一种平衡块结构、转子组件、泵体及压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种平衡块结构、转子组件、泵体及压缩机。

背景技术

随着转子压缩机技术的不断发展，压缩机低成本、小型化开发需求越来越强烈，压缩机的外径越做越小，对应压缩机排量越做越大。压缩机的排量与缸的数量及单个缸的气缸高度、气缸内径、曲轴偏心量成正比。当压缩机壳体外径一定等情况下，气缸内径有一个最大极限值，而当气缸内径达到最大极限值范围时，需要进一步提高缸的排量时，则只能增加气缸高度；而缸高越高，对应轴承跨距大幅加大，曲轴轴承边缘接触应力增大，带来轴承部件磨损、可靠性降低的问题。

为解决大排量转子压缩机轴承跨距大导致可靠性变差的问题，如图1和图2所示，现有技术多通过采用曲轴160的短轴1602上设置曲轴平衡块110方案，以优化轴系平衡结构，减小曲轴扰曲变形来提高轴系稳定性和可靠性。但是常规的曲轴短轴平衡块方案存在平衡块搅油问题，会造成压缩机运转过程负载加大，油液面波动大，造成功耗增加、能效降低、噪声、可靠性差等系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平衡块结构、转子组件，以解决现有技术中存在的曲轴短轴平衡块搅油的技术问题，大幅减小压缩机功耗及油液面波动，提高压缩机综合性能及可靠性

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种平衡块结构，包括：

平衡块本体，为偏心结构，安装在曲轴的短轴上；

储油腔，开设在所述平衡块本体上；

所述储油腔顶面高于套接在短轴上的下法兰底面，以在所述储油腔、下法兰和曲轴之间围合成油路密封腔；

所述储油腔与下法兰外周间隙配合，以供气体通过。

进一步的，所述储油腔与下法兰外周之间的间隙δ大小为0.04-0.06mm。

进一步的，所述平衡块本体包括基体、偏心部、连接部、输油孔；其中：

所述偏心部设置在所述基体一侧；

所述储油腔开设在所述基体顶部；

所述连接部设置在所述基体底部；

所述输油孔贯穿设置在所述连接部内，且与所述储油腔连通。

本发明提供的平衡块结构，安装在曲轴的短轴上，为偏心结构，具备曲轴短轴平衡块的结构功能，可有效减小压缩机转子平衡块的重量，使整个平衡系统下移，减小曲轴顶部的挠度提高轴系稳定性和可靠性；通过在平衡块本体上设置储油槽，且储油槽位于短轴末端，储油腔顶面高于套接在短轴上的下法兰底面，以在储油腔、下法兰和曲轴之间围合成油路密封腔，可以实现下法兰腔内的油、气路完全分离，能有效解决曲轴短轴平衡块搅油问题，大幅减小压缩机功耗，提高压缩机性能及可靠性。

第二方面，本发明提供的一种转子组件，包括曲轴、下法兰；所述曲轴包括短轴，所述下法兰套接在所述短轴上；所述平衡块结构安装在所述短轴上；所述下法兰的轴颈伸入到所述储油腔内。

进一步的，所述短轴上对应于所述储油腔位置设置有回油孔，以供所述储油腔内的油液回流到曲轴中心油孔中。

进一步的，所述回油孔为直孔或斜孔。

进一步的，所述回油孔数量为至少一个，所有的所述回油孔沿所述短轴圆周方向均匀设置。

进一步的，所述轴颈下端与所述曲轴下端之间留有间隔，所述回油孔开设在所述间隔位置。

进一步的，所述曲轴包括至少一个偏心轴，所述平衡块本体的偏心部与相邻的所述偏心轴在水平方向呈180°夹角设置。

进一步的，所述回油孔的总通道截面积S与所述曲轴的中心油孔截面积S0之间的关系为：0.2≤S/S0≤0.4。

进一步的，所述平衡块本体上端面与所述下法兰的轴颈下端面在轴向上具有高度差h。

进一步的，所述高度差h≥1。

进一步的，所述下法兰内孔侧壁上设置有供泵入的油向上流通的螺旋油槽或若干竖直油槽；当所述油槽为螺旋油槽时，螺旋方向与所述曲轴的旋转方向相同。

本发明提供的转子组件，通过设置能够实现下法兰腔油气分离的平衡块结构，能有效解决曲轴短轴平衡块搅油问题，大幅减小压缩机功耗及油液面波动，提高压缩机综合性能及可靠性。

第三方面，本发明提供的一种泵体，包括所述转子组件。

第四方面，本发明提供的一种压缩机，包括所述泵体。

进一步的，所述压缩机为大排量转子压缩机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中压缩机的结构示意图；

