用于离心式压缩机的振动隔离安装件的制作方法
【专利摘要】压缩机流动路径。一种压缩机包括护罩、叶轮和驱动叶轮的电机。压缩机还包括定位在叶片上游的第一入口、定位在叶轮下游的第一出口、定位在第一出口下游的第二入口以及定位在第二入口下游的第二出口。叶轮为离心式叶轮，流体经由第一入口沿轴向方向进入压缩机，且经由第一出口沿径向方向离开压缩机，在第二入口和第二出口之间流动的流体用于冷却电机的一个或多个部件。
【专利说明】用于离心式压缩机的振动隔离安装件
[0001 ] 本申请是申请日为2014年4月25日、申请号为201480032794.8、发明名称为“用于离心式压缩机的振动隔离安装件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种压缩机和由流动穿过压缩机的流体采取的路径。
【背景技术】
[0003]压缩机的外壳可被配置为使得离开叶轮的流体穿过压缩机的内部返回，以便于冷却压缩机的部件。然而，这于是增加压缩机的总体尺寸。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种压缩机，包括护罩、叶轮、驱动叶轮的电机、定位在叶片上游的第一入口、定位在叶轮下游的第一出口、定位在第一出口下游的第二入口以及定位在第二入口下游的第二出口，其中，叶轮为离心式叶轮，流体经由第一入口沿轴向方向进入压缩机，且经由第一出口沿径向方向离开压缩机，在第二入口和第二出口之间流动的流体用于冷却电机的一个或多个部件。
[0005]叶轮可以是离心叶轮，其能关于它的尺寸实现相对高的质量流量和效率。流体于是经由第一入口沿轴向方向进入压缩机，且经由第一出口沿径向方向离开压缩机。通过确保流体沿径向方向离开第一出口，压缩机不需要使得离开叶轮的流体转向。结果，相对紧凑的压缩机可被实现。此外，在压缩机内的流动损失可以被降低。
[0006]线性路径可建立在叶轮的出口和第一出口之间。这于是具有降低损失的益处，其否则在流体需要在叶轮和第一出口之间转弯的情况可能发生。
[0007]压缩机可包括扩散器，且第一出口可围绕扩散器。实际上，第一出口可以是扩散器的出口。通过围绕扩散器，相对大的表面积可以被实现用于出口，同时保持出口相对低的高度。此外，由于出口围绕扩散器，经由出口离开压缩机的流体在流体膨胀进入到在壳体和压缩机之间的空间时进一步扩散。
[0008]第一出口可包括绕压缩机形成的环形开口。这于是具有出口的高度可被保持为相对较低，同时保持出口的相对大的表面积的益处。结果，相对紧凑的压缩机可被实现。此外，由于出口为环形，经由出口离开压缩机的流体在流体膨胀进入到在壳体和压缩机之间的空间时扩散。
[0009]压缩机可包括电机，该电机用于驱动叶轮。在压缩机内的过高温度会导致电机的部件失效。因此，在第二入口和第二出口之间流动的流体可用于冷却电机的一个或多个部件。特别地，流体可用于冷却电机的电绕组或功率开关。结果，该绕组和开关能够运载较高的电流且因此电机能够在较高的电功率处操作。
[0010]安装件可围绕压缩机且将壳体从压缩机的径向振动隔尚。
[0011]所述安装件可在压缩机和壳体之间建立密封，使得经由第一出口离开压缩机的所有流体都经由第二入口重新进入压缩机。这于是提供冷却容纳在压缩机内的部件的益处。
[0012]所述安装件可包括多个肋或凸块，其变形以将壳体从压缩机的振动隔离，和唇部密封件，用于在压缩机和壳体之间建立密封。通过提供肋或凸块，安装件能够实现相对良好的隔离，因为壳体和压缩机之间的接触可以在相对较小的表面积上实现。
[0013]安装件可将壳体从压缩机的径向振动和轴向振动隔离。此外，安装件可在第一入口和第一出口之间的位置处在压缩机和壳体之间建立密封。这于是具有益处在于单个安装件可以被用于吸收径向和轴向振动，以及在第一入口和第一出口之间建立密封、在第二入口和第二出口之间建立约束。结果，产品的组装可被简化。
