КОМПРЕССОР
COMPRESSOR

Изобретение относится к компрессору для хладагента, имеющему корпус компрессора, причем корпус компрессора оснащен всасывающим патрубком и нагнетательным патрубком, причем компрессор содержит компрессионный модуль, расположенный в компрессионной части корпуса компрессора, и электрический двигатель, расположенный в моторной части корпуса компрессора, причем электрический двигатель содержит статор, расположенный в установочной втулке статора моторной части корпуса, и ротор, охваченный статором и расположенный на ведущем валу электрического двигателя для вращения вокруг оси вращения совместно с ведущим валом, причем статор содержит сердечник статора, имеющий пакет пластин и простирающийся параллельно оси вращения от первой торцовой стороны ко второй торцовой стороне, и имеет обмотки, простирающиеся через сердечник статора и формирующие концевые обмотки, расположенные перед торцовыми поверхностями, а сердечник статора оснащен по меньшей мере двумя опорными элементами статора, прикрепленными к сердечнику статора и простирающимися в радиальном направлении оси вращения за внешнюю поверхность сердечника статора для опоры статора на внутреннюю поверхность установочной втулки статора.
Такие компрессоры являются известными из уровня техники. Согласно известным конструкциям установочная втулка статора оснащена опорными элементами статора, в то время как сердечник статора обычно имеет цилиндрическую внешнюю поверхность, примыкающую к опорным элементам статора в составе установочной втулки статора.
Эти известные конструкции требуют сложных процессов механической обработки и имеют другие ограничения относительно сборки электрического двигателя в корпусе.
Прежде всего, в известных конструкциях необходимым является уменьшение внешнего диаметра концевых обмоток относительно внешнего диаметра сердечника статора с целью предотвращения столкновения с опорными элементами статора во время сборки.
Поэтому целью настоящего изобретения является улучшение компрессора согласно вышеупомянутым признакам с целью упрощения его механической обработки и сборки.
Эта цель достигнута в компрессоре, в котором предусмотрен направляющий поток канал для направления по меньшей мере части входящего через всасывающий патрубок хладагента вдоль внешней стороны статора до его вхождения в компрессионный модуль, причем поток хладагента через направляющие поток каналы простирается вдоль опорных элементов статора электрического двигателя.
Канал для направления, по меньшей мере, части хладагента может быть представлен любым проходом, через который хладагент может протекать в конкретном направлении потока, независимо от какого-либо существующего или несуществующего ограничения в направлении, поперечном указанному направлению потока.
Наличие опорных элементов статора, расположенных на сердечнике статора, обеспечивает упрощение механической обработки внутренней поверхности втулки данной корпусной втулки ввиду того, что наличие опорных элементов статора на сердечнике статора обеспечивает использование упрощенных производственных процессов.
Кроме того, то обстоятельство, что опорные элементы статора прикреплены к сердечнику статора, обеспечивает улучшенное охлаждение сердечника статора потоком хладагента через направляющие поток каналы, простирающиеся вдоль опорных элементов статора электрического двигателя.
Конструкция согласно изобретению обеспечивает увеличение поперечного сечения потока без увеличения внешнего диаметра или длины корпусной втулки, или уменьшение внешнего диаметра или длины корпусной втулки при поддержании поперечного сечения потока.
Особо предпочтительным является тот случай, когда внешняя сторона статора оснащена внешними поверхностями концевых обмоток статора, а внешняя поверхность сердечника статора простирается между концевыми обмотками статора.
Кроме того, внешние поверхности концевых обмоток могут быть расположены на меньшем радиальном расстоянии от оси вращения, чем внешняя поверхность сердечника статора.
Особо предпочтительным является тот случай, когда внешняя поверхность концевых обмоток расположена более или менее заподлицо с внешней поверхностью сердечника статора.
В этой связи выражение «более или менее заподлицо» означает, что радиальное расстояние от оси вращения внешней поверхности концевых обмоток равно радиальному расстоянию внешней поверхности сердечника статора или превышает 95% радиального расстояния внешней поверхности сердечника статора.
