專利名稱：往復式壓縮機肘銷軸承和潤滑通道的制作方法
技術領域：
本公開涉及往復式壓縮機，并且更具體地涉及適合與二氧化碳制冷劑一起使用的往復式壓縮機。更加具體地，本公開涉及改進的連接桿/肘銷設計，用于這種往復式壓縮機的更加可靠的操作。
背景技術：
壓縮機在許多應用中用于壓縮各種流體。一種類型的壓縮機是往復式活塞壓縮機。在往復式活塞壓縮機中，曲軸使至少一個偏心輪旋轉。每個偏心輪進而驅動連接桿，該連接桿通過肘銷連接到活塞。連接桿通常包括較大的近端，其襯墊有接收該偏心輪的軸承。 連接桿還包括較小的遠端，其也配備有軸承，該軸承通常被接收在肘銷上，該肘銷將連接桿連接到活塞。從傳遞致動力到活塞，這些連接桿軸承中遇到了大量的摩擦。因此，本領域已知的是，向壓縮機中的各種運動表面提供潤滑劑以促進活塞和連接桿的運動。通常，潤滑劑被驅動到曲軸內側的潤滑劑路徑中，在那里，潤滑劑被分布到每個偏心輪和主軸承的供給孔。潤滑劑也可被向上傳輸通過連接桿到遠端或肘銷軸承，以潤滑活塞中的肘銷和對應的軸承。在往復式壓縮機中，肘銷承載用于壓縮氣體的負載。肘銷必須配合在活塞內，所以用于軸承表面的區(qū)域被接收肘銷的活塞孔的尺寸所限制。此外，肘銷要求潤滑劑維持油膜來可靠地承載負載。例如，在(X)2壓縮機中，活塞孔相比于其他壓縮機較小，所以肘銷軸承表面區(qū)域相對于CO2壓縮機所需的高負載而言較小?；钊麅鹊目臻g也小，這阻止了依賴于向肘銷潑濺供給潤滑劑的設計。由于與向肘銷輸送潤滑劑相關聯(lián)的問題，諸如用于連接桿的鋁以及用于肘銷的鋼之類的典型材料并不充分可靠。美國專利No. 7，1 ，5 公開了兩級CO2壓縮機和渦殼式CO2壓縮機，其依賴于用于其軸承的特殊材料(例如石墨)，但是卻沒有解決與往復式(X)2壓縮機或類似往復式壓縮機的肘銷上的應力以及向肘銷輸送潤滑劑相關聯(lián)的問題。美國專利公開2006/01718M公開了一種穿過連接桿的中心部分通向肘銷的迂回的潤滑劑輸送路徑。然而，該設計不允許包括圍繞肘銷的軸承，從而沒有完全解決鋼制肘銷的過早磨損和失效的問題。因此，需要一種改進的往復式壓縮機肘銷/軸承/連接桿設計，其提供向肘銷的可靠潤滑劑輸送以及肘銷和連接桿的可靠的長期操作。

發(fā)明內容
公開了改進的壓縮機，其為具有小活塞的往復式壓縮機的肘銷和連接桿提供更好的磨損特性，例如用于諸如ω2的較高壓力工作流體的往復式壓縮機。一種所公開的壓縮機包括至少一個偏心輪和連接桿，連接桿包括近端和遠端。連接桿的近端包括近側貫通開口，近側貫通開口形成連接在偏心輪周圍的近側軸承表面。連接桿的遠端包括遠側貫通開口，遠側貫通開口形成可襯墊有軸承插入件的遠側軸承表面， 軸承插入件進而可襯墊有軸承材料，軸承材料可包括碳，例如石墨。軸承插入件連接在肘銷周圍。肘銷連接到活塞的內部?；钊茉跉飧字羞\動以壓縮工作流體。連接桿的遠端還可包括潤滑劑通道，潤滑劑通道延伸穿過連接桿的遠端并穿過經(jīng)襯墊的軸承插入件以提供通向肘銷的流體傳輸。可設置潤滑劑供應系統(tǒng)，用于通過潤滑劑通道向活塞的內部和肘銷供應或潑濺供給潤滑劑。當結合附圖閱讀時，本公開的這些和其他方面和特征將從以下詳細描述而變得更加明顯。


為了更完整地理解所公開的方法和設備，應當參照在附圖中更詳細示出的實施例，附圖中
圖1是根據(jù)本公開制造的壓縮機的剖面圖； 圖2是圖1所示壓縮機的連接桿的側剖面圖； 圖3是圖1-2所示連接桿的分解圖4是圖1的標記為4的區(qū)域的放大圖，特別地示出了連接桿的遠端、軸承、肘銷和活
塞；
圖5是圖1所示壓縮機的兩個軸承桿、肘銷、活塞和密封件的局部分解圖；并且圖6是軸承插入件、肘銷和潤滑劑通道的放大剖面圖。應當理解，附圖不必是按比例的并且所公開的實施例有時被概略地且以局部視圖示出。在某些情況下，可能已經(jīng)省略了對于理解所公開的方法和設備不是必需的細節(jié)，或者使得其他細節(jié)難以理解的細節(jié)。當然，應當理解的是本公開不限于本文所示的具體實施例。
