渦旋壓縮機和用於渦旋壓縮機的驅動軸的製作方法

2023-09-16 22:36:50 2

本發明涉及一種渦旋壓縮機和用於渦旋壓縮機的驅動軸。

背景技術：

本部分的內容僅提供了與本公開相關的背景信息，其可能並不構成現有技術。

渦旋壓縮機通常包括壓縮機構、驅動軸和馬達。壓縮機構包括定渦旋部件和動渦旋部件。動渦旋部件在驅動軸的驅動下相對於定渦旋部件進行繞動運動，使得動渦旋部件和定渦旋部件的葉片相互接合以形成體積逐漸減小的對工作流體(例如，製冷劑)進行壓縮的壓縮室。驅動軸由容置在軸承座內的軸承支撐並且由馬達驅動而旋轉。

上述各個運動部件均需要潤滑油的潤滑以維持壓縮機的工作穩定性和可靠性。因此，壓縮機的潤滑油循環系統是壓縮機的重要組成部分。壓縮機的潤滑油循環系統包括供油部分和回油部分。期望的是，壓縮機的潤滑油循環系統不僅能夠將潤滑油適當地供給至各個運動部分而且需要將潤滑油適量地回收至儲油槽中。

因此，需要一種具有結構簡單、裝配簡化且能有效回收潤滑油的潤滑油回收系統的壓縮機。

技術實現要素：

本發明的一個目的在於提供一種具有結構簡單、裝配簡化且能有效回收潤滑油的潤滑油回收系統的渦旋壓縮機。

根據本發明的一個目的在於提供一種成本較低的渦旋壓縮機。

根據本發明的另一個目的在於提供一種用於渦旋壓縮機的有效回收潤滑油的驅動軸。

根據本發明的一個方面，提供了一種渦旋壓縮機，包括：壓縮機構；驅動軸，驅動軸在其端面上包括偏心曲柄銷，偏心曲柄銷與壓縮機構的一 部分配合以驅動壓縮機構；馬達，馬達構造成使驅動軸旋轉並且包括定子和轉子；以及主軸承座，在主軸承座中容置有用於支撐驅動軸的主軸承，主軸承座具有用於容置偏心曲柄銷以及壓縮機構的一部分的凹部，其中，驅動軸中設置有將潤滑油從凹部導至主軸承座外部的至少一個回油通道。

根據上述結構，由於在驅動軸中設置有將主軸承座的凹部中的潤滑油向壓縮機的底部引導的回油通道，因此無需在主軸承座中設置徑向孔並且無需在壓縮機殼體周圍設置導油管、導流罩等構件。這樣，上述結構不僅提供了有效的回油通道，而且可以減少壓縮機的構件數量、簡化壓縮機的結構。另外，可以降低與諸如導油管、導流罩等構件相關的製造、安裝和維護成本，由此降低整個壓縮機的成本。

可選地，回油通道包括從驅動軸的端面的除偏心曲柄銷之外的部分大致沿驅動軸的軸線方向延伸的軸向回油孔以及從軸向回油孔沿徑向方向向外延伸至驅動軸的外圓柱面的徑向回油孔。

可選地，回油通道包括從驅動軸的端面的除偏心曲柄銷之外的部分延伸至驅動軸的外圓柱面的斜向回油孔。

優選地，驅動軸的軸線方向在馬達的上側或下側設置有徑向回油孔。當在馬達的上側設置徑向回油孔時，有利於徑向回油孔的加工製造並且可以進一步冷卻電機。當在馬達的下側設置徑向回油孔時，則可以使氣流對潤滑油的影響降至最小。

另外，驅動軸中還設置有供油通道，供油通道包括設置在驅動軸的與壓縮機構相反的端部中的同心孔以及從同心孔延伸至偏心曲柄銷的端面的偏心孔。

優選地，驅動軸的對應於主軸承的位置處還設置有從偏心孔沿徑向方向向外延伸的第一徑向孔。這樣的結構有利於對主軸承進行潤滑以延長主軸承的壽命。

優選地，渦旋壓縮機還包括與主軸承座相對地設置並用於支撐驅動軸的另一端部的輔助軸承座，在輔助軸承座中設置有輔助軸承以及在驅動軸的對應於輔助軸承的位置處還設置有從同心孔沿徑向方向向外延伸的第二徑向孔。這樣的結構有利於對輔助軸承進行潤滑以延長輔助軸承的壽命。

