專利名稱：壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
;^/>開內(nèi)容涉及壓縮機(jī)，更具體而言涉及一種壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸。
背景技術(shù)：
在此節(jié)的敘述僅僅給出了涉及>$^>開內(nèi)容的背景信息而并不構(gòu)成現(xiàn)有 技術(shù)。
在渦旋壓縮機(jī)的操作過程中，驅(qū)動(dòng)軸受到來自包括所驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)構(gòu)、 配重、和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩，以及來自軸承的反作用負(fù)載等多種動(dòng)力源的負(fù)載。這 些負(fù)載使驅(qū)動(dòng)軸在壓縮機(jī)操作的過程中發(fā)生彎曲。渦^H縮機(jī)中的工作負(fù) 載隨驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。因而，在驅(qū)動(dòng)軸的各回轉(zhuǎn)的過程中，驅(qū)動(dòng)軸通常具有處 于拉伸的第一部和處于壓縮的第二部。特定部位的應(yīng)力會(huì)有變化，但是張 緊和壓縮不會(huì)反轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸在負(fù)載作用下的彎曲會(huì)導(dǎo)致容置在軸承中的軸 端因軸承中的角度取向而發(fā)生軸承磨損，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)失效。為了防止 這種彎曲， 一般會(huì)以增大的直徑來構(gòu)造驅(qū)動(dòng)軸從而應(yīng)對(duì)高負(fù)載的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
因此， 一種壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸包括笫一軸承部、笫二軸承部、以及設(shè)置在 其間的中間部。所述中間部在非加載狀態(tài)下包括連續(xù)的、非直線型的中心 軸線。
一種壓縮機(jī)包括殼、第一軸承殼體和第二軸承殼體、驅(qū)動(dòng)軸、馬達(dá)、 以及壓縮機(jī)構(gòu)。第一軸承殼體容納在所述殼中并且其中容納有第一軸承。 第二軸承殼體容納在所述殼中并且其中容納有第二軸承。驅(qū)動(dòng)軸具有第一 軸承部、笫二軸承部、和設(shè)置在其間的中間部。所述第一軸承部位于所述第一軸承中而第二軸承部位于所述第二軸承中，所述驅(qū)動(dòng)軸具有大致平行 于所述第一軸承和第二軸承的軸承面的旋轉(zhuǎn)軸線。所述中間部在非負(fù)栽狀 態(tài)下包括連續(xù)的、非直線型的中心軸線。所述馬達(dá)容納在所述殼中并傳動(dòng) 式聯(lián)接到所述驅(qū)動(dòng)軸。所述壓縮機(jī)構(gòu)從動(dòng)式地與所述驅(qū)動(dòng)軸^。
一種形成壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的方法，包括將所述驅(qū)動(dòng)軸支撐在沿其長(zhǎng)度方 向的第 一位置處并將超過所述驅(qū)動(dòng)軸屈服點(diǎn)的負(fù)載施加到沿其長(zhǎng)度方向 的第二位置以^使所述驅(qū)動(dòng)軸永久變形預(yù)定量至非直線型形式。
進(jìn)一步的可用范圍通過在此提供的說明將變得清楚。應(yīng)當(dāng)理解的是說 明和特定實(shí)例僅僅用于示例的目的而非用于限制a利要求的范圍。


在此描述的附圖僅僅用于示例的目的，而并非是以任何方式用于限制 本教導(dǎo)的范圍。
圖1^^縮機(jī)的截面圖2是可替4義的壓縮機(jī)的截面圖3是有工作負(fù)載的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的放大視圖4是無負(fù)栽的預(yù)彎曲壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的放大視圖5是驅(qū)動(dòng)軸彎曲裝置的立體圖6是圖5的驅(qū)動(dòng)軸彎曲裝置將負(fù)栽施加到驅(qū)動(dòng)軸的的示意圖；以及 圖7是可替代的驅(qū)動(dòng)軸彎曲裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，而并非用于限制本教導(dǎo)、應(yīng)用、或 用途。
M導(dǎo)適用于多種不同類型的渦旋壓縮機(jī)，包括密封式機(jī)器，開放式
