СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2015 года по МПК F04C18/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к спиральному компрессору и, конкретно, относится к сокращению снижения несущей способности в случае, когда коленчатый вал вращается с высокой скоростью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны спиральные компрессоры, в которых неподвижная улитка и подвижная улитка зацеплены друг с другом, таким образом образуя камеру сжатия. Например, патентный документ 1 раскрывает спиральный компрессор этого типа. Спиральный компрессор включает в себя коленчатый вал, имеющий главный вал и эксцентриковый участок, который эксцентрически обеспечен на одном конце главного вала, и подвижная улитка соединена с эксцентриковым участком коленчатого вала. Когда коленчатый вал вращается, подвижная улитка эксцентрически вращается, позволяя всасывание и сжатие холодильного агента низкого давления в камере сжатия и его отведение наружу в виде холодильного агента высокого давления.

В спиральном компрессоре главный вал коленчатого вала снабжен уравновешивающим грузом и противовесом. Уравновешивающий груз и противовес выполнены с возможностью уравновешивания центробежной силы вращающейся подвижной улитки.

СПИСОК ПРОТИВОПОСТАВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

Патентный документ 1: публикация нерассмотренной японской патентной заявки № H10-61569.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

В традиционном спиральном компрессоре скорость потока сжатого холодильного агента может быть повышена путем увеличения количества оборотов коленчатого вала. Однако, если количество оборотов коленчатого вала увеличивается, центробежные силы подвижной улитки, уравновешивающего груза и противовеса становятся соответственно больше, что вызывает значительную деформацию коленчатого вала. Это увеличивает износ подшипника, поддерживающего коленчатый вал, и снижает несущую способность.

Настоящее изобретение, таким образом, предназначено для сокращения снижения несущей способности в случае, когда коленчатый вал вращается с высокой скоростью.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Первый аспект настоящего описания предназначен для спирального компрессора, имеющего: механизм (20) сжатия, имеющий неподвижную улитку (21) и подвижную улитку (31) и выполненный с возможностью сжатия текучей среды; коленчатый вал (40), имеющий главный вал (41) и эксцентриковый участок (42), эксцентрически обеспеченный на одном конце главного вала (41) и присоединенный к задней стороне подвижной улитки (31); и приводной двигатель (50), имеющий статор (51) и ротор (52), соединенный с главным валом (41) коленчатого вала (40) и выполненный с возможностью вращения подвижной улитки (31). По меньшей мере один из главного вала (41) коленчатого вала (40) или ротора (52) приводного двигателя (50) снабжен грузом (80), который уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения и снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31).

В первом аспекте настоящего описания центробежная сила груза (80), обеспеченного на по меньшей мере одном из главного вала (41) или ротора (52), уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения и снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31). Таким образом, даже когда количество оборотов коленчатого вала (40) велико, деформация коленчатого вала (40) не увеличивается. В результате, предотвращается локальное образование чрезмерно высокого контактного давления вследствие неравномерного контакта коленчатого вала (40) с подшипниками, таким образом снижая износ подшипников.

Второй аспект настоящего описания соответствует первому аспекту настоящего описания, груз (80) включает в себя уравновешивающий груз (81, 82), который уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и груз (91, 92, 93), снижающий деформацию, который снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) и центробежной силы уравновешивающего груза (81, 82). Уравновешивающий груз (81, 82) включает в себя первый уравновешивающий груз (81), чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), и второй уравновешивающий груз (82), который расположен дальше от эксцентрикового участка (42), чем первый уравновешивающий груз (81), и чей центр тяжести расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42), относительно осевого центра главного вала (41). Груз (91, 92, 93), снижающий деформацию, включает в себя верхний груз (91), снижающий деформацию, который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), средний груз (92), снижающий деформацию, который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42), относительно осевого центра главного вала (41), и нижний груз (93), снижающий деформацию, который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), и верхний груз (91), снижающий деформацию, средний груз (92), снижающий деформацию, и нижний груз (93), снижающий деформацию, уравновешены друг другом.

Во втором аспекте настоящего описания первый уравновешивающий груз (81) и второй уравновешивающий груз (82) обеспечены в виде груза (80). Когда коленчатый вал (40) вращается, центробежная сила первого уравновешивающего груза (81) возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42), и центробежная сила второго уравновешивающего груза (82) возникает в том же направлении, что и эксцентрическое направление эксцентрикового участка (42). Когда эти две центробежные силы прикладываются к главному валу (41), сила, противоположная эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42), то есть противоположная центробежной силе подвижной улитки (31), прикладывается к эксцентриковому участку (42) для уравновешивания центробежной силы подвижной улитки (31).

