專利名稱：安裝在軸上的配重、方法和包含配重的渦旋壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在軸上的配重和/或包含所述配重的渦旋壓縮機(jī)組件。
背景技術(shù)：
渦旋壓縮機(jī)是一種用來壓縮制冷劑的特定類型的壓縮機(jī)，其用于諸如制冷、空氣 調(diào)節(jié)、工業(yè)冷卻和冷凍器等應(yīng)用和/或可使用壓縮流體的其他應(yīng)用。這種現(xiàn)有渦旋壓縮 機(jī)是已知的，例如在Hasemann申請的第6，398，530號美國專利、Kammhoff等人申請的第 6，814，551號美國專利、Kammhoff等人申請的第6，960，070號美國專利和Kammhoff等人 申請的第7，112,046號美國專利中給出了示例性描述，上述所有這些專利都已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給與 本案的受讓人密切相關(guān)的比策爾(Bitzer)公司。由于本案揭示內(nèi)容屬于可在這些或其他 渦旋壓縮機(jī)中實施的改進(jìn)，因此，第6，398，530號美國專利、第7，112，046號美國專利、第 6，814，551號美國專利和第6，960，070號美國專利的全部揭示內(nèi)容以全文引用的方式并入 本文中。正如這些專利所示例性描述的那樣，渦旋壓縮機(jī)傳統(tǒng)地包括外罩，外罩內(nèi)容納有 渦旋壓縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)包括第一和第二渦旋壓縮機(jī)構(gòu)件。第一壓縮機(jī)構(gòu)件通常靜止不動 地設(shè)置且固定在外罩中。第二渦旋壓縮機(jī)構(gòu)件可相對于第一渦旋壓縮機(jī)構(gòu)件運動，以壓縮 位于各自基座上方并相互嚙合的各自渦旋肋之間的制冷劑。傳統(tǒng)地，可動渦旋壓縮機(jī)構(gòu)件 可圍繞中心軸線并沿著一個軌道路徑被驅(qū)動，以實現(xiàn)壓縮制冷劑的目的。經(jīng)常在同一外罩 內(nèi)提供一個典型地為電動馬達(dá)的適當(dāng)驅(qū)動單元，以驅(qū)動可動渦旋構(gòu)件。在這些渦旋壓縮機(jī)組件和其他這種設(shè)備中，通常使用配重來抵消圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的 重量失衡。舉例來說，在渦旋壓縮機(jī)中，可動渦旋壓縮機(jī)本體和驅(qū)動軸上的偏移偏心部分產(chǎn) 生相對于旋轉(zhuǎn)軸線的重量失衡。結(jié)果，出于平衡目的，通常提供上、下配重，以通過內(nèi)部平衡 和/或取消外部慣性力來減小整個組件的振動和噪音。與這種配重相關(guān)的一個難點是將這 些配重精確定位在預(yù)定角位置處，以正確抵消可動渦旋構(gòu)件產(chǎn)生的重量失衡。需要精確定 位配重，從而產(chǎn)生與中心旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)零件質(zhì)心。本發(fā)明針對將這些配重安裝到驅(qū) 動軸上的位置的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種將配重安裝到軸上的新方式。這種裝置包括可圍繞中 心軸線轉(zhuǎn)動的軸。軸具有圍繞中心軸線大體同心的中心環(huán)形段和從中心軸線偏移的偏心環(huán) 形段。配重與偏心嚙合而且也與環(huán)形段嚙合，以將配重定位并安裝到軸上。在另一個方面中，本發(fā)明提供一種用于壓縮流體的渦旋壓縮機(jī)，其中提供不同的 接觸表面來安裝并定位配重。這種渦旋壓縮機(jī)包含渦旋壓縮機(jī)本體，這些渦旋壓縮機(jī)本體 具有各自的基座和從各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋。驅(qū)動單元在軸上提供轉(zhuǎn) 動輸出，軸運行地驅(qū)動渦旋壓縮機(jī)本體之一，以便于相對運動而壓縮流體。配重安裝到軸 上。配重具有(a)圍繞第一軸線界定且與軸協(xié)作的第一軸接觸表面和(b)圍繞不同于第一軸線的第二軸線界定且與軸協(xié)作的第二軸接觸表面。在另一方面，本發(fā)明提供一種在渦旋壓縮機(jī)組件中將配重安裝到軸上的方法。該 方法包括使軸與配重產(chǎn)生熱差以便于組裝，其中軸具有環(huán)形段，所述環(huán)形段包含圍繞中心 軸線大體同心的中心環(huán)形段和從中心軸線偏移的偏心環(huán)形段；將配重與軸組裝；將配重定 位到環(huán)形段中的第一環(huán)形段上；消除熱差以將配重鎖定在環(huán)形段中的第二環(huán)形段上。或者， 在另一實施方式中，配重也可在不利用熱差的情況下壓緊到軸上。雖然可使用實質(zhì)軸向壓 緊力來取代熱差，但是熱差是一種更優(yōu)選的實施方式，以避免對這種壓緊力的需求。從結(jié)合附圖給出的以下詳細(xì)描述中將可以更清楚地理解本發(fā)明的其他方面、目的 和優(yōu)點。