7驅(qū)動(dòng)機(jī)器和非密封式機(jī)器。為了示例，所示壓縮機(jī)10為一種下側(cè)型的密封式渦旋制冷劑壓縮機(jī)，即其中馬達(dá)和壓縮機(jī)通過密封殼中的吸入氣體冷 卻，如圖1中示出的豎直截面所示。壓縮機(jī)IO包括圓筒狀的密封殼16、壓縮機(jī)構(gòu)18、主軸承殼體20、馬 達(dá)組件22、制冷劑排放接頭24、和^^氣體入口接頭26。密封殼16容置 有壓縮機(jī)構(gòu)18、主軸承殼體20、和馬達(dá)組件22。殼16在其上端處包括端 帽28。制冷劑排放接頭24在端帽28中的開口 30處附連至殼16。 ^1^氣 體入口接頭26在開口 32處附連至殼16。壓縮機(jī)構(gòu)18由馬達(dá)組件22驅(qū)動(dòng) 并由主軸承殼體20支撐。主軸承殼體20以任何理想的方式在多個(gè)位置固 定至殼16。馬達(dá)組件22—般包括馬達(dá)34、框架36和驅(qū)動(dòng)軸38。馬達(dá)34包括馬 達(dá)定子40和轉(zhuǎn)子42。馬達(dá)定子40壓配合至框架36中，框架36依次壓配 合至殼16中。驅(qū)動(dòng)軸38由轉(zhuǎn)子42可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。線團(tuán)44穿過定子40。 轉(zhuǎn)子42壓配合在驅(qū)動(dòng)軸38上。馬達(dá)保護(hù)器46在極接近于線團(tuán)44處設(shè)置， 從而如果線圈44超出其正常的溫度范圍，馬達(dá)保護(hù)器46將對(duì)馬達(dá)34斷電。驅(qū)動(dòng)軸38包括偏心曲柄銷48，所述曲柄銷48上具有平臺(tái)49而在上 端52處具有一個(gè)或多個(gè)配重50。驅(qū)動(dòng)軸38包括第一軸承部53，其可旋 轉(zhuǎn)地軸接在主軸承殼體20中的第一軸承54中；以及第二軸承部55， 其 可旋轉(zhuǎn)地軸接在框架36中的第二軸承56中。驅(qū)動(dòng)軸38在下端60包括抽 油同心孔58。同心孔58與延/f申至驅(qū)動(dòng)軸38上端52的徑向向外傾斜且直 徑相對(duì)較小的孔62連通。殼16的下端內(nèi)部填充有潤(rùn)滑油。同心孔58與孔 62 —起提供泵吸作用以將潤(rùn)滑液體分布至壓縮機(jī)10的多個(gè)部分。驅(qū)動(dòng)軸 38具有預(yù)彎曲的構(gòu)造，如下文所討論的。壓縮機(jī)構(gòu)18 —般包括動(dòng)渦盤64和靜渦盤66。動(dòng)渦盤64包括端板 68,在其上表面上具有螺旋葉片或渦旋齒70，其下表面是環(huán)形平坦推力面 72。推力面72與主軸承殼體20上表面上的環(huán)形平坦推力軸承面74對(duì)接。 圓筒形轂76從推力面72向下凸出，并包括有軸頸軸承78，其中可旋轉(zhuǎn)地 設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸套80。驅(qū)動(dòng)軸套80包括其內(nèi)驅(qū)動(dòng)地設(shè)置有曲柄銷48的內(nèi)孔。 曲柄銷平坦部49與驅(qū)動(dòng)軸套80的內(nèi)孔一部分中的平坦表面驅(qū)動(dòng)接合，以 提供徑向柔性補(bǔ)償(compliant)的驅(qū)動(dòng)設(shè)置，諸如受讓人的美國(guó)專利No.述專利的公開內(nèi)^ii過引用結(jié)合到本文中。靜渦盤66包括端板82,所述端板82在其下表面86上具有靜渦旋齒 84。靜渦旋齒84與動(dòng)渦盤64的渦旋齒70形成嚙合，由此形成入口凹穴 88、中間凹穴卯、92、 94、 96和出口凹穴98。靜渦盤66具有居中i殳置、 與出口凹穴98連通的排放通路100，以及向上開口、與排放接頭24流體 連通的凹處102。倒裝密封件(flip seal) 104位于凹處102周圍并鄰接殼 16，由此在排放通路100和排放接頭24之間提供密封的連通，同時(shí)允許靜 渦盤66相對(duì)殼16軸向位移。以向靜渦盤66提供受限的軸向運(yùn)動(dòng)的任意方式將靜渦盤66安裝至主 軸承殼體20。為了對(duì)靜渦盤懸浮系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)地描述，參見受讓人的美 國(guó)專利No. 5,055,010，由此所述專利的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。 還可以包括多個(gè)密封件，用于在端帽28和靜渦盤66之間密封。圖l示出 第一示例性密封構(gòu)件為倒裝密封件104，如受讓人的美國(guó)專利No. 6,821,092 所述，所述專利的公開內(nèi)^it過引用結(jié)合到本文中。其它諸如浮動(dòng)密封件 之類的密封件也可以使用。軸向壓力偏壓裝置包括在壓縮機(jī)10中，如受讓人上述美國(guó)專利No. 4，877，382所公開的。容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以包括在系統(tǒng)中，如受讓人上述美 國(guó)專利No. 6，821 ，092所述。