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CN114829742A - 压缩机设备和配备有轴承减振器的设备 - Google Patents

压缩机设备和配备有轴承减振器的设备 Download PDF

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CN114829742A CN202080083188.4A CN202080083188A CN114829742A CN 114829742 A CN114829742 A CN 114829742A CN 202080083188 A CN202080083188 A CN 202080083188A CN 114829742 A CN114829742 A CN 114829742A
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Abstract

一种压缩机设备(2)，具有至少一个压缩机元件(3)和用于驱动压缩机元件(3)的驱动装置(4)，其特征在于，压缩机设备(1)中至少一个轴的配置成承载静态轴向载荷的所有轴承(6)都配备有轴承减振器(9)，轴承减振器包括联接元件(10)和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件(11)，其中，轴承减振器(9)借助联接元件(10)而安装在压缩机设备(1)的轴承(6)和压缩机设备(1)的壳体(2)之间；其中，与轴向相比，联接元件(10)允许轴承(6)相对于壳体(2)在径向上移动极小或没有移动；其中，减振元件(11)配置成抑制轴承(6)相对于壳体(2)的轴向移动。

Description

压缩机设备和配备有轴承减振器的设备
技术领域
本发明涉及配备有轴承减振器的压缩机设备。
尤其是，本发明涉及带有轴承减振器的压缩机设备，轴承减振器可与轴承一起使用，轴承用于例如将压缩机元件的驱动装置的轴安装在驱动装置壳体中。
背景技术
已知压缩机元件由驱动装置以高转速驱动。
这使得设备对在如此大转速下发生的振动相关问题非常敏感，因为轴共振将在工作范围内。压缩机元件和/或驱动装置中产生的振动或摆动会通过传动装置传播。引起这些振动的激励或共振主要是因压缩机元件操作力引起的脉动和因驱动装置不平衡而导致的。
驱动装置和压缩机元件都会出现各种动态问题。
其中一个问题与驱动装置轴和/或压缩机元件的轴向激励或共振有关，其中，轴将沿轴向振动。
轴的这种轴向位移主要发生在电机中，但也会导致压缩机元件出现问题，因为压缩机元件存在非常严格的公差，这种非常严格的公差允许轴的轴向移动极小或没有轴向移动。
到目前为止，这个问题还没有得到真正令人满意的解决。
通常，将使用较重的轴承以获得足够的刚性和/或要定期更换轴承。
然而，在驱动装置和压缩机元件之间使用挠性联接件以在驱动装置动力元件和压缩机元件之间提供动态隔离并抑制激励或共振，这种方式确实存在一些缺点：
-挠性联接件意味着额外费用；
-增大了齿轮传动装置的尺寸，需要提供额外的轴承；和
-挠性联接件容易磨损，因为挠性材料会随着时间推移而退化，因此必须定期更换挠性传动装置。
因此，通常所谓的直接式联接件仍然是优选的，其中，省略了挠性联接件，因此最终还是选择了使用更重轴承和/或定期更换轴承。
发明内容
本发明旨在对上述轴向振动和其他问题提供至少一种解决方案。
本发明涉及一种压缩机设备，具有壳体且具有至少一个压缩机元件和用于驱动压缩机元件的驱动装置，其特征在于，压缩机设备中至少一个轴的配置成用于承载静态轴向载荷的所有轴承都配备有轴承减振器，轴承减振器包括联接元件和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件；其中，轴承减振器借助联接元件而安装在压缩机设备的轴承和压缩机设备的壳体之间；其中，与轴向相比，联接元件使得轴承相对于壳体在径向上移动余地极小或没有移动余地；其中，减振元件配置成抑制轴承相对于壳体的轴向移动。