Особо предпочтительным является тот случай, когда радиальное расстояние от оси вращения внешних поверхностей концевых обмоток превышает 98% радиального расстояния внешней поверхности сердечника статора.
Тем не менее, предпочтительным является, когда с целью получения невозмущенного потока хладагента, и тем самым, повышения эффективности охлаждения внешних поверхностей концевых обмоток, внешняя поверхность сердечника статора выполнена заподлицо с внешними поверхностями концевых обмоток.
Наличие внешней поверхности концевых обмоток, выполненной заподлицо с внешней поверхностью сердечника статора, обеспечивает увеличение внутренних поверхностей концевых обмоток, что предоставляет большее пространство для расположения подшипниковой системы совместно с подшипниковой втулкой максимально близко от ротора.
Такая конструкция обеспечивает сокращения длины двигателя и/или нагрузки на подшипниковую систему вследствие расположения статора ближе к подшипниковой системе.
Относительно конструкции опорных элементов статора, до настоящего момента не было обеспечено какой-либо более подробной информации.
Особо предпочтительным является тот случай, когда опорные элементы статора оснащены радиально внешними опорными поверхностями, примыкающими к внутренней поверхности втулки корпусной втулки.
Особо предпочтительным является тот случай, когда внешние опорные поверхности опорных элементов статора примыкают к внутренней поверхности втулки путем формирования фрикционной посадки или даже прессовой посадки.
Одно предпочтительное решение предусматривает, что опорные элементы статора образованы посредством выступов пластин сердечника статора, которые простираются за внешнюю поверхность сердечника статора.
В этом случае выступы, предпочтительно, изготовлены в виде неотъемлемых частей или совокупно с образующими сердечник пластинами, и укладывание в пакет оснащенных выступами пластин приводит к формированию опорных элементов статора.
В принципе, простая конструкция обеспечивает прохождение опорных элементов статора от одной торцовой стороны сердечника статора к другой торцовой стороне, прежде всего, в параллельном оси вращения направлении.
Тем не менее, является возможным обеспечение опорных элементов статора, имеющих уменьшенную протяженность параллельно оси вращения, например, посредством обеспечения только части образующих сердечник статора пластин образующих опорные элементы статора выступов.
Например, является возможным формирование опорных элементов статора посредством выступов нескольких пластин, примыкающих к торцовой стороне, которые затем сопровождаются пластинами без выступов, а после этого, вновь сопровождаются имеющими выступы пластинами, прежде всего, примыкающими к другой торцовой стороне пластинами.
Кроме того, предпочтительное и упрощенное решение предусматривает опорные элементы статора, простирающиеся только параллельно оси вращения.
Тем не менее, опорные элементы статора также могут быть разработаны в виде изогнутых опорных элементов статора, которые простираются одним своим компонентом в направлении оси вращения, но также, и другим своим компонентом, с возрастающим углом вращения относительно оси вращения, таким образом, что например, опорные элементы статора могут иметь форму в виде винтовых витков.
Другое выгодное решение предусматривает, что опорные элементы статора прикреплены к сердечнику статора, поскольку являются отдельными элементами.
В этом случае сердечник статора образован пластинами, имеющими внешний контур, который, например, является, по существу, цилиндрическим, и на внешнем контуре расположены опорные элементы статора и прикреплены к нему.
Например, является возможным приваривание опорных элементов статора к внешнему контуру сердечника статора.
В этом случае опорные элементы статора могут быть, например, разработаны в виде элементов, имеющих монолитное или массивное поперечное сечение.
Тем не менее, предпочтительным является, когда опорные элементы статора разработаны в виде полых элементов, и прежде всего, в виде обеспечивающего дополнительный направляющий поток канала, который простирается через опорные элементы статора.
Такая конструкция позволяет увеличение поперечного сечения потока без увеличения диаметра корпусной втулки или уменьшение диаметра корпусной втулки при поддержании поперечного сечения потока.