通過歐氏聯(lián)軸節(jié)防止渦盤64、 66的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所述歐式聯(lián)軸節(jié)一般 包括環(huán)108，所述環(huán)108具有第一對(duì)鍵110 (示出其中一個(gè))，其滑動(dòng)地 設(shè)置在靜渦盤66中沿直徑對(duì)置的槽112 (示出其中一個(gè))中；以及第二對(duì) 鍵(未示出)，其滑動(dòng)地設(shè)置在動(dòng)渦盤64中沿直徑對(duì)置的狹槽中?？商娲?，本教導(dǎo)可以用于可替代的壓縮機(jī)310,參見圖2。壓縮機(jī) 310包括圓筒狀的密封殼316、壓縮機(jī)構(gòu)318、主軸承殼體320、馬達(dá)組件 322、制冷劑排放接頭324、和^氣體入口接頭326。密封殼316容置有 壓縮機(jī)構(gòu)318、主軸承殼體320、和馬達(dá)組件322。殼316在其上端處包括 端帽328。制冷劑排it接頭324在端帽328中的開口 330處附連至殼316。 ^U^氣體入口接頭326在開口 332處附連至殼316。壓縮機(jī)構(gòu)318由馬達(dá) 組件322驅(qū)動(dòng)并由主軸承殼體320支撐。主軸承殼體320以任何理想的方 式在多個(gè)位置固定至殼316。馬iii且件322—般包括馬達(dá)334、；框架336和驅(qū)動(dòng)軸338。馬達(dá)334包 括馬達(dá)定子340和轉(zhuǎn)子342。馬達(dá)定子340壓配合至框架336中，框架336 依次壓配合至殼316中。驅(qū)動(dòng)軸338由定子340可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。線圍344 穿過定子340。轉(zhuǎn)子342壓配合在驅(qū)動(dòng)軸338上。馬達(dá)保護(hù)器346在極接 近于線團(tuán)344處設(shè)置，從而如果線團(tuán)344超出其正常的溫度范圍，馬達(dá)保 護(hù)器346將對(duì)馬達(dá)334斷電。
驅(qū)動(dòng)軸338包括偏心曲柄銷348，所述曲柄銷348上具有平臺(tái)349而 在上端352處具有一個(gè)或多個(gè)配重350。驅(qū)動(dòng)軸338包括第一軸承部353, 其可旋轉(zhuǎn)地軸接在主軸承殼體320中的第一軸承354中；以及第二軸承部 355，其可旋轉(zhuǎn)地軸接在框架336中的第二軸承356中。驅(qū)動(dòng)軸338在下端 360包括「抽油同心孔358。同心孔358與延伸至驅(qū)動(dòng)軸338上端352的徑向 向外傾斜和直徑相對(duì)較小的孔362連通。殼316的下端內(nèi)部填充有潤(rùn)滑油。 同心孔358與孔362 —起提供泵吸作用以將潤(rùn)滑液體分布至壓縮機(jī)310的 多個(gè)部分。驅(qū)動(dòng)軸338具有預(yù)彎曲的構(gòu)造，如下文所討論的。
壓縮機(jī)構(gòu)318 —般包括動(dòng)渦盤364和靜渦盤366。動(dòng)渦盤364包括 端板368，在其上表面上具有螺旋葉片或渦旋齒370，下表面是環(huán)形平坦 推力面372。推力面372與主軸承殼體320上表面上的環(huán)形平坦推力面374 對(duì)接。圓筒形轂376從推力面372向下凸出，并包括軸頸軸承378，其中 可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有驅(qū)動(dòng)軸套380。驅(qū)動(dòng)軸套380包括其內(nèi)驅(qū)動(dòng)地設(shè)置有曲柄 銷348的內(nèi)孔。曲柄銷平坦部349與驅(qū)動(dòng)軸套380的內(nèi)孔一部分中的平坦 表面驅(qū)動(dòng)接合，以提供徑向柔性補(bǔ)償(compliant)的驅(qū)動(dòng)設(shè)置，諸如受 讓人上述的美國(guó)專利No. 4，877，382所示出的。
靜渦盤366包括端板382,所述端板382在其下表面386上具有靜渦 旋齒384。靜渦旋齒384與動(dòng)渦盤364的渦旋齒370形成嚙合，由此形成 入口凹穴388、中間凹穴390、 392、 394、 396、和出口凹穴398。靜渦盤 366具有居中設(shè)置、與出口凹穴398連通的排放通路400，以及向上開口 的凹處402，該凹處402經(jīng)由在隔板329中的開口 403與由端帽328及隔 板329限定的排放消聲器室404流體連通。
靜渦盤366在其上表面中具有環(huán)形凹處405,所述環(huán)形凹處405具有 平行的同軸側(cè)壁，其中密封地^L置有用于相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的環(huán)形浮動(dòng)密封件407，所述環(huán)形浮動(dòng)密封件407用于將凹處405的底部與存在的^l^和排放 壓力下的氣體隔絕，從而所述環(huán)形浮動(dòng)密封件407可以通過通路409與中 間流體壓力源流體連通。彈簧411迫使浮動(dòng)密封件407向上以保持密封接 合。靜渦盤366因而由作用于靜渦盤366中部的排放壓力所產(chǎn)生的作用力 和作用于凹處405底部上的中間流體壓力所產(chǎn)生的作用力向動(dòng)渦盤構(gòu)件 350軸向偏置。