这里应该注意的是，轴可以是驱动装置轴或压缩机元件轴，轴上承载静态轴向载荷的所有轴承都配有轴承减振器。
优点是，这种轴承减振器将能够抑制例如会发生在驱动装置轴承中的轴向振动。
根据本发明的轴承减振器适用于在径向上固定轴承，但允许轴承在轴向上具有一定的挠性或位移。
措辞“其中，与轴向相比，联接元件使得轴承相对于壳体在径向上移动余地极小或没有移动余地”意味着轴承相对于壳体的径向位移比轴承相对于壳体的轴向位移小至少10倍，优选地小50倍，更优选地小100倍。
当轴承减振器安装在驱动装置壳体中和驱动装置轴承周围时，轴向振动或轴承振动将导致轴承和壳体在轴向上相对于彼此移动，从而导致轴承减振器尤其是联接元件变形。
这将允许挠性材料吸收变形，从而抑制共振。
因此，这将防止轴向共振降低轴承系统的使用寿命，或防止导致提供了减振的轴发生不可接受的动态轴向位移，或防止振动传播通过机器。
在一可用实施例中，联接元件为环形元件，环形元件包括至少一个环。
通过选择环的合适材料和厚度，可以获得必要的径向刚性和必要的轴向挠性。
优选地，轴承减振器的轴向刚性应选择成低于相关轴承刚性的轴向分量：
K_lde,ax≤K_l,ax
其中，K_lde,ax是轴承减振器的轴向弹簧常数，K_l,ax是轴承的轴向弹簧常数。
轴承减振器的径向刚性优选与轴承刚性的径向分量大小相同或更大：
A*K_l,rad≤K_lde,rad≤B*K_l,rad，
其中，K_l,rad是轴承减振器的径向弹簧常数，K_l,rad是轴承的径向弹簧常数，
其中，A在0.9和0.5之间，B在1和10之间且优选在3和7之间。
在一可用实施例中，分别通过内夹紧带和/或外夹紧带沿环的内边缘和/或外边缘把环保持在一起。
这样做的优点是，通过加宽夹紧带，可以在轴承减振器中使用两个以上的环。
这种模块化系统将允许取决于所需或必要的减振和轴向刚性来使用根据需要尽可能多的环。
优选在两个相继环的内边缘和外边缘之间设有间隔件。
这将确保放置在夹紧带中时相继环之间的间距恰当。
或者，当然也可以在夹紧带中提供凹槽，这样，环卡扣到凹槽中定位。
显然也可以使用替代实施例来代替使用夹紧带。例如，内夹紧带和外夹紧带以及环可以形成一个组件或制成为单体件。
换句话说，在那样的情况中，夹紧带和环不是分开的零件。
本发明还涉及一种轴承，其中，轴承减振器和轴承内圈或外圈构成一个单独的单元。
在一可用实施例中，轴承和壳体或内夹紧带和外夹紧带具有夹紧表面，减振元件位于夹紧表面之间，夹紧表面沿轴向或沿径向延伸。
通过在夹紧表面之间提供减振元件，由于联接元件的轴向变形，对于径向定向的夹紧表面来说减振元件将受到压缩载荷或对于轴向定向的夹紧表面来说减振元件将受到轴向剪切应力，这将抑制轴向激励。
在一替代实施例中，环形元件由至少两个彼此相邻的环组成，减振元件设在所述至少两个彼此相邻的环之间。
环可以配有在各环的内边缘和外边缘之间延伸的辐条，其中，第一环的辐条与第二环的辐条对齐，减振元件附接在对齐的辐条之间。
辐条可以沿径向或沿非径向延伸。辐条也可以歪斜延伸，即与径向成角度；或者辐条可以不是直的，而是曲线形或螺旋形辐条。
在那样的情况中，当环在轴向激励下变形或弯曲时，减振元件将受到径向剪切应力。
本发明还涉及一种具有壳体的设备，带有轴承的旋转轴安装在壳体中，其特征在于，轴承配备有轴承减振器，轴承减振器包括联接元件和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件，其中，利用联接元件把轴承减振器装配在轴承和设备的壳体之间，其中，联接元件允许轴承相对于壳体在径向上移动极小或没有移动，并且减振元件配置成抑制轴承相对于壳体的轴向移动。
附图说明
