ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР
REFRIGERATOR COMPRESSOR

Изобретение относится к герметично закрытому холодильному компрессору с электродвигателем, содержащим статор и ротор, и с компрессорным блоком, размещенным на держателе, содержащим удерживающий элемент и кольцевое основание.
Подобный компрессор известен, например, из документа DE 102008024671, согласно которому компрессорный блок закреплен на удерживающем элементе, соединенном с основанием, которое закреплено на верхней передней стороне статора. Основание и удерживающий элемент представляют собой детали, выполненные из листового металла, причем удерживающий элемент имеет большую толщину, чем основание.
Такие холодильные компрессоры можно изготавливать имеющими относительно небольшую массу. Между тем, на низких скоростях они работают относительно нестабильно и создают мешающие акустические шумы, когда компрессорный блок ударяется о кожух компрессора.
Холодильные компрессоры используются, например, в холодильных устройствах, таких как холодильники и морозильники. Помимо небольшой высоты холодильного компрессора, требуется, чтобы он имел низкое энергопотребление. В случае использования в холодильных устройствах материалов с улучшенными изоляционными свойствами становится возможным снизить энергопотребление за счет снижения скорости холодильного компрессора. Однако известные холодильные компрессоры на низких скоростях часто работают неустойчивым образом.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в разработке холодильного компрессора небольшой высоты, способного плавно работать на низких скоростях.
В отношении холодильного компрессора, упомянутого во введении, поставленная задача решена благодаря использованию такого основания, которое закрывает двигатель на большей части его периметра и на большей части его осевой протяженности.
Другими словами это означает, что двигатель частично размещен внутри держателя. Это позволяет свести к минимуму высоту в осевом направлении. При этом остается достаточно места для основания в радиальном направлении снаружи двигателя, вследствие чего основание может быть выполнено с использованием достаточно большого количества материала и, таким образом, с достаточно большой массой. Большая масса основания, во-первых, уменьшает вибрацию холодильного компрессора во время работы и, во-вторых, смещает диапазон резонанса, благодаря чему на низких скоростях не будет происходить резонансных колебаний холодильного компрессора. В связи с тем, что масса основания находится радиально снаружи двигателя, происходит значительное увеличение силы инерции, которая уменьшает вращательные колебания во время пуска и остановки холодильного компрессора. Это гарантированно исключает вероятность ударения компрессорного блока о корпус компрессора.
В особо предпочтительном случае основание выполнено в виде литого элемента, а удерживающий элемент выполнен в виде детали из листового металла. Деталь из листового металла можно изготавливать относительно небольшой массы и малой толщины и при этом она будет иметь достаточную прочность. Выполнение основания как литого элемента позволяет выпускать его экономически эффективным способом и по-прежнему в достаточно произвольной форме.
Согласно предпочтительному варианту изобретения удерживающий элемент расположен по существу радиально внутри основания. Кольцеобразное основание окружает собой свободное пространство, в котором расположен двигатель. Это свободное пространство покрывается удерживающим элементом, размещенным радиально внутри основания. Однако удерживающий элемент может также закрывать основание радиально, что является предпочтительным, например, для обеспечения фиксации простым образом. В этой связи понятно, что компрессорный блок крепится на удерживающем элементе, при этом основание расположено на той стороне удерживающего элемента, которая обращена к двигателю.
В предпочтительном случае ротор представляет собой внешний ротор. В этом случае двигатель можно изготовить с меньшей высотой, но с той же производительностью. Ротор может содержать постоянные магниты в форме сегментов круга. Поскольку двигатель расположен снаружи, такие магниты легко монтируются.
Согласно предпочтительному варианту изобретения удерживающий элемент аксиально опирается на по меньшей мере одну опорную точку, а в предпочтительном случае на три опорных точки на статоре. При этом и двигатель, и компрессорный блок опираются на удерживающий элемент. Эта опорная точка позволяет амортизировать боковые силы, возникающие, например, в процессе такта сжатия, в результате чего обеспечивается уменьшение нагрузок смещения или изгиба, действующих на удерживающий элемент или радиальный подшипник, размещенный в этом удерживающем элементе. Кроме того, контакт между статором и удерживающим элементом повышает жесткость холодильного компрессора, что приводит к снижению вибрации. В целом такая мера обеспечивает бесперебойную работу холодильного компрессора. Между тем, основание, покрывающее большую часть двигателя в окружном и в осевом направлениях, может быть выполнено не имеющим точек соприкосновения с двигателем. Это означает, что оно может быть изготовлено с относительно высокими допусками.