附圖并入說明書中并構(gòu)成說明書的一部分，這些附圖舉例說明本發(fā)明的若干方 面，且與具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦旋壓縮機(jī)組件的橫截面；圖2是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)實施例的上部分的等距圖的部分橫截面和截取圖；圖3是與圖2相似但放大的視圖，該圖從不同角度和截面得到，以示出其他結(jié)構(gòu)特 征；圖4是圖1的實施例的下部的部分橫截面和截取圖；圖5和6是用于先前附圖的渦旋壓縮機(jī)組件中的配重零件的等距圖，其中圖5示 出了上側(cè)而圖6則翻轉(zhuǎn)以示出下側(cè)；圖7是渦旋壓縮機(jī)組件的下部和配重的分解等距圖，以說明配重可如何安裝到驅(qū) 動軸上；和圖8和9示出了相對于兩種實施方式獲得最佳容差的幾何位置和定位接觸點的 安置，在一種實施方式中，配重在較小直徑上收縮且離開較大直徑定位，在另一種實施方式 中，配重在較大直徑上收縮且離開較小直徑定位。雖然將結(jié)合某些優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，但是沒有任何意圖將本發(fā)明局限于這 些實施例。相反，其意圖涵蓋所有包含在權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有 替代物、修改和等同物。
具體實施例方式附圖中舉例圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦旋壓縮機(jī)組件10，其大體包括外 罩12，在該外罩12內(nèi)渦旋壓縮機(jī)14可由驅(qū)動單元16驅(qū)動。渦旋壓縮機(jī)組件可配置在制冷 劑回路中，以用于制冷、工業(yè)冷卻、冷凍、空氣調(diào)節(jié)或需要壓縮流體的其他合適應(yīng)用。合適的 連接端口提供與制冷回路的連接，并包括延伸穿過外罩12的制冷劑入口 18和制冷劑出口 20。通過操作驅(qū)動單元16以運行渦旋壓縮機(jī)14并從而壓縮在高壓壓縮狀態(tài)下從制冷劑入 口 18進(jìn)入并從制冷劑出口 20排出的合適制冷劑或其他流體，可運行渦旋壓縮機(jī)組件10。外罩12可表現(xiàn)為許多形式。在優(yōu)選實施例中，外罩包括多個殼部分，并且優(yōu)選包 括三個殼部分，即包括中心圓柱形外罩部分24、頂端外罩部分26和底端外罩部分28。優(yōu)選 地，外罩部分24、26和28由合適的鋼板構(gòu)成并焊接在一起，以形成永久外罩12封閉件。然而，如果需要拆分外罩，則可采用其他外罩構(gòu)造，這些構(gòu)造可包括金屬鑄件或機(jī)加工零件。中心外罩部分24優(yōu)選為圓柱形且與頂端和底端外罩部分26、28套疊地相互配合。 這形成用于容納渦旋壓縮機(jī)14和驅(qū)動單元16的封閉腔30。頂端和底端外罩部分26、28中 的每一個大體呈圓頂狀且包括各自的圓柱形側(cè)壁區(qū)32、34，以與中心部分24匹配，并提供 對外罩12的頂端和底端的封閉。從圖1中可知，頂側(cè)壁區(qū)32與中心外罩部分24套疊地交 迭，并沿著圓形焊接區(qū)從外部焊接到中心外罩部分24的頂端。類似地，底端外罩部分28的 底側(cè)壁區(qū)34與中心外罩部分24套疊地相互配合(但是在圖中示出為安裝到中心外罩部分 24的內(nèi)部而非外部)，且通過圓形焊接區(qū)從外部焊接。驅(qū)動單元16可優(yōu)選地表現(xiàn)為電動馬達(dá)組件40的形式，所述電動馬達(dá)組件40由 上、下軸承構(gòu)件42、44支撐。電動馬達(dá)組件40可操作地轉(zhuǎn)動并驅(qū)動軸46。電動馬達(dá)組件 40大體包括外部環(huán)形馬達(dá)罩48、包括電線圈的定子50和與驅(qū)動軸46聯(lián)接從而一起轉(zhuǎn)動的 轉(zhuǎn)子52?？蓪Χㄗ?0通電，以可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動轉(zhuǎn)子52并進(jìn)而使驅(qū)動軸46圍繞中心軸線54 轉(zhuǎn)動。參照圖1和4，下軸承構(gòu)件44包括大體圓柱形的中心轂58，該中心轂58包括中心 套管和開口，以設(shè)置圓柱形軸承60，驅(qū)動軸46以軸頸方式設(shè)置在所述圓柱形軸承60上，以 獲得轉(zhuǎn)動支撐。多個臂62且典型地至少三個臂優(yōu)選以相等的角間隔從中心軸承轂58徑向 向外伸出。這些支撐臂62相互嚙合，并坐落于由底部外罩部分28的底側(cè)壁區(qū)34的終止圓 邊提供的圓形坐落表面64上。同樣，底部外罩部分28可用以安置、支撐和坐落下軸承構(gòu)件 44并進(jìn)而充當(dāng)可在其上支撐渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)部零件的基座。下軸承構(gòu)件44則借助形成于下軸承構(gòu)件44的板狀橫檔區(qū)(Iedgeregion) 68上的 圓形座66支撐圓柱形馬達(dá)罩48，所述板狀橫檔區(qū)沿著中心轂58的頂部向外伸出。支撐臂 62也優(yōu)選相對于中心外罩部分的內(nèi)徑設(shè)定高精度公差。臂62可與中心外罩部分24的內(nèi) 徑表面嚙合，以居中地安置下軸承構(gòu)件44，并進(jìn)而保持中心軸線54的位置。這可以借助下 軸承構(gòu)件44與外罩12之間的過盈(干涉)配合和壓配合支撐配置(例如參見圖4)實現(xiàn)。 或者，根據(jù)一個更優(yōu)選配置，如圖1所示，下軸承與下外罩部分28嚙合，而下外罩部分28又 附著至中心部分24上。類似地，可沿著下軸承構(gòu)件44的階梯式座66利用過盈配合和壓配 合支撐外部馬達(dá)罩48。如圖所示，可使用螺釘將馬達(dá)罩緊固到下軸承構(gòu)件44上。驅(qū)動軸46由多個直徑漸小的部分46a_46d構(gòu)成，這些部分相對于中心軸線54同 心對準(zhǔn)。最小直徑部分46d被設(shè)置軸頸，以在下軸承構(gòu)件44內(nèi)轉(zhuǎn)動，而次小部分46c提供 臺階72，以將驅(qū)動軸46軸向支撐在下軸承構(gòu)件44上。