为了更好地展示本发明的特征，以下参考附图描述了根据本发明的压缩机设备的一些优选型式以作为非限制性示例，其中：
图1提供了根据本发明的压缩机设备的示意剖视图；
图2示意地用透视图显示了图1的轴承减振器；
图3显示了图2的轴承减振器(不带减振元件)的分解图；
图4显示了沿图2中IV-IV线的剖视图；
图5显示了图1的轴承配备有图2的轴承减振器；
图6示意性地显示了图2的轴承减振器的操作。
具体实施方式
图1中示意性显示的压缩机元件1包括壳体2，在本例中壳体容纳一个压缩机元件3和用于驱动压缩机元件3的驱动装置4。
壳体2包括用于驱动装置4的壳体部2a和用于压缩机元件3的壳体部2b。
压缩机元件3包括通过轴承6安装在壳体2中的两个转子5。
在本例中，驱动装置4是电机，具有电机定子7和电机转子8，电机转子利用轴承6被可旋转地安装在壳体2中。
在本例中，有一个承载静态轴向载荷的轴承6。
当然，也不排除有多个承载静态轴向载荷的轴承6。
轴承6配有轴承减振器9，在图2-图4中更详细地显示了轴承减振器。
如图2-图4示意性所示，轴承减振器元件9主要包括联接元件10和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件11。
在本例中，联接元件10是包括至少一个环13的环形元件12。
联接元件10旨在将轴承减振器9安装在压缩机设备1的轴承6和压缩机设备1的壳体2之间。换句话说，它在轴承6和壳体2之间形成联接。
在本例中，环形元件12包括至少两个彼此相邻的环13。在所述至少两个彼此相邻的环13之间提供减振元件11，如下所述。
在附图的示例中，如图3清楚所示，有六个这样的环13。
在本例中，但不是本发明所必需的，这些环13由钢或弹簧钢制成。
环13在轴向X-X'上也很薄，厚度优选达5毫米且优选不超过2毫米。在本例中，环13的厚度为1毫米。当然，也不排除环13的厚度超过5毫米。
根据本发明，环13配有辐条14，辐条在各环13的内边缘15和外边缘16之间延伸。
这意味着环13不是实心的，而是在辐条14之间配有孔17或通道。
这不仅减轻了环13的重量，还确保了环13及尤其辐条14在轴向X-X'上具有一定的挠性。在径向X-X'上，环13是刚性的。
环13还定向成确保辐条14相互对齐。
因此，孔17或通道也相互对齐，以便联接元件在其轴向厚度B上有10个通道18。
然而，本发明不是必须要这样做；例如，三个左侧环13的辐条14可以对齐，三个右侧环13的辐条14也对齐，而三个左侧环13的辐条14不与三个右侧环13的辐条14对齐。
在对齐的辐条之间，提供了由减振弹性体材料制成的减振元件11。这在图4的横截面中示出。在本例中，减振元件11采用块形元件的形式。
在本例中，减振元件11设在所有对齐的辐条14之间，即减振元件附接到环13的所有辐条14上。
当然，这并非是必须的，也可以只有一半的辐条14配有减振元件11。
此外，在每对相继环13之间提供减振元件11。
以上并非是必须的；减振元件11也可以不是设在每对两个相继环13之间，而是例如仅在每隔一对环13之间设置。
总之，可以说，设置在辐条14之间的减振弹性体材料的数量可以根据具体应用和所需减振来自由选择。
在本例中，但不是本发明所必需的，减振元件11由橡胶制成。
橡胶通过硫化来附接或抵靠在辐条14上。橡胶也可以夹在辐条14之间。
如图3清楚所示，在两个相继环13的内边缘15和外边缘16之间设置有间隔件19。
在本例中，这些是窄环形间隔件19。当然，显然这些间隔件19也可以设计成不同的形式，例如以小块的形式，沿着内边缘15和外边缘16的圆周插入到两个相继环13之间。
为了将联接元件10的各环13保持在一起，图2-图4示例中的轴承减振器9配备有内夹紧带20和外夹紧带21。
可以只提供内夹紧带20或外夹紧带21。然而，在大多数情况下，两个夹紧带20、21都需要。
内夹紧带20沿内边缘15将各环13保持在一起，外夹紧带21沿外边缘16将各环保持在一起。
