施例。就是说，前面的实施例示出套筒被制造成外径小于连接杆的轴连接部的内径，此 后套筒热膨胀，由此响应于压缩机运转期间温度的升高而紧密依附到该连接杆。本实施例 与前面的实施例相同之处在于，套筒的外径被制造成小于连接杆的内径。以利于它们两者 之间的组装。然而，本实施例与前面的实施例不同之处在于，尽管温度升高，也不允许套筒 紧密依附到连接杆。为此目的，在本实施例中可进一步设置套筒锁定单元，其被布置在连接 杆与套筒之间、用于限制套筒的相对运动，这也不同于前面的实施例。例如，如图9和图10所示，在根据本发明的这个实施例的往复式压缩机中，在连接 杆230的轴连接部231的上表面沿轴向形成有锁定突起235，在套筒MO的支撑部242形 成有锁定孔对7，连接杆230的锁定突起235插入锁定孔M7中，以便沿圆周方向锁定套筒 240。
当套筒MO由与连接杆230相同的材料制成时，锁定孔247可被形成为几乎紧密 依附到锁定突起235。然而，考虑到套筒240沿其径向的热变形，如果套筒MO由一种具有 高热膨胀系数的材料(不同于构成连接杆230的材料)制成，则锁定孔247可被形成为大 的正圆形(沿径向大于锁定突起235的直径或更长)。这样，可沿径向形成锁定突起235和锁定孔(或锁定槽)247。根据此实施例的基 本配置和运转效果与前面的实施例类似，因此将省略其详细描述。在下文中，将给出根据本发明的抗磨损装置和具有该抗磨损装置的往复式压缩机 的又一实施例。就是说，前面的实施例已经示出了套筒240是由不同于连接杆230的材料构成的； 然而，本实施例示出了套筒240和连接杆230是由相同材料构成的。即使在这种情况下，在上述范围内套筒240的轴承部241的外径D4被形成为小于 连接杆230的轴连接部231的内径D1，以便预先防止套筒MO的轴承部Ml由于套筒240 组装期间的压配合而变形。然而在此实施例中，当套筒240相对于连接杆230转动时可能发生摩擦损失。为了 使套筒240和连接杆230彼此锁定，可在连接杆230的轴连接部231和套筒MO的支撑部 242形成锁定突起236和锁定槽M8。锁定突起236和锁定槽248应具有与将曲轴130的 旋转力平稳地传递到连接杆230的套筒240 —样大的硬度。因此，如图11和图12所示，可 沿连接杆230的轴连接部231的圆周方向，以大约90°的预定间隔分别形成锁定突起236 和锁定槽对8。在此，各个锁定突起236和锁定槽248的沿圆周的角度可不限于90°，但如 果沿圆周的角度大至能够传递旋转力以便运转压缩机，则就是适当的。进一步，图中示出了 锁定突起形成在连接杆上，而锁定槽形成在套筒上的示例；然而，可按相反方式布置锁定突 起和锁定槽。可替换地，锁定突起236和锁定槽248可被交替地以齿轮形状形成，以便分别 与套筒和连接杆接合。根据此实施例的基本配置和运转效果与前面的实施例类似，因此将省略其详细描 述。工业适用性已经描述了将本发明应用于具有一个汽缸的单一型往复式压缩机，但是在一些情 况下，本发明可适用于具有多个汽缸的复合型往复式压缩机。并且，本发明已被应用于套筒 被插入往复式压缩机的曲轴和连接杆之间的情况；然而，除上述示例之外，本发明还可广泛 应用于使用滑动轴承的领域。
权利要求
1.一种往复式压缩机，包括曲轴，被联结到马达单元的转子，并被配置为传递旋转力；连接杆，被联结到所述曲轴，并被配置为将所述曲轴的旋转力转化为活塞的直线运动；以及套筒，被插入所述曲轴与连接杆之间，并被配置为起轴承的作用； 其中所述套筒是由不同于所述连接杆的材料构成的，所述材料具有比所述连接杆的热 膨胀系数更高的热膨胀系数。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述连接杆在其一侧设有以环状形成的连接部， 所述套筒被插入所述连接部中；并且所述套筒的外径在室温小于所述连接杆的所述连接部 的内径。