В спиральном компрессоре (1), когда количество оборотов коленчатого вала (40) увеличивается, центробежные силы подвижной улитки (31), первого уравновешивающего груза (81) и второго уравновешивающего груза (82) также увеличиваются. Таким образом, коленчатый вал (40) значительно деформируется центробежными силами. Однако во втором аспекте настоящего описания, в дополнение к уравновешивающим грузам (81, 82), три груза (91, 92, 93), снижающие деформацию, обеспечены в виде груза (80). Когда коленчатый вал (40) вращается, центробежная сила верхнего груза (91), снижающего деформацию, возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42). Дополнительно, центробежная сила среднего груза (92), снижающего деформацию, возникает в том же направлении, что и эксцентрическое направление эксцентрикового участка (42), и центробежная сила нижнего груза (93), снижающего деформацию, возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42). Направления прикладывания противоположны для центробежной силы верхнего груза (91), снижающего деформацию, и центробежной силы подвижной улитки (31), для центробежной силы среднего груза (92), снижающего деформацию, и центробежной силы первого уравновешивающего груза (81), и для центробежной силы нижнего груза (93), снижающего деформацию, и центробежной силы второго уравновешивающего груза (82). Это означает, что центробежные силы трех грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, приложены так, что деформация коленчатого вала (40), вызванная центробежными силами подвижной улитки (31), первого уравновешивающего груза (81) и второго уравновешивающего груза (82), снижается.

Третий аспект настоящего описания соответствует второму аспекту настоящего описания, по меньшей мере один из первого уравновешивающего груза (81) или второго уравновешивающего груза (82) выполнен заодно с любым из верхнего груза (91), снижающего деформацию, среднего груза (92), снижающего деформацию, и нижнего груза (93), снижающего деформацию.

В третьем аспекте настоящего описания возможно уменьшить количество деталей и этапов сборки.

Четвертый аспект настоящего описания соответствует первому аспекту настоящего описания, груз (80), во время вращения, создает первую силу и вторую силу, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31), и третью силу, четвертую силу и пятую силу, которые снижают деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) первой силой и второй силой, и которые уравновешены друг другом. Груз (80) включает в себя верхний груз (101), который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и создает третью силу в виде его центробежной силы, средний груз (102), который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу первой силы и четвертой силы в виде его центробежной силы, и нижний груз (103), который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу второй силы и пятой силы в виде его центробежной силы.

В четвертом аспекте настоящего описания три груза (101, 102, 103) создают две силы, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и три силы, которые снижают деформацию коленчатого вала (40). Это состояние является таким же состоянием, в котором коленчатый вал (40) вращается с двумя уравновешивающими грузами (81, 82) и тремя грузами (91, 92, 93), снижающими деформацию, обеспеченными на главном валу (41). Таким образом, в четвертом аспекте настоящего описания также создается состояние, в котором центробежная сила подвижной улитки (31) уравновешена, и деформация коленчатого вала (40) снижена.

Пятый аспект настоящего описания соответствует первому аспекту настоящего описания, груз (80), во время вращения, создает первую силу и вторую силу, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31), и третью силу, четвертую силу и пятую силу, которые снижают деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) первой силой и второй силой, и которые уравновешены друг другом. Груз (80) включает в себя верхний груз (101), который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу первой силы и третьей силы в виде его центробежной силы, средний груз (102), который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и создает четвертую силу в виде его центробежной силы, и нижний груз (103), который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу второй силы и пятой силы в виде его центробежной силы.

В пятом аспекте настоящего описания три груза (101, 102, 103) создают две силы, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и три силы, которые снижают деформацию коленчатого вала (40). Это состояние является таким же состоянием, в котором коленчатый вал (40) вращается с двумя уравновешивающими грузами (81, 82) и тремя грузами (91, 92, 93), снижающими деформацию, обеспеченными на главном валу (41). Таким образом, в пятом аспекте настоящего описания также создается состояние, в котором центробежная сила подвижной улитки (31) уравновешена и деформация коленчатого вала (40) снижена.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере один из главного вала (41) коленчатого вала (40) или ротора (52) приводного двигателя (50) снабжен грузом (80), который уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения и который снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31). Следовательно, возможно сократить увеличение деформации коленчатого вала (40), когда количество оборотов коленчатого вала (40) велико. В результате, износ подшипников может быть снижен во время высокоскоростного вращения, и снижение несущей способности вследствие износа может быть сокращено по сравнению с традиционными случаями.

Согласно второму аспекту настоящего описания, два уравновешивающих груза (81, 82) и три груза (91, 92, 93), снижающих деформацию, обеспечены в виде груза (80). Обеспечением уравновешивающих грузов (81, 82) и грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, отдельно возможно надежно создать состояние, в котором центробежная сила подвижной улитки (31) уравновешена и деформация коленчатого вала (40) снижена.

Согласно третьему аспекту настоящего описания, по меньшей мере один из первого уравновешивающего груза (81) или второго уравновешивающего груза (82) выполнен заодно с любым из верхнего груза (91), снижающего деформацию, среднего груза (92), снижающего деформацию, и нижнего груза (93), снижающего деформацию. Таким образом, возможно уменьшить количество деталей и этапов сборки, таким образом делая возможным снижение себестоимости спирального компрессора (1).

