一種適合於高速旋轉的轉子式壓縮機的製作方法

2023-10-11 13:26:39

本發明屬於製冷壓縮機技術，具體涉及一種適合於高速旋轉的轉子式壓縮機。

背景技術：

在機載製冷應用中，要求在滿足一定的製冷能力條件下，儘可能的降低製冷系統重量，滿足機載製冷應用的要求。常規的空調器用轉子式壓縮機的冷重比在0.22kW/kg左右；而機載製冷系統要求壓縮機冷重比需要至少在0.55kW/kg以上。

在空調製熱的應用領域，當環境溫度低於0℃時，家用空調器的制熱能力開始明顯衰減。而當環境溫度低於-15℃時，家用空調器的制熱能力幾乎體現不出實際作用。

為解決上述問題，需要從提高壓縮機能力和降低壓縮機重量兩個方向解決。通過提高壓縮機轉速，以有效地提高壓縮機能力，從而實現壓縮機大的冷重比，在小的重量下達到大的製冷、制熱能力。同時，通過提高壓縮機轉速，來有效地提高壓縮機能力，從而大大改善低溫制熱能力。目前常規的空調器用轉子式壓縮機的最高轉速不超過7200rpm，長期運轉速度不超過6000rpm，所以通過壓縮機調速來解決低溫制熱能力問題是可行的措施。但由於其最高轉速的限制，當環境溫度過低(低於15℃時)，轉速提高而帶來的能力提升並不足以達到低溫制熱的能力需求。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種低溫制熱能力高，適合於高速旋轉的轉子式壓縮機。

本發明的技術方案：一種適合於高速旋轉的轉子式壓縮機，其包括上外罩組件1、上支撐座組件2、電機3、泵體4、筒體組件5；上外罩組件1與筒體組件5連接固定為一體，筒體組件5內設置有曲軸42，電機3套接在曲軸42上；泵體4套接在曲軸42上，其通過曲軸與上支撐座組件2以及泵體的上蓋41的連接，實現與筒體組件5連接為一體，其中，泵體四個運動副中，三個採用滾針軸承，一個採用調心滾動軸承。

泵體三個運動副中的第一運動副包括上蓋41以及設置在上蓋41內的曲軸42的長軸421；第二運動副包括泵體的下蓋43以及設置在下蓋內的曲軸42的短軸422；第三運動副包括轉子4以及曲軸42的偏心部423，所述第一、二、三運動副均採用滾針軸承45。

所述泵體第四運動副包括曲軸42的階梯軸424以及上支撐座組件2中的上支撐蓋21，該第四運動副採用調心滾動軸承22。

滾針軸承45兩端以及上支撐蓋21內孔口部設置鋼絲擋圈46。

所述泵體4下部採用上蓋41作為軸系下部支撐點，上部採用上支撐座組件2作為軸系上部支撐點。

所述泵體4中心線通過軸系下部支撐點定位，通過上支撐座組件2中的上支撐蓋21與上支撐座24的螺釘定心調整、調心球軸承調心，實現上部支撐點的調整。

所述曲軸42下端設置下止推面，曲軸42的階梯軸424端面設置止推墊片23。

所述止推墊片23固定在上支撐座24上。

所述上蓋41端部設置擋油帽47；在上支撐蓋21端部設置擋油蓋25。

所述曲軸42採用合金鋼材料。

本發明的技術效果：本發明採取了滾動摩擦的運動副結構，可以有效解決高轉速、衝擊大的使用要求，提高產品能力，提高產品的冷重比，解決了轉子式製冷壓縮機在高轉速條件下滑動摩擦運動副無法勝任的困難，達到了使轉子式製冷壓縮機可以適用於12000rpm轉速以上的製冷應用場合的目的。同時可以解決壓縮機低溫(環境溫度為-15℃時)制熱能力的不足的問題。

附圖說明

圖1是本發明適合於高速旋轉的轉子式壓縮機結構示意圖；

圖2是泵體結構示意圖；

圖3是上支撐座組件結構示意圖，

其中，1-上外罩組件、2-上支撐座組件、21-上支撐蓋、22-調心球軸承、23-止推墊片、24-上支撐座、25-擋油蓋、3-電機、4-泵體、5-筒體組件、41-上蓋、42-曲軸、421-長軸、422-短軸、423-偏心部、424-階梯軸、43-下蓋、44-轉子、45-滾針軸承、46-鋼絲擋圈、47-擋油帽。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明：

針對高轉速的應用場合，如200Hz以上運行頻率，轉速在12000rpm的使用條件下，轉子式製冷壓縮機原有的運動副滑動摩擦結構無法適應，必須將滑動摩擦結構改為滾動摩擦結構來達到高轉速的使用要求。本發明採取了滾動摩擦的運動副結構，解決了轉子式製冷壓縮機在高轉速條件下滑動摩擦運動副無法勝任的困難，達到了使轉子式製冷壓縮機可以適用於12000rpm轉速以上的製冷應用場合的目的，具體見如下：

