本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種旋轉(zhuǎn)式壓縮機。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中，滾動轉(zhuǎn)子式旋轉(zhuǎn)壓縮機通常采用曲軸的副軸部的下端面作為曲軸止推部，與止推板的推面配合以形成滑動止推摩擦副，從而適時限制曲軸的軸向運動。

實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，上述結(jié)構(gòu)的止推摩擦副的磨損非常嚴重，嚴重影響壓縮機的性能，尤其是在惡劣運行工況下這一缺點尤為突出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種能夠降低止推摩擦損耗的旋轉(zhuǎn)式壓縮機。

根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機包括電機部件以及壓縮部件，所述壓縮部件包括：曲軸，所述曲軸包括軸部和偏心部，所述軸部與所述電機部件連接，所述偏心部的遠離所述電機部件的一端形成為曲軸止推部；止推板，所述止推板靠近所述電機部件的一端形成為與所述曲軸止推部配合的止推板止推部，所述止推板設(shè)有用于降低所述止推板止推部的軸向剛性的柔性結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機，通過在止推板上設(shè)置柔性結(jié)構(gòu)以降低止推板止推部局部或整體在軸向方向上的剛度，工作時曲軸在外載荷(氣體力fg為主)作用下，止推板止推部局部或整體能夠在軸向上產(chǎn)生較大變形，從而使止推板止推部與曲軸止推部充分接觸，使作用在止推摩擦副上的接觸應(yīng)力分布更均勻，進而有效降低了止推摩擦副的磨損，同時由于減少了粗糙接觸的面積，因此還有效降低了摩擦損失，延長了壓縮機的使用壽命，提高了壓縮機的壓縮效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性結(jié)構(gòu)為柔性槽。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述曲軸止推部沿徑向朝遠離所述軸部的中心軸線方向逐漸靠近所述電機部件。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述曲軸止推部與垂直于所述軸部的中心軸線的平面的夾角θ≤1°。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽沿徑向設(shè)置且與所述止推板止推部間隔開，其中，徑向是指垂直于軸向的方向，軸向為所述軸部的中心軸線方向。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽的頂部沿所述徑向貫穿所述止推板的內(nèi)壁。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽的底壁為圓弧形，所述底壁的曲率中心與所述軸部的中心軸線共線。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽的內(nèi)壁與所述止推板止推部之間的厚度為所述柔性槽的壁厚，所述柔性槽的壁厚在徑向上朝遠離所述軸部的中心軸線的方向上逐漸減小增加或者所述柔性槽的壁厚為恒定值。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽的側(cè)壁與止推板止推部之間的夾角α滿足關(guān)系：0≤α≤20°

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽在軸向上的寬度為恒定值。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽在所述徑向上的最大深度h與所述柔性槽的平均壁厚t的比值滿足如下條件：1≤h/t≤10。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽在所述徑向上的最大深度h≥2mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽的平均壁厚t≥1mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述柔性槽在所述軸向上的最小寬度w≥1mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋轉(zhuǎn)壓縮機為單缸壓縮機，所述壓縮部件包括副軸承，所述副軸承形成為所述止推板。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋轉(zhuǎn)壓縮機為多缸壓縮機，所述偏心部為多個，所述壓縮部件包括副軸承和間隔設(shè)置在相鄰偏心部之間的中隔板，所述副軸承或所述中隔板形成為所述止推板。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋轉(zhuǎn)式壓縮機為立式旋轉(zhuǎn)式壓縮機或臥式旋轉(zhuǎn)式壓縮機。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的示意圖，

圖2是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的止推摩擦副的受力示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的止推摩擦副的受力示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的曲軸的俯視示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的曲軸的剖視示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的最大接觸應(yīng)力與h/t的曲線關(guān)系示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的曲軸的仰視示意圖(壓縮機為單缸時)。

附圖標(biāo)記：

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

曲軸10’，主軸部11’，副軸部12’，偏心部13’，曲軸止推部14’，主軸承30’，副軸承40’，活塞50’，氣缸60’，

本申請：

旋轉(zhuǎn)式壓縮機100，曲軸10，主軸部11，副軸部12，偏心部13，上偏心部131，下偏心部132，曲軸止推部14，

柔性槽20，柔性槽的底壁21，

主軸承30，

副軸承40，

活塞50，上活塞51，下活塞52，

氣缸60，上氣缸61，下氣缸62，

中隔板70，

止推板止推部81。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本申請是申請人基于以下認識作出的：

對傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機的結(jié)構(gòu)簡述如下：參照圖1所示，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機包括電機部件和壓縮部件，壓縮部件包括：氣缸60’、活塞50’、滑片(圖中未示出)、主軸承30’、副軸承40’和曲軸10’等。氣缸60’內(nèi)被分隔為吸氣腔和排氣腔，電機部件通過曲軸10’的軸部帶動壓縮部件運動，以實現(xiàn)吸氣腔和排氣腔的容積變化，以完成不斷吸入、壓縮和排出冷媒的工作過程。

