CN101592140B - 制冷剂压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷剂压缩机(1)，尤其是一种半密封制冷剂压缩机，其具有：机架(2)，该机架(2)在其底部(3)具有油槽(4)；压缩机机体(5)，该压缩机机体(5)具有至少一个汽缸(6)，活塞(7)布置在汽缸(6)中；曲轴(11)，该曲轴(11)支撑在压缩机机体(5)中并与活塞(7)驱动连接；和油泵结构(27)，该油泵结构(27)至少部分地浸没在油槽中。另外对于变化的速度，必须确保良好的油润滑。为此目的，曲轴(11)在其下端具有直径延伸部(19)，直径延伸部(19)与曲轴轴线(36)偏心地延伸穿过油通道(35)，所述通道(35)连接油泵结构(27)到曲轴(11)和压缩机机体(5)之间的关闭油压室(21)，所述室(21)经由排气路径(40、41)连接到机架(2)的内部(37)。

Description

制冷剂压缩机

技术领域

本发明涉及一种制冷剂压缩机，尤其一种半密封制冷剂压缩机，具有：机架，所述机架在其底部具有油槽；具有至少一个汽缸的压缩机机体，活塞布置在所述汽缸中；曲轴，所述曲轴支撑在压缩机机体中并与活塞驱动连接；和油泵结构，该油泵结构至少部分地浸没在油泵中。

背景技术

例如从GB 1,122,348已知这种制冷剂压缩机。在一个实施例中，该制冷剂压缩机具有布置成星型的三个汽缸。布置在汽缸中的活塞由曲轴通过共同曲轴销驱动进行往复运动。油泵结构由倾斜管形成，所述倾斜管的端部浸没在油槽中。

这种制冷剂压缩机的目的在于压缩气体形式的制冷剂。这会引起轴承内的实质性负载，轴承双向地连接运动部件。如果使用需要更高压力的制冷剂、例如对环境无害的制冷剂、诸如CO₂，尤其是这种情况。

因此，实际上所有制冷剂压缩机使用润滑，其中来自油槽的油被供应到固定地方，从而减少相互运动部件之间的摩擦，进而减少磨损。

对于制冷剂压缩机的节能运行模式，可能必须以可变速度驱动制冷剂压缩机。在此情况下，会难以始终确保供油。例如关于离心泵的低速和使用，不能确保润滑剂以低压力供应到对应的轴承点。然而，由于高速，油压很高，因此过量的油将喷到机架内。这导致油与机架内提供的制冷剂混合的风险。

另一种可能是在油槽和轴承点之间建立压力差，例如通过活塞泵。然而，这又导致产生大油流量的风险，这将导致油大量泄漏到制冷剂流中。送油通道变窄以减小油流量会引起其它问题，例如阻塞通道，和低速油相对低流率。

发明内容

本发明的任务是提供油润滑，即使在变化的速度时。

利用前言中所述制冷剂压缩机，通过以下解决该任务：曲轴在其下端处具有直径延伸部，油通道与曲轴轴线偏心地延伸穿过直径延伸部，所述通道将油泵结构连接到曲轴和压缩机机体之间封闭的油压室，所述室经由排气路径连接到机架的内部。

与曲轴轴线偏心布置的油通道可以产生相对大的油量，即使在曲轴低速时。该油量是油通道到曲轴轴线距离相对大这一事实的结果，从而即使对于低速下的曲轴，充分的妄图可以作用在油上并通过油通道传输对应大的油量。另一方面，尽管传输大油量，实际上不存在油会以意外方式到达制冷剂回路的风险，因为油压室是封闭的。油会到达油压室相邻的轴承点。为此目的，油压室中的主要油压被使用，所述压力同油泵结构产生。轴承点然后形成对于油的非常有效的节流，从而仅极少量油(如果有的话)、例如滴形式，将被按压出轴承点。然而，对于如此小的油量，润滑油将与制冷剂混合的风险相对小。另一方面，排气路径确保压缩机操作开始时，油压室可以相对快地排气，从而油可以相对快地填充油压室。因而，基本上始终确保待润滑轴承点的充分润滑。