图2是现有技术中泵体内曲轴平衡块及油气路结构示意图；

图3是本发明泵体中平衡块结构及油气路结构示意图；

图4是图3中M局部放大图；

图5是本发明平衡块结构的俯视图；

图6是本发明平衡块结构的主视剖面图；

图7是本发明转子组件中短轴一种实施例的径向回油孔主视图；

图8是本发明转子组件中短轴一种实施例的径向回油孔的俯视截面图；

图9是本发明转子组件中短轴另一种实施例径向回油孔的主视图；

图10是本发明转子组件中短轴另一种实施例径向回油孔的俯视截面图；

图11是本发明泵体中下法兰一种实施例的结构示意图；

图12是本发明泵体中下法兰另一种实施例的结构示意图。

图中1、平衡块本体；11、偏心部；12、输油孔；13、连接部；14、基体；15、装配孔；16、螺钉孔；2、储油腔；3、回油孔；20、上法兰；30、第一气缸；40、第一隔板；50、第二隔板；60、第二气缸；70、下法兰；701、法兰座；702、轴颈；703、排气口；704、内孔；705、油槽；80、盖板；90、泵油件；100、壳体；110、曲轴平衡块；120、第二偏心轴；130、第二滚子；140、第一滚子；150、第一偏心轴；160、曲轴；1601、长轴；1602、短轴；170、侧向油孔；180、中心油孔；200、电机；300、分液器；400、冷冻油。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，为现有技术中压缩机和泵体的结构示意图，在图1中，压缩机包括壳体100、设置在壳体100内以带动曲轴160旋转的电机200、与压缩机的气体出口和油液出口均连接的分液器300和位于壳体100底部油池内的冷冻油400；，如图2所示，壳体100内设置有泵体，泵体包括曲轴平衡块110、第一偏心轴120、第二滚子130、第一滚子140、第一偏心轴150、曲轴160、长轴1601、短轴1602；为了解决大排量转子压缩机轴承跨距大，易造成轴承部件磨损的问题，在曲轴160的短轴1602上设置曲轴平衡块110，利用曲轴平衡块110减少曲轴扰曲变形。如图2所示，在现有技术中压缩机内泵体中气路和油路的流向分别为，压缩机通过电机200电磁力驱动曲轴160旋转，曲轴160带动泵油件90将壳体100底部油池的润滑油(冷冻油400)泵入曲轴160的中心油孔180，再通过曲轴160的长短轴根部的侧向油孔170分别泵至下法兰70和上法兰20内孔面的端部，然后分别通过上、下法兰上的螺旋油槽705泵至上下法兰与曲轴160长短轴的摩擦副表面上，从而实现轴承的油路润滑。

其下法兰腔油流路径：油池→泵油件→曲轴中心油孔→侧向油孔→下法兰内孔螺旋油槽→下法兰腔；

其下法兰腔排出气体路径：第二气缸60压缩腔(油气混合气体)→下法兰排气口703(油气混合气体)→第二气缸60(油气混合气体)→第二隔板50(油气混合气体)→第一隔板40(油气混合气体)→第一气缸30(油气混合气体)→上法兰20(油气混合气体)→上消音器(油气混合气体)→壳体腔(油气混合气体)。

为了解决平衡块搅油带来的性能和可靠性差问题，如图3和图4所示，本发明提供了一种平衡块结构，包括：

平衡块本体1，为偏心结构，安装在曲轴160的短轴1602上；

储油腔2，开设在平衡块本体1上，具体的开设在平衡块本体1顶面，也就是朝向短轴1602的一侧面；

储油腔2顶面高于套接在短轴1602上的下法兰70底面，以在储油腔2、下法兰70和曲轴160之间围合成油路密封腔；此处需要说明的是，在本实施例中，下法兰70包括轴颈702，轴颈702内具有内孔704，内孔704套接在短轴1602外侧，且内孔704与短轴1602之间为间隙D配合，该间隙D值为0.022-0.032；将平衡块本体1安装到短轴1602端部时，下法兰70的轴颈702以及短轴1602均会伸入到储油腔2内；且短轴1602末端与储油腔2底面接触连接，如图5、图6、图8所示，在短轴1602末端均匀设置三个螺钉孔16，在储油腔2底面上均匀设置三个装配孔15，通过螺钉依次拧入到装配孔15和螺钉孔16内实现平衡块本体1与短轴1602的固定连接；