曲軸10’包括軸部和偏心部13’，軸部包括主軸部11’和副軸部12’，主軸部11’與主軸承30’配合并與電機部件連接，副軸部12’與副軸承40’配合。曲軸10’通過副軸部12’遠離電機部件的一端(副軸端)為曲軸止推部14’，止推板靠近電機部件的一側(cè)的表面為止推板止推部，止推板可以是副軸承40’或中隔板，也可以是止抵在副軸承40’下方的板體。止推板止推部與曲軸止推部14’配合，進而限制曲軸10’的軸向運動。曲軸止推部14’與止推板止推部共同構(gòu)成滑動止推摩擦副。壓縮機的油池通過曲軸10’供油油路(圖中未示出)對止推摩擦副供油和潤滑。

對于已有的旋轉(zhuǎn)式壓縮機而言，止推摩擦副處的磨損嚴重，尤其是在惡劣運行工況下這一現(xiàn)象尤為突出。這樣，不僅壓縮機運行的可靠性較差，而且需要經(jīng)常更換零部件，同時造成較大的摩擦損失，嚴重影響壓縮機的性能。

對于現(xiàn)有設(shè)計止推摩擦副磨損原因，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直不能從根本上認識到造成磨損的關(guān)鍵因素。鑒于此，本申請人經(jīng)大量、反復(fù)、深入地研究才發(fā)現(xiàn)并明確了導(dǎo)致止推摩擦副磨損這一問題的關(guān)鍵因素。圖2為本申請人研究發(fā)現(xiàn)的止推摩擦副磨損原理的說明圖。為方便觀察，圖中對曲軸10’的變形進行了放大。

本申請人發(fā)現(xiàn)，曲軸10’受到軸向力fm的作用，軸向力fm主要包括轉(zhuǎn)動部件自身所受重力及電機軸向磁拉力。而曲軸10’的偏心部13’在由吸氣腔和壓縮腔壓差所導(dǎo)致的氣體力fg的作用下，使曲軸10’產(chǎn)生了較大變形，如圖2所示。

曲軸10’變形后曲軸止推部14’將發(fā)生傾斜，曲軸止推部14’的外側(cè)與副軸承40’的端面形成線接觸，進而導(dǎo)致了局部接觸應(yīng)力集中，圖中對止推摩擦副接觸應(yīng)力p分布進行了示意。這樣，過大的局部接觸應(yīng)力將造成劇烈的磨損，甚至導(dǎo)致止推部刮傷或粘著，嚴重時會造成止推摩擦副的失效。

由此可見，氣體力fg導(dǎo)致的曲軸10’變形才是造成止推摩擦副磨損的關(guān)鍵因素。

本申請人進一步研究發(fā)現(xiàn)，由于氣體力主要由運行工況及氣缸60’直徑、高度等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，而曲軸10’的軸徑出于提升壓縮機性能的考慮，通常采用小徑化設(shè)計，導(dǎo)致曲軸10’剛性較差，最終使得止推摩擦副磨損成為業(yè)內(nèi)較為普遍的問題。也正因為氣體力fg及曲軸10’剛性受其他因素制約、難以改變，所以使止推摩擦副磨損的改善受到很大的制約，具有較大的難度。

本發(fā)明基于上述研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造性地提出了在止推板止推部附近設(shè)置柔性結(jié)構(gòu)的解決方案，不僅結(jié)構(gòu)簡單、方便實施，而且改善效果極其顯著。

下面參考圖3至圖8詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機100。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機100包括電機部件以及壓縮部件，壓縮部件包括：曲軸10和止推板，曲軸10包括軸部和偏心部13，軸部與電機部件連接，偏心部13的遠離電機部件的一端形成為曲軸止推部14，止推板靠近所述電機部件的一端形成為與所述曲軸止推部14配合的止推板止推部。

其中，止推板設(shè)有用于降低所述止推板止推部的軸向剛性的柔性結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機100，通過在止推板上設(shè)置柔性結(jié)構(gòu)以降低止推板止推部局部或整體在軸向方向上的剛度，工作時曲軸10在外載荷(氣體力fg為主)作用下，止推板止推部局部或整體能夠在軸向上產(chǎn)生較大變形，從而使止推板止推部與曲軸止推部充分接觸，使作用在止推摩擦副上的接觸應(yīng)力分布更均勻，進而有效降低了止推摩擦副的磨損，同時由于減少了粗糙接觸的面積，因此還有效降低了摩擦損失，延長了壓縮機的使用壽命，提高了壓縮機的壓縮效率。