最大部分46a被設(shè)置軸頸，以在上軸 承構(gòu)件42內(nèi)轉(zhuǎn)動。驅(qū)動軸46進(jìn)一步包括偏移偏心驅(qū)動部分74，該偏移偏心驅(qū)動部分74具有圍繞相 對于中心軸線54偏移的偏移軸線的圓柱形驅(qū)動表面75。該偏移驅(qū)動部分74以軸頸方式設(shè) 置在渦旋壓縮機(jī)14的可動渦旋構(gòu)件的腔中，以在驅(qū)動軸46圍繞中心軸線54旋轉(zhuǎn)時，沿著 一個軌道路徑驅(qū)動渦旋壓縮機(jī)的可動構(gòu)件。為了潤滑所有這些軸承表面，外罩12在底端設(shè) 置了潤滑油槽76，在上述潤滑油槽中提供了適當(dāng)?shù)臐櫥?。?qū)動軸46具有潤滑油管和推 動器78，該推動器在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時充當(dāng)油泵并進(jìn)而將油從潤滑油槽76泵出到界定在驅(qū)動 軸46中的內(nèi)部潤滑油通路80中。在驅(qū)動軸46轉(zhuǎn)動期間，離心力作用，以克服重力作用將 潤滑油向上驅(qū)動穿過潤滑油通路80。潤滑油通路80包括圖示的各種徑向通道，用以通過離心力將油供給至合適的軸承表面并進(jìn)而按要求潤滑滑動表面。上軸承構(gòu)件42包括中心軸承轂84，驅(qū)動軸46的最大部分46a以軸頸方式設(shè)置在 所述中心軸承轂84中以轉(zhuǎn)動。支撐腹板86從軸承轂84向外延伸，該支撐腹板86與外周 支撐邊緣88匯合。環(huán)形階梯式座表面90沿支撐腹板86設(shè)置，所述環(huán)形階梯式座表面90 可與圓柱形馬達(dá)罩48的頂端過盈配合和壓配合，以進(jìn)而提供軸向和徑向定位。馬達(dá)罩48 也可用螺釘緊固到上軸承構(gòu)件42上。外周支撐邊緣88也可包括可與外罩12過盈配合和 壓配合的外部環(huán)形階梯式座表面92。舉例來說，外周邊緣88可軸向嚙合座表面92，也就是 說，在與軸線54垂直的橫向平面上嚙合并且不穿過直徑。為了定中心，在表面92的正下方 提供中心外罩部分24與支撐邊緣88之間的直徑配合。具體地說，在套疊的中心和頂端外 罩部分24、26之間界定內(nèi)部圓形臺階94，其與上軸承構(gòu)件42的外部環(huán)形臺階92軸向和徑 向地設(shè)置。上軸承構(gòu)件42也經(jīng)由軸向推力表面96通過軸承支撐向可動渦旋構(gòu)件提供軸向推 力支撐。雖然這可由單一整體零件完整提供，但是圖示為由單獨的套環(huán)構(gòu)件98提供，所述 套環(huán)構(gòu)件98沿階梯式環(huán)形界面100與上軸承構(gòu)件42的上部分相互配合。套環(huán)構(gòu)件98界 定中心開口 102，所述中心開口的尺寸足夠大，以容納偏心偏移驅(qū)動部分74并允許其進(jìn)行 在可動渦旋壓縮機(jī)構(gòu)件112的容納部分內(nèi)進(jìn)行的軌道偏心運動。現(xiàn)在更詳細(xì)地描述渦旋壓縮機(jī)14，渦旋壓縮機(jī)本體由優(yōu)選包括靜止的固定渦旋壓 縮機(jī)本體Iio和可動渦旋壓縮機(jī)本體112的第一和第二渦旋壓縮機(jī)本體提供?？蓜訙u旋壓 縮機(jī)本體112配置成為了壓縮制冷劑而相對于固定渦旋壓縮機(jī)本體110進(jìn)行軌道運動。固 定渦旋壓縮機(jī)本體包括從板狀基座116軸向伸出并設(shè)計成螺旋形的第一肋114。類似地，第 二可動渦旋壓縮機(jī)本體112包括從板狀基座120軸向伸出并設(shè)計成類似的螺旋形的第二渦 旋肋118。渦旋肋114、118相互嚙合且在相應(yīng)的另一壓縮機(jī)本體112、110的相應(yīng)基座表面 120、116上密封地毗鄰。結(jié)果，在渦旋肋114、118與基座120之間形成多個壓縮室122。在 室122內(nèi)，進(jìn)行制冷劑的逐步壓縮。制冷劑經(jīng)由圍繞渦旋肋114、118的進(jìn)口區(qū)124以初始 低壓在外部徑向區(qū)域中流動(例如參見圖2-3)。在室122中逐步壓縮(室沿徑向向內(nèi)逐步 界定)后，制冷劑經(jīng)由在固定渦旋壓縮機(jī)本體110的基座116中居中地界定的壓縮出口 126 排出。已壓縮到高壓的制冷劑可在渦旋壓縮機(jī)工作過程中經(jīng)由壓縮出口 126排出室122?？蓜訙u旋壓縮機(jī)本體112嚙合驅(qū)動軸46的偏心偏移驅(qū)動部分74。更具體地說，可 動渦旋壓縮機(jī)本體112的容納部分包括圓柱形套管驅(qū)動轂128，上述圓柱形套管驅(qū)動轂128 利用設(shè)置在其中的可滑動軸承表面可滑動地容納偏心偏移驅(qū)動部分74。詳言之，偏心偏移 驅(qū)動部分74嚙合圓柱形驅(qū)動轂128，以在驅(qū)動軸46圍繞中心軸線54轉(zhuǎn)動過程中使可動渦 旋壓縮機(jī)本體112沿著圍繞中心軸線54的軌道路徑運動。考慮到該偏移關(guān)系導(dǎo)致相對于 中心軸線54的重量失衡，組件優(yōu)選包括以固定角定向安裝到驅(qū)動軸46上的配重130。配 重130用以補(bǔ)償由偏心偏移驅(qū)動部分74和沿軌道路徑驅(qū)動的可動渦旋壓縮機(jī)本體112導(dǎo) 致的重量失衡(例如，尤其是，渦旋肋不均衡地保持平衡)。配重130包括附著套環(huán)132和 補(bǔ)償重量區(qū)134 (參見圖2中最佳示出的配重)，所述補(bǔ)償重量區(qū)134提供配重效應(yīng)并進(jìn)而 與用于平衡目的的下配重135協(xié)作平衡圍繞中心軸線54旋轉(zhuǎn)的零件的總重量。