這種軸向壓力偏置，以及多種用于支撐靜渦盤366以限制 軸向運(yùn)動(dòng)的技術(shù)在受讓人的上述美國(guó)專利No. 4,877,3 82中更詳細(xì)地公開。壓縮機(jī)310使用雙壓力平衡方案，以通過用于將排放氣體壓力與^v 氣體壓力分離的浮動(dòng)密封件407軸向地平衡靜渦盤366。電磁閥413用于打開及關(guān)閉位于靜渦盤366中的通路415。通路415 從壓縮機(jī)310工作過程中處于中間壓力的凹處405的底部延伸至包含處于 ^L^氣體壓力的^lX氣體的壓縮機(jī)310的區(qū)域。通過歐氏聯(lián)軸節(jié)防止渦盤364、 366的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所述歐氏聯(lián)軸節(jié)一 般包括環(huán)408，所述環(huán)108具有第一對(duì)鍵410 (示出其中一個(gè))，其滑動(dòng) 地設(shè)置在靜渦盤366中沿直徑對(duì)置的狹槽412 (示出其中一個(gè))中；以及 第二對(duì)鍵(未示出)，其滑動(dòng)地設(shè)置在動(dòng)渦盤364中沿直徑對(duì)置的狹槽中。另外參考圖3，示出的是典型的大致直線型驅(qū)動(dòng)軸138容置在第一軸 承54和第二軸承56中。為了說明，在圖3中對(duì)驅(qū)動(dòng)軸138的曲率進(jìn)行了 放大以描述在壓縮機(jī)工作過程中驅(qū)動(dòng)軸138的撓曲。具體而言，圖3描述 了在最大負(fù)載下驅(qū)動(dòng)軸138的撓曲并示出了最大傾斜角oc，所述傾斜角定 義為切線118和旋轉(zhuǎn)軸線116之間的角。驅(qū)動(dòng)軸138包括中心線114，所 述中心線114在第一軸承54和第二軸承56處與旋轉(zhuǎn)軸線116相交。切線 118相對(duì)中心線114限定，并形成在第一軸承54中的中心線114和旋轉(zhuǎn)軸 線116之間的交叉處。第一軸承部153通常以一般近似于相對(duì)第一軸承壁 120的最大傾斜角oc設(shè)置在第一軸承54中。在工作過程中，驅(qū)動(dòng)軸138在一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)的同一位置處發(fā)生撓曲。 這種撓曲是由于作用在驅(qū)動(dòng)軸138上的施加負(fù)載，以及因而產(chǎn)生的軸承反 作用負(fù)載所造成的，該軸承隨驅(qū)動(dòng)軸138旋轉(zhuǎn)。這些負(fù)栽包括來自壓縮機(jī) 構(gòu)、配重、和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，以及來自軸承的反作用負(fù)載。因而，在壓 縮機(jī)10的工作過程中，驅(qū)動(dòng)軸138的第一徑向側(cè)面122始終處于拉伸狀態(tài)，而驅(qū)動(dòng)軸138的第二徑向側(cè)面124始終在壓縮狀態(tài)。第一徑向側(cè)面122 — 般與第二徑向側(cè)面124相對(duì)。更具體而言，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸138用于類似圖1和 圖2中所示的渦^￡縮機(jī)中時(shí)，第一徑向側(cè)面122是其上設(shè)置有曲柄銷平 臺(tái)149的側(cè)面。
雖然以下描述涉及驅(qū)動(dòng)軸38和壓縮機(jī)10,然而應(yīng)當(dāng)理解的是所述描 述同樣可用于圖2示出的驅(qū)動(dòng)軸338和壓縮機(jī)310。如上文所述并如圖4 所示，驅(qū)動(dòng)軸38具有預(yù)彎曲的構(gòu)造，以補(bǔ)償在壓縮機(jī)工作過程中發(fā)生的撓 曲。為了說明，圖4以放大的形式示出了驅(qū)動(dòng)軸38。如上所述并如圖3所 示，驅(qū)動(dòng)軸38具有預(yù)彎曲的非直線型結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)部分如上所i^艮圖3 所示中可能發(fā)生的撓曲。驅(qū)動(dòng)軸38在沿其整個(gè)長(zhǎng)度或僅僅部分長(zhǎng)度上具有 連續(xù)彎曲部。另外，驅(qū)動(dòng)軸38有些部分是直線型的，諸如第一軸承部53， 而其他部分是非直線型的(或彎曲的)。非直線型部可以沿驅(qū)動(dòng)軸38的長(zhǎng) 度方向設(shè)置在中部(形成中部定位的彎曲部分)或向偏向其端部(形成非 中部定位的彎曲部分)。
如上文關(guān)于圖3中驅(qū)動(dòng)軸138的描述，驅(qū)動(dòng)軸38包括中心線214和旋 轉(zhuǎn)軸線216。旋轉(zhuǎn)軸線216 —般類似于驅(qū)動(dòng)軸138中的旋轉(zhuǎn)軸線116。中心 線214和旋轉(zhuǎn)軸線216在第一軸承54和第二軸承56處相交。相對(duì)中心線 214的切線218形成在第一軸承54中的中心線214和旋轉(zhuǎn)軸線216之間的 交叉處。角P定義為切線218和旋轉(zhuǎn)軸線216之間的角。驅(qū)動(dòng)軸38包括大 致連續(xù)的彎曲體。更具體而言，中心線214形成具有第一直線型部226和 第二直線型部228的大致連續(xù)的曲線，所述第一直線型部226和第二直線 型部228延伸穿過第一軸承部53和第二軸承部55并通過在其間延伸的大 致平滑的彎曲部彼此連接。因而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸38裝配在壓縮機(jī)10中時(shí)，大 致平滑的彎曲部位于轉(zhuǎn)子42和第一軸承54之間。