可以理解，壓縮部件包括：氣缸60、活塞50、滑片(圖中未示出)、主軸承30、副軸承40和曲軸10等。氣缸60內(nèi)被分隔為吸氣腔和排氣腔，電機部件通過曲軸10的軸部帶動壓縮部件運動，以實現(xiàn)吸氣腔和排氣腔的容積變化，以完成不斷吸入、壓縮和排出冷媒的工作過程。

曲軸10的軸部包括主軸部11和副軸部12，主軸部11與主軸承30配合并與電機部件連接，副軸部12與副軸承40配合，止推板可以通過消音器止抵在副軸承40以及曲軸10上，止推板也可以直接與副軸承40連接并止抵在曲軸10上，止推板也可以形成為副軸承。止推板止推部與位于偏心部13上的曲軸止推部14止抵配合。

圖3至圖8示出的旋轉(zhuǎn)式壓縮機100為單缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機，壓縮部件包括副軸承40，副軸承40形成為止推板。可以理解，上述實施例同樣適用于多缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機。對于多缸壓縮機而言，偏心部為多個，壓縮部件包括副軸承40和間隔設(shè)置在相鄰偏心部之間的中隔板，副軸承40或中隔板形成為止推板。

如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的旋轉(zhuǎn)式壓縮機100，柔性結(jié)構(gòu)為柔性槽20。由此，通過在曲軸10的副軸部12上設(shè)置柔性槽20，以使止推板止推部81在軸向上的剛性顯著降低，這樣當(dāng)曲軸10在氣體力fg作用下發(fā)生變形時，曲軸止推部14仍然能與副軸承40端面較好地保持面接觸，進而使作用在止推摩擦副上的接觸應(yīng)力較為均勻，有效地降低了最大接觸應(yīng)力和粗糙接觸程度，從而改善止推摩擦副的磨損和摩擦損失。

當(dāng)然，柔性結(jié)構(gòu)并不限于是柔性槽20，也可以采用在止推板止推部81上鑲嵌彈性模量較小的材料等方式以降低止推板止推部81的軸向剛度，也就是說，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的能夠降低止推板止推部81局部或整體在軸向上的剛性的設(shè)于止推板上的其他結(jié)構(gòu)也涵蓋在本申請保護范圍內(nèi)，在此不一一列舉。

本申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于在止推板止推部81附近設(shè)置了柔性槽20，止推板止推部81朝遠離曲軸10軸部軸線的方向上剛性逐漸增大，而曲軸10在氣體力作用下發(fā)生變形時，止推板止推部81外側(cè)承載較大(如圖2所示)，這樣會導(dǎo)致對作用在支腿摩擦副處的接觸應(yīng)力的改善效果不佳，因此需要將曲軸止推部14傾斜設(shè)置。

如圖5，曲軸止推部14與止推板止推部81間隔開，曲軸止推部14沿徑向朝遠離軸部的中心軸線方向逐漸靠近電機部件。這樣，可以增大作用在止推板止推部81內(nèi)側(cè)的載荷，同時有效發(fā)揮柔性槽20的作用。

考慮到曲軸10偏心部13在氣體力作用下變形的大小，曲軸止推部14傾斜角度不宜過大，曲軸止推部14與垂直于軸部的中心軸線的平面的夾角θ≤1°。

為了便于加工制造以及形成非均勻壁厚，柔性槽20的上下壁面與止推板的止推板止推部81非平行，即形成傾斜柔性槽。具體地，如圖8(圖7)所示，柔性槽20的側(cè)壁沿徑向朝遠離止推板的中心軸線方向逐漸遠離止推板止推部81。進一步地，柔性槽20的側(cè)壁與止推板止推部81之間的夾角α滿足關(guān)系：0≤α≤20°

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，柔性槽20沿徑向設(shè)置且與止推板止推部間隔開，其中，徑向是指垂直于軸向的方向，軸向為曲軸10的軸部12的中心軸線方向。這樣，不僅不會破壞止推板止推部81，而且使曲軸止推部14能夠在氣體力作用下朝向遠離電機部件的方向移動，進而使曲軸止推部14與相應(yīng)的止推板止推部81充分接觸，這樣在止推摩擦副處形成較好的流體動壓潤滑，降低了磨損，增強了壓縮機運行的穩(wěn)定性和可靠性。