储油腔2与下法兰70外周间隙配合，以供气体通过。

本发明提供的平衡块结构，安装在曲轴160的短轴1602上，为偏心结构，具备曲轴短轴平衡块的结构功能，可有效减小压缩机转子平衡块的重量，使整个平衡系统下移，减小曲轴顶部的挠度提高轴系稳定性和可靠性；通过在平衡块本体1上设置储油腔2，且储油腔2位于短轴1602末端，储油腔2顶面高于套接在短轴1602上的下法兰70底面，以在储油腔2、下法兰70和曲轴160之间围合成油路密封腔，可以实现下法兰腔内的油、气路完全分离，能有效解决曲轴短轴平衡块搅油问题，大幅减小压缩机功耗，提高压缩机性能及可靠性。

具体的，由于下法兰70的轴颈702伸入到储油腔2内，所以储油腔2与下法兰70外周的间隙是指储油腔2侧壁与轴颈702外周之间的间隙，通过该处留有小间隙，不仅供气体通过，而且能够在储油腔2、轴颈702和短轴1602之间围合成油路密封腔，使得油液不会经储油腔2与轴颈1702之间的间隙通过。

进一步的，在本实施例中，如图4所示，储油腔2与下法兰70的轴颈702外周之间的单边径向间隙δ大小为0.04-0.06mm，既能保证密封性又能保证零件加工的工艺性。

如图6所示，在本实施例中，平衡块本体1包括基体14、偏心部11、连接部13、输油孔12；中：

偏心部11设置在基体14一侧；

储油腔2开设在基体14顶部；

连接部13设置在基体14底部；

输油孔12贯穿设置在连接部13内，且与储油腔2连通。

具体的，基体14顶部与短轴1602下端面固定连接，连接部13与泵油件90连接；基体14的轴向中心与储油腔2的中心重合，储油腔2的中心与连接部13的中心和曲轴160的中心油孔180轴向重合，偏心部11的轴向中心与曲轴160的中心油孔180为偏心设置结构。

平衡块本体1在曲轴160旋转下带动泵油件90进行泵油；平衡块本体1因其偏心部11质心与曲轴160的中心油孔180偏心设置，其既具备曲轴短轴平衡块的结构功能，可有效减小压缩机转子平衡块的重量，使整个平衡系统下移，减小曲轴顶部的挠度提高轴系稳定性和可靠性；其储油腔2配合曲轴160和下法兰70还可以实现下法兰腔油气路分离，减小功耗、降低吐油率、减小振动，提高综合性能及可靠性。

如图3所示，本发明提供的一种转子组件，包括曲轴160、下法兰70；曲轴160包括短轴1602，下法兰70套接在短轴1602上；平衡块结构安装在短轴1602上；下法兰70的轴颈702伸入到储油腔2内。

进一步的，如图7所示，短轴1602上对应于储油腔2位置设置有回油孔3，以供储油腔2内的油液回流到曲轴160中心油孔180中。

进一步的，回油孔3为直孔或斜孔，以提高回油顺畅性。

进一步的，如图7-10所示，作为本发明的另一种可选实施方式，回油孔3数量为至少一个，如图7和图8所示，示意出了回油孔3设置一个的技术方案；如图9和图10所示，示意出了回油孔3设置六个的技术方案；所有的回油孔3沿短轴1602圆周方向均匀设置。

如图4、7和图9所示，轴颈702下端与曲轴160下端之间留有间隔，具体的，是指下法兰70的轴颈702下端面与曲轴160的短轴1602下端面之间具有间隔，回油孔3开设在间隔位置。

进一步的，曲轴160包括至少一个偏心轴，如图2和图3所示，包括第一偏心轴150个第二偏心轴120，第一偏心轴150和第二偏心轴120呈180度夹角设置。平衡块本体1的偏心部11朝向与相邻的偏心轴在水平方向呈180°夹角设置，能够对曲轴偏心部起到有效质量和力矩平衡的作用，有效减小转子平衡块的重量，使整个平衡系统下移，在保证轴系平衡的同时，曲轴顶部的挠度最小化。例如，在图3所示的状态下，偏心部11朝向左侧，而第二偏心轴120在图3的状态下偏心朝右，偏心部11与第二偏心轴120在水平方向呈对称设置结构，二者之间具有180°夹角。

如图4所示，进一步的，回油孔3的总通道截面积S与曲轴160的中心油孔180截面积S0之间的关系为：0.2≤S/S0≤0.4，其值太小回油阻力大，过大离心力大也会导致回油困难，进而导致功耗增加，影响压缩机性能及可靠性。