[0014]替代地，安装件可以吸收径向振动，且产品可包括另一安装件用于吸收轴向振动。该另一安装件于是在第一入口和第一出口之间的位置处在压缩机和壳体之间建立密封。这于是具有益处在于，两个安装件可以模制有在单个安装件情况下可能难以实现的结构。此夕卜，具有不同物理特性的材料可以用于两个安装件。例如，两个安装件可以由具有不同肖氏硬度的材料形成，使得每个安装件具有适于安装件要用来隔离的特定振动的弹性。
[0015]所述安装件或另一安装件可将离开第一出口的流体朝向第二入口的方向转向。特别地，安装件或另一安装件可包括弯曲表面，用于转向流体。结果，流体在第一出口和第二入口之间遵循较平滑的路径，由此减低了流动损失。
[0016]本发明还提供了一种压缩机，包括护罩、叶轮、扩散器、框架、驱动叶轮的电机、第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，其中，第一入口包括定位在护罩中心处的圆形孔，第一出口围绕扩散器，并包括由框架和护罩之间的轴向间隙限定的环形孔，第二入口定位在第一出口下方，并包括绕框架形成的多个孔。
【附图说明】
[0017]为了本发明可被更容易地理解，本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中:
[0018]图1是示出依照本发明的产品的分解视图；
[0019]图2是产品的振动隔离安装件和压缩机的分解视图；
[0020]图3是压缩机的电机的分解视图；
[0021]图4是压缩机的等角视图；
[0022]图5是穿过产品的壳体的一部分和振动隔离安装件以及压缩机的截面视图；以及
[0023]图6是如图5的相同截面视图，突出了由流动穿过产品的流体所采取的路径。
【具体实施方式】
[0024]图1的产品I包括壳体2、压缩机3、径向安装件4和轴向安装件5。安装件4、5每一个定位在壳体2和压缩机3之间，且用于将壳体2从压缩机3产生的振动隔离。在该特定的实例中，产品I为手持式真空吸尘器。
[0025]现在参考图2和3，压缩机3包括电机20、叶轮21、框架22和护罩23。
[0026]电机20包括转子组件30、定子组件31和电路组件32。转子组件30包括轴34，转子芯部35和轴承组件36附接到该轴34。定子组件31包括一对定子芯部37，电绕组38a绕定子芯部37缠绕。绕组38经由端子连接器连接到电路组件32，该端子连接器还用于将电路组件32固定到定子组件31。转子组件30和定子组件31每个被固定到框架22，其中转子组件30通过轴承组件36固定到框架22。
[0027]叶轮21为离心式叶轮且被固定到电机20的轴34。
[0028]护罩23覆盖在叶轮21和框架22的一端上。护罩23和框架22径向地延伸超过叶轮21，且限定围绕叶轮21的扩散器24。框架22包括多个扩散器翼片25，其延伸穿过在护罩23中的孔26。一圈粘接剂27然后将护罩23固定到翼片25，且密封孔26。
[0029]压缩机3包括定位于叶轮21的上游的第一入口40，定位于叶轮21的下游的第一出口 41，定位于第一出口 41的下游的第二入口 42，和定位于第二入口 42的下游的第二出口 43。
[0030]第一入口 40对应于护罩23中的入口，且包括定位在护罩23中心处的圆形孔。第一出口 41包括环形孔，其由在框架22和护罩23之间在周边处存在的轴向间隙限定。第一出口41由此围绕扩散器24。实际上，第一出口41可以被认为是扩散器24的出口。第二入口42定位在第一出口 41的下方，且包括绕框架22形成的多个孔。第二出口 43相似地包括多个孔，该孔限定在框架22的端部和电路组件32之间。
[0031 ]轴向安装件4由弹性体材料形成，譬如天然或合成橡胶(例如EPDM)。轴向安装件4在形状上与护罩23相似，且包括盘状部分50和从盘状部分50向上延伸的圆柱形部分51。圆柱形部分51包括唇部密封件52，其绕圆柱形部分51的外侧延伸。盘状部分50包括向下突起的边沿53。此外，边沿53的自由端部稍微向外张开以限定弯曲唇部54。如下所说明的，该唇部54帮助朝向第二入口 42引导从第一出口 41离开的流体。轴向安装件4附接到压缩机3的护罩23。更特别地，圆柱形部分51密封抵靠护罩入口 40，且边沿53张紧在护罩23的周边上并与护罩23的周边形成过盈配合。