作為優(yōu)選實施方式，如圖4和圖5所示，柔性槽20的頂部沿徑向貫穿止推板的內(nèi)壁。換言之，柔性槽20的槽口形成在止推板的內(nèi)壁上。這樣，更方便加工。

可以理解，柔性槽20的頂部也可以不貫穿止推板的外側(cè)壁或者柔性槽20的頂部的一部分貫穿止推板的外側(cè)壁。

在圖5所示的具體實施例中，柔性槽20的底壁21可以為圓弧形，底壁21的曲率中心與曲軸10的軸部的中心軸線共線。也就是說，柔性槽可以是環(huán)形槽。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，柔性槽20的尺寸設(shè)計對于改善效果影響很大。如圖6和圖7所示，柔性槽20徑向最大深度h與平均壁厚t的比值影響最為關(guān)鍵，隨著h/t的增大，止推板止推部81的剛性逐漸減小，最大接觸應(yīng)力pmax迅速減??；但隨著h/t的進一步增大，止推板止推部81的剛性過小時，又會導(dǎo)致接觸應(yīng)力的集中分布，使最大接觸應(yīng)力pmax增大。

根據(jù)上述理論及相關(guān)試驗研究發(fā)現(xiàn)，柔性槽20在所述徑向上的最大深度h與所述柔性槽20的平均壁厚t的比值滿足如下條件：1≤h/t≤10時改善效果較好。其中，柔性槽20的內(nèi)壁與所述止推板止推部81之間的厚度為所述柔性槽20的壁厚，平均壁厚t＝柔性槽20內(nèi)壁與止推板止推部之間的內(nèi)壁的體積v/柔性槽20沿軸向的投影面積s。

有利地，柔性槽20在徑向上的最大深度h≥2mm。也就是說，柔性槽20沿以軸部的中心軸線為中心的徑向的最大深度h≥2mm。

柔性槽20的尺寸設(shè)計過小時不利于加工制造，為了提高加工工藝性，可采用如下設(shè)計：柔性槽20的平均壁厚t≥1mm，柔性槽20在軸向上的最小寬度w≥1mm。在圖6所示的具體實施例中，沿徑向朝遠離曲軸10的軸部的軸線的方向逐漸減小，此時w為最小寬度值。

為方便加工制造，柔性槽20在軸向上的寬度也可以是恒定值，此時最小寬度w就是柔性槽20的固定槽寬。

在圖3至圖7所示的具體實施例中，柔性槽20的內(nèi)壁與止推板止推部81之間的厚度為柔性槽20的壁厚，柔性槽20的壁厚在徑向上朝遠離軸部的中心軸線的方向上逐漸減小。

當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，柔性槽20的壁厚可以有多種選擇，在圖5所示的具體實施例中，柔性槽20的壁厚為恒定值。采用等壁厚柔性槽20設(shè)計，最大限度地減小了增加柔性槽20對曲軸10加工的影響，加工工藝性更好。

此外，上述對于柔性槽20的尺寸(如h、t、w)等的限定對于圖7至圖8所示的具體實施例也適用，在此不贅述。在圖7所示的具體實施例中，柔性槽20的壁厚為恒定值，因此平均壁厚t＝柔性槽20的內(nèi)壁與止推板止推部81之間的厚度為柔性槽20的壁厚。

本發(fā)明方案同樣適用于多缸壓縮機，本發(fā)明在雙缸壓縮機上的應(yīng)用進行了說明。多缸壓縮機的偏心部13的個數(shù)為多個，偏心部13的遠離電機部件的一端形成為曲軸止推部14，柔性結(jié)構(gòu)設(shè)置在止推板上，此時中隔板和副軸承中的任一個可以形成為止推板。

舉例而言，在圖8所示的具體實施例中，多缸壓縮機包括上氣缸61、下氣缸62、上活塞51、下活塞52，曲軸10的上偏心部131位于上氣缸61內(nèi)且上活塞51與上偏心部131連接，曲軸10的下偏心部132位于下氣缸62且下活塞52下偏心部132連接。壓縮機的位于上偏心部下方的中隔板70形成為止推板，曲軸止推部14與中隔板70的止推板止推部形成止推摩擦副，柔性槽20形成在中隔板上。出于裝配的考慮，可以將中隔板設(shè)計為分體式，即中隔板由圖中兩個中隔板70組合而成。

此外，該旋轉(zhuǎn)式壓縮機可以是立式旋轉(zhuǎn)式壓縮機或臥式旋轉(zhuǎn)式壓縮機。上述止推板止推部、曲軸止推部14、中隔板止推部、副軸承止推部等都可以是形成在各自所在零件上的止推面。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的結(jié)構(gòu)或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。