具體實施例方式圖1所示的壓縮機10具有馬達(未示出)，該馬達驅動曲軸(未示出)，曲軸是偏心輪11旋轉，偏心輪11被接收在連接桿13的近端12中。連接桿13包括遠端14，其通過肘銷16連接到活塞15，如圖4-5最佳示出的。雖然在圖1中僅示出了單個連接桿13，但是諸如圖1中附圖標記10處所示壓縮機的壓縮機通常包括四個連接桿13或者兩對連接桿13， 圖5中示出了一對這種平行的連接桿13。另一個連接桿13a也在圖1中示出并且設置成與另外的連接桿13a (未示出)處于平行關系。連接桿13、13a可由鋁、鋁合金、各種鋼、鑄鐵或鎂合金制成。圖1和圖5所示的活塞15朝向和遠離閥板17和頭部18運動，以壓縮諸如制冷劑的氣體，而同時與對應的一對連接桿13a相關聯(lián)的對應的一對活塞(未示出)朝向和遠離閥板17a和頭部18a運動。壓縮機10包括殼體21，殼體21與示意性地在附圖標記22處示出的潤滑劑供應儲池組合起來提供了潤滑劑分布網(wǎng)絡對，潤滑劑分布網(wǎng)絡M將潤滑劑供給到所需要的區(qū)域，例如由殼體21限定的每個氣缸23中。圖1和圖5僅示出了一個氣缸23，但是典型的壓縮機10將會包括四個氣缸23。在所示的實施例中，通過各種通道(僅在附圖標記M處示意性地示出了其中一個)向氣缸23的潤滑劑輸送通常被稱為是“潑濺供給”系統(tǒng)。轉到圖2-3，連接桿13包括近側貫通開口沈和遠側貫通開口 27。近側貫通開口 26提供用于偏心輪11的軸承表面^a J6b，不過優(yōu)選地由軸承或軸承組件襯墊，例如一對連接的半圓柱形桿軸承觀、29。在圖1-3所示的實施例中，連接桿13不是整體結構，而是相反包括下半圓柱形部分31，下半圓柱形部分31限定近端12并且連接到上部分32，上部分 32限定連接桿13的遠端14和遠側貫通開口 27。下部分31可通過多種方式連接到上部分 32，例如通過如圖3所示的緊固元件33、定位銷34和墊圈35。當然，連接桿13、13a也可以是整體結構，這取決于壓縮機10的設計。圖3還提供了軸承插入件37的透視圖，其設置在遠側貫通開口 27中并且其接收肘銷16或者被連接在肘銷16周圍。軸承插入件37優(yōu)選地制造成具有金屬背襯層(例如鋼背襯層)，襯墊有含碳軸承材料，例如含石墨的軸承材料。燒結層(例如青銅燒結層)可用于將含石墨層附著到鋼背襯。含碳和/或石墨的軸承材料也可包括二氧化硅和樹脂。軸承插入件37的功能是降低肘銷16上的摩擦和磨損。通過為遠側貫通開口 27和肘銷16采用襯墊有碳或石墨軸承材料的軸承插入件37，可在插入件37中提供潤滑劑輸送孔或孔口 38，以提供向肘銷16的潤滑劑輸送。圖3還示出了穿過連接桿13的遠端14的表面41的孔或孔口 39。如圖4所示，經(jīng)對準的孔39、38提供通向肘銷16的潤滑劑通道?？?8可初始地被機加工或鉆到軸承插入件37中，或者孔38可在軸承插入件37被壓入連接桿13的遠側貫通開口 27之后被機加工/鉆通軸承插入件37。當然，后一種程序可消除組件期間的對準問題。在圖4中，由孔39、38提供的潤滑劑通道被設置成大約在直徑上與偏心輪11在肘銷 16對面。圖4中還以虛線示出了替代的潤滑劑通道39a、38a，其設置在相對于線45和肘銷 16的中軸線16a的相交處成角度θ處，線45將肘銷16和偏心輪11 二等分。軸承插入件 37中的孔38以及連接桿13的遠端14中的孔39的組合提供了用于向肘銷16輸送潤滑劑而同時仍然為肘銷16提供軸承插入件37的方式。因此，圖3-4所示的設計提供了向肘銷 16的潑濺供給潤滑劑輸送以及軸承插入件37形式的肘銷16的降低摩擦軸承支撐的獨特組