Согласно четвертому аспекту настоящего описания, верхний груз (101), средний груз (102) и нижний груз (103) обеспечены в виде груза (80) для создания двух сил, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и трех сил, которые снижают деформацию коленчатого вала (40). Это состояние является таким же состоянием, в котором коленчатый вал (40) вращается с двумя уравновешивающими грузами (81, 82) и тремя грузами (91, 92, 93), снижающими деформацию, обеспеченными на главном валу (41). Таким образом, износ подшипников во время высокоскоростного вращения может быть снижен, и снижение несущей способности также может быть соответственно сокращено в четвертом аспекте настоящего описания. Дополнительно, общий вес и общий объем грузов может быть меньше по сравнению со случаем, в котором обеспечены два уравновешивающих груза (81, 82) и три груза (91, 92, 93), снижающих деформацию. Таким образом, возможно снизить вес спирального компрессора (1) и уменьшить пространство для размещения грузов, таким образом уменьшая размер спирального компрессора (1).

Согласно пятому аспекту настоящего описания, верхний груз (101), средний груз (102) и нижний груз (103) обеспечены в виде груза (80), чтобы создать две силы, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и три силы, которые снижают деформацию коленчатого вала (40). Это состояние является таким же состоянием, в котором коленчатый вал (40) вращается с двумя уравновешивающими грузами (81, 82) и тремя грузами (91, 92, 93), снижающими деформацию, обеспеченными на главном валу (41). Таким образом, износ подшипников во время высокоскоростного вращения может быть снижен, и снижение несущей способности также может быть соответственно сокращено в пятом аспекте настоящего описания. Дополнительно, общий вес и общий объем грузов может быть меньше по сравнению со случаем, в котором обеспечены два уравновешивающих груза (81, 82) и три груза (91, 92, 93), снижающих деформацию. Таким образом, возможно снизить вес спирального компрессора (1) и уменьшить пространство для размещения грузов, таким образом уменьшая размер спирального компрессора (1).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вертикальное сечение спирального компрессора первого варианта выполнения.

Фиг.2 - схема, показывающая соответствие между центробежными силами подвижной улитки и уравновешивающего груза и деформацией коленчатого вала, вызванной центробежными силами, в спиральном компрессоре первого варианта выполнения.

Фиг.3 - схема, показывающая соответствие между центробежными силами подвижной улитки, уравновешивающего груза и груза, снижающего деформацию, и деформацией коленчатого вала, вызванной центробежными силами, в спиральном компрессоре первого варианта выполнения.

Фиг.4 - вертикальное сечение спирального компрессора второго варианта выполнения.

Фиг.5 - схема, показывающая соответствие между центробежными силами подвижной улитки и грузов и деформацией коленчатого вала, вызванной центробежными силами, в спиральном компрессоре второго варианта выполнения.

Фиг.6 - схема, показывающая соответствие между центробежными силами подвижной улитки и грузов и деформацией коленчатого вала, вызванной центробежными силами, в спиральном компрессоре по изменению второго варианта выполнения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Варианты выполнения настоящего изобретения будут описаны подробно ниже на основе чертежей. Следующие варианты выполнения по своей природе являются только предпочтительными примерами и не ограничивают объем, применения и использование изобретения.

Первый вариант выполнения изобретения

Спиральный компрессор (1) настоящего варианта выполнения соединен, например, с контуром холодильного агента (не показан), который выполняет холодильный цикл и сжимает холодильный агент. Как показано на фиг.1, спиральный компрессор (1) включает в себя кожух (10), механизм (20) сжатия, корпус (60), приводной двигатель (50), нижний опорный участок (70) и коленчатый вал (40).

Кожух (10) является цилиндрическим закрытым контейнером с продолжающейся вертикально осью. Механизм (20) сжатия, корпус (60), приводной двигатель (50) и нижний опорный участок (70) расположены в кожухе (10) последовательно сверху вниз. Коленчатый вал (40) расположен в кожухе (10) так, чтобы располагаться вдоль оси кожуха (10).

Всасывающая трубка (14) проходит сквозь и прикреплена к верхнему участку кожуха (10) для направления холодильного агента холодильного контура к механизму (20) сжатия. Отводная трубка (15) проходит сквозь и прикреплена к среднему участку кожуха (10) для отведения холодильного агента в кожухе (10) в холодильный контур. Масляный резервуар (16), в котором содержится смазочное масло, обеспечен в нижнем участке кожуха (10).