[0032]径向安装件5相似地由弹性体材料形成，且包括套筒60、唇部密封件61、多个肋62和多个锁定凸块63，和多个端部凸块64。唇部密封件61定位在套筒60的一个端部处且绕该端部延伸。肋62绕套筒60的外侧间隔开且沿着套筒60的长度轴向地延伸。锁定凸块63为矩形形状，且绕套筒60的内侧间隔开。端部凸块64延伸超过套筒60的相对端部。此外，端部凸块64从套筒60径向向内突出。
[0033]轴向安装件5附接到压缩机3的框架22。套筒60张紧在框架22上，并与框架22形成过盈配合。锁定凸块63于是与绕框架22的外侧形成的相应凹部28接合，而端部凸块64与框架22的自由端部接合。锁定凸块63用于将压缩机3和径向安装件5对齐。锁定凸块63还用于防止压缩机3相对于径向安装件5旋转，同时锁定凸块63和端部凸块64用于防止压缩机3相对于径向安装件5轴向运动。因此，当将压缩机3和安装件4、5插入到壳体2中时，压缩机3不能相对于安装件4、5运动。
[0034]壳体3包括前部区段10和后部区段11。前部区段10包括端壁12和侧壁13，其限定大体圆柱形凹部14，压缩机3和安装件4、5定位在凹部中。轴向安装件4邻接端壁12，且唇部密封件52密封抵靠端壁12。径向安装件5邻接侧壁13。此外，唇部密封件61密封抵靠侧壁13，且肋62被侧壁13稍微压垮。后部区段7附接到前部区段6，从而封闭凹部14。后部区段7包括一些凸缘(未示出)，其邻接径向安装件5的端部凸块64。压缩机3和安装件4、5由此被前部区段6的端壁12和后部区段7的凸缘轴向地约束，且被前部区段6的侧壁13径向地约束。前部区段6的端壁12包括入口孔15，流体穿过该入口孔进入压缩机3，且后部区段7包括多个排气孔16，流体通过该排气孔从压缩机3排出。
[0035]轴向安装件4的唇部密封件52在第一入口40和第一出口 41之间的位置处建立在壳体2和压缩机3之间的密封，而径向安装件5的唇部密封件61在第二入口 42和第二出口 43之间的位置处建立在壳体2和压缩机3之间的密封。两个密封件52、61，壳体2和压缩机3—起限定腔室44，其相对于第一出口 41和第二入口 42敞开，且相对于第一入口 40和第二出口 43封闭。
[0036]在操作期间，流体通过第一入口40进入压缩机3 ο流体被叶轮21离心向外，流动通过扩散器35，且经由第一出口 41离开压缩机3。一旦离开压缩机3，流体进入由密封件52、61界定的腔室44 ο由于腔室44仅对第一出口 41和第二入口 42敞开，流体经由第二入口 42重新进入压缩机3 ο流体于是穿过压缩机3的内部且经由第二出口 43离开压缩机3。
[0037]第二入口42定位在电机的各部件(例如轴承组件36、转子芯部35、定子组件31和电路组件32)的上游，且第二出口 43位于电机的各部件的下游。因此，当流体在第二入口 42和第二出口 43之间流动时，流体用于冷却这些部件。
[0038]传统的压缩机可被配置为使得离开叶轮的流体穿过压缩机的内部返回，以便于冷却电机的部件。然而，流体通常通过压缩机的外壳体返回，其包括一个或多个弯曲部用于将离开叶轮的流体返回。结果，压缩机的总尺寸增大。不是使用压缩机的外壳，壳体2和安装件
4、5被替代地用于将流体返回到压缩机3的内部。结果，更紧凑的配置可被实现。
[0039]由于第一入口40和第一出口41的位置，流体沿轴向方向(即沿平行于叶轮21的旋转轴线的方向)进入压缩机3，且沿径向方向(即沿正交于旋转轴线的方向)排出。此外，线性路径建立在叶轮21的出口和第一出口 41之间。离开叶轮21的流体由此不需要在经由第一出口41离开之前在压缩机3内轴向转向。结果，更紧凑的配置可被实现。此外，在压缩机3内的流动损失可以被降低。
[0040]第一出口41包括环形开口，其围绕或形成扩散器24的排出口。这于是具有第一出口 41的高度可被保持为相对较低，同时保持出口 41的相对大的表面积的益处。因此，相对紧凑的压缩机3可以被实现，而第一出口41没有建立对流体流的约束或其它阻碍。此外，由于第一出口 41为环形，经由出口 41离开压缩机3的流体在流体膨胀进入到在壳体2和压缩机3之间的腔室44时进一步扩散。可想象，扩散器24可以被省略，且第一出口 41可以形成叶轮21的出口。这于是可以得到更紧凑的配置，代价是增大的流动损失。