I=I ο軸承插入件37可以是鋼背襯或金屬背襯，其襯墊有含碳或石墨的軸承材料，任選的燒結層設置在背襯和含碳或石墨軸承材料之間。一個合適的插入件包括鋼背襯、青銅燒結層以及石墨樹脂軸承材料層，其包括石墨、二氧化硅和樹脂。這種插入件可從日本的 Taiho Kogyo有限公司獲得。由孔或孔口 38、39提供的通向肘銷16的潤滑劑通道使得潤滑劑能夠通過簡單的潑濺供給系統(tǒng)被輸送到肘銷16，該潑濺供給系統(tǒng)在圖4中示意性地在附圖標記22、M和方向箭頭處示出。避免了通過連接桿13的上部分32的錯綜復雜的通道，由此降低了連接桿 13的成本。由于潤滑劑被輸送到活塞15的內部1 任何地方，所以不需要修改壓縮機10 的潤滑劑輸送系統(tǒng)來適應本文公開的經(jīng)修改的連接桿13和軸承插入件37。圖5提供了一對連接桿13的透視圖，其示出了肘銷16和活塞15的相對尺寸。用于活塞的0形圈或密封件在附圖標記41、42處示出。工作流體是C02。并且，工作流體可以是 R410A (http://www51.honeywell.com/sm/410a/index. html)或另一種環(huán)境友好的制冷劑或工作流體。圖6示意性地示出了當活塞15在壓縮機10的操作期間上、下運動時，作為肘銷16 的外表面16b朝向和遠離軸承插入件37的內表面37a的振蕩豎直運動的結果，潤滑劑通過插入件的開口 38流到肘銷16。通過肘銷16上的負載沿箭頭50方向的泵送動作，在表面 16b、37a之間形成了油膜49，該泵送動作在每次沖程時迫使油朝向插入件37的底部37c穿過插入件37的頂部37b中的開口 38 —次。雖然圖6中未示出，但如上所述，內表面37a可襯墊有含碳或石墨軸承材料，任選的燒結層設置在背襯和含碳或石墨軸承材料之間。工業(yè)應用性
公開了往復式壓縮機10，其為設計成用于較高壓力工作流體的肘銷16和連接桿13提供更好的磨損特性，所述工作流體例如是C02、R410A和本領域技術人員將會明白的其他環(huán)境友好的較高壓力工作流體。連接桿13的遠端14包括遠側貫通開口 27，其形成遠側軸承表面27a，遠側軸承表面27a襯墊有軸承插入件37，軸承插入件37可滑動地且摩擦地接收肘銷16。肘銷16被壓配合到活塞15的內部15a中，但是肘銷16可在軸承插入件37中旋轉。軸承插入件可包括金屬背襯，其襯墊有含碳或石墨的軸承材料?；钊?5可在氣缸23 中運動以壓縮工作流體，例如CO2或R410A。本領域技術人員將會明白其他較高壓力工作流體。經(jīng)襯墊的軸承插入件37可與潑濺供給潤滑劑輸送系統(tǒng)組合起來，該潑濺供給潤滑劑輸送系統(tǒng)由穿過連接桿13的遠端14的孔39和穿過軸承插入件37的對應的孔38提供。因此，公開了一種用于肘銷16的改進的軸承插入件37。還公開了一種用于肘銷16的改進的潑濺供給潤滑劑輸送系統(tǒng)22、24、39。最后，這兩項成果可單獨地實施或在單個實施例中組合地實施。盡管僅僅闡述了一些實施例，但本領域技術人員將會從以上描述明白替代形式和修改。這些和其他替代形式被認為是等同物并且在本公開和所附權利要求的精神和范圍內。
權利要求
1.一種壓縮機(10)，包括 至少一個偏心輪(11)，連接桿(13 )，所述連接桿(13 )包括近端(12 )和遠端(14 )，所述連接桿(13 )的近端(12 )包括近側貫通開口( 26 )，所述近側貫通開口( 26 )形成連接在所述偏心輪(11)周圍的近側軸承表面(28、四)，所述連接桿(13 )的遠端(14 )包括遠側貫通開口( 27 )，所述遠側貫通開口( 27 )形成襯墊有軸承插入件(37 )的遠側軸承表面，所述軸承插入件(37 )襯墊有軸承材料，所述軸承插入件(37)連接在肘銷(16)周圍，所述連接桿(13)的遠端(14)還包括潤滑劑通道(39、38)，所述潤滑劑通道(39、38)延伸穿過所述連接桿(13)的遠端(14)并穿過所述軸承插入件(37)通向所述肘銷(16)，所述肘銷(16)連接到所述活塞(15)的內部(15)，所述活塞(15)能在氣缸(23)中運動以壓縮工作流體。
2.如權利要求1所述的壓縮機(10)，其中，所述連接桿(13)由鋁或鋁合金制造。