為了補(bǔ)償上述撓曲，沿與工作過程中撓曲方向大致相對(duì)的方向彎曲驅(qū) 動(dòng)軸38。具體而言，驅(qū)動(dòng)軸38以以下方式彎曲，即當(dāng)壓縮機(jī)10在非工作 狀態(tài)時(shí)將第一軸承部53以相對(duì)第一軸承壁120的大致近似角P的角度設(shè) 置。角P—般介于-oc/4和-a度之間。更具體而言，角P—般等于大致-oc/2度。雖然是根據(jù)-ot來描述，然而如果角P在角ot大致相對(duì)處延伸， 角P還可以根據(jù)+oc度來描述。角oc，以及隨之的角P，可以根據(jù)其中容置有驅(qū)動(dòng)軸38的第一軸承 54而限定。更具體而言，oc可以由下式限定oc =arctan(c/H)其中c是驅(qū)動(dòng)軸38和第一軸承54之間的直徑間隙，H是第一軸承54的 高度或軸向長(zhǎng)度。如上所述，因?yàn)榻荘是角a的函數(shù)，因此角P可以在上文 討論的角oc和角P之間關(guān)系的^上根據(jù)直徑間隙(c)和高度(H)來限定。動(dòng)軸減小。這種減小的直徑^致諸如第一軸承54等壓縮^軸承的i徑減 小。這種軸承直徑減小的特4^于軸承之間的距離(L)和軸承內(nèi)徑U) 的比例增大。更具體而言，比例(L/d) —般大于或等于10。增大的比例 L/d為給定的馬達(dá)直徑準(zhǔn)備額外的積層材料，從而使馬達(dá)效率更高。在圖1示出的渦旋壓縮機(jī)10的實(shí)例中，第一徑向側(cè)面222是其上設(shè)置 有曲柄銷平臺(tái)49的側(cè)面。而且，在驅(qū)動(dòng)軸38上的第一徑向側(cè)面222—般 對(duì)應(yīng)于在驅(qū)動(dòng)軸138上的第一徑向側(cè)面122，而在驅(qū)動(dòng)軸38上的第二徑向 側(cè)面224 —舶:對(duì)應(yīng)于在驅(qū)動(dòng)軸138上的第二徑向側(cè)面124。結(jié)果，在工作 過程中驅(qū)動(dòng)軸38在負(fù)載下的凈彎曲減小。例如，如果驅(qū)動(dòng)軸38具有-ot/2 的預(yù)彎曲，負(fù)載下的最大傾斜角將從oc減小至a/2，改進(jìn)50%。最大傾斜角oc以多種方式確定，包M如有限元分析(FEA)之類的 高級(jí)方法.當(dāng)最大傾斜角ot已經(jīng)確定或至少近似時(shí)，角P可以被確定。角 od介于0.06度和0.28度之間，取決于壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。因而，當(dāng)P 大致等于-oc/2時(shí)，角p —般介于-0.03度和-0.14度之間。當(dāng)負(fù)栽根據(jù)壓縮 機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合而發(fā)生變化時(shí)，角P或多或少取決于應(yīng)用場(chǎng)合。例如，角P 一般小于或等于-0.05度(或如上文討論的，如果以正角表示，角P大于或 等于0.05度)，或更具體而言，角P小于或等于-0.10度(或如上文討論的，如果以正角表示，角p大于或等于o.io度)。雖然驅(qū)動(dòng)軸38已在渦旋壓縮機(jī)的環(huán)境中進(jìn)行了描述，然而預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng) 軸的應(yīng)用可以延伸至其他領(lǐng)域。例如，在葉片式壓縮機(jī)、多種渦輪機(jī)、或 任何其他具有與驅(qū)動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)的負(fù)栽的裝置中使用預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng)軸是有 利的。預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng)軸38由包括碳鋼(包括l^l鋼和滲碳鋼)、以;sj^性鐵的
多種材料形成。預(yù)彎曲結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸38可采用彈性系數(shù)比諸如延性鐵之類 的碳鋼更低的材料。
預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng)軸38由多種方式形成。例如，預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng)軸38是施加有 彎曲力矩的碳鋼軸。如圖5和圖6所示，軸彎曲裝置510示出為^驅(qū)動(dòng) 軸38。圖5示出了將彎曲力矩施加到驅(qū)動(dòng)軸38之前的軸彎曲裝置510和 驅(qū)動(dòng)軸38。圖6是將彎曲力矩施加到驅(qū)動(dòng)軸38的軸彎曲裝置510的示意 圖。