[0041 ]轴向安装件4包括弯曲唇部54，其定位在压缩机3的第一出口 41处。弯曲唇部54用于将离开第一出口 41的流体朝向第二入口 42的方向转向。由于唇部54是弯曲的，流体在第一出口 41和第二入口 42之间遵循较平滑的路径，由此减低了流动损失。
[0042]定子组件31的绕组38和电路组件32的功率开关39(其被用于控制穿过绕组38的电流)通常由于它们所携带的电流的大小而产生高水平的热量。第二入口 42和第二出口 43定位为使得流动穿过压缩机3的内部的流体用于冷却绕组38和功率开关39。这于是具有绕组38和功率开关39能够运载较高的电流且因此电机20能够在较高的电功率处操作的益处。
[0043]在上述实施例中，径向安装件4形成在壳体2和压缩机3之间的密封，使得所有经由第一出口41从压缩机3排出的流体都经由第二入口42重新进入压缩机3。由于所有可用的流体被返回穿过压缩机3的内部，于是这具有将冷却最大化的优势。然而，可能不必返回所有离开第一出口41的流体为穿过压缩机3的内部，以便于实现必要的冷却。此外，改善的性能(例如质量流量或效率)可以通过仅返回流体的一部分穿过压缩机3的内部而实现。因此，不是在壳体2和压缩机3之间形成密封，径向安装件4可以替代地形成部分密封。部分密封可以采用仅绕压缩机3的一部分接触和密封抵靠壳体2的唇部或边沿的形式。替代地，部分密封可以采用径向地朝向壳体2延伸但是不必接触壳体2的边沿或凸缘的形式。因此，更一般地说，径向安装件4可以被认为是建立在壳体2和压缩机3之间的约束(密封或部分密封)，其使得离开第一出口 41的流体经由第二入口 42重新进入压缩机3 ο在部分密封建立在壳体2和压缩机3之间的情况下，离开第一出口41的流体的一部分经由第二入口42重新进入压缩机3，且流体的一部分绕过第二入口42ο例如，在图5和6中所示的实施例中，绕过第二入口 42的流体将在壳体2和压缩机3之间轴向地流动，且经由排出开口 16离开产品I。因此，该旁路流体并不需要转向或与电机20的部件撞击，改善的性能可以被实现。
[0044]在上述实施例中，产品I包括两个不同的安装件4、5，用于将壳体2从压缩机3的轴向和径向振动隔离开。这于是具有两个安装件4、5可以模制或以其他方式形成有在单个安装件情况下可能难以实现的结构。此外，如果需要，具有不同物理特性的材料可以用于两个安装件4、5。例如，两个安装件4、5可以由具有不同肖氏硬度的材料形成，使得每个安装件4、5具有更适于安装件4、5要用来隔离的特定振动的弹性。不考虑上述益处，单个安装件可以替代地被用于将壳体2从轴向和径向振动隔离。实际上，单个安装件会简化产品I的组装。
[0045]径向安装件5包括肋62，其沿套筒60的长度轴向地延伸。可想象，不是轴向地延伸，肋62可绕套筒周向地延伸。这于是将避免独立的唇部密封件61的需要，因为肋可以建立在壳体2和压缩机3之间的必须的密封。然而，该配置的缺点在于套筒60的圆周大于套筒60的长度。结果周向肋会在较大的表面积上接触壳体2，且由此从压缩机3传递更多的振动到壳体2。轴向肋62具有进一步益处在于，将压缩机3和安装件4、5轴向地插入到凹部14中时，肋62被径向地压垮，且由此肋62的径向顺从性被相对良好地控制。相反，如果肋62绕套筒60周向地延伸，在压缩机3和安装件4、5被插入到凹部14中时，肋将更可能被被轴向地拉动而不是径向地压垮。这于是可不利地影响肋的径向顺从性，且由此影响肋吸收和隔离振动的效率。作为对肋62的替代，径向安装件5可以包括绕套筒60的外侧定位的锥形凸块(例如锥形短柱)。通过使用锥形凸块，可以在更少接触点的情况下将压缩机3安装在壳体2中，由此潜在地导致更好的隔离。然而，该配置的潜在问题在将压缩机3和安装件4、5轴向地插入到凹部14中时再次出现。例如，在插入期间凸块将很可能被轴向地拉动，而不是被径向地压垮，且由此在凸块径向顺从性上的控制可能相对较差。该问题可以通过将壳体2的第一区段10分为一些部分(例如两个半圆柱形部分)而处理，其被装到一起以包封压缩机3和安装件4、5。