這通過內(nèi) 部平衡或消除慣性力而減少了總組件的振動和噪音。參照圖1-3，尤其參照圖2，可以看到渦旋壓縮機(jī)的導(dǎo)向運動。為了引導(dǎo)可動渦旋壓縮機(jī)本體12相對于固定渦旋壓縮機(jī)本體110的軌道運動，可提供合適的鍵聯(lián)軸器140。 鍵聯(lián)軸器在渦旋壓縮機(jī)領(lǐng)域通常稱為“十字滑塊聯(lián)軸器”。在本實施例中，鍵聯(lián)軸器140包 括外環(huán)本體142并包括兩個沿第一橫向軸線146線性隔開的第一鍵144，上述第一鍵在也沿 著第一軸線146線性隔開且對準(zhǔn)的兩個相應(yīng)鍵槽導(dǎo)軌148內(nèi)緊密且線性地滑動。鍵槽導(dǎo)軌 148由靜止的固定渦旋壓縮機(jī)本體界定，這樣，鍵聯(lián)軸器140沿第一橫向軸線146的線性運 動為相對于外罩12并垂直于中心軸線54的線性運動。鍵可包括狹槽、凹槽或圖示從鍵聯(lián) 軸器140的外環(huán)本體142伸出的突起。這種對第一橫向軸線146上的運動的控制引導(dǎo)可動 渦旋壓縮機(jī)本體112的全部軌道路徑中的一部分。另外，鍵聯(lián)軸器包括四個第二鍵152，其中，相對的成對的第二鍵152相對于與第 一橫向軸線146垂直的第二橫向軸線154線性對準(zhǔn)且大體平行。存在兩組協(xié)作以接收伸出 的滑動導(dǎo)向部156的第二鍵152，上述滑動導(dǎo)向部156在可動渦旋壓縮機(jī)本體112的相反側(cè) 從基座120伸出。導(dǎo)向部156線性嚙合并被引導(dǎo)，以借助于導(dǎo)向部156沿著成組的第二鍵 152的滑動線性導(dǎo)向運動而進(jìn)行沿著第二橫向軸線的線性運動。借助于鍵聯(lián)軸器140，可動渦旋壓縮機(jī)本體112具有相對于固定渦旋壓縮機(jī)本體 110沿著第一橫向軸線146和第二橫向軸線154的受限運動。這樣能夠防止可動渦旋本體的 任何相對轉(zhuǎn)動，因為它只能進(jìn)行平移運動。更具體地說，固定渦旋壓縮機(jī)本體110將鍵聯(lián)軸 器140的運動限制為沿著第一橫向軸線146的線性運動；而鍵聯(lián)軸器140在沿著第一橫向 軸線146運動時又?jǐn)y帶可動渦旋壓縮機(jī)本體112與其一起沿著第一橫向軸線146運動。另 外，可動渦旋壓縮機(jī)本體可借助容納于第二鍵152之間且可在其間滑動的導(dǎo)向部分156提 供的相對滑動運動獨立地沿著第二橫向軸線154相對于鍵聯(lián)軸器140運動。通過允許在兩 個相互垂直的軸線146、154上同時運動，驅(qū)動軸46的偏心偏移驅(qū)動部分74提供的在可動 渦旋壓縮機(jī)本體112的圓柱形驅(qū)動轂128上的偏心運動被轉(zhuǎn)化為可動渦旋壓縮機(jī)本體112 相對于固定渦旋壓縮機(jī)本體110的軌道路徑運動。更詳細(xì)地參照固定渦旋壓縮機(jī)本體110，此本體110固定在上軸承構(gòu)件42上，上 述固定通過在它們之間軸向且豎直延伸并圍繞可動渦旋壓縮機(jī)本體112的外側(cè)的延伸件 實現(xiàn)。在示例性給出的實施例中，固定渦旋壓縮機(jī)本體110包括在渦旋肋的相同側(cè)從基座 116伸出的多個軸向伸出支柱158(參見圖2)。這些支柱158嚙合且坐落在上軸承構(gòu)件42 的頂側(cè)上。優(yōu)選地，螺栓160 (圖2)被提供，以將固定渦旋壓縮機(jī)本體110緊固到上軸承構(gòu) 件42上。螺栓160軸向延伸穿過固定渦旋壓縮機(jī)本體的支柱158，并且緊固且旋緊到上軸 承構(gòu)件42中的對應(yīng)螺紋開口中。為了進(jìn)一步支撐及固定所述固定渦旋壓縮機(jī)本體110，固 定渦旋壓縮機(jī)本體的外周包括圓柱形表面162，上述圓柱形表面162緊密容納在外罩10的 圓柱形內(nèi)表面上，更具體地說，容納在頂端外罩部分26上。表面162與側(cè)壁32間的間隙用 以允許將上外罩25組裝在壓縮機(jī)組件上，并隨后用以容納0型密封圈164。0型密封圈164 密封圓柱形定位表面162與外罩112之間的區(qū)域，以防止形成從壓縮高壓流體到外罩12內(nèi) 部的未壓縮部分/油槽區(qū)的泄露路徑。密封件164可保持在徑向面朝外的環(huán)形槽166中。參照圖1-3且尤其參照圖3，固定渦旋壓縮機(jī)本體110的上側(cè)(例如與渦旋肋相對 的一側(cè))支撐可浮動的擋板構(gòu)件170。為了容納擋板構(gòu)件170，固定渦旋壓縮機(jī)本體110的 上側(cè)包括通過基座116的徑向延伸盤區(qū)176連接的環(huán)形且更具體地說圓柱形的內(nèi)轂區(qū)172 以及向外間隔的外周邊緣174。在轂172與邊緣174之間設(shè)有容納擋板構(gòu)件170的環(huán)形活塞狀室178。借助這種配置，擋板構(gòu)件170與固定渦旋壓縮機(jī)本體110的組合用以分離高壓 室I80與外罩I0內(nèi)的低壓區(qū)。雖然擋板構(gòu)件170圖示為在固定渦旋壓縮機(jī)本體110的外 周邊緣174內(nèi)嚙合且徑向受限，擋板構(gòu)件170也可替代地以圓柱形直接定位在外罩12的內(nèi)