Коленчатый вал (40) включает в себя главный вал (41), эксцентриковый участок (42) и участок (44) всасывания масла. Главный вал (41) выполнен с возможностью продолжения вертикально, и верхний конец главного вала (41) снабжен выступом (43), чья вся торцевая поверхность выступает из главного вала (41) в радиальном направлении. Эксцентриковый участок (42) эксцентрически обеспечен на верхней поверхности выступа (43), то есть на верхнем конце главного вала (41). Эксцентриковый участок (42) имеет форму колонны и выступает вверх из верхней поверхности выступа (43), и его осевой центр эксцентричен с осевым центром главного вала (41). Участок (44) всасывания масла имеет цилиндрическую форму, причем один его конец прикреплен к нижнему участку главного вала (41) и другой конец погружен в масляный резервуар (16). Канал (45) подачи масла образован в коленчатом валу (40). Канал (45) подачи масла проходит от участка (44) всасывания масла снизу до эксцентрикового участка (42) на верхнем конце.

Механизм (20) сжатия включает в себя неподвижную улитку (21), которая прикреплена к верхней поверхности корпуса (60), и подвижную улитку (31), которая зацепляется с неподвижной улиткой (21).

Неподвижная улитка (21) включает в себя торцевую крышку (22), спиральный (закрученный) виток (23), образованный на передней поверхности (нижней поверхности на фиг.1) торцевой крышки (22), и внешнюю периферийную стенку (24), которая расположена на внешней стороне витка (23) и которая выполнена заодно с витком (23). Торцевая поверхность внешней периферийной стенки (24) и торцевая поверхность витка (23) находятся приблизительно на одном уровне друг с другом. Неподвижная улитка (21) введена в соприкосновение с верхней поверхностью корпуса (60) и закреплена. Всасывающее отверстие (25) образовано во внешней периферийной стенке (24), и всасывающая трубка (14) воздухонепроницаемо присоединена к всасывающему отверстию (25). Отводное отверстие (26), которое проходит сквозь торцевую крышку (22) неподвижной улитки (21) в направлении толщины, образовано в центральном участке торцевой крышки (22). Устье отводного отверстия (26) на задней стороне (верхней поверхности на фиг.1) торцевой крышки (22) закрыто крышкой (27). Отводное отверстие (26) сообщается с нижним пространством (18) под корпусом (60) через канал (не показан), образованный в торцевой крышке (22) неподвижной улитки (21) и корпусе (60).

Подвижная улитка (31) включает в себя торцевую крышку (32) и спиральный (закрученный) виток (33), образованный на передней поверхности (верхней поверхности на фиг.1) торцевой крышки (32). Виток (33) подвижной улитки (31) зацепляется с витком (23) неподвижной улитки (21). Камера (30) сжатия, которая является пространством, образованным двумя витками (23, 33), образована между торцевой крышкой (22) неподвижной улитки (21) и торцевой крышкой (32) подвижной улитки (31). Дополнительно, цилиндрический выступ (34) выполнен заодно в центральном участке задней стороны торцевой крышки (32) подвижной улитки (31). Подшипник (35) запрессован в выступ (34). Эксцентриковый участок (42) коленчатого вала (40) поворотно поддерживается подшипником (35). Как описано выше, эксцентриковый участок (42) присоединен к задней стороне подвижной улитки (31). Таким образом, как показано на фиг.2, подвижная улитка (31) вращается эксцентрически, когда вращается коленчатый вал (40), и центробежная сила A подвижной улитки (31) прикладывается к эксцентриковому участку (42) в эксцентрическом направлении.

Корпус (60) имеет форму цилиндра с кольцевой внешней окружностью и углублением (61) в центральном участке верхней поверхности. Внешняя окружность корпуса (60) запрессована в кожух (10) для обеспечения воздухонепроницаемого уплотнения. Таким образом, корпус (60) делит внутреннюю поверхность кожуха (10) на верхнее пространство (17), вмещающее механизм (20) сжатия, и нижнее пространство (18), вмещающее приводной двигатель (50).

Корпус (60) имеет сквозное отверстие (62), которое проходит через корпус (60) от нижней части углубления (61) до нижнего конца корпуса (60). Верхний подшипник (63) запрессован в сквозное отверстие (62). Верхний участок главного вала (41) поворотно поддерживается верхним подшипником (63).

Дополнительно, кольцевой уплотняющий элемент (64) обеспечен на верхней поверхности корпуса (60) на внешнем периферийном краю углубления (61). Уплотняющий элемент (64) удерживается соприкасающимся с задней стороной торцевой крышки (32) подвижной улитки (31) и делит пространство на задней стороне подвижной улитки (31) на пространство на внутренней стороне уплотняющего элемента (64) и пространство на внешней стороне уплотняющего элемента (64). Пространство на внутренней стороне уплотняющего элемента (64) образовано углублением (61) и каналом (45) подачи масла, который сообщается с углублением (61). С другой стороны, пространство на внешней стороне уплотняющего элемента (64) образовано зазором между внешней окружностью корпуса (60) и подвижной улиткой (31). Муфта (67) Олдхема для предотвращения вращения подвижной улитки (31) на ее оси обеспечена в пространстве с внешней стороны уплотняющего элемента (64). Муфта (67) Олдхема зацеплена со шпоночным пазом (не показан), образованным в задней стороне торцевой крышки (32) подвижной улитки (31), и шпоночным пазом (не показан), образованным в верхней поверхности внешней окружности корпуса (60).