把夹紧带20、21制作成在轴向X-X'上更宽或更窄，可以将更多或更少的环13结合到联接元件10的环形元件12中。
如图4所示，内夹紧带20沿外侧20a具有周向环绕的肋22，外夹紧带21沿其内侧21a具有类似的肋22。
这些肋22用作两个中心环13之间的间隔件，从而构成间隔件19的另一个实施例。
内夹紧带20和外夹紧带21可作为轴承6的外圈23a或内圈23b。
在图5的示例中，示出了图1的轴承6，配备有如图2所示的轴承减振器9，其中，内夹紧带20用作轴承6的外圈23a。
轴承6的内圈23b安装在驱动装置4的转子8的轴24上。
显然，外夹紧带21也可以用作轴承6的内圈23b，即在轴承6包围轴承减振器9的情况下，但这种情况不太常见。
当然，轴承6及其外圈23a也可以被压入内夹紧带20中。这样做的优点是可以使用标准轴承6。
尽管在所示示例中夹紧带20、21和环13是轴承减振器9的分别元件或构件，但当然也不排除这些元件是一个组件或制成为单体件。
轴承减振器9的操作非常简单，如下所述。
图5中带有轴承减振器9的轴承6集成在压缩机元件3的壳体2b中，其中，轴承6将支撑转子5的轴24。
当压缩机元件1运行时，会发生轴向振动或摆动，同时轴24会沿轴向X-X'移动。
因此，轴承6和轴承减振器9的内夹紧带20将按照图4中箭头C移动。
外夹紧带21不会移动，因为它是安装成静止或固定在压缩机元件3的壳体2b中。
内夹紧带20相对于外夹紧带21的相对移动将使环13的挠性辐条14变形，如图6所示。
内夹紧带20轴向位移的大小以及从而辐条14的变形将取决于环13的厚度A、辐条14的数量、减振元件11的减振弹性体材料的数量等参数。这些参数可以提前自由选择，从而可以提前确定在振动影响下的最大轴向位移。
这里重要的是要注意，辐条14只会在轴向上变形。在径向上，辐条14具有足够的刚性或不可变形，因此这允许内夹紧带20相对于外夹紧带21移动极小或没有移动。
轴向变形将使辐条14之间的橡胶变形。这会使橡胶受到剪切应力。
因此，轴向振动将被抑制，因为力将被辐条14和橡胶吸收。
轴承6本身将受更低的力和应力，因为力和应力大部分会被轴承减振器9吸收。
此外，可以通过选择轴承减振器9的适当刚性和减振特性来限制轴24因上述振动而产生的轴向移动，因为振动将被防止进一步传播到电机和压缩机设备中。
这避免了由于这些轴向振动和轴24的轴向位移而在机器下游产生的问题。
图7显示了图3的变例，在本例中，联接元件10仅配备了两个未配辐条14的环13。
然而，内夹紧带20和外夹紧带21仍设计成与前一实施例中一样宽，例如为了便于组装。
另一个实施例如图8所示，在本例中，联接元件10仅包括一个环13。该环13可以包含辐条14，也可以不包含辐条14。
也提供了内夹紧带20和外夹紧带20、21。
内夹紧带20和外夹紧带21均具有沿轴向X-X'延伸的夹紧表面25，减振元件11安装在夹紧表面25之间。
在本例中，每个夹紧带20、21有两个夹紧表面25，因此也有两个减振元件11。
在本例中，减振元件11为环形，但不是必须如此。
内夹紧带20相对于外夹紧带21的相对位移将导致相应的夹紧表面25相对于彼此位移。
这会导致减振元件11变形。因此，减振弹性体材料将承受剪切应力。尽管在前一个例子中这涉及到径向剪切应力，但在这个例子中它是在轴向X-X'上施加的。
在其他方面，系统是类似的。
图9最后显示了图8的变例，在本例中夹紧表面25沿径向延伸。
为此，内夹紧带20和外夹紧带21配有径向颈环26或凸缘。
当内夹紧带20相对于外夹紧带21移动时，位于夹紧表面25之间的减振元件11将承受压缩载荷。
在其他方面，系统是类似的。
尽管上面所示和描述的示例始终涉及的是压缩机设备1，但轴承减振器9也可用于包括旋转轴24的其他设备中，旋转轴24由轴承6承载或安装在机器中。
本发明决不限于作为示例描述和图中所示的实施例，而是在不超出本发明范围的情况下根据本发明的压缩机设备可以按各种形状和尺寸来实现。