表面上。如本實施例所示且具體參照圖3，擋板構(gòu)件170包括內(nèi)轂區(qū)184、盤區(qū)186和外周 邊緣區(qū)188。為了進(jìn)行強(qiáng)化，可整體提供沿著盤區(qū)186的頂側(cè)在轂區(qū)184與外緣區(qū)188之間 延伸的多個徑向延伸肋190，且這些延伸肋190優(yōu)選相對于中心軸線54以相等角度隔開。 擋板構(gòu)件170除了傾向于分離高壓室180與外罩12的其余部分外，還用以將高壓室180生 成的壓力負(fù)載傳遞遠(yuǎn)離固定渦旋壓縮機(jī)本體110的內(nèi)部區(qū)并朝向固定渦旋壓縮機(jī)本體110 的外周區(qū)。在外周區(qū)，壓力負(fù)載可傳遞至外罩12并可由外罩12更直接地承載，因而避免或 至少最小化施加壓力于零件上，并基本上避免諸如渦旋本體的工作零件的變形或撓曲。優(yōu) 選地，擋板構(gòu)件170可沿著內(nèi)周區(qū)相對于固定渦旋壓縮機(jī)本體110浮動。舉例來說，如示例 性實施例中示出的那樣，這可通過沿著相應(yīng)的轂區(qū)在固定渦旋壓縮機(jī)本體與擋板構(gòu)件的相 互圓柱形滑動表面之間的滑動圓柱形界面192實現(xiàn)。當(dāng)高壓室180中的壓縮高壓制冷劑作 用在擋板構(gòu)件170上時，除了可能由于摩擦嚙合產(chǎn)生的傳遞外，基本上沒有負(fù)載可沿著內(nèi) 部區(qū)傳遞。相反，在徑向外周處設(shè)有軸向接觸界面環(huán)194，在該徑向外周處，為固定渦旋壓縮 機(jī)本體110和擋板構(gòu)件170設(shè)置了相應(yīng)的邊緣區(qū)。優(yōu)選地，在擋板構(gòu)件170最里面的直徑 與固定渦旋壓縮機(jī)本體110的上側(cè)之間設(shè)有環(huán)形軸向間隙196。環(huán)形軸向間隙196界定在 擋板構(gòu)件的徑向最里面的部分與渦旋構(gòu)件之間，并適于響應(yīng)高壓室180內(nèi)的壓縮高壓制冷 劑導(dǎo)致的壓力負(fù)載而減小尺寸。間隙196可以在壓力和負(fù)載釋放后擴(kuò)展到其放松狀態(tài)下的 尺寸。為了便于最有效地轉(zhuǎn)移負(fù)載，在擋板構(gòu)件170與固定渦旋壓縮機(jī)本體110之間界 定出環(huán)形中或低壓室198。該環(huán)形中或低壓室可受到圖示的下油槽壓力，或者可受到中間壓 力(例如通過經(jīng)由固定渦旋壓縮機(jī)本體界定的用以將各壓縮室122之一連接到室198的流 體連通通道)。因此，可基于被選擇用于最佳應(yīng)力/撓曲管理的低或中壓來配置負(fù)載傳送特 性。在任一情況下，中或低壓室198在操作過程中含有的壓力基本上比高壓室180小，從而 在擋板構(gòu)件170上形成壓力差和負(fù)載。為了防止泄露并更好地便于負(fù)載轉(zhuǎn)移，可設(shè)置內(nèi)、外密封件204、206，上述兩個密 封件均可以為彈性0型圈密封件。優(yōu)選地，內(nèi)密封件204為徑向密封件，且設(shè)置在沿?fù)醢鍢?gòu) 件170的內(nèi)徑界定的在徑向上朝內(nèi)的內(nèi)槽208中。相似地，外密封件206可設(shè)置在沿著外 周邊緣區(qū)188中的擋板構(gòu)件170的外徑界定的在徑向上朝外的外槽210。雖然徑向密封件 圖示為位于外部區(qū)域處，替換地或此外，也可以沿著軸向接觸界面環(huán)194設(shè)置軸向密封件。雖然擋板構(gòu)件170優(yōu)選且如上文描述可以為沖壓鋼零件，擋板構(gòu)件170也可包括 鑄件和/或機(jī)加工件(且可為鋁)，以提供具有若干上述結(jié)構(gòu)特征的擴(kuò)展能力。通過以此方 式制造擋板構(gòu)件，可避免這些擋板的重沖壓。另外，擋板構(gòu)件170可保持在固定渦旋壓縮機(jī)本體110上。具體地說，如圖所示，擋 板構(gòu)件170的內(nèi)轂區(qū)184的在徑向上向內(nèi)伸出的環(huán)形凸緣214在軸向上落在止動板212與 固定渦旋壓縮機(jī)本體110之間。止動板212通過螺栓216安裝到固定渦旋壓縮機(jī)本體210 上。止動板212包括在固定渦旋壓縮機(jī)本體110的內(nèi)轂172上沿徑向伸出的外橫檔218。止動板橫檔218充當(dāng)擋板構(gòu)件170的止擋件和保持件。以此方式，止動板212用于將擋板 構(gòu)件170保持到固定渦旋壓縮機(jī)本體110上，以使得因而承載擋板構(gòu)件170。如圖所示，止動板212可以是止回閥220的一部分。止回閥包括可動閥板元件222， 所述可動閥板元件包含在內(nèi)轂172中固定渦旋壓縮機(jī)本體的出口區(qū)中界定的室內(nèi)。止動板 212因而封閉止回閥室224，可動閥板元件222位于該止回閥室中。在止回閥室內(nèi)設(shè)有圓柱 形導(dǎo)向壁表面226，該導(dǎo)向壁表面引導(dǎo)止回閥220沿著中心軸線54的運動。凹口 228設(shè)置 在導(dǎo)向壁226的上部分中，從而當(dāng)可動閥板元件222抬升離開閥座230時，允許壓縮制冷劑 穿過止回閥。在止動板212中設(shè)有開口 232，以方便壓縮氣體從渦旋壓縮機(jī)通向高壓室180 中。止回閥可操作，以允許單向流動，從而使得當(dāng)渦旋壓縮機(jī)工作時，壓縮制冷劑可以借助 正被驅(qū)動離開閥座230的閥板元件222通過壓縮出口 126離開渦旋壓縮機(jī)本體。然而，一 旦驅(qū)動單元關(guān)斷且渦旋壓縮機(jī)不再工作，高壓室180內(nèi)的高壓將迫使可動閥板元件回到閥 座230上。這將關(guān)閉止回閥220，并進(jìn)而防止壓縮制冷劑回流通過渦旋壓縮機(jī)。在工作過程中，渦旋壓縮機(jī)組件10可運行，以在外罩入口 18處接收低壓制冷劑并 壓縮制冷劑以輸送到高壓室180，制冷劑在高壓室180處可通過外罩出口 20輸出。如圖所 示，在圖4中，內(nèi)部管道234可接在外罩12內(nèi)部，以將低壓制冷劑從入口 18經(jīng)由馬達(dá)罩入 口 238引導(dǎo)至馬達(dá)罩中。