Приводной двигатель (50) включает в себя статор (51) и ротор (52). Статор (51) прикреплен к кожуху (10) горячей посадкой, нагревом и так далее. Ротор (52) расположен внутри статора (51) соосно со статором (51) и прикреплен к главному валу (41) коленчатого вала (40) горячей посадкой, нагревом и так далее.

Нижний опорный участок (70) включает в себя цилиндрический держатель (72) подшипника и неподвижный участок (73), который выступает наружу из внешней периферической поверхности держателя (72) подшипника и прикреплен к кожуху (10). Нижний подшипник (71) запрессован в держатель (72) подшипника, и нижний участок главного вала (41) поворотно поддерживается нижним подшипником (71).

Первый уравновешивающий груз (81) и второй уравновешивающий груз (82) обеспечены на главном валу (41) коленчатого вала (40). Два уравновешивающих груза (81, 82) уравновешивают центробежную силу A подвижной улитки (31) во время вращения и составляют часть груза (80) настоящего изобретения.

Каждый из первого уравновешивающего груза (81) и второго уравновешивающего груза (82) является C-образным на виде сверху. Первый уравновешивающий груз (81) прикреплен к торцевой поверхности главного вала (41) между корпусом (60) и ротором (52) (в дальнейшем называемой «средний участок»), и первый уравновешивающий груз (81) противолежит эксцентриковому участку (42) относительно осевого центра главного вала (41). С другой стороны, второй уравновешивающий груз (82) прикреплен к торцевой поверхности главного вала (41) между ротором (52) и нижним опорным участком (70) (в дальнейшем называемой «нижний участок»), и второй уравновешивающий груз (82) противолежит первому уравновешивающего грузу (81) относительно осевого центра главного вала (41). Первый уравновешивающий груз (81) расположен так, что его центр тяжести противолежит эксцентриковому участку (42) относительно осевого центра главного вала (41). Второй уравновешивающий груз (82) расположен так, что его центр тяжести расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41).

Когда коленчатый вал (40) с двумя уравновешивающими грузами (81, 82), прикрепленными к нему, вращается, центробежная сила В первого уравновешивающего груза (81) возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42), и центробежная сила С второго уравновешивающего груза (82) возникает в том же направлении, что и эксцентрическое направление эксцентрикового участка (42), как показано на фиг.2. Когда две центробежные силы В и С приложены к главному валу (41), сила D в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42), то есть противоположно центробежной силе A подвижной улитки (31), приложена к эксцентриковому участку (42) для уравновешивания центробежной силы A подвижной улитки (31).

Однако, в состоянии, в котором центробежная сила A подвижной улитки (31) и центробежные силы В и С двух уравновешивающих грузов (81, 82) уравновешены, центробежные силы А, В и С увеличиваются, когда, например, количество оборотов коленчатого вала (40) велико. В результате, коленчатый вал (40) значительно деформируется.

Ввиду этого, в настоящем варианте выполнения главный вал (41) коленчатого вала (40) снабжен верхним грузом (91), снижающим деформацию, средним грузом (92), снижающим деформацию, и нижним грузом (93), снижающим деформацию, как показано на фиг.1. Эти три груза (91, 92, 93), снижающие деформацию, снижают деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы A подвижной улитки (31), и составляют часть груза (80) настоящего изобретения.

Каждый из трех грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, является C-образным на виде сверху. Верхний груз (91), снижающий деформацию, прикреплен к торцевой поверхности выступа (43) (в дальнейшем называемой верхний участок), и верхний груз (91), снижающий деформацию, расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41). Средний груз (92), снижающий деформацию, прикреплен к торцевой поверхности среднего участка главного вала (41), и средний груз (92), снижающий деформацию, расположен напротив верхнего груза (91), снижающего деформацию, относительно осевого центра главного вала (41). Нижний груз (93), снижающий деформацию, прикреплен к торцевой поверхности нижнего участка главного вала (41), и нижний груз (93), снижающий деформацию, расположен на той же стороне, где расположен верхний груз (91), снижающий деформацию, относительно осевого центра главного вала (41). Верхний груз (91), снижающий деформацию, расположен так, что его центр тяжести противолежит эксцентриковому участку (42) относительно осевого центра главного вала (41). Средний груз (92), снижающий деформацию, расположен так, что его центр тяжести расположен на той же стороне, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41). Нижний груз (93), снижающий деформацию, расположен так, что его центр тяжести противолежит эксцентриковому участку (42) относительно осевого центра главного вала (41).