優選地，徑向回油孔為沿周向方向延伸的長形孔或者為喇叭狀孔。

優選地，軸向回油孔為盲孔。

可選地，在轉子的鄰近主軸承座的端部上設置有第一平衡塊，回油通道的出口設置在第一平衡塊的上方；和/或在主軸承座與第一平衡塊之間還設置有固定至驅動軸的第二平衡塊，回油通道的出口設置在第二平衡塊的下方。

優選地，在主軸承座的底面上設置有圓筒狀的導流罩。由於設置了導流罩，可以阻擋潤滑油並且使潤滑油順著導流罩向下流動。

根據本發明的另一個方面，還涉及一種用於渦旋壓縮機的驅動軸，其中，驅動軸包括設置在其一端的偏心曲柄銷，並且在其中設置有供油通道和回油通道。供油通道包括設置在驅動軸的與渦旋壓縮機的壓縮機構相反的端部中的同心孔以及從同心孔延伸至偏心曲柄銷的端面的偏心孔。回油通道包括從驅動軸的端面的除偏心曲柄銷之外的部分大致沿驅動軸的軸線方向延伸的軸向回油孔以及從軸向回油孔沿徑向方向向外延伸至驅動軸的外圓柱面的徑向回油孔。

附圖說明

通過以下參照附圖的描述，本發明的一個或幾個實施方式的特徵和優點將變得更加容易理解，其中：

圖1是渦旋壓縮機的縱剖視圖；

圖2是圖1中的虛線V所指示部分的放大示意圖；

圖3是沿圖1的線M-M所截取的截面示意圖；

圖4是根據本發明第一實施方式的驅動軸的縱剖視圖；以及

圖5是根據本發明第二實施方式的驅動軸的縱剖視圖。

具體實施方式

下面對優選實施方式的描述僅僅是示範性的，而絕不是對本發明及其應用或用法的限制。在各個附圖中採用相同的附圖標記來表示相同的部件，因此相同部件的構造將不再重複描述。

首先將參照圖1描述渦旋壓縮機的總體構造和運行原理。應理解的是，圖1中的壓縮機僅僅出於說明的目的，而非限制本發明。

如圖1所示，渦旋壓縮機100(下文中有時也會稱為壓縮機)一般包括殼體110、設置在殼體110一端的頂蓋112以及設置在殼體110另一端的底蓋114。殼體110中設置有壓縮機構10、驅動軸30和馬達20。壓縮機構10包括定渦旋部件150和動渦旋部件160。馬達20構造成使驅動軸30旋轉，接著，驅動軸30的旋轉使得動渦旋部件160相對於定渦旋部件150繞動運動(即，動渦旋部件160的中心軸線繞定渦旋部件150的中心軸線旋轉，但是動渦旋部件160本身不會繞本身的中心軸線旋轉)，從而實現流體的壓縮。

動渦旋部件160包括端板164、形成在端板一側的轂部162和形成在端板另一側的螺旋狀的葉片166。定渦旋部件150包括端板154、形成在端板一側的螺旋狀的葉片156和形成在端板的大致中央位置處的排氣口152。在定渦旋部件150的螺旋葉片156和動渦旋部件160的螺旋葉片166之間形成一系列體積在從徑向外側向徑向內側逐漸減小的壓縮腔。其中，徑向最外側的壓縮腔處於吸氣壓力，徑向最內側的壓縮腔處於排氣壓力。中間的壓縮腔處於吸氣壓力和排氣壓力之間，從而也被稱之為中壓腔。

動渦旋部件160的一側由主軸承座140的上部(其構成止推表面)支撐。驅動軸30的一端由設置在主軸承座140中的主軸承144支撐，而另一端由設置在輔助軸承座或下軸承座170中的輔助軸承或下軸承174支撐。驅動軸30的鄰近動渦旋部件160的一端設置有偏心曲柄銷32，在偏心曲柄銷32和動渦旋部件160的轂部162之間設置有卸載襯套42。偏心曲柄銷32可以容置在卸載襯套42的大致D形的孔中。藉助於偏心曲柄銷32和卸載襯套42可以實現壓縮機構的徑向柔性。