Например, опорные элементы статора могут быть выполнены в виде труб или иметь любую требуемую форму, формирующую такой дополнительный направляющий поток канал.
Одна из особо предпочтительных конструкций предусматривает, что опорные элементы статора являются П-образными.
Особо предпочтительная конструкция предусматривает, что опорные элементы статора содержат два опорных участка, прикрепленные к сердечнику статора, и фланцевые участки, примыкающие к опорным участкам и простирающиеся до связующего участка, расположенного на удалении от внешней поверхности сердечника статора.
В этом случае опорные элементы статора обеспечивают дополнительный направляющий поток канал посредством наличия этого дополнительного направляющего поток канала, расположенного между связующим участком и областью внешней поверхности сердечника статора, покрытой связующим участком, а также между двумя фланцевыми участками.
Прежде всего, в такой конструкции опорные участки приварены к внешней поверхности сердечника статора.
В целом, является предпочтительным, когда опорные элементы статора расположены вокруг оси вращения на идентичных угловых расстояниях друг от друга с целью оказания симметричной поддержки сердечнику статора в корпусной втулке.
Кроме того, особо предпочтительным является случай оснащения более чем двумя опорными элементами статора.
Например, статор может быть оснащен по меньшей мере тремя опорными элементами статора.
Одно предпочтительное решение предоставляет четыре опорных элемента статора на сердечнике статора, что обеспечивает симметричную опору сердечника статора в корпусной втулке.
Относительно внутренней поверхности втулки корпусной втулки, механическая обработка для внутренней поверхности втулки оказывается упрощенной, когда внутренняя поверхность втулки является цилиндрической поверхностью, причем цилиндрическая поверхность имеет, в общем случае, ряд поперечных сечений, которые не обязательно должны быть круглыми.
Тем не менее, является особо предпочтительным, когда внутренняя поверхность втулки имеет круглое поперечное сечение, поскольку в этом случае упрощено введение статора, имеющего сердечник статора с опорными элементами статора.
Настоящее изобретение не ограничено охлаждаемым всасываемым газом двигателем, оно применимо также, например, к охлаждаемому нагнетаемым газом двигателю, а также к любому виду охлаждаемых газом двигателей.
Кроме того, предпочтительные признаки настоящего изобретения раскрыты в связи с подробным техническим описанием нескольких вариантов осуществления компрессора согласно настоящему изобретению на чертежах.
Фиг. 1 показывает вид в перспективе компрессора для хладагента,
Фиг. 2 показывает поперечный разрез вдоль линий 2-2 на фиг. 1,
Фиг. 3 показывает поперечный разрез вдоль линий 3-3 на фиг. 2,
Фиг. 4 показывает поперечный разрез вдоль линий 4-4 на фиг. 2,
Фиг. 5 показывает вид в перспективе статора согласно первому варианту осуществления,
Фиг. 6 показывает вид в направлении А на фиг. 5,
Фиг. 7 показывает вид, подобный таковому на фиг. 6, второго варианта осуществления согласно настоящему изобретению,
Фиг. 8 показывает вид в перспективе статора согласно третьему варианту осуществления согласно настоящему изобретению,
Фиг. 9 показывает увеличенный вид на область В на фиг. 8,
Фиг. 10 показывает вид спереди по стрелке С на фиг. 8,
Фиг. 11 показывает вид в перспективе четвертого варианта осуществления согласно настоящему изобретению,
Фиг. 12 показывает увеличенный вид на область D на фиг. 11, и
Фиг. 13 показывает вид спереди по стрелке Е на фиг. 11.
Компрессор 10 для хладагента, как показано на фиг. 1, содержит корпус 12 компрессора, простирающийся в продольном направлении 14, причем корпус компрессора содержит моторный участок 16 корпуса, компрессионный 22 участок, и высоконапорный участок 24 корпуса, расположенные последовательно в продольном направлении 14.