Когда коленчатый вал (40) вращается с тремя грузами (91, 92, 93), снижающими деформацию, прикрепленными к нему, центробежная сила E верхнего груза (91), снижающего деформацию, возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42), как показано на фиг.3. Дополнительно, центробежная сила F среднего груза (92), снижающего деформацию, возникает в том же направлении, что и эксцентрическое направление эксцентрикового участка (42), и центробежная сила G нижнего груза (93), снижающего деформацию, возникает в направлении, противоположном эксцентрическому направлению эксцентрикового участка (42). Центробежные силы E, F и G трех грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, уравновешены друг другом. Дополнительно, направления прикладывания противоположны для центробежной силы E и центробежной силы A подвижной улитки (31), для центробежной силы F и центробежной силы В первого уравновешивающего груза (81) и для центробежной силы G и центробежной силы С второго уравновешивающего груза (82). Это означает, что центробежные силы E, F и G трех грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, приложены так, что деформация коленчатого вала (40), вызванная центробежными силами А, В и С, снижается. Таким образом, деформация коленчатого вала (40) может быть снижена даже в случае, когда количество оборотов коленчатого вала (40) велико, и центробежные силы А, В и С подвижной улитки (31) и двух уравновешивающих грузов (91, 92) велики. В результате, предотвращается локальное образование чрезмерно высокого контактного давления вследствие неравномерного контакта коленчатого вала (40) с подшипниками (63, 71), таким образом снижая износ подшипников (63, 71).

Преимущества вариантов выполнения

В настоящем варианте выполнения главный вал (41) коленчатого вала (40) снабжен грузом (80) для уравновешивания центробежной силы A подвижной улитки (31) во время вращения и для снижения деформации коленчатого вала (40), вызванной уравновешиванием центробежной силы A подвижной улитки (31). Следовательно, возможно снизить деформацию коленчатого вала (40), когда количество оборотов коленчатого вала (40) велико. В результате, износ подшипников может быть снижен во время высокоскоростного вращения, и снижение несущей способности вследствие износа может быть сокращено по сравнению с традиционными случаями.

Дополнительно, в настоящем варианте выполнения два уравновешивающих груза (81, 82) и три груза (91, 92, 93), снижающих деформацию, обеспечены в виде груза (80). Таким образом, возможно надежно создать состояние, в котором центробежная сила A подвижной улитки (31) уравновешена и деформация коленчатого вала (40) снижена.

Изменение первого варианта выполнения

Первый вариант выполнения может иметь следующие конфигурации.

В первом варианте выполнения первый уравновешивающий груз (81) и средний груз (92), снижающий деформацию, прикреплены к среднему участку главного вала (41) (участку между корпусом (60) и ротором (52)). Однако место крепления груза не ограничено этим участком, и по меньшей мере один из двух грузов (81, 92) может быть прикреплен к верхней поверхности ротора (52).

В первом варианте выполнения второй уравновешивающий груз (82) и нижний груз (93), снижающий деформацию, прикреплены к нижнему участку главного вала (41) (участку между ротором (52) и нижним опорным участком (70)). Однако место крепления груза не ограничено этим участком, и по меньшей мере один из двух грузов (82, 93) может быть прикреплен к нижней поверхности ротора (52).

В первом варианте выполнения каждый из первого уравновешивающего груза (81) и второго уравновешивающего груза (82) является C-образным на виде сверху и прикреплен к торцевой поверхности главного вала (41). Однако форма и расположение не ограничены такими формой и расположением до тех пор, пока центр тяжести первого уравновешивающего груза (81) расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), и центр тяжести второго уравновешивающего груза (82) расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41).

В первом варианте выполнения каждый из верхнего груза (91), снижающего деформацию, среднего груза (92), снижающего деформацию, и нижнего груза (93), снижающего деформацию, является C-образным на виде сверху и прикреплен к торцевой поверхности главного вала (41). Однако форма и расположение не ограничены такими формой и расположением до тех пор, пока центр тяжести верхнего груза (91), снижающего деформацию, расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41); центр тяжести среднего груза (92), снижающего деформацию, расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41); и центр тяжести нижнего груза (93), снижающего деформацию, расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41).

В первом варианте выполнения первый уравновешивающий груз (81) обеспечен на среднем участке главного вала (41). Однако расположение не ограничено этим участком. Например, первый уравновешивающий груз (81) может быть обеспечен на верхнем участке главного вала (41), чтобы прикладывать центробежную силу В во время вращения.

В первом варианте выполнения два уравновешивающих груза (81, 82) и три груза (91, 92, 93), снижающих деформацию, обеспечены по отдельности. Однако конфигурация не ограничена этой конфигурацией, и первый уравновешивающий груз (81) и средний груз (92), снижающий деформацию, могут быть выполнены заодно, например. Если любой из уравновешивающих грузов (81, 82) и любой из грузов (91, 92, 93), снижающих деформацию, выполнены заодно, количество деталей и этапов сборки может быть уменьшено, и себестоимость спирального компрессора (1) может быть снижена.