馬達20由定子122和轉子124構成。定子122通常固定安裝至殼體110。轉子124固定安裝至驅動軸30。這樣，當轉子124旋轉時，轉子124帶動驅動軸30旋轉，驅動軸30繼而驅動動渦旋部件160平動運動(即，繞動運動)。

在圖1所示的渦旋壓縮機的示例中，可以在壓縮機殼體的底部存儲有潤滑油。相應地，在驅動軸30中形成有大致沿其軸向延伸的通道，即形成在驅動軸30下端的中心孔136和從中心孔136向上延伸到偏心曲柄銷32端面的偏心孔134。中心孔136的端部可以浸沒在壓縮機殼體底部的潤滑油中或者以其他方式被供給有潤滑油。在一種示例中，可以在該中心孔136 中或在其端部設置潤滑油供給裝置，例如油泵或油叉等。在壓縮機的運轉過程中，中心孔136的一端被潤滑油供給裝置供給有潤滑油，進入中心孔136的潤滑油在驅動軸30旋轉過程中受到離心力的作用而被泵送或甩到偏心孔134中並且沿著偏心孔134向上流動一直到達偏心曲柄銷32的端面。從偏心曲柄銷32的端面排出的潤滑油沿著卸載襯套42與偏心曲柄銷32之間的間隙以及卸載襯套42與轂部162之間的間隙向下流動到達主軸承座140的凹部146中。另外，還可以在驅動軸30的對應於主軸承144的位置處設置有與偏心孔134流體連通的徑向孔132以便向主軸承144提供潤滑油。同樣，可以在驅動軸30的對應於下軸承或輔助軸承174的位置處設置有與中心孔136流體連通的徑向孔138以便向下軸承174提供潤滑油。在該示例中，中心孔136、偏心孔134以及徑向孔132和138構成了驅動軸30的供油通道。

在一些常規或現有壓縮機中，為了使潤滑油在潤滑各個運動部件之後返回至壓縮機底部的儲油槽中，特別地，為了使潤滑偏心曲柄銷和卸載襯套之後的潤滑油從主軸承座的中央凹部返回至儲油槽中，在主軸承座中設置有從其中央凹部徑向延伸貫穿主軸承座的孔，使得潤滑油可以順著壓縮機的殼體往下流至壓縮機底部的儲油槽中。然而，在這種構造中，沿著殼體流下的潤滑油常常受到氣流的影響，有時甚至會被氣流帶出壓縮機，由此造成儲油槽中儲存的潤滑油的量不足。在另外一些常規或現有壓縮機中，為了防止氣流對潤滑油的影響，在殼體的相應部分處設置有導油槽或導油管以使順著殼體流下的潤滑油與氣流分離，即，使潤滑油不受氣流的影響。然而，在這種構造中，需要通過焊接或幹涉配合等方式將導油槽、導流罩或導油管固定至壓縮機的殼體或壓縮機的其他部分，由此增加了組裝負荷，降低了組裝效率。另外，焊接或幹涉配合可能還會使壓縮機的殼體或其他部分產生不期望的變形。還可能額外地產生與導油槽、導流罩或導油管的製造、組裝或維護相關的成本或費用。

為了解決上述問題，本申請的發明人構想了在驅動軸30中設置回油通道以便將主軸承座144的凹部146中的潤滑油朝向儲油槽引導，而不是在主軸承座中設置徑向孔以將潤滑油引向壓縮機的殼體。因此，在本發明的構造中，無需在殼體附近設置導油槽、導流罩或導油管，從而可以克服由導油槽、導流罩或導油管所導致的諸多問題。

下面將參照附圖對根據本發明的驅動軸、特別是驅動軸的回油通道進行詳細描述。參見圖2，驅動軸30還包括從驅動軸30的端面上的除偏心 曲柄銷32之外的部分沿驅動軸30的軸線方向向下延伸的軸向回油孔135以及從軸向回油孔135徑向向外延伸的徑向回油孔137。軸向回油孔135與主軸承座140的凹部146流體連通。在圖示的實施方式中，軸向回油孔135和徑向回油孔137構成驅動軸30的回油通道131。