优选地，排气路径具有曲轴中中心的、轴向气体通道，所述通道经由径向通道连接到油压室。当曲轴旋转时，油压室中的油不能逆离心力穿过径向通道进入气体通道。因而，其保留在油压室中，在油压室中其可以以需要的压力作用在连接的轴承点。然而，制冷剂气体，从操作开始时在油压室出现的、或者操作期间从油脱气的，通过径向凹槽位移入轴向气体通道。当曲轴旋转时，离心力当然也将作用在制冷剂气体上。然而，制冷剂具有与用于润滑的油一样的大致更低的比质量，因此将制冷剂通过径向通道移入中心通道是没有问题的。这是确保将气体从这些仅需要油的区域移除的简单方法，然而同时在所述区域中又要防止油在机架内不受控制地喷射。进一步，该实施例包括节能操作的另外的优点。当油压室填充油、且油具有需要压力时，油泵结构仅必须要求由轴承点所“消耗”的油量。由于油泵结构的能量消耗也取决于提供的油量，因此当提供的油量小时，能量消耗也保持为低。

选择性地或者附加地，可以设计排气路径延伸穿过曲轴上端处的轴承结构。在此情况下，轴承结构提供对于油的足够的阻力，从而维持油压室中的压力。另一方面，轴承结构仅引起对于制冷剂气体的小流阻，从而气体可以相对快地从油压室逸出，无论相关气体是操作起始时出现在油压室中，或者相关气体是在操作期间从油脱气的。

优选的是，排气路径执行轴承结构内的方向变化。方向的变化引起油另外的流阻，但实际上对于制冷剂气体没有另外的阻力。这是确保在以其它方式封闭的油压室中将油压维持在需要值的简单方法。

优选地，排气通道具有径向轴承中的第一凹槽或者切口和/或轴向轴承中的第二凹槽或者切口。关于此点，优选的是，在其上端区域，曲轴通过轴向轴承和径向轴承被支撑在压缩机机体上。如果凹槽设置在径向轴承和轴向轴承中，制冷剂气体会迅速地通过该凹槽逸散出。替代凹槽，曲轴处的切口可以简单地用于产生小的平坦部，其然后形成排气通道的至少一部分。利用对应的形状尺寸，对于油的流阻将足以最小化来自油压室的压力损失。

优选地，油通道连接到曲轴下端区域中的径向轴承。因而，曲轴可以在压缩机机体中轴向距离处被两次支撑。油通道也可确保下径向轴向的润滑没有问题。为此目的，不需要排气的可能性。

优选地，在其直径延伸部的区域中，曲轴具有曲轴销，该曲轴销经由至少一个径向通道连接到油通道。为外，曲轴销和连杆的曲轴眼之间的接触区域的润滑因而可以通过油通道确保。在油通道中压力与油压室中的相同，因此从油通道直接提供的点的润滑在足够压力下产生。

优选的是，曲柄销位于曲轴下端处气体通道开口的径向外侧。因而，曲轴销不阻碍气体从气体通道逸出。进一步，现在曲轴销定位成径向向外一定程度，从而穿过曲轴销的油通过具有到曲轴轴线的充分径向距离。该距离越大，作用在油上的离心力越大，且油压室中产生的压力越大。

优选地，油泵结构具有：第一输送元件，该第一输送元件浸没在油槽中，并且下端处的直径小于上端处的直径，且该第一输送元件在上端处设置有盖元件；和更径向外侧起始的第二输送元件，该第二输送元件具有径向输送通道，该径向输送通道将盖元件中的开口连接到油通道。利用该实施例，“经典”油泵形式的第一输送元件可以提供初始压力，即，第一输送元件输送油到第二输送元件中的径向输送通道。在某种意义上说，该径向输送通道然后具有放大功能，因为它引导油过相对大的径向长度，即从第一输送元件的盖元件中的开口到油通道。该径向距离足以通过离心力以存在于油压室中的必要油的方式加速油。因而，二级油泵结构能够以相对少的努力提供相对高的油压。然而，由于油压室被封闭，因此不存在油将以不受控制的方式扩散到外界的风险。

