具体实施方式
现在将参照附图更全面的说明示例性实施例。
提供示例性实施例以使本公开更加完整,并向本领域技术人员全面传达其保护范围。阐述许多细节,比如特定部件、装置和方法的例子,以提供对本公开的实施例的全面理解。对本领域技术人员来说很明显的是不必提供细节,示例性实施例可以许多不同形式实施,且不应该解释为限制本公开的范围。在某些示例性实施例中,众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术不作详细说明。
在此使用的术语仅用于描述具体示例性实施例的目的,而不意图限制。如在此所用的单数形式“一”和“该”可意指也包括复数形式,除非上下文明确表示不是这样。术语“包括”、“包含”、“包含在内”和“具有”是包括在内的,因此确定所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在,但不排除其中一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或增加。
当元件或层称为“在另一个元件或层上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一个元件或层上,可以直接在另一个元件或层上、直接接合、连接或联接到另一个元件或层,或可以存在中间的元件或层。相反,当元件称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层,可以不存在中间的元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以类似方式理解(比如,“在……之间”相比“直接在……之间”、“邻接”相比“直接邻接”等等)。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项目的任意和所有组合。
尽管在此可以使用术语第一、第二、第三等等以描述各种元件、部件、区域、层和/或部分,但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语可仅用于区别一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。当在此使用术语比如“第一”、“第二”及其它数值术语时,其并不包含顺序或次顺,除非上下文中明确指出。因此,在不脱离示例性实施例的教导的情况下,以下所述第一元件、部件、区域、层或部分可以解释为术语第二元件、部件、区域、层或部分。
在此可以使用相对空间术语——比如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等——以便于说明书描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(多个)元件或(多个)特征的关系。相对空间术语可包括除附图描述的方位之外的使用中或运转中装置的不同方位。比如,如果附图中的装置翻转,则描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将定位在其它元件或特征的“上面”。因此,示例术语“下方”可包括上面和下面两个方位。装置可以不同方式定向(旋转90度或其它方位),由此理解在此使用的相对空间描述语。
参照附图1-4,提供压缩机10,该压缩机10包括壳体组件12、电动机组件14、压缩机构16、润滑剂计量***18、排出管接头20和吸入气体入口管接头22。压缩机10使工作流体沿着比如制冷***、热泵或其它气候控制***的流体回路(未示出)循环。虽然附图所示压缩机10为水平涡旋式压缩机,但是本教导可适于结合在许多不同类型的垂直或水平涡旋式、旋转式和往复式压缩机中,比如,包括密封式机器、半密封式机器、开放式驱动机器和非密封式机器的压缩机。
壳体组件12可容纳电动机组件14、压缩机构16和润滑剂计量***18。壳体组件12大致形成压缩机外壳并可包括圆筒形壳体24、第一端盖26、第二端盖28、横向延伸间隔件30和底脚32。第一端盖26和间隔件30可配合以形成用作压缩机10的排出***的排出室34。高侧润滑剂贮槽36可布置在排出室34内并存储用于分配到电动机组件14和压缩机构16的润滑剂(比如,润滑油)。虽然未在附图中示出,但在有些结构中,润滑剂贮槽36可以布置在壳体组件12外部。在这种结构中,润滑剂贮槽36可以是与布置在排出室34内的润滑剂分离器(未示出)流体连接的独立容器。
排出管接头20在第一端盖26中的排出口40处附装到壳体组件12上。排出阀组件(未示出)可位于排出管接头20内,并可防止反向流动状态以阻止高压工作流体经由排出管接头20进入压缩机10。吸入气体入口管接头22在壳体24中的吸入口38处附装到壳体组件12上,并与布置在壳体组件12内的吸入室43流体连通。间隔件30将排出室34与吸入室43隔离,并且包括提供压缩机构16与排出室34之间连通的排出通道44。排出阀组件可选择地位于排出通道44处或靠近排出通道44。
电动机组件14包括电动机定子46、转子48、驱动轴50、以及穿过定子46的线圈。电动机定子46可压配合进壳体24内以相对于壳体24固定定子46。驱动轴50由转子48旋转地驱动,转子48可压配合在驱动轴50上。