Второй вариант выполнения

Теперь второй вариант выполнения настоящего изобретения будет подробно описан на основе чертежей. Во втором варианте выполнения количество грузов по сравнению с первым вариантом выполнения изменено. То есть, в первом варианте выполнения имеются пять грузов (81, 82 и 91-93), обеспеченных на главном валу (41), тогда как во втором варианте выполнения три груза (101, 102, 103) обеспечены, как показано на фиг.4

Главный вал (41) коленчатого вала (40) снабжен верхним грузом (101), средним грузом (102) и нижним грузом (103). Каждый из трех грузов (101, 102, 103) является C-образным на виде сверху. Верхний груз (101) прикреплен к торцевой поверхности верхнего участка главного вала (41) и противолежит эксцентриковому участку (42) относительно осевого центра главного вала (41). Как показано на фиг.5, верхний груз (101) выполнен с возможностью создания, во время вращения, центробежной силы E, которая имеет ту же величину, что и центробежная сила E верхнего груза (91), снижающего деформацию, первого варианта выполнения. Средний груз (102) прикреплен к торцевой поверхности среднего участка главного вала (41) и противолежит верхнему грузу (101) относительно осевого центра главного вала (41). Средний груз (102) выполнен с возможностью создания, во время вращения, центробежной силы F-B, которая имеет ту же величину, что и равнодействующая сила, полученная вычитанием центробежной силы В первого уравновешивающего груза (81) из центробежной силы F среднего груза (92), снижающего деформацию, первого варианта выполнения. Нижний груз (103) прикреплен к торцевой поверхности нижнего участка главного вала (41) и расположен с той же стороны, где расположен верхний груз (101) относительно осевого центра главного вала (41). Нижний груз (103) выполнен с возможностью создания, во время вращения, центробежной силы G-C, которая имеет ту же величину, что и равнодействующая сила, полученная вычитанием центробежной силы С второго уравновешивающего груза (82) из центробежной силы G нижнего груза (93), снижающего деформацию, первого варианта выполнения. Центробежная сила B, центробежная сила C, центробежная сила E, центробежная сила F и центробежная сила G составляют первую силу, вторую силу, третью силу, четвертую силу и пятую силу настоящего изобретения соответственно.

Во втором варианте выполнения создается состояние, аналогичное состоянию первого варианта выполнения. Конкретно, создается состояние, в котором две центробежные силы В и С приложены для уравновешивания центробежной силы A подвижной улитки (31) и в котором три центробежные силы E, F и G приложены для снижения деформации коленчатого вала (40). Таким образом, аналогично первому варианту выполнения, износ подшипника во время высокоскоростного вращения может быть снижен, и снижение несущей способности также может быть соответственно сокращено во втором варианте выполнения. Дополнительно, общий вес и общий объем грузов может быть меньше, чем в первом варианте выполнения, и, следовательно, возможно снизить вес спирального компрессора (1) и уменьшить пространство для установки грузов, таким образом уменьшая размер спирального компрессора (1).

Изменение второго варианта выполнения

Второй вариант выполнения может иметь следующие конфигурации.

Во втором варианте выполнения средний груз (102) прикреплен к среднему участку главного вала (41) (участку между корпусом (60) и ротором (52)). Однако средний груз (102) может быть прикреплен к верхней поверхности ротора (52). Дополнительно, нижний груз (103) прикреплен к нижнему участку главного вала (41) (участку между ротором (52) и нижним опорным участком (70)). Однако нижний груз (103) может быть прикреплен к нижней поверхности ротора (52).

Во втором варианте выполнения каждый из трех грузов (101, 102, 103) является C-образным на виде сверху, но форма не ограничена C-образной формой.

Во втором варианте выполнения описан пример, в котором центробежная сила F больше центробежной силы B, и центробежная сила G больше центробежной силы C. Однако конфигурация не ограничена этой конфигурацией, и в случае, когда центробежная сила F меньше центробежной силы B, и центробежная сила G меньше центробежной силы C, средний груз (102) может быть обеспечен на той же стороне, где расположен верхний груз (101) относительно осевого центра главного вала (41), и нижний груз (103) может быть обеспечен напротив верхнего груза (101) относительно осевого центра главного вала (41).

Во втором варианте выполнения обеспечены верхний груз (101), который создает центробежную силу E во время вращения, и средний груз (102), который создает равнодействующую силу F-B центробежной силы F и центробежной силы В во время вращения. Однако конфигурации верхнего груза (101) и среднего груза (102) не ограничены этими конфигурациями, и верхний груз (101) может создавать равнодействующую силу B+E центробежной силы В и центробежной силы E во время вращения, и средний груз (102) может создавать центробежную силу F во время вращения, как показано на фиг.6.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как описано выше, настоящее изобретение применимо в качестве спирального компрессора, который присоединен к холодильному контуру, выполняющему холодильный цикл, и сжимает холодильный агент.

ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 спиральный компрессор

20 механизм сжатия

21 неподвижная улитка

31 подвижная улитка

40 коленчатый вал

41 главный вал

42 эксцентриковый участок

50 приводной двигатель

52 ротор

80 груз

81 первый уравновешивающий груз

82 второй уравновешивающий груз

91 верхний груз, снижающий деформацию

92 средний груз, снижающий деформацию

93 нижний груз, снижающий деформацию

101 верхний груз

102 средний груз

103 нижний груз

Изобретение относится к спиральному компрессору. Спиральный компрессор (1) снабжен двумя уравновешивающими грузами (81, 82) для уравновешивания центробежной силы подвижной улитки (31) во время вращения и тремя уравновешенными грузами (91, 92, 93), препятствующими деформации, для препятствования деформации коленчатого вала (40), которая возникает при уравновешивании центробежной силы подвижной улитки (31) и центробежной силы уравновешивающих грузов (81, 82). Изобретение препятствует снижению несущей способности во время высокоскоростного вращения, препятствуя деформации коленчатого вала, которая возникает при уравновешивании центробежной силы подвижной улитки во время вращения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Спиральный компрессор, содержащий:
механизм (20) сжатия, имеющий неподвижную улитку (21) и подвижную улитку (31) и выполненный с возможностью сжатия текучей среды;
коленчатый вал (40), имеющий главный вал (41) и эксцентриковый участок (42), эксцентрически обеспеченный на одном конце главного вала (41) и присоединенный к задней стороне подвижной улитки (31); и
приводной двигатель (50), имеющий статор (51) и ротор (52), соединенный с главным валом (41) коленчатого вала (40) и выполненный с возможностью вращения подвижной улитки (31), при этом
по меньшей мере один из главного вала (41) коленчатого вала (40) или ротора (52) приводного двигателя (50) снабжен грузом (80), который уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения и снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31), при этом
груз (80) включает в себя уравновешивающий груз (81, 82), который уравновешивает центробежную силу подвижной улитки (31) во время вращения, и груз (91, 92, 93), снижающий деформацию, который снижает деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) и центробежной силы уравновешивающего груза (81, 82), причем
уравновешивающий груз (81, 82) включает в себя
первый уравновешивающий груз (81), чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), и
второй уравновешивающий груз (82), который расположен дальше от эксцентрикового участка (42), чем первый уравновешивающий груз (81), и чей центр тяжести расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41),
при этом груз (91, 92, 93), снижающий деформацию, включает в себя
верхний груз (91), снижающий деформацию, который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41),
средний груз (92), снижающий деформацию, который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен с той же стороны, где расположен эксцентриковый участок (42) относительно осевого центра главного вала (41), и
нижний груз (93), снижающий деформацию, который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и чей центр тяжести расположен напротив эксцентрикового участка (42) относительно осевого центра главного вала (41), и
при этом верхний груз (91), снижающий деформацию, средний груз (92), снижающий деформацию, и нижний груз (93), снижающий деформацию, уравновешены друг другом.

2. Спиральный компрессор по п. 1, в котором
по меньшей мере один из первого уравновешивающего груза (81) или второго уравновешивающего груза (82) выполнен заодно с любым из верхнего груза (91), снижающего деформацию, среднего груза (92), снижающего деформацию, и нижнего груза (93), снижающего деформацию.

3. Спиральный компрессор по п. 1, в котором
груз (80) создает, во время вращения, первую силу и вторую силу, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31), и третью силу, четвертую силу и пятую силу, которые снижают деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) первой силой и второй силой, и которые уравновешены друг другом, и
груз (80) включает в себя верхний груз (101), который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и создает третью силу в виде его центробежной силы, средний груз (102), который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу первой силы и четвертой силы в виде его центробежной силы, и нижний груз (103), который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу второй силы и пятой силы в виде его центробежной силы.

4. Спиральный компрессор по п. 1, в котором
груз (80) создает, во время вращения, первую силу и вторую силу, которые уравновешивают центробежную силу подвижной улитки (31), и третью силу, четвертую силу и пятую силу, которые снижают деформацию коленчатого вала (40), вызванную уравновешиванием центробежной силы подвижной улитки (31) первой силой и второй силой, и которые уравновешены друг другом, и
груз (80) включает в себя верхний груз (101), который обеспечен на верхнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу первой силы и третьей силы в виде его центробежной силы, средний груз (102), который обеспечен на среднем участке главного вала (41) и создает четвертую силу в виде его центробежной силы, и нижний груз (103), который обеспечен на нижнем участке главного вала (41) и создает равнодействующую силу второй силы и пятой силы в виде его центробежной силы.