优选地，第二输送元件具有板的形式，输送通道由槽形成，该槽由盖元件从下方覆盖，并由曲轴从上方覆盖。更确切地，该槽由曲轴的曲轴销从上方覆盖。这得到了相对简单的设计。

油泵结构由三个元件构成。除了第一输送元件，仅需要两个板，即盖元件和第二输送元件，其可以相对容易地组装并连接到彼此，例如通过螺钉或螺栓。与这些装配件一起，也可以将盖元件和第二输送元件连接到曲轴的曲轴销上。

附图说明

以下，根据连同附图的优选实施例说明本发明，其中：

图1显示了半密封制冷剂压缩机的横截面；

图2显示了曲轴的放大视图；

图3显示了第一输送元件的部分视图；

图4显示了第二输送元件的俯视图；和

图5显示了第一输送元件的立体图。

具体实施方式

图1显示了一种半密封制冷剂压缩机1，具有机架2，在其底部3放置有油槽4。压缩机1包括压缩机机体5，其中对称并呈星型(沿圆周方向汽缸6的中心轴线间隔120°)地布置有数个、本例中三个汽缸6。活塞7布置在每一汽缸6中。

图中显示，机架2的底部3与压缩机机体5制成为一体。这是有利的，但并非绝对必要。底部3和压缩机机体5之间可以进一步细分。压缩机机体5和底部3可以制成铸件。

进一步，压缩机1具有电机8，该电机8的定子9以未详细显示的方式连接到压缩机机体5。进一步，电机8具有转子10。电机可以是永磁驱动同步电机，其转子可包括未详细显示的永磁铁。

曲轴11可旋转地支撑在压缩机机体5中。关于此点，支撑通过以下产生：在曲轴上端处的第一径向轴承12；在曲轴11下端处的第二径向轴承13；和位于曲轴11的上端处的轴向轴承14。

轴承元件15靠在轴向轴承14上，所述轴承元件15经由弹簧16可旋转地连接到曲轴11。通过螺钉17，曲轴11保持抵靠载板18，该载板18沿策略方向靠在轴承元件15上。因而，曲轴11在轴向方向上相对于压缩机机体5定位。

在其下端处，曲轴11具有直径延伸部19。直接延伸部19延伸通过两个径向轴承12、13之间的圆锥区域20，进入曲轴11的剩下部分。在两个径向轴承12、13之间，压缩机机体5以小间距围绕曲轴11，从而在此处形成油压室21。

曲轴11在其下端具有曲轴销22。通过连杆23，每一活塞7连接到曲轴销22。每一曲轴销23具有轴承垫24，该轴承垫24靠在曲轴销22的圆周表面上。轴承垫24通过环25保持在曲轴销22上。关于此点，连杆23沿径向轴承13、也称为主轴承的方向相对于曲轴销22的轴向中心位移。环25位于连杆23远离主轴承13的一侧。环25设置有数个足部26，该足部26沿轴向方向向下与轴承垫24延伸一样长。

油泵结构27固定在曲柄销22的下端。油泵结构27包括第一输送元件28，该第一输送元件28浸没在油槽4中并在下端具有开口29，油所述该开口29进入第一输送元件28内。如从图可见，第一输送元件在其下端具有比其上端更小的直径。当第一输送元件28旋转时，第一输送元件内部的油将由离心力向上运输。

在上侧，第一输送元件28由板形式的盖30覆盖。在曲柄销的下方，盖30具有开口31。否则，盖30延伸过曲柄销22的前侧一定长度，从而第一输送元件28可以通过盖30固定在曲柄销22处，其中所述第一输送元件28例如通过挤压、焊接或者胶粘与盖30相装配。为此目的，盖元件30通过螺钉32连接到曲柄销22，所述螺钉32拧入曲柄销22的前侧。