請參閱圖1，本發明適合於高速旋轉的轉子式壓縮機包括上外罩組件1、上支撐座組件2、電機3、泵體4、筒體組件5。其中，上外罩組件1與筒體組件5連接固定為一體。電機3套接在泵體4中的曲軸42上，通過熱壓與筒體組件5過盈配合連接為一體。泵體4套接在曲軸42上，其通過曲軸與上支撐座組件2以及泵體的上蓋41的連接，實現與筒體組件5連接為一體。其中，泵體四個運動副中，三個採用滾針軸承，一個採用調心滾動軸承。

請參閱圖2，所述泵體的四個運動副中，三個運動副(第一運動副：上蓋41與曲軸42的長軸421；第二運動副：下蓋43與曲軸42的短軸422；第三運動副：轉子44與曲軸42的偏心部423)均採用滾針軸承45；一個運動副(第四運動副：曲軸42的階梯軸424與上支撐座組件2中的上支撐蓋21)採用調心滾動軸承22。通過上述泵體的四個運動副，實現壓縮機運動副的滾動摩擦結構。

針對高轉速的應用場合(轉速在12000rpm的使用條件下)，本發明採取了滾動摩擦的運動副結構(滾針軸承)，解決了轉子式製冷壓縮機在高轉速條件下滑動摩擦運動副無法勝任的潤滑和受力的困難，使轉子式製冷壓縮機可以適用於高轉速的製冷應用場合。

本發明的核心改進在於：採用滾動軸承的摩擦副。

其中：第一運動副：將滾針軸承45壓入到上蓋41的內孔中，兩者為過渡配合；根據使用需求，可以是一個或多個滾針軸承45同時使用；在滾針軸承45兩端分別設置鋼絲擋圈46，防止高速運轉時，滾針軸承45可能產生的軸向躥動。

第二運動副：將滾針軸承45壓入到下蓋43的內孔中，兩者為過渡配合；根據使用需求，可以是一個或多個滾針軸承45同時使用；在滾針軸承45兩端分別設置鋼絲擋圈46，防止高速運轉時，滾針軸承45可能產生的軸向躥動。

第三運動副：將滾針軸承45壓入到轉子44的內孔中，兩者為過渡配合；根據使用需求，可以是一個或多個滾針軸承45同時使用；在滾針軸承45兩端分別設置鋼絲擋圈46，防止高速運轉時，滾針軸承45可能產生的軸向躥動。

第四運動副：將調心滾動軸承22壓入到上支撐座組件2中的上支撐蓋21的內孔中，兩者為過渡配合；在上支撐蓋21內孔口部設置鋼絲擋圈46，防止高速運轉時，調心滾動軸承22可能產生的軸向躥動。

本發明進一步的改進在於：為防止高速運轉時曲軸產生較大的撓度，曲軸42採用合金鋼材料替代原有的球墨鑄鐵，提高曲軸42強度、降低曲軸42運行時的撓度，保證軸系高速旋轉的可靠性。

本發明進一步的改進在於：為防止高速運轉時曲軸42產生較大的撓度，泵體4採用兩端支撐結構：泵體4下部採用上蓋41作為軸系下部支撐點，上部採用上支撐座組件2(上支撐蓋21和調心球軸承22)作為軸系上部支撐點；有效的降低曲軸運行時的撓度，保證軸系高速旋轉的可靠性。

本發明進一步的改進在於：採用兩端支撐，泵體4中心線通過軸系下部支撐點定位，通過上部支撐點的調整(上支撐座組件2中的上支撐蓋21與上支撐座24的螺釘定心調整、調心球軸承調心)，降低裝配工藝難度，確保曲軸兩端支撐的同心度和泵體4中心線豎直，防止高速運轉時不穩定狀況發生，保證軸系高速旋轉的可靠性。

本發明進一步的改進在於：請參閱圖3，為防止高速運轉時，曲軸42可能產生的上下躥動，在曲軸42下端設置下止推面、在曲軸42的階梯軸424端面上設置止推墊片23(該止推墊片23固定在上支撐座24上)，使得曲軸42在軸向有合理的自由度，避免發生軸向竄動，確保軸系系統高速運轉的穩定性。

本發明進一步的改進在於：為防止高速運轉時，泵體內潤滑油易飛濺出來影響潤滑，在上蓋41端部設置擋油帽47；在上支撐蓋21端部設置擋油蓋25確保軸系系統高速運轉時潤滑的可靠性。

相對於現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明所提供的製冷壓縮機，可以有效解決高轉速、衝擊大的使用要求，提高產品能力，提高產品的冷重比，確保產品可靠運行，可作為機載轉子式製冷壓縮機。同時由於極大的提高了壓縮機轉速，使得製冷工質流量大幅提升，可以解決壓縮機低溫(環境溫度為-15℃時)制熱能力的不足的問題。