Как показано, например, на фиг. 1 и фиг. 2, моторная часть 16 корпуса на ее противоположной компрессионной части 22 корпуса стороне оснащена крышкой 26, которая разъемным образом соединена с моторной корпусной втулкой 28, охватывающей гнездовую часть 32 в моторной части корпуса 16 и служащей для расположения в ней электрического двигателя 34.
Электрический двигатель 34, как таковой, содержит статор 36, расположенный в гнездовой части 32, и поддержанный корпусной втулкой 28 и прикрепленный к ней, а также ротор 38, расположенный таким образом, что его охватывает статор 36.
Ротор 38 установлен на ведущем валу 42 компрессора, простирающемся через ротор 38, и от ротора 38, простирающийся к компрессионному модулю 44 с целью приведения в действие одного или нескольких компрессионных элементов 46, например пары винтов. Тем не менее, компрессионный элемент 46 может также быть представлен поршнем или спиралью или другим видом компрессионного элемента.
Ведущий вал 42, предпочтительно, является поворотно-подвижным, установленным вокруг оси 52 вращения посредством подшипниковой системы 54, расположенной между компрессионным модулем 44 и электрическим двигателем 34 и содержащей, например, несколько роликовых подшипников 56, 58, удаленных друг от друга в продольном направлении 14, и удерживаемой посредством подшипниковой втулки 62, которая выполнена, например, в виде интегральной части корпуса 12 компрессора.
В особом варианте осуществления ведущий вал 42 с его поддерживающим ротор участком 72 имеет опору посредством только подшипниковой системы 54, и его свободный конец 74, расположенный на стороне поддерживающего ротор участка 72 напротив подшипниковой системы 54, расположен без опоры относительно корпуса 12 компрессора.
Также являются возможными и другие решения, имеющие дополнительные подшипники на поддерживающем ротор участке 72 и/или на свободном конце 74.
Статор 36 содержит, как показано, например, на фиг. 2 и фиг. 3, сердечник 82 статора, изготовленный из пакета пластин 84, которые уложены в пакет в параллельном оси 52 вращения направлении, причем пакет простирается от первой торцовой стороны 86 сердечника 82 ротора ко второй торцовой стороне 88 сердечника ротора.
Кроме того, сердечник 82 статора оснащен обмотками электрических сердечников, простирающимися через сердечник 82 статора и формирующими концевые обмотки 92, 94, расположенные за пределами сердечника 82 статора и перед торцовыми сторонами 86, 88.
Для снабжения компрессора 10 хладагентом корпус компрессора оснащен всасывающим патрубком 102, расположенным на крышке 26 для поставки подлежащего сжатию хладагента к гнездовой части 32 электрического двигателя 34 с целью охлаждения электрического двигателя 34 потоком 104 хладагента, входящим в гнездовую часть 32 через всасывающий патрубок 102 и формирующим внешний поток 106, протекающий через направляющий поток канал 112, образованный внутренней поверхностью 114 втулки корпусной втулки 28 и внешней стороной 116 статора 36, причем внешняя сторона 116 образована внешними поверхностями 122 и 124 концевых обмоток 92, 94, которые направлены к внутренней поверхности 114 корпусной втулки 28, а между концевыми обмотками 92, 94 - образована внешней поверхностью 126 сердечника 82 статора.
Предпочтительно, поток 104 хладагента не только формирует внешний поток 106 хладагента, но также и внутренний поток 132 хладагента, протекающий вдоль внутренних поверхностей 134, 136 соответствующих концевых обмоток 92, 94 и между концевыми обмотками 92, 94 через зазор 138 между статором 36 и ротором 38.
Внешний поток 106 вначале охлаждает концевую обмотку 92, которая направлена к крышке 26, путем протекания вдоль ее внешней поверхности 122, затем охлаждает сердечник 82 статора путем протекания вдоль его внешней поверхности 126, и наконец, охлаждает концевую обмотку 94 путем протекания вдоль ее внешней поверхности 124, причем концевая обмотка 94 направлена к компрессионному модулю 44.
После этого, внешний поток 106 входит в перепускное отверстие 142, посредством которого внешнему потоку 106 обеспечена возможность оставления гнездовой части 132 и поступления в компрессионный модуль 44.