通過根據本發明的驅動軸30，潤滑油經由驅動軸30的供油通道(具體地，中心孔136和偏心孔134)流至偏心曲柄銷32的端面，對偏心曲柄銷32、卸載襯套42以及動渦旋部件的轂部162進行潤滑，然後聚集在主軸承座140的凹部146中。聚集在主軸承座140的凹部146中的至少大部分潤滑油可以流動通過驅動軸30的軸向回油孔135向下流動，並且經由徑向回油孔137流出驅動軸30。

應理解的是，徑向回油孔137的設置位置可以變化。如圖4和圖2所示，徑向回油孔137可以大致設置在馬達20的上方。由此，結合圖3，從徑向回油孔137甩出和飛濺以形成液滴或霧狀的潤滑油可以通過例如馬達20的定子繞組126之間的間隙123以及定子122與殼體110之間的間隙125向下流至壓縮機底部的儲油槽中。在該圖示的實施方式中，潤滑油有利於進一步降低馬達20的溫度，由此可以提高馬達20的效率。

另外，在馬達20的轉子124的端面上設置有平衡塊的情況下，徑向回油孔137可以大致設置在該平衡塊的上方。同樣地，從徑向回油孔137甩出和飛濺以形成液滴或霧狀的潤滑油可以通過電機(馬達)中的各個間隙向下流至壓縮機底部的儲油槽中。

還可以在驅動軸30上設置平衡塊，該平衡塊可以緊鄰主軸承座140。在這種情況下，徑向回油孔137可以位於驅動軸30上的平衡塊與轉子124上的平衡塊之間，即，位於驅動軸30上的平衡塊的下方且位於轉子124上的平衡塊的上方。

如圖1和圖2所示，可以在主軸承座140的底面上設置有圓筒狀的導流罩120。由於設置了導流罩120，可以阻擋潤滑油並且使潤滑油順著導流罩120向下流動。優選地，導流罩120可以設置在電機繞組的上方。

如圖5所示，徑向回油孔137也可以大致設置在馬達20的下方。在該圖示構造中，潤滑油直接回流至馬達20的下方，即，更靠近儲油槽，因此，可以進一步減小氣流對潤滑油的影響。

應理解的是，圖示的具體示例僅僅是出於說明本發明的目的，而非限制本發明，因此，上述具體示例可以有各種變化。例如，驅動軸30的回油 通道138可以是從驅動軸30的端面上的除偏心曲柄銷之外的部分直接延伸貫穿驅動軸30的側壁的斜向回油孔，而不是由上述實施方式中的軸向回油孔135和徑向回油孔137構成。此外，徑向回油孔137可以是與軸向回油孔135連通並且沿周向方向延伸的長形孔或者可以呈喇叭狀，以便於潤滑油均勻分布至定子繞組126之間的間隙123和/或定子122與殼體110之間的間隙125中，從而更好地冷卻馬達20。同樣地，徑向回油孔137的尺寸和形狀也可以根據實際需要而發生變化。雖然徑向回油孔137在圖4中示出為位於馬達20的上方，在圖5中示出為位於馬達20的下方，然而可以想到的是，可以在馬達20的上方和下方均設置有徑向回油孔137。在圖示的示例中，軸向回油孔135為盲孔，然而應理解的是，軸向回油孔135可以是其他形式的孔，例如臺階孔、偏心孔、傾斜孔或者通孔等。另外，軸向回油孔135的延伸方向可以不完全平行於驅動軸30的軸線方向，而是相對於驅動軸30的軸線方向成一定角度。

上文已經具體描述了本發明的各種實施方式和變型，但是本領域技術人員應該理解，本發明並不局限於上述具體的實施方式和變型而是可以包括其他各種可能的組合和結合。

儘管在此已詳細描述本發明的各種實施方式，但是應該理解本發明並不局限於這裡詳細描述和示出的具體實施方式，在不偏離本發明的實質和範圍的情況下可由本領域的技術人員實現其它的變型和變體。所有這些變型和變體都落入本發明的範圍內。而且，所有在此描述的構件都可以由其他技術性上等同的構件來代替。