這允許低壓制冷劑流過馬達(dá)，進(jìn)而冷卻馬達(dá)以及將可由馬達(dá)工作 引發(fā)的熱量從馬達(dá)上帶走。低壓制冷劑接著可沿縱向穿過馬達(dá)罩并環(huán)繞通過其中的空隙空 間而朝向頂端運動，在頂端低壓制冷劑可通過圍繞中心軸線54等角度隔開的多個馬達(dá)罩 出口 240 (參見圖2)排出。馬達(dá)罩出口 240可界定在馬達(dá)罩48或上軸承構(gòu)件42中，或由 馬達(dá)罩與上軸承構(gòu)件的組合(例如通過圖2所示的在其間形成的間隙)界定。一旦排出馬 達(dá)罩出口 240，低壓制冷劑進(jìn)入形成于馬達(dá)罩和外罩之間的環(huán)形室242。低壓制冷劑可從這 里經(jīng)過一對相對的外周通口 244穿過上軸承構(gòu)件，上述一對外周通口 244由上軸承構(gòu)件42 的相反側(cè)的凹口界定，以形成圖3所示的軸承構(gòu)件42與外罩之間的間隙(或者軸承構(gòu)件 42中的孔)。通口 244可相對于馬達(dá)罩出口 240成角度地間隔設(shè)置。一旦穿過上軸承構(gòu)件 42，低壓制冷劑最終進(jìn)入渦旋壓縮機(jī)本體110、112的進(jìn)口區(qū)124。低壓制冷劑從進(jìn)口區(qū)124 最終進(jìn)入相反側(cè)的渦旋肋114、118(固定渦旋壓縮機(jī)本體的每一側(cè)的一個進(jìn)口)，并且通過 室122逐步壓縮而在壓縮出口 126處達(dá)到其最大壓縮狀態(tài)，其隨后穿過止回閥220并進(jìn)入 高壓室180。從那里，高壓壓縮制冷劑可接著從渦旋壓縮機(jī)組件10穿過制冷劑罩出口 20。轉(zhuǎn)向圖5-6，更詳細(xì)地示出了配重130，該配重可安裝到圖7所示的驅(qū)動軸上。如 圖7所示，通過將配重130沿軸向定位并滑動至驅(qū)動軸46的頂端上實現(xiàn)配重130的安裝。 如下文進(jìn)一步解釋的那樣，這利用熱差實現(xiàn)，并典型地通過熱量使配重?zé)崤蛎浨医又试S 配重收縮配合(冷縮配合)到驅(qū)動軸上。然而，應(yīng)理解，也可使用其他形式的熱差，包括例 如冷卻驅(qū)動軸，以臨時減小驅(qū)動軸的直徑而便于組裝配重和/或熱與冷卻技術(shù)的組合。或 者，在另一實施方式中，也可無需借助熱差而將配重壓緊到軸上。雖然可使用實質(zhì)軸向壓緊 力來取代熱差，但是熱差是一種更優(yōu)選的實施方式，以避免對這種壓緊力的需求。雖然圖7 示出了本實施例中的一種優(yōu)選方式，即在將上軸承構(gòu)件安裝到軸承外罩的下部上后組裝配 重，但是也可在組裝一些或所有其他零件之前預(yù)先組裝配重和驅(qū)動軸。根據(jù)一些發(fā)明方面，配重130收縮或縮緊到驅(qū)動軸的一個部分上，且離開驅(qū)動軸 的另一部分定位。舉例來說，在舉例圖解的實施例中，配重130的附著套環(huán)132包括中心通孔250，該中心通孔250收縮從而安裝到驅(qū)動軸46的偏心偏移驅(qū)動部分74上。另外，附著 套環(huán)132也界定了至少一個部分埋頭孔252，埋頭孔252可用于將偏移配重區(qū)134圍繞中心 軸線54定位在相對于驅(qū)動軸46的預(yù)定角位置處(例如，相對于偏心偏移驅(qū)動部分74的預(yù) 定角位置處)。或者，配重可收縮配合到驅(qū)動軸46的大圓柱形部分46a上，并離開偏心偏移 驅(qū)動部分74定位。在任一情況下，一種嚙合用于收縮配合安裝，而另一種嚙合則用于預(yù)定 角位置處的定位。如所舉例圖解的那樣，所述至少部分埋頭孔252可以是中斷埋頭孔，或者在另一 實施方式中是完全成型的埋頭孔。僅僅為了設(shè)置部分埋頭孔，優(yōu)選實施方式采用至少兩個 突出部，在所述至少兩個突出部中可形成至少部分埋頭孔252。進(jìn)而在突出部254中形成階 梯座，上述階梯座可提供軸向支座258和圓柱形壁段260。在舉例圖解的實施例中，圓柱形 壁段260用于將配重130定位到相對于中心軸線54的預(yù)定角位置處。這也在圖8中示出， 圖中示出了這種偏心關(guān)系，其中將進(jìn)一步示出了可用于最小化軸定位接觸表面的角位置的 容差敏感度的幾何形狀。在圖8中，示出了通孔250的中心262以及較大的至少部分埋頭 孔252的中心264。較大直徑中心264可與所示出的中心軸線54重合。從上述內(nèi)容中可以認(rèn)識到，通孔250和至少部分埋頭孔252均可具有圓形構(gòu)造。 舉例來說，通孔250可為圓柱形開口。通孔250和至少部分埋頭孔252中的每一個提供單 獨的軸接觸表面，以利用軸的不同表面定位、熱干涉和安裝。結(jié)果，提供了兩種圍繞不同軸 線界定以與軸協(xié)作的不同接觸表面，其中每個軸線或中心262、264如圖所示位于不同位置 處。中心262、264相互偏移了標(biāo)識為“e”的距離，這也正好與中心軸線54和偏移驅(qū)動部分 74(見前圖)的中心之間的距離相對應(yīng)。在圖8中，配重離開較大直徑(例如，通過定位突出部254界定的至少部分埋頭孔 252提供)定位，圓柱形壁段260提供的定位接觸表面可定位于通過最大化角度“b”計算出 的大體最小化容差敏感度的預(yù)定角位置處?？衫萌菍W(xué)進(jìn)行上述計算。在相反情況下，如圖9所示，配重收縮在較大直徑上且離開較小直徑定位，此時可 通過在沿著穿過較大直徑中心264且垂直于中心之間的分隔距離E的直線的位置處(例如 在位置265處)在較小直徑上定位，從而最小化容差敏感度。通過最小化容差敏感度，配重130的質(zhì)心(例如由偏移重量部分134提供)可精 確定位，從而最大化工作過程中渦旋壓縮機(jī)組件內(nèi)的整個轉(zhuǎn)動體的平衡。