Предпочтительно, внутренний поток 132 вначале охлаждает внутреннюю поверхность 134 концевой обмотки 192, затем простирается через зазор 138, и наконец, охлаждает внутреннюю поверхность 136 концевой обмотки 94, после чего, оставляет сосуд 32 через перепускное отверстие 142 для поступления в компрессионный модуль 44.
Сжатый посредством компрессионного модуля 44 хладагент выходит из корпуса 12 через нагнетательный патрубок 144.
Как показано на фиг. 2-5, сердечник 82 статора оснащен несколькими опорными элементами 152 статора, простирающимися в радиальном направлении наружу от сердечника 82 статора за внешнюю поверхность 126 сердечника 82 статора и формирующими опорные поверхности 154, которые расположены в радиальном направлении снаружи от внешней поверхности 126 сердечника 82 статора, и примыкают к внутренней поверхности 114 втулки корпусной втулки 28.
Прежде всего, внутренняя поверхность 114 втулки статорной втулки 28 является непрерывной поверхностью, цилиндрической относительно оси 52 вращения, и имеющей круглое поперечное сечение.
Например, опорные поверхности 154 опорных элементов 152 статора подвергнуты станочной обработке с целью получения плотной посадки на внутреннюю поверхность 114 втулки корпусной втулки 28 таким образом, что обеспечено точное расположение сердечника 82 ротора в статорной втулке 28.
В первом варианте осуществления, как показано на фиг. 2-6, внешние поверхности 122 и 124 концевых обмоток 92 и 94 выполнены заподлицо с внешней поверхностью 126 сердечника 82 статора, что означает, что они находятся на том же радиальном расстоянии от оси 52 вращения с целью улучшения охлаждения на внешних поверхностях 122, 124 концевых обмоток 92, а также, кроме того, обеспечения, прежде всего, увеличения радиального расстояния внутренних поверхностей 134 и 136 концевых обмоток 92 и 94, что предоставляет увеличенное пространство вокруг ведущего вала 42 таким образом, что подшипниковая система 54 с подшипниковой втулкой 62 может быть расположена максимально близко к статору 38 с целью уменьшения длины поддерживающего ротор участка 72 на ведущем валу 42, которая простирается от подшипниковой системы 54, что в этом случае повышает точность, с которой ротор 38 вращается вокруг оси 52 вращения.
С целью фиксации сердечника 82 статора против его вращения в корпусной втулке 28, например, один из опорных элементов 152 статора может быть оснащен углублением 156, причем углубление 156 может взаимодействовать с соответствующим выступом 158 или с соответствующим гребнем 158, расположенным на корпусной втулке 28.
Во втором варианте осуществления, который показан на фиг. 7, внешняя поверхность 122 концевой обмотки 92 уменьшена относительно ее радиального расстояния от оси 52 вращения по сравнению с внешней поверхностью 126 сердечника 82 статора.
В том, что относится ко всем прочим признакам этого второго варианта осуществления, эти признаки снабжены теми же ссылочными обозначениями таким образом, что относительно их описания, отсылка делается на представленные в связи с первым вариантом осуществления объяснения.
Опорные элементы 152 статора согласно первому и второму вариантам осуществления получены посредством выступов, например всех пластин 84, используемых для формирования сердечника 82 статора, причем выступы 162, будучи выровненными друг относительно друга, формируют непрерывное утолщение или гребень, простирающийся параллельно оси 52 вращения между торцовыми сторонами 86 и 88 сердечника 82 статора.
Тем не менее, опорные элементы 152 статора могут быть уменьшены в их длине посредством оснащения только части пластин 84 выступами 62 или, например, путем оснащения нескольких первых и нескольких последних пластин 84 выступами 162 таким образом, что пластины 84 между несколькими первыми и несколькими вторыми пластинами не имеют каких-либо выступов 162. Предпочтительно, выступы 162 выполнены интегрально или совокупно с соответствующими пластинами 84 таким образом, что в ходе процесса образования пластин 84 выступы 162 оказываются образованными в ходе того же процесса формирования, который использован для формирования пластин 84.