軸彎曲裝置510包括支撐構(gòu)件512和負(fù)栽施加機(jī)構(gòu)514。支撐構(gòu)件512 包括第一支撐件516和第二支撐件518，而負(fù)載施加^ 514包括負(fù)載控 制M 520和一端裝有^器524的液壓機(jī)頭522。驅(qū)動(dòng)軸38通過第一支 撐件516和第二支撐件518在第一端和第二端處支撐。液壓機(jī)頭522用于 通過#器524施加彎曲力矩或負(fù)載。掩^器524 M第一支撐件516和 第二支撐件518之間的驅(qū)動(dòng)軸38的中部，并使施加負(fù)載一直保持在該處。 負(fù)載控制^ 520計(jì)量并控制負(fù)載的量值，并由此計(jì)量并控制驅(qū)動(dòng)軸38 變形的量值。
位移傳感器526 (參見圖6)額外地用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)軸38的變形。位移 傳感器526是直線型可變位移傳感器(LVDT)，并放置在驅(qū)動(dòng)軸38下方 以測(cè)量其位移。LVDT526反復(fù)地測(cè)量驅(qū)動(dòng)軸38的位移，直到獲得理想的 永久變形。因此，在永久位移確定之前施加及釋放永久變形所需要的最小 負(fù)載。由此，如果驅(qū)動(dòng)軸38確定為處于變形狀態(tài)，就通過增加施加于驅(qū)動(dòng) 軸38的負(fù)載量值來重復(fù)彎曲過程，直到所測(cè)量的永久變形達(dá)到理想的永久 變形。
驅(qū)動(dòng)軸38最初為直線型構(gòu)件的形式，如圖5所示。彎曲力矩的施加在 圖6中示出。當(dāng)彎曲力矩由負(fù)載施加^514施加時(shí)，如上文所討論的， 彎曲力矩從彎曲力矩一般為零的第一支撐件516和第二支撐件518處至彎 曲力矩最大的^器524與驅(qū)動(dòng)軸38的^位置處線性增大。對(duì)施加到驅(qū) 動(dòng)軸38的最大彎曲力矩的量值進(jìn)行選擇，從而超出驅(qū)動(dòng)軸38的屈服點(diǎn)， 并且4吏驅(qū)動(dòng)軸38在與接合器524接合的位置周圍永久地變形。因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸 38施加在支撐件516、 518周圍的彎曲力矩非常低，因此在第一軸承部53和第二軸承部55周圍不存在永久變形，從而導(dǎo)致第一軸承部53和第二軸 承部55并因而導(dǎo)致中心線214的第一直線型部226和第二直線型部228 保持其直線型，而驅(qū)動(dòng)軸38的中部永久變形。
在圖7中示出可替代的軸彎曲裝置610。軸彎曲裝置610大體類似于 圖5和圖6示出的軸彎曲裝置510，除了支撐件和負(fù)栽施加的位置不同， 這將在下文討論。
軸彎曲裝置610包括支撐驅(qū)動(dòng)軸38的第一支撐件616和第二支撐件 618以及與驅(qū)動(dòng)軸38 M的負(fù)載施加機(jī)構(gòu)614。第一支撐件616為驅(qū)動(dòng)軸 38提供彎曲位置，并設(shè)置在第二支撐件618和負(fù)載施加^614之間。負(fù) 栽施加機(jī)構(gòu)614將負(fù)載施加于驅(qū)動(dòng)軸38在第一軸承部53附近的端部。圖 7的軸彎曲裝置用于產(chǎn)生與軸彎曲裝置510所形成的類似的預(yù)彎曲驅(qū)動(dòng)軸 38。然而，由于支撐件616、 618和負(fù)栽施加機(jī)構(gòu)614的設(shè)置方式，所以使 驅(qū)動(dòng)軸38產(chǎn)生相同量的永久變形所需要的負(fù)載量值相對(duì)軸彎曲裝置510 來說有所減小。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，包括第一軸承部；第二軸承部；以及中間部，所述中間部設(shè)置在其間并在非負(fù)載狀態(tài)下包括連續(xù)的、非直線型的第一中心軸線。
2. 如權(quán)利要求l所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸相 對(duì)于直線型驅(qū)動(dòng)軸彎曲，所述第一軸承部包括第二中心軸線，當(dāng)處于非 負(fù)載狀態(tài)時(shí)，所述第二中心軸線相對(duì)于所述直線型驅(qū)動(dòng)軸的對(duì)應(yīng)軸承部 的第三中心軸線成一角度延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述角度大約是所述 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的自由狀態(tài)和工作狀態(tài)之間的最大撓曲角度的一半，并沿 與所述撓曲大致相反的方向。
4. 如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述角度大于或等于 0.10度。