[0046]径向安装件5的唇部密封件61仅被用于建立在壳体2和压缩机3之间的密封。唇部密封件61不被用于吸收压缩机3的径向振动。因此，唇部密封件61被配置为使得密封提供用于压缩机3的振动的差的传递路径。特别地，唇部密封件61的径向顺从性比轴向肋62或锥形凸块更大，如果被使用的话。结果压缩机3的径向振动被肋62或凸块所针对，而不是唇部密封件62。因此，尽管唇部密封件61在相对较大的面积上接触壳体2，壳体2继续从压缩机3的振动良好隔呙。
[0047]径向安装件5用于将壳体2从压缩机3的径向振动隔离，以及形成壳体2和压缩机3之间的环形密封。在上述实施例中，由径向安装件5产生的密封确保从压缩机3的第一出口41排出的流体经由第二入口 42返回穿过压缩机3的内部。然而，径向安装件5可以被用于将其他类型的压缩机安装在壳体中，特别地在流体沿径向方向从壳体排出的情况下。例如，如果考虑图5中所示的实施例，压缩机3的第二入口 42可以被省略(即封闭)，且壳体2的排出开口 16可以定位在大体由参考标号13所指示的位置处。由径向安装件5建立的密封于是确保离开压缩机3的流体将从壳体2经由排出开口 16排出，即安装件5的密封件61限定的腔室44仅对于第一出口 41和排出开口 16敞开。在该替代实施例和上述实施例两者中，压缩机3包括轴向入口 40和径向出口 41。轴向入口 40定位在压缩机3的一端，且径向安装件5在径向出口41和压缩机3的相对端部之间的位置处形成环形密封。
【主权项】
1.一种压缩机，包括护罩、叶轮、驱动叶轮的电机、定位在叶片上游的第一入口、定位在叶轮下游的第一出口、定位在第一出口下游的第二入口以及定位在第二入口下游的第二出P, 其中，叶轮为离心式叶轮，流体经由第一入口沿轴向方向进入压缩机，且经由第一出口沿径向方向离开压缩机，在第二入口和第二出口之间流动的流体用于冷却电机的一个或多个部件。2.如权利要求1所述的压缩机，其中第一入口包括定位在护罩中心处的圆形孔。3.如权利要求1所述的压缩机，其中压缩机包括扩散器，且第一出口围绕扩散器。4.如权利要求1所述的压缩机，其中压缩机包括框架，电机安装在框架上。5.如权利要求4所述的压缩机，其中第一出口包括环形开口，环形开口绕压缩机形成，并由框架和护罩之间的轴向间隙限定。6.如权利要求4所述的压缩机，其中第二入口包括绕框架形成的多个孔。7.如权利要求4所述的压缩机，其中第二出口包括绕框架形成的多个孔。8.如权利要求1所述的压缩机，其中在第二入口和第二出口之间流动的流体用于冷却电机的电绕组或功率开关。9.一种包括如前述权利要求中任一项所述的压缩机的真空吸尘器，。10.—种压缩机，包括护罩、叶轮、扩散器、框架、驱动叶轮的电机、第一入口、第一出口、第二入口和第二出口， 其中，第一入口包括定位在护罩中心处的圆形孔，第一出口围绕扩散器，并包括由框架和护罩之间的轴向间隙限定的环形孔，第二入口定位在第一出口下方，并包括绕框架形成的多个孔。11.如权利要求10所述的压缩机，其中，第一出口形成用于扩散器的排出口。12.如权利要求10所述的压缩机，其中，线性路径建立在叶轮的出口和第一出口之间。13.如权利要求10所述的压缩机，其中，压缩机包括第二出口，第二出口定位在第二入口下方，并包括绕框架形成的多个孔。14.如权利要求13所述的压缩机，其中，压缩机包括电路组件，第二出口的多个孔限定在框架的端部和电路组件之间。15.如权利要求10至14中任一项所述的压缩机，其中，所述压缩机包括安装在框架内的电机，该电机定位在第二入口和第二出口之间。
【文档编号】F04D29/58GK105864061SQ201610206750
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年4月25日
【发明人】R.希尔, A.克洛西尔
【申请人】戴森技术有限公司