Предпочтительно, пластины 84 оснащены четырьмя выступами 162, расположенными на одинаковом угловом расстоянии друг относительно друга вокруг оси 52 вращения таким образом, что эти выступы 162 могут быть изготовлены с минимальными потерями листа ленточного материала, из которого изготовлены пластины 84, например, способом вырезания или вырубки.
В третьем варианте осуществления все идентичные с первым и вторым вариантами осуществления элементы оснащены теми же ссылочными обозначениями таким образом, что на них может быть сделана отсылка.
Согласно третьему варианту осуществления опорные элементы 152' статора не являются неотъемлемой частью сердечника 82 статора, но изготовлены из фасонных металлических листовых элементов 172, которые имеют два опорных участка 174, 176, которые, например, приварены к сердечнику 82 статора, прежде всего, к внешней поверхности 126 сердечника 82 статора, причем от каждого опорного участка 174, 176 фланцевый участок 184, 186 простирается от внешней поверхности 126 сердечника 82 статора к связующего участка 188, соединяющего фланцевые участки 184, 186 на их противоположных опорным участкам 174, 176 концах, и причем они имеют криволинейную форму таким образом, что, прежде всего, связующий участок 188 простирается на постоянном расстоянии от внешней поверхности 126 сердечника 82 ротора, и формирует при этом опорную поверхность 154'', служащую для примыкания к внутренней поверхности 114 втулки корпусной втулки 28 с тем же искривлением относительно оси вращения 52, что и внутренняя поверхность 114 втулки корпусной втулки 28.
Согласно показанному на фиг. 8-9 варианту осуществления опорные элементы 152' статора расположены на внешней поверхности 126 сердечника 82 статора на одинаковых угловых расстояниях друг от друга относительно оси вращения 52.
Вследствие того, что связующий участок 188 простирается на удалении от внешней поверхности 126 сердечника 82 статора, опорные элементы 152' статора формируют собой дополнительный направляющий поток канал 192, простирающийся между связующим участком 188 и покрытой связующим участком 188 областью 194 внешней поверхности 126, и кроме того, между фланцевыми участками 184, 186 таким образом, что в дополнение к направляющим поток каналам 112, образованным между опорными элементами 152' статора, направляющий поток канал 192 предоставляет улучшенное охлаждение сердечнику 82 статора в области опорных элементов 152' статора.
Согласно третьему варианту осуществления опорные элементы 152' статора простираются параллельно оси 52 вращения между торцовой стороной 86 и торцовой стороной 88 сердечника 82 статора, но они могут быть также уменьшены относительно их продольной протяженности, если они обеспечивают достаточную стабильность для расположения сердечника 82 ротора в корпусной втулке 28.
Кроме того, опорные элементы статора 152' вследствие того, что связующий участок 188 простирается на радиальном расстоянии от покрываемой связующим участком 188 области 194 поверхности, предусматривает обеспечение опорным элементам 152' статора некоторой радиальной эластичности таким образом, что опорные поверхности 154' могут быть с некоторой эластичностью перемещены относительно сердечника 82 статора с целью получения присоединения с силовым замыканием между опорными элементами 152' статора и корпусной втулкой 28.
Согласно показанному на фиг. 11-13 четвертому варианту осуществления сердечник 82 ротора не оснащен ровной цилиндрической внешней поверхностью 126, но внешняя поверхность 126 сердечника 128 статора оснащена продольными ребрами 202, простирающимися параллельно оси 52 вращения с целью увеличения поверхности для теплового обмена между внешним потоком 106 в направляющих поток каналах 112 и направляющими поток каналами 192. Продольные ребра 102, предпочтительно, получены посредством выполненных интегрально с пластинами 84 выступов, причем выступы при укладывании в пакет пластин 84 формируют продольные ребра 202, которые, предпочтительно, простираются параллельно оси 52 вращения.