3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述连接杆的所述连接部的内径与所述套筒的外 径之间的差值t处于0 < t < 25 μ m的范围内。
4.如权利要求2所述的压缩机，其中所述套筒设有穿过其内圆周表面和外圆周表面形 成的至少一个或多个油孔。
5.如权利要求2所述的压缩机，其中所述套筒被形成为，使所述套筒的外径在高于室 温的温度能与所述连接杆的所述连接部的内圆周表面接触。
6.如权利要求1所述的压缩机，其中所述套筒设有轴向支撑构件，所述轴向支撑构件 被配置为相对于所述连接杆的所述连接部沿轴向支撑所述套筒。
7.如权利要求6所述的压缩机，其中所述轴向支撑构件是与所述套筒一体形成的支撑 部，所述支撑部的外径大于所述连接杆的所述连接部的内径。
8.如权利要求6所述的压缩机，其中所述轴向支撑构件是被组装到所述套筒的支撑构 件，所述支撑构件的外径大于所述连接杆的所述连接部的内径。
9.如权利要求8所述的压缩机，其中所述支撑构件以弓形环的形状形成，并具有从其 外圆周表面的一侧沿径向突出的突起，以有利于组装。
10.如权利要求1所述的压缩机，其中所述套筒是由铝构成的。
11.一种往复式压缩机，包括 曲轴，被联结到马达单元的转子，并被配置为传递旋转力；连接杆，被联结到所述曲轴，并被配置为将所述曲轴的旋转力转化为活塞的直线运动；以及套筒，被插入所述曲轴与所述连接杆之间，并被配置为起轴承的作用； 其中所述套筒包括轴承部和支撑部；所述轴承部被插入所述连接杆与所述曲轴之间， 所述轴承部的外径小于所述连接杆的内径；所述支撑部在所述轴承部的一端以凸缘的形状 形成，并由所述连接杆沿轴向支撑。
12.如权利要求11所述的压缩机，其中在所述轴承部与所述支撑部之间的连接部设有 槽，所述槽以环状形成得沿圆周方向比所述轴承部的外径更深。
13.如权利要求12所述的压缩机，其中所述轴承部的内圆周表面比其外圆周表面被更 精确地加工。
14.如权利要求11所述的压缩机，还包括以所述连接杆为基准、在所述支撑部的相对 侧以环状形成的槽，使得所述槽中联结有固定环。
15.如权利要求11所述的压缩机，还包括套筒锁定单元；所述套筒锁定单元被布置在 所述连接杆与所述套筒之间，并被配置为锁定所述连接杆与所述套筒之间的滑动运动。
16.如权利要求15所述的压缩机，其中在所述连接杆和所述套筒之一上形成有突起， 而在所述连接杆和所述套筒中的另一个上形成有凹部或孔，所述突起被插入所述凹部或孔 中以沿圆周方向被锁定。
17.如权利要求16所述的压缩机，其中所述凹部或孔被形成为沿径向大于所述突起的 外径或者更长，使得所述突起能沿径向移动。
18.如权利要求11至17任一项所述的压缩机，其中所述套筒是由不同于所述连接杆的 材料构成的，所述材料的热膨胀系数大于所述连接杆的热膨胀系数。
19.如权利要求11至16任一项所述的压缩机，其中所述套筒是由与所述连接杆具有相 同热膨胀系数的材料构成的。
20.一种抗磨损装置，其中在用于传递马达的旋转力的曲轴与被联结到所述曲轴、用于 将转动运动转化为直线运动的连接杆之间布置有轴承，所述轴承是由不同于所述连接杆的 材料构成的，所述材料的热膨胀系数大于所述连接杆的热膨胀系数。
21.如权利要求20所述的装置，其中所述轴承的外圆周表面在室温与所述连接杆的内 圆周表面分隔开，而在高于室温的温度则紧密依附到所述连接杆的内圆周表面。
全文摘要
公开了一种抗磨损装置和具有该抗磨损装置的往复式压缩机，由此按外径小于连接杆的内径来制造的套筒不被压配合，从而有利于组装套筒，并且还防止套筒的内径在组装套筒期间变形，从而预先防止马达单元的输入载荷由于套筒的变形和曲轴的销的磨损而增加。
文档编号F16C9/04GK102066779SQ200980123695
公开日2011年5月18日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者朴坰俊, 李宗穆, 金敬晧, 金英焕, 金镇国 申请人:Lg电子株式会社