В предпочтительном случае сторона основания, обращенная в противоположную от компрессорного блока сторону, оснащена посадочными местами для опорных элементов. Такими опорными элементами могут быть, например, пружины, расположенные в нижней части кожуха или корпуса холодильного компрессора. Эти посадочные места могут быть выполнены в виде углублений и размещать в себе торцевые части опорных элементов. В результате компрессорный блок с двигателем могут удерживаться в кожухе в подпружиненном состоянии.
Согласно предпочтительному варианту изобретения к удерживающему элементу присоединен радиальный подшипник, предназначенный для вала, соединенного с ротором, в частности этот подшипник запрессован в отверстие в удерживающем элементе. Данный радиальный подшипник, содержащий, например, опорную втулку, расположен внутри отверстия в статоре, который закреплен на этом радиальном подшипнике. Посредством этого радиального подшипника статор крепится к удерживающему элементу. Кроме того, для ротора может быть предусмотрен дополнительный упорный подшипник, определяющий осевое положение ротора по отношению к статору. Присоединение радиального подшипника или опорной втулки путем запрессовывания представляет собой экономически целесообразный способ присоединения.
В предпочтительном случае компрессорный блок содержит цилиндр, поршень, совершающий направленное перемещение в указанном цилиндре, систему клапанов и амортизатор давления, причем компрессорный блок можно фиксировать, в частности на держателе, в виде подузла. Это обеспечивает относительно простую сборку холодильного компрессора.
Согласно особо предпочтительному варианту изобретения один конец вала содержит эксцентриковый палец кривошипа, соединенный с поршнем через шатун. Такой вариант изобретения обеспечивает относительно простое преобразование вращательного движения вала в линейное перемещение поршня.
В предпочтительном случае удерживающий элемент и основание соединены друг с другом посредством трехточечного соединения. Это означает, что между удерживающим элементом и основанием предусмотрены три точки соединения или контактные точки. В результате основание может удерживаться устойчивым образом, не создавая напряжения на удерживающем элементе.
Далее изобретение описано на примере предпочтительного варианта его выполнения, раскрытого со ссылкой на приложенные чертежи, из которых:
фиг.1 изображает поперечное сечение холодильного компрессора;
фиг.2 изображает держатель в аксонометрии.
Фиг.1 показывает холодильный компрессор 1 в поперечном сечении. Холодильный компрессор 1 содержит компрессорный блок 2 и электродвигатель 3. Компрессорный блок 2 и двигатель 3 расположены в герметично закрытом корпусе (не показан).
Двигатель 3 содержит ротор 4 и статор 5. В качестве ротора 4 используется внешний ротор, окружающий статор 5. Ротор 4 включает в себя постоянные магниты 6, которые радиально окружены коротко замкнутым кольцом 7. Ротор 4 посредством нижней части 8 жестко присоединен к валу 9, проходящему через центральное отверстие в статоре 5. Вал 9 удерживается в опорной втулке 10 радиального подшипника. Статор 5 зафиксирован на указанной опорной втулке 10.
Внутри вала 9 расположен перемещающий элемент 11, причем между перемещающим элементом 11 и полым валом 9 сформирован канал для подачи масла. Внутри вала 9 образован упорный подшипник 12, определяющий осевое положение ротора 4.
Компрессорный блок 2 и двигатель 3 соединены друг с другом посредством держателя 13, который включает в себя удерживающий элемент 14 и кольцеобразное основание 15. Основание 15 охватывает двигатель 3 вокруг большей части его периметра. Кроме того, основание 15 закрывает двигатель на большей части его осевой протяженности, т.е. в направлении оси вращения вала 9 или ротора 4. Говоря другими словами, большая часть двигателя 3 размещается внутри держателя 13 или основания 15.
Удерживающий элемент 14 покрывает свободное пространство, которое окружено основанием 15 и в котором расположен двигатель 3. Удерживающий элемент 14 расположен по существу внутри основания и в предпочтительном случае прикреплен к основанию 15 в трех контактных точках. Одна из этих точек 31, которая находится в зоне цилиндрового блока 8, показана на фиг.1. Основание 15 повышает прочность удерживающего элемента 14 и исключает возможность его деформирования по действием сил, возникающих в процессе эксплуатации. Опорная втулка 10 и соответствующий радиальный подшипник присоединены к удерживающему элементу 14 посредством тугой посадки. Это обеспечивает относительно простой способ соединения. Однако также возможно склеивание или сварка опорной втулки 10 с удерживающим элементом 14.