第二输送元件33布置在盖元件30和曲柄销22之间，所述第二输送元件33包括径向延伸槽34。

油输送管道35与曲柄轴线36相偏心地穿过直径延伸部19。即，在径向方向上，油输送通道35距离曲柄轴线36相对大距离。第二输送元件33中的槽34从盖元件30中的开口31延伸到油输送通道35。从第一输送元件28和开口31进入槽34的油因此被压入连接到相对高压的油压室21的油输送通道35中。过程的油压还取决于曲柄11的速度。

油压室21被关闭，除了排气路径，然而仅相对少油(如果有的话)可以通过其逸出。因此，可以在油通道35和油压室21中产生相对高油压，所述压力确保径向轴承12、13和轴向轴承14被充分润滑。实际上不存在油逸出到外界。因此，逸出的油与流入机架2的内室27中的制冷剂气体混合的风险很小。

第一径向通道38从油输送通道35分出，该第一径向通道38终止于曲柄销22的圆周表面，并向曲柄销22的该圆周表面提供一定压力的油，因此曲柄销22和轴承垫24之间的接触点被润滑。第二径向通道39终止于主轴承13的区域中，因此主轴承13不仅被来自油压室21的油润滑，还被来自油输送通道35的油直接润滑。选择性地，可以设计其它切口以产生油通道。

在其轴向中心中，曲柄11具有气通道40，该气通道40在机架2的内室37中的曲轴11的下前侧开口。曲柄销设计成它完全自由地离开进入气通道40的开口。气道40经由径向孔41连接到油压室21。

以未详细显示的方式，第一径向轴承12和轴向轴承14设置有小槽，来自油压室21的油可以流过该小槽。然而，这些槽的横截面相对小，因此这些槽提供相对于油的大阻力。这些槽可以另外地或者选择性地设置到气通道40。对于槽另外或者选择性地，曲轴处的切口也可用于形成一个或多个平坦部，该平坦部用作排气通道。

操作启动期间油通道35和油压室21通常不包含油，而是气体、例如制冷剂气体。另外在操作期间，会发生制冷剂气体从油脱气，因而油中会产生气泡，这会产生对油的润滑性质不利的影响。油使这些气泡进入径向孔41，从那里气泡会通过气体通道40流入内室37。然而，由于曲轴11旋转期间作用在油上的离心力不向内压油，油不会通过径向孔41流走。因此，气体通道40和径向孔41形成排气(***)路径，实际上没有油可以从油压室21通过该排气路径逸散入外界。

另外对于具有凹槽在第一径向轴承12和轴向轴承14的排气路径的选择性实施例，实际上没有油会以不受控制的方式从油压室21逸散入外界。首先，如所述，凹槽具有如此小的横截面，从而他们提供相对于油的实质阻力。其次，油将必须进行大致直角转向，这也有助于增加流阻。然而，对于聚积在油压室21中的制冷剂气体，该流阻更小，从而制冷剂气体会容易地通过这种排气路径逸出。如果油通过该排气路径逸出，它将终止于转子10内，从那里它会到达压缩机机体5的上侧，并通过油开口42流入油槽4。

机架2的底部3具有安装开口43，该安装开口43由关闭元件44关闭。关闭元件44拧入底部3中。安装开口43的尺寸设计成：具有直径延伸部19和曲轴销22的曲轴11可以从底部3***压缩机机体5。关于此点，关闭元件44拧入安装开口43。关闭元件44拧入安装开口43中。

图2单独显示了曲轴11。曲轴11的上端包括凹槽45，弹簧16可以***凹槽45以提供曲轴11和轴承元件15和转子10之间的不可旋转的连接。进一步，可以看到内螺纹46，螺钉17拧入内螺纹46，该螺纹17将曲轴11连接到载板，并因而通过轴承元件15连接到转子10。