5. 如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述角度小于或等于 0.14度。
6. 如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述角度小于或等于 arctan(c/H)，其中c是所述第一軸承部和其中容置有所述第一軸承部的 壓縮機(jī)軸承之間的直徑間隙，而H是所述壓縮機(jī)軸承的軸向長(zhǎng)度。
7. 如權(quán)利要求l所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸由 單件材料形成。
8. 如權(quán)利要求l所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸由 碳鋼形成。
9. 如權(quán)利要求l所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述驅(qū)動(dòng)軸由具a 性的鐵形成。
10. 如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述非直線型是通 過在支撐所述第一軸承部和第二軸承部的同時(shí)，對(duì)所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的 所述中間部施加彎曲負(fù)栽而產(chǎn)生的。
11. 如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述彎曲負(fù)載大于
12. 如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述非直線型是通 過在對(duì)所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的所述第二軸承部和所述中間部進(jìn)行支撐的 同時(shí)，對(duì)所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的所述第一軸承部施加彎曲負(fù)載而產(chǎn)生的。
13. 如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，所述第一軸承部和 第二軸承部大致是直線型的。
14. 如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，其中，在所述第二軸承部 和所述中間部之間延伸的所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的部分大致為直線型，并形 成轉(zhuǎn)子安裝位置。
15. —種壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括 殼；第一軸承殼體，容置在所述殼中，其中容納有第一軸承； 第二軸承殼體，容置在所述殼中，其中容納有第二軸承；驅(qū)動(dòng)軸，具有第一軸承部、第二軸承部、和^:置在其間的中間部，所述第一軸承部位于所述第一軸承中，所述第二軸承部位于所述第二軸 承中，所述驅(qū)動(dòng)軸具有大致平行于所述第一軸承和第二軸承的軸承面的 旋轉(zhuǎn)軸線，所述中間部在非負(fù)栽狀態(tài)下包括連續(xù)的、非直線型的第一中心軸線；馬達(dá)，容納在所述殼中并傳動(dòng)式聯(lián)接至所述驅(qū)動(dòng)軸；以及 壓縮機(jī)構(gòu)，與所述驅(qū)動(dòng)軸從動(dòng)式^。
16. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述第一軸承部包括以相 對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸線成一定角度延伸的第二中心軸線。
17. 如權(quán)利要求16所述的壓縮機(jī)，其中，所述角度大約是所述驅(qū)動(dòng) 軸的自由狀態(tài)和工作狀態(tài)之間的最大撓曲角度的一半，并沿著與所述撓 曲大致相反的方向。
18. 如權(quán)利要求16所述的壓縮機(jī)，其中，所述角度大于或等于0.10度。
19. 如權(quán)利要求16所述的壓縮機(jī)，其中，所述角度小于或等于0.14度。
20. 如權(quán)利要求16所述的壓縮機(jī)，其中，所述角度小于或等于 arctan(c/H)，其中c是所述第 一軸承部和所述第 一軸承之間的直徑間隙， 而H是所述第一軸承的軸向長(zhǎng)度。
21. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)軸由單件材料形成。
22. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)軸由碳鋼形成。
23. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述驅(qū)動(dòng)軸由具1LH性的 鐵形成。
24. 如權(quán)利要求23所述的壓縮機(jī)，其中，所述第一軸承部和第二軸 承部大致是直線型的。
25. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述非直線型是通過對(duì)所 述第一軸承部和第二軸承部進(jìn)行支撐的同時(shí)，在所述驅(qū)動(dòng)軸的所述中間 部施加彎曲負(fù)栽而產(chǎn)生的。
26. 如權(quán)利要求25所述的壓縮機(jī)，其中，所述彎曲負(fù)載大于所述驅(qū) 動(dòng)軸的屈服點(diǎn)并且使所述驅(qū)動(dòng)軸的中間部永久變形。
27. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述非直線型是通過對(duì)所 述驅(qū)動(dòng)軸的所述第二軸承部和所述中間部進(jìn)行支撐的同時(shí)，在所述驅(qū)動(dòng) 軸的所述第一軸承部施加彎曲負(fù)載而產(chǎn)生的。
28. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述第一軸承部和第二軸 承部大致是直線型的。
29. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，在所述第二軸承部和所述 中間部之間延伸的所述驅(qū)動(dòng)軸的部分大致為直線型的，并且其上安裝有 轉(zhuǎn)子。
30. 如權(quán)利要求15所述的壓縮機(jī)，其中，所述第一軸承和第二軸承 彼此軸向地間隔一定距離，所iO巨離和所述第一軸承的內(nèi)徑的比例大于 或等于10。
31. 如權(quán)利要求30所述的壓縮機(jī)，其中，所述第一軸承部和第二軸 承部大致是直線型的。
32. —種方法，所述方法包括將用于壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸在沿其長(zhǎng)度方向的第一位置處支撐；以及將超過所述驅(qū)動(dòng)軸的屈服點(diǎn)的負(fù)載施加到沿其長(zhǎng)度方向的第二位 置，以4吏所述驅(qū)動(dòng)軸永久變形預(yù)定量至非直線型形式。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括提供用于所述 壓縮機(jī)的碳鋼驅(qū)動(dòng)軸。
34. 如權(quán)利要求32所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括提供用于所述 壓縮機(jī)的具t艮性的鐵驅(qū)動(dòng)軸。
35. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述支撐包括將所述驅(qū)動(dòng)軸 在沿其長(zhǎng)度方向的第一和第二位置處支撐。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所i^fe加包括將所述負(fù)栽施 加到沿所述驅(qū)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向的所述第一位置和第二位置之間的位置 處。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述第一位置和第二位置靠 近所述驅(qū)動(dòng)軸的第 一端和第二端。
38. 如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述施加包括將所述負(fù)栽施 加到所述第一位置和第二位置軸向向外的位置。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述第一位置位于靠近所述 驅(qū)動(dòng)軸的第一端處，而所述第二位置位于所述驅(qū)動(dòng)軸的中間部，所i^ 加包括將所述負(fù)載施加到所述驅(qū)動(dòng)軸的第二端附近。
40. 如權(quán)利要求32所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括監(jiān)控所述驅(qū)動(dòng) 軸的永久變形程度。
41. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述支撐和所ii^加使所述 驅(qū)動(dòng)軸的中間部永久變形以在所述中間部產(chǎn)生非直線型的中心軸線，而 并不4吏所述驅(qū)動(dòng)軸的第一端和第二端永久變形，從而4吏所述第一端和第 二端保持為大致直線型的。
全文摘要
一種壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，所述壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸包括第一軸承部、第二軸承部、以及設(shè)置在其間的中間部。所述中間部在非負(fù)載狀態(tài)下包括連續(xù)的、非直線型的第一中心軸線。
文檔編號(hào)F04C29/00GK101410621SQ200780010956
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
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