最大化平衡具有 通過消除初始力而減小整個組件的振動和噪音的效果。上述內(nèi)容的一個優(yōu)點在于其提供了一種易于重復(fù)的準(zhǔn)確安裝配重的方法，同時還 提供了無需固定件或測量儀器便能夠?qū)崿F(xiàn)的簡單組件。這種方法可包括在配重中對軸實 現(xiàn)熱差(例如通過加熱配重)，以便于將配重組件安裝到驅(qū)動軸上。舉例來說，配重可加熱 至升高的溫度，以使通孔250膨脹，從而其可以容易地裝配在驅(qū)動軸46的偏移偏心驅(qū)動部 分74上。之后，配重與軸組裝在一起，配重的不同接觸區(qū)域開始與驅(qū)動軸的不同環(huán)形段嚙 合(接合)。具體地說，通孔250滑動到偏移驅(qū)動部分74上，而至少部分埋頭孔252滑動到 較大直徑驅(qū)動軸部分46a上。之后，可允許熱量消散，從而消除熱差而將配重鎖定到驅(qū)動軸 上。由于熱差被消除，因此可出現(xiàn)自對準(zhǔn)，因為隨著熱差升高可校正滑動偏移。這可能部分 地是自動的，因為配重130想要在嚙合于驅(qū)動軸上的圓柱形壁段260提供的位置表面處自 然地找到最小應(yīng)力的位置。
包括公開文獻(xiàn)、專利申請和本文引用的專利的所有參考資料均以相同的程度以引 用的方式并入本文中，如同每份參考文獻(xiàn)單獨且具體地表示為以引用的方式并入本文中且 其全部內(nèi)容描述在本文中。除非本文中另外指出或從上下文能夠清楚地推出與之相反，否則在描述本發(fā)明時 使用的術(shù)語“一個”和“該(或所述)”以及類似用詞應(yīng)理解為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩種形式。 除非另外指出，否則術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”應(yīng)理解為是開放式術(shù)語(也就 是指“包括，但不限于”)。除非本文中另外指出，否則本文中引用的數(shù)值范圍僅僅用作簡略 的分別參照落入此范圍內(nèi)的每個獨立值的方法，且每個獨立值均并入本說明書中，如同它 們單獨列舉在本文中。除非本文中另外指出或從下文能夠清楚地推出與之相反，否則本文 描述的所有方法可按照任何合適的順序進(jìn)行。除非另外要求，否則本文中使用的任何以及 所有實例或示例性語言(例如“諸如”)僅僅用來更好地說明本發(fā)明而不造成對本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限制。說明書中的任何語言均不應(yīng)理解為指示實施本發(fā)明所必要的任何未要求的技 術(shù)特征。這里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，包括發(fā)明人已知的實施本發(fā)明的最佳模式。本 領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀以上描述后，將容易了解這些優(yōu)選實施例的變化。發(fā)明人期望本領(lǐng)域 技術(shù)人員也能夠適當(dāng)運用這些變化，且發(fā)明人希望本發(fā)明也能夠以與上文具體描述內(nèi)容不 同的方式實施。因此，本發(fā)明包括適用法律允許的后附權(quán)利要求書中描述的發(fā)明主題的所 有修改和等同物。此外，除非本文中另外指出或從上下文能夠清楚地推出與之相反，否則上 述技術(shù)特征在其所有可能的變化中的任意組合也涵蓋在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
一種用于壓縮流體的渦旋壓縮機(jī)，包括渦旋壓縮機(jī)本體，該渦旋壓縮機(jī)本體具有各自的基座和從各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋；驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元在軸上提供轉(zhuǎn)動輸出，所述軸運行地驅(qū)動所述渦旋壓縮機(jī)本體之一，以便于相對運動而壓縮流體；和安裝到所述軸上的配重，該配重具有(a)圍繞第一軸線界定且與所述軸協(xié)作的第一軸接觸表面；和(b)圍繞不同于所述第一軸線的第二軸線界定且與所述軸協(xié)作的第二軸接觸表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述接觸表面之一將所述配重定 位在相對于所述軸的預(yù)定角位置處，且其中所述接觸表面中的另一個形成用于將所述配重 緊固到所述軸上的過盈配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述配重包括套環(huán)部分以及提供 偏移質(zhì)心的加重部分，其中所述套環(huán)部分包含圓形開口以及用于提供所述第一和第二接觸 表面的至少部分埋頭孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一軸接觸表面由形成所述 過盈配合的所述圓形開口界定，且其中所述第二軸接觸表面由將所述配重定位在所述預(yù)定 角位置處的所述至少部分埋頭孔界定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一軸接觸表面由形成所述 過盈配合的所述至少部分埋頭孔界定，且其中所述第二軸接觸表面由將所述配重定位在所 述預(yù)定角位置處的所述圓形開口界定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述用于定位的接觸表面形成于 兩個成角度地間隔的突出部上，每個間隔的突出部界定部分圓柱形壁段，所述部分圓柱形 壁段與所述軸嚙合，以將所述配重定位在所述軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述突出部定位于大體最小化容 差敏感度的預(yù)定位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸具有圍繞所述第一軸線大 體同心的圓柱形段以及從所述第一軸線偏移的偏心環(huán)形段，所述偏心環(huán)形段與所述渦旋壓 縮機(jī)本體之一的驅(qū)動轂嚙合，其中所述第一軸接觸表面包含接收所述偏心環(huán)形段使之穿過 的圓形開口，且其中所述第二軸接觸表面由與所述圓柱形段嚙合的所述至少部分埋頭孔界 定。