3.如權利要求1所述的壓縮機(10)，還包括潤滑劑供應系統(tǒng)(22、對)，用于通過所述潤滑劑通道(39、38 )向所述活塞(15 )的內部(15 )和所述肘銷(16 )供應潤滑劑。
4.如權利要求1所述的壓縮機(10)，還包括多個所述偏心輪(11)、多個所述連接桿 (13、13a)、多個所述肘銷(16)、多個經(jīng)襯墊的軸承插入件(37)以及多個所述活塞(15)。
5.如權利要求1所述的壓縮機(10)，其中，穿過所述連接桿(13)的遠端(14)的表面和所述軸承插入件(37)的所述潤滑劑通道(39、38)被設置成與所述偏心輪(11)在所述肘銷 (16)對面。
6.如權利要求1所述的壓縮機(10)，其中，所述工作流體是(X)2或R410A。
7.如權利要求1所述的壓縮機(10)，其中，所述軸承材料包括碳。
8.如權利要求7所述的壓縮機(10)，其中，所述碳是石墨。
9.如權利要求7所述的壓縮機(10)，其中，所述軸承材料包括石墨、二氧化硅和樹脂。
10.一種壓縮機(10)，包括 至少一個偏心輪(11)，連接桿(13 )，所述連接桿(13 )包括近端(12 )和遠端(14 )，所述連接桿(13 )的近端(12 )包括近側貫通開口( 26 )，所述近側貫通開口( 26 )形成連接在所述偏心輪(11)周圍的近側軸承表面(28、四)，所述連接桿(13 )的遠端(14 )包括遠側貫通開口( 27 )，所述遠側貫通開口( 27 )形成襯墊有軸承插入件(37 )的遠側軸承表面，所述軸承插入件(37 )襯墊有軸承材料，所述軸承材料包括碳，所述軸承插入件(37 )連接在肘銷(16 )周圍，所述肘銷(16)連接到所述活塞(15)的內部(15)，所述活塞(15)能在氣缸(23)中運動以壓縮工作流體。
11.如權利要求10所述的壓縮機(10)，其中，所述連接桿(13)的遠端(14)還包括潤滑劑通道(39、38)，所述潤滑劑通道(39、38)延伸穿過所述連接桿(13)的遠端(14)并穿過所述軸承插入件(37)通向所述肘銷(16)，所述壓縮機還包括潤滑劑供應系統(tǒng)(22、對)，用于通過所述潤滑劑通道(39、38)向所述活塞(15 )的內部(15 )和所述肘銷(16 )供應潤滑劑。
12.如權利要求11所述的壓縮機(10)，其中，穿過所述連接桿(13)的遠端(14)的表面和所述軸承插入件(37)的所述潤滑劑通道(39、38)被設置成與所述偏心輪(11)在所述肘銷(16)對面。
13.如權利要求10所述的壓縮機(10)，其中，所述軸承材料包括石墨。
14.如權利要求12所述的壓縮機(10)，其中，所述軸承材料包括石墨、二氧化硅和樹脂。
15.如權利要求10所述的壓縮機(10)，其中，所述工作流體是CO2或1 410八。
全文摘要
公開了往復式壓縮機(10)，其為具有小活塞(15)的肘銷(16)和連接桿(13)提供更好的磨損特性，例如用于諸如CO2的較高壓力工作流體的往復式壓縮機(10)。一種所公開的壓縮機(10)包括至少一個偏心輪(11)和連接桿(13)，連接桿(13)包括近端(12)和遠端(14)。連接桿(13)的近端(12)包括近側貫通開口(26)，近側貫通開口(26)提供連接在偏心輪(11)周圍的近側軸承表面(28、29)。連接桿(13)的遠端(14)包括遠側貫通開口(27)，遠側貫通開口(27)形成襯墊有軸承插入件(37)的遠側軸承表面(27a)，軸承插入件(37)連接在肘銷(16)周圍。肘銷(16)連接到活塞(15)的內部(15)。連接桿(13)的遠端(14)還包括潤滑劑通道(39、38)，潤滑劑通道(39、38)延伸穿過連接桿(13)的遠端(14)并穿過軸承插入件(37)通向肘銷(16)?；钊?15)能在氣缸(23)中運動以壓縮工作流體。
文檔編號F04B53/18GK102449310SQ201080023319
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權日2009年5月28日
發(fā)明者J. 弗拉尼根 P. 申請人:開利公司