如图4所示，进一步的，平衡块本体1上端面与下法兰70的轴颈702下端面在轴向上具有高度差h，最优的是，高度差h≥1，保证储油腔径向密封性。

进一步的，如图11所示，作为本发明的一种可选实施方式，下法兰70的内孔704侧壁上设置有供泵入的油向上流通的螺旋油槽705；如图12所示，作为本发明的另一种可选实施方式，下法兰70的内孔704侧壁上设置有供泵入的油向上流通的贯穿内壁的若干竖直油槽705，工艺更好。下法兰70的油槽705设置在内孔704内壁上，油槽705优选地是螺旋油槽结构，且螺旋油槽从其下端至其上端的旋转方向与曲轴160的旋转方向相同，通过油槽705可以将曲轴160的中心油孔180泵入的润滑油引入下法兰70与短轴1602的摩擦副表面，实现轴承的油路润滑、降温。

当油槽705为螺旋油槽时，螺旋方向与曲轴160的旋转方向相同。

本发明提供的转子组件，通过设置能够实现下法兰腔油气分离的平衡块结构，能有效解决曲轴短轴平衡块搅油问题，大幅减小压缩机功耗及油液面波动，提高压缩机综合性能及可靠性。

如图3所示，本发明提供的一种泵体，包括上述的转子组件。泵体还包括盖板80。泵油件90通过连接件固定在盖板80上，泵油件90可采用齿轮泵制成；平衡块本体1的连接部13插入到泵油件90内，并利用连接部13过盈配合连接在泵油件90内。

如图3所示，曲轴160包括长轴1601、偏心轴、中间轴、短轴1602，与常规转子压缩机一致；曲轴在压缩机电机电磁力作用下旋转，以驱动泵体腔周期性吸气、压缩、排气，从而实现压缩机运转。同时通过曲轴中心油孔及侧向油孔，将压缩机底部油池的润滑油泵入各个摩擦副表面，实现各轴承油路润滑；

如图11和图12所示，下法兰70包括法兰座701、轴颈702、排气口703、内孔704和油槽705。

下法兰70套设在曲轴160的短轴1602上以支撑短轴1602；盖板80一端与下法兰70下端面固定连接，一端与泵油件90固定连接；泵油件90能随曲轴160转动而转动以进行泵油；平衡块本体1、短轴1602、下法兰70、盖板80、泵油件90形成密闭的下法兰腔；通过在平衡块本体1上开设储油腔2，在短轴外壁上靠近泵油件90侧开设至少一个径向回油孔3，以形成下法兰腔内油气分离结构。径向回油孔3轴向位置位于下法兰70下端面与曲轴160短轴1602下端面之间，径向回油孔3一端连通至曲轴中心油孔180，一端连通平衡块本体1的储油腔2，可以将储油腔2内的油引入曲轴中心油孔形成内部循环油路，实现下法兰腔油、气路分离。

本发明提供的一种压缩机，包括上述的泵体，具体的，压缩机为大排量转子压缩机。

本发明的压缩机中具有兼顾改善大排量转子曲轴的平衡块结构，进一步提高压缩机可靠性。

泵体油、气流路说明：

如图3和图4所示，本发明压缩机中泵体的轴承油路：压缩机通过电机电磁力驱动曲轴旋转，曲轴带动平衡块本体1转动，平衡块本体1的连接部13带动泵油件90旋转部件运转将壳底部油池润滑油经泵油件90泵入平衡块本体1的输油孔12再进入到曲轴中心油孔180，并通过曲轴长短轴根部的侧向油孔170分别泵至下法兰70和上法兰20内孔面的端部，然后分别通过上、下法兰上的螺旋油槽705泵至上下法兰与曲轴长短轴的摩擦副(主副轴承)表面上，从而实现主副轴承的油路润滑。

其下法兰腔油流路径：油池→泵油件→曲轴中心油孔→侧向油孔→下法兰内孔螺旋油槽→平衡块本体的储油腔→径向回油孔→曲轴中心油孔，完成下法兰腔内部循环油路，实现下法兰腔油、气路完全分离，有效减低吐油率，并且避免偏心凹形盘随着曲轴旋转转动搅油，减小了轴系扰度，有利于降低噪声、提高性能及压缩机可靠性。

另外，下法兰排气口703排出的为油气混合气体，本发明的平衡块结构，可以将下法兰排出的油气混合气体中油气通过压差及重力作用下经平衡块本体1与下法兰轴颈间隙进入平衡块本体1的储油腔2，再与下法兰螺旋油槽下来的油一起经短轴径向回油孔进入曲轴中心油孔，完成内部循环油路，实现下法兰排气油、气分离，减小排气含油量及排气阻力，降低吐油率，提高压缩机综合性能及可靠性。

其下法兰腔排出气体路径：第二气缸压缩腔(油气混合气体)→下法兰排气口(油气混合气体)→第二气缸(油气分离气体)→第二隔板(油气分离气体)→第一隔板(油气分离气体)→第一气缸(油气分离气体)→上法兰(油气分离气体)→上消音器(油气分离气体)→壳体腔(油气分离气体)。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。