В зоне блока 18 поршень-цилиндр удерживающий элемент 14 удерживается на статоре 5 посредством опорной точки 17. Таким образом, и двигатель 3, и компрессорный блок 2 удерживаются на удерживающем элементе 14, тогда как основание 15 лишь соединено с удерживающим элементом 14, а в остальном расположено свободно.
Блок 18 поршень-цилиндр состоит из цилиндра 19 и линейно перемещающегося поршня 20, расположенного внутри указанного цилиндра. Поршень 20 приводится в движение посредством шатуна 21 и пальца 22 кривошипа, эксцентрично соединенного с валом 9.
Основание 15 представляет собой литую деталь, которую можно изготавливать в требуемой форме относительно малозатратным способом. Удерживающий элемент 14 выполнен в виде детали из листового металла. Соответственно, основание 15 характеризуется существенно большей массой, чем удерживающий элемент 14. Это приводит к тому, что радиально снаружи присутствует относительно большая масса и, следовательно, большая сила инерции. Напротив, центральная часть холодильного компрессора 1 с удерживающим элементом 14 является относительно легкой и обеспечивает небольшую конструктивную высоту. Тем не менее, выполнение удерживающего элемента 14 в виде детали из листового металла и его трехточечное соединение 31 с основанием 15 все же позволяют удерживающему элементу 14 обладать такой механической стабильностью при малой толщине материала, которая является достаточной для уравновешивания сил, возникающих во время работы. При этом сила инерции определяется по существу основанием 15.
Фиг.2 в трехмерном представлении изображает держатель 13 с удерживающим элементом 14 и основанием 15. Опорная втулка 10 радиального подшипника запрессована в центральное отверстие удерживающего элемента 14 и проходит в осевом направлении. Основание 15 имеет кольцеобразную форму и окружает собою свободное пространство, закрываемое удерживающим элементом 14. В этой связи можно сказать, что удерживающий элемент 14 расположен по существу радиально внутри основания 15. Удерживающий элемент 14 опирается на верхнюю сторону основания 15 (на фиг.2 не видна), которая обращена к компрессорному блоку 2. Соответственно, в собранном состоянии холодильного компрессора 1 основание 15 расположено ниже удерживающего элемента 14.
На нижней стороне 23 основания 15, обращенной в противоположную от компрессорного блока 2 сторону, на основании 15 предусмотрены посадочные места 24, 25, 26, 27, используемые для размещения опорных элементов, с помощью которых основание 15 может быть расположено в корпусе холодильного компрессора 1. Опорные элементы могут быть представлены винтовыми пружинами. В результате компрессорный блок 2 и двигатель 3 удерживаются посредством держателя 13 или основания 15 в подпружиненном состоянии. И основание 15, и двигатель 3, и компрессорный блок 2 крепятся на удерживающем элементе 14.
На своей нижней стороне удерживающий элемент 14 имеет три выступа 28, 29, 30, предназначенные для формирования опорных точек, с помощью которых удерживающий элемент 14 аксиально удерживается на статоре 5 двигателя 3. Через эти опорные точки могут передаваться боковые силы, которые возникают, в частности, во время такта сжатия в блоке 18 поршень-цилиндр и которые оказывали бы воздействие на опорную втулку 10 и сгибали бы ее. Это означает, что указанные опорные точки уменьшают нагрузку на радиальный подшипник.
Формирование ровно трех выступов или опорных точек приводит к обеспечению точно определенной опоры для удерживающего элемента 14 на статоре 5. Опорные точки по возможности должны быть расположены в радиальном направлении ближе к краю статора и находиться в зоне пластин сердечника статора. По меньшей мере одна опорная точка 17 должна находиться под блоком 18 поршень-цилиндр. Это обеспечивает хорошую жесткость, вследствие чего не происходит подъема пальца кривошипа вала 9 по причине наклона опорной втулки 10.
Благодаря тому, что основание размещено вокруг двигателя, или, говоря другими словами, тому, что двигатель расположен внутри свободного пространства основания, становится возможным уменьшить высоту холодильного компрессора и разместить массу основания радиально снаружи на относительно далеком расстоянии, что обеспечивает высокую инерцию. Удерживающий элемент, соединяющий компрессорный блок с двигателем, может быть выполнен достаточно тонким, поскольку от него не требуется, чтобы он увеличивал инерционную массу. Соответственно, высота удерживающего элемента и, как следствие, всего холодильного компрессора сводятся к минимуму. При этом то обстоятельство, что инерционная масса расположена снаружи, гарантирует, что холодильный компрессор будет работать плавно в том числе и на низкой скорости вращения, причем как во время запуска, так и во время остановки.