在曲轴1的轴向中心，可以看到气体通道40，该气体通道40经由径向孔41通到外侧。

油通道35大致平行于气体通道40延伸，该油通道35经由第一径向孔38终止于曲轴销22的圆周表面并经由第二径向孔39终止于直径延伸部19的圆周表面中，其与第二径向轴承13相互作用。

图3以放大尺寸显示了第一输送元件28。与图1中相同的元件带有相同附图标记。可以看出，盖元件30安装在第一输送元件28上。为此目的，盖元件30的义侧具有圆形凹部46，第一输送元件28固定在其中。如果需要，这里也可以使用焊接、钎焊或者胶合连接。

盖元件30包括开口31，来自第一输送元件28的油通过该开口31可以到达第二输送元件33。进一步，盖元件30(图5)包括两个螺孔47，图1中显示螺钉32可以穿过该两个螺孔47引导以将第一输送元件28连接到曲轴销22。另外，第二输送元件33包括对应的螺孔48，因此螺钉32可以引导穿过盖元件30和第二输送元件33。

另外利用相对低速，确保对应轴承点的充分润滑。首先，油仅需要克服第一输送元件28的高度。一旦油到达开口31，第二输送元件32的“升压”功能启动，由于相对长的加速路径、即开口31和油通道35之间的大径向距离，这对油施加了充分的离心力，因此油可以以充分的压力供应到油压室21。

Claims (11)

1.一种制冷剂压缩机，具有：外壳，所述外壳在其底部具有油槽；压缩机机体，所述压缩机机体具有至少一个气缸，活塞布置在所述气缸中；曲轴，所述曲轴支撑在压缩机机体中并与活塞驱动连接；和油泵结构，所述油泵结构至少部分地浸没在所述油槽中，其特征在于，所述曲轴(11)在其下端具有直径扩张部(19)，一相对于曲轴轴线(36)偏心设置的油通道(35)延伸穿过所述直径扩张部(19)，所述油通道(35)将所述油泵结构(27)连接到在所述曲轴(11)和所述压缩机机体(5)之间的封闭的油压室(21)，该油压室(21)经由排气路径(40、41)与外壳(2)的内部(37)连通。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述排气路径(40、41)具有在曲轴(11)中的同心轴向气体通道(40)，该轴向气体通道(40)经由一径向通道(41)连接到所述油压室(21)。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述排气路径延伸穿过曲轴(11)的上端处的轴承结构(12、14)。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述排气路径在所述轴承结构(12、14)内有一换向。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述排气路径具有在所述轴承结构(12、14)的径向轴承(12)中的第一凹槽或者位于所述径向轴承(12)处的所述曲轴处的切口和/或在所述轴承结构(12、14)的轴向轴承(14)中的第二凹槽或者位于所述轴向轴承(14)处的所述曲轴处的切口。

6.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述油通道(35)连接到所述曲轴(11)的下端区域中的径向轴承(13)。

7.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述曲轴(11)在其直径扩张部(19)的区域中具有曲轴销(22)，所述曲轴销(22)的圆周经由至少一个径向通道(38)连接到所述油通道(35)。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述曲轴销(22)设置在所述气体通道(40)在曲轴(11)下端处的开口的径向外侧。

9.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述油泵结构(27)具有：第一输送元件(28)，所述第一输送元件(28)浸没在所述油槽(4)中并且下端处的直径小于上端处直径，且所述第一输送元件(28)在上端处设置有盖元件(30)；第二输送元件，所述第二输送元件具有径向输送通道(34)，该径向输送通道(34)将所述盖元件(30)中的开口(31)连接到相对于该开口(31)径向更靠外的所述油通道(35)。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述第二输送元件(33)被设计成板的形式，所述输送通道(34)由槽形成，该槽由所述盖元件(30)从下方覆盖并由所述曲轴(11)从上方覆盖。

11.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，该压缩机是半密封制冷剂压缩机。

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