9.一種裝置，包括可圍繞中心軸線轉(zhuǎn)動的軸，所述軸具有圍繞所述中心軸線大體同心的中心環(huán)形段和從 所述中心軸線偏移的偏心環(huán)形段；和配重，所述配重與所述偏心嚙合且與所述環(huán)形段嚙合，用于將所述配重定位并安裝到 所述軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述配重包含套環(huán)部分以及提供偏移質(zhì) 心的加重部分，其中所述套環(huán)部分包含開口以及至少部分埋頭孔，其中所述至少部分埋頭 孔座靠所述中心環(huán)形段，且其中所述偏心環(huán)形段穿過所述開口伸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少部分埋頭孔將所述配重定位在相對于所述軸的預(yù)定角位置處，且其中所述開口具有與所述偏心環(huán)形段的過盈配合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述開口將所述配重定位在相對于所 述軸的預(yù)定角位置處，且其中所述至少部分埋頭孔具有與所述偏心環(huán)形段的過盈配合。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括渦旋壓縮機(jī)本體，所述渦旋壓縮機(jī)本體具有各自的基座和從各自的基座伸出且相互嚙 合的各自的渦旋肋；和驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元在軸上提供轉(zhuǎn)動輸出，所述軸運行地驅(qū)動所述渦旋壓縮機(jī)本 體之一，以便于相對運動而壓縮流體。
14.一種在渦旋壓縮機(jī)組件中將配重安裝到軸上的方法，包括使軸和配重產(chǎn)生熱差以便于組裝，所述軸具有環(huán)形段，所述環(huán)形段包含圍繞中心軸線 大體同心的中心環(huán)形段以及從所述中心軸線偏移的偏心環(huán)形段； 將所述配重與所述軸組裝；將所述配重定位在所述環(huán)形段中的第一環(huán)形段上；將所述配重鎖定在所述環(huán)形段中的第二環(huán)形段上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使軸與配重產(chǎn)生熱差以便于組裝；和消除所述熱差以將所述配重鎖定在所述環(huán)形段中的第二環(huán)形段上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法更具體地包括加熱，從而使形 成于所述配重中的開口熱膨脹，并將所述配重滑動到所述偏心環(huán)形段上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使所述中心環(huán)形段坐落在 形成于所述配重內(nèi)的至少部分埋頭孔中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述定位包括將所述配重的質(zhì)心相對 于所述中心軸線成角度地定位。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過在兩個預(yù)定接觸位置 處在所述配重與所述驅(qū)動軸之間進(jìn)行接觸而最小化所述成角度定位的容差敏感度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在成角度地間隔的位置處 形成兩個突出部以提供所述接觸位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述渦旋壓縮機(jī)本體與驅(qū)動馬達(dá)之間配置所述配重，所述渦旋壓縮機(jī)本體包括各自 的基座和從各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋，所述驅(qū)動馬達(dá)在軸上提供轉(zhuǎn)動輸 出，所述軸運行地驅(qū)動所述渦旋壓縮機(jī)本體之一，以便于相對運動而壓縮流體。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述組裝包括將所述配重壓配合到所 述軸上。
全文摘要
提供了一種安裝到渦旋壓縮機(jī)中的驅(qū)動軸上的配重。所述驅(qū)動軸具有圍繞中心軸線大體同心的中心環(huán)形段和從中心軸線偏移的偏心環(huán)形段，驅(qū)動軸可用于驅(qū)動可動渦旋壓縮機(jī)本體。配重與偏心嚙合而且也與環(huán)形段嚙合，以將配重定位并安裝到軸上。
文檔編號F04C29/00GK101952550SQ200980102293
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者J·K.·托里西, J·W.·布施, W·P.·比格爾 申請人:比策爾制冷機(jī)械制造有限公司