[发明专利]用于交替型冷却压缩机的曲轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有改进的润滑油孔的交替型冷却压缩机的曲轴。

背景技术

压缩具有将预定流体容积的压力增加到用于执行制冷循环所需的压力的作用。

图1示意性图示了交替型冷却压缩机运动组件的主要部件，其中连接杆/曲轴系统用于将电动机的旋转运动转换为活塞的交替运动。

因此，图1图示了主轴(或轴本体)1通过凸缘3与偏心销2连接。偏心销2通过连接杆4与在汽缸体6的汽缸6a内运动的活塞5连接。该组件由电动机7驱动，其中，紧固到轴1或电动机7的转子7a的泵8向该组件供给润滑油9。

制冷工业与冷却压缩机的性能密切相关。事实上，为提高这种性能，已经进行很多工作和研究，其主要地集中于降低运动部件的机械损失，例如压缩机径向轴承上产生的损失。

径向轴承中的机械损失由部件表面之间的接触产生以及润滑油的存在引起的粘性摩擦产生。

由轴和轴承的表面接触产生的损失遵循如下公式：

Pot＝Fa×ω×R，此处，Fa＝μ×N，

其中

Pot＝摩擦产生能力；

Fa＝摩擦力；

ω＝相对角速度；

R＝轴半径；

μ＝动摩擦系数；和

N＝法向力。

粘性摩擦损失(来自由于轴和轴承之间运动的润滑油的剪切)遵循下列公式：

Pot：cte×f(ω)×(η×ω²×R³×L)/c

其中

Pot＝摩产生能力；

ω＝面之间的相对速度；

η＝油粘度；

R＝轴半径；

L＝轴承有效宽度；

c＝表面之间的径向间隙；和

ε＝轴/轴承偏心率。

为了减少这种机械损失，现有技术已知的解决方案包括改变组件的结构以减少摩擦。这种解决方案中，提及了降低轴和偏心销直径的可能性。

由于粘性损失的减少与轴半径的立方成正比，轴承直径的减小是减小轴承机械损失最有利的可选方案之一。

然而，主轴本体和偏心销直径不断地减小导致在技术上存在一些困难，例如：

a)惯性力矩的减小，从而轴的强度降低；

b)油离心泵送的能力降低，由于轴直径的减小，导致油离心作用的最大半径减小；和

c)在轴本体和偏心销之间的转变区域中泵送油的能力降低。

为了降低关于(a)项的困难，例如，可以用具有较高的机械强度的材料(例如球墨铸铁或钢)制造曲轴。

关于上述(b)项的困难，例如，可以通过选择专利US6,416,296B1中提出的解决方案来克服该困难。

关于上述(c)项的困难，事实上其是在降低主轴和偏心销直径上的技术限制，主要是提高偏心销的偏心率的值时，因为加工润滑油孔的可用空间(用于在轴本体和偏心销之间输送油)被高度地限制。

现有技术已知的轴孔通常具有如图2和3所示的两种主要的结构。

在图2中，该结构包括始于限定偏心销2的汽缸的面2a的孔10，其朝主轴1的本体的中心到达横向于轴1的几何轴的孔11。

这种结构对于油泵送过程具有限制，因为为了将油从主轴本体的润滑通道输送到偏心销，需要在与曲轴旋转产生的离心力相反的方向上对油施加力以向本体中心流动。因此，在所述结构中，输送到偏心销的油体积与最大径向深度“E”(孔11在径向方向上的深度)成反比，油被施加抵抗离心力的力。

关于图3描述的结构，偏心销2的孔终止于与主轴本体1的润滑通道12直接互联的位置(限定表面通道的螺旋形通道通常用于从压缩机储存器泵送油的过程的一部分)。这种结构尽管消除了在与离心力相反的方向泵送油的过程相关的所述问题，但是当轴向轴承为平的时显示了更好的性能，所述轴向轴承作为机械密封，从而避免了当轴本体的润滑通道未被径向止推轴承覆盖时油全部从轴排出。也就是说，当所述轴向轴承阻止或限制由于离心力的作用将要从轴排出的油的泄露时，这种结构是有效的。

尽管存在使用上述解决方案作为基础以在设计中进行较小改变的解决方案，但是当轴的直径和偏心销的直径的值低于14mm以及偏心率大于8.0mm结合使用时，这种孔的几何结构复杂性和它们的加工成本增加。

发明目的

因此，本发明的目的之一是提供一种具有孔的冷却压缩机轴，其在基本上未限制偏心销的偏心率和最低限度地限制泵送到偏心销和活塞的油体积的情况下，允许曲轴的尺寸明显减小。

发明内容