Claims (14)

1.一种压缩机设备，具有壳体(2)且具有至少一个压缩机元件(3)和用于驱动压缩机元件(3)的驱动装置(4)，其特征在于，压缩机设备(1)中至少一个轴的配置成承载静态轴向载荷的所有轴承(6)都配备有轴承减振器(9)，轴承减振器包括联接元件(10)和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件(11)，
其中，轴承减振器(9)借助联接元件(10)而安装在压缩机设备(1)的轴承(6)和压缩机设备(1)的壳体(2)之间，
其中，与轴向相比，联接元件(10)允许轴承(6)相对于壳体(2)在径向上移动极小或没有移动，
其中，减振元件(11)配置成抑制轴承(6)相对于壳体(2)的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于，联接元件(10)是环形元件(12)，环形元件包括至少一个环(13)。
3.根据权利要求2所述的压缩机设备，其特征在于，环(13)由钢或弹簧钢制成。
4.根据权利要求2或3所述的压缩机设备，其特征在于，环(13)在轴向(X-X')上的厚度(A)不超过5毫米，优选不超过2毫米。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，分别通过内夹紧带(20)和/或外夹紧带(21)沿环的内边缘(15)和/或外边缘(16)把环(13)保持在一起。
6.根据权利要求5所述的压缩机设备，其特征在于，环(13)、内夹紧带(20)和外夹紧带(21)是一个组件或制成为单体件。
7.根据权利要求5或6所述的压缩机设备，其特征在于，内夹紧带或外夹紧带(20、21)可用作轴承(6)的内圈(23b)或外圈(23a)。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，轴承(6)和壳体(2)或内夹紧带(20)和外夹紧带(21)具有夹紧表面(25)，减振元件(11)位于夹紧表面(25)之间，夹紧表面(25)沿轴向(X-X')或沿径向延伸。
9.根据权利要求2-7中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，环形元件(12)由至少两个彼此相邻的环(13)组成，减振元件(11)设在所述至少两个彼此相邻的环(13)之间。
10.根据权利要求9所述的压缩机设备，其特征在于，环(13)具有在相关环(13)的内边缘(15)和外边缘(16)之间延伸的辐条(14)，其中，第一环(13)的辐条(14)与第二环(13)的辐条(14)对齐，减振元件固定在对齐的辐条(14)之间。
11.根据权利要求9或10所述的压缩机设备，其特征在于，减振元件(11)由橡胶制成，并通过硫化或夹紧而抵靠环或辐条(14)固定。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，减振元件(11)固定在所有对齐的辐条(14)之间。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，在两个相继环(13)的内边缘(15)和外边缘(16)之间设有间隔件(19)。
14.一种具有壳体的设备，包括带有轴承(6)的旋转轴(24)，其特征在于，轴承(6)配备有轴承减振器(9)，轴承减振器包括联接元件(10)和至少一个由减振弹性体材料制成的减振元件(11)，其中，轴承减振器(9)借助联接元件(10)来设置在轴承(6)和设备的壳体(2)之间，其中，联接元件(10)允许轴承(6)相对于壳体(2)在径向上移动极小或没有移动，并且减振元件(11)配置成抑制轴承(6)相对于壳体(2)的轴向移动。
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