驱动轴50可由第一端的主轴承体54和第二端的第二轴承56可旋转地支承。主轴承体54和第二轴承56固定地安装到壳体组件12上。驱动轴50可包括偏心曲轴销58,该偏心曲轴销58具有布置其上的曲轴销平面60。驱动轴50还可包括轴向延伸孔62、径向延伸计量孔64和径向延伸的润滑剂输送孔66。计量孔64可具有比如大约三(3)毫米的直径。虽然图4所示结构包括以大约180度隔开的两个计量孔64,但是驱动轴50可包括彼此以任意适当的布置彼此隔开的任意数量的计量孔64。计量孔64可与轴向孔62流体连通,并在轴向孔62与驱动轴50的外径之间延伸。轴向孔62可从驱动轴50的第一端68延伸通过驱动轴50的长度的一部分,并可与延伸通过驱动轴50的第二端70的偏心孔63连通。润滑剂输送孔66之一可在轴向孔62与驱动轴50的外表面之间径向延伸,并可向第二轴承56提供润滑剂。另一个润滑剂输送孔66可在偏心孔63与驱动轴50的外表面之间径向延伸,并可向主轴承体54提供润滑剂。
压缩机构16可以大致包括动涡旋80和静涡旋82。动涡旋80包括端板84,端板84具有由其延伸的螺旋形叶片或涡卷86。动涡旋80还可包括圆筒形毂88,圆筒形毂88沿与螺旋形涡卷86相反的方向从端板84凸出并接合驱动轴瓦90。驱动轴瓦90可包括内孔,在所述内孔中驱动地布置有曲轴销58。在一种结构中,曲轴销平面60驱动地接合驱动轴瓦90的内孔的一部分内的平面以提供径向顺应的驱动布置。
静涡旋82包括端板92,端板92具有由其延伸的螺旋形涡卷94和延伸通过端板92的排出通道96。螺旋形涡卷94与动涡旋80的涡卷86配合,以便当动涡旋80相对于静涡旋82移动时产生一系列移动流体袋。由螺旋形涡卷86、94产生的液兜在由径向外部位置向径向内部位置移动时体积减小,由此在压缩机构16的整个压缩循环压缩工作流体。
欧氏联轴节98可定位在动涡旋80和主轴承体54之间,并键接到动涡旋80和静涡旋82上。欧氏联轴节98可接合动涡旋80和静涡旋82以阻止其间的相对旋转,同时允许动涡旋80相对于静涡旋82绕动。
润滑剂计量***18可包括帽罩100、帽102、垫圈104、密封板106、以及与润滑剂计量***18和润滑剂贮槽36流体联接的润滑剂管道108。润滑剂计量***18可经由多个螺栓110固定到第二轴承56上。
帽罩100可大致为杯状构件,并可包括互相协作以限定圆筒形凹部118的大致的圆筒形主体部分112、端壁114和环形法兰部分116。多个螺栓孔120可延伸穿过环形法兰部分116并可容纳螺栓110。槽122可布置在环形法兰部分116内并可与凹部118连通。润滑剂进口124可在环形法兰部分116的外径与凹部118之间延伸。
帽102可为大致杯状构件,并可包括大致的圆筒形主体部分128、突出部132和径向孔134。主体部分128可包括外径136、内径138、端壁140和边缘141。内径138和端壁140可配合以限定大致的圆筒形凹部142。帽102的主体部分128可容纳在帽罩100的凹部118内。突出部132可从帽102的外径136延伸并可接合帽罩100的槽122以阻止其间相对旋转。帽罩100的凹部118和帽102的主体部分128可相对彼此确定尺寸,以允许帽102容纳在凹部118内时帽102相对于凹部118轴向和径向运动。来自润滑剂管道108的高压润滑剂会充满帽102和帽罩100之间的空间,形成高压润滑剂储存部143。
径向孔134可在主体部分128的外径136与凹部142之间延伸,并可包括比如大约两(2)毫米的直径。径向孔134可与帽罩100的润滑剂进口124对准。径向孔134和润滑剂进口124可同轴或不同轴。
驱动轴50的第一端68可容纳在凹部142内,并在凹部142中相对于帽102可旋转。帽102的内径138和驱动轴50的外径可相对彼此确定尺寸以最小化二者之间的磨擦,同时防止或最小化二者之间的润滑剂泄露。当驱动轴50相对于帽102旋转时,计量孔64移动地与径向孔134角对准或不对准,由此选择性地允许轴向孔62和润滑剂进口124之间的流体连通。当没有一个计量孔64与径向孔134角对准时,则可限制或阻止轴向孔62与润滑剂进口124之间的流体连通。
密封板106可以是包括中心孔144和接合螺栓110的多个安装孔146的环形盘。类似地,垫圈104可以为包括中心孔148和接合螺栓110的多个安装孔150的环形盘。垫圈104可由柔性聚合材料物或金属材料制成,而密封板106可由相对硬的聚合材料或金属材料制成。驱动轴50可分别延伸穿过密封板106和垫圈104的中心孔144和148。密封板106的第一侧可邻接第二轴承56的法兰152。密封板106的第二侧可邻接垫圈104的第一侧。在有些结构中,垫圈104和/或密封板106可与第二轴承56一体形成。垫圈104的第二侧可密封地邻接帽罩100和帽102。布置在高压润滑剂储存部143内的相对高压润滑剂可促使帽102的边缘141与垫圈104密封接合。这样,垫圈104和密封板106配合以阻止润滑剂储存部143和凹部142之间经由除通过径向孔134以外的任意路径的流体连通。此外,帽罩100和垫圈104之间的密封关系防止润滑剂从二者之间泄漏到吸入室43内。
润滑剂管道108提供润滑剂贮槽36与帽罩100的凹部118之间的流体连通。管接头154可接合润滑剂进口124和润滑剂管道108,并提供两者之间的流体连通。润滑剂管道108可如图2所示在壳体组件12内规定路线,或可选择地,润滑剂管道108可在壳体组件12的外部规定路线。
继续参照附图1-4,将详细说明压缩机10的操作。电动机组件14通电使驱动轴50旋转,驱动轴50又操作压缩机构16。如上所述,压缩机构16使工作流体循环通过制冷***或热泵***。在压缩机10运转期间,相对低压的工作流体经由吸入气体入口管接头22吸进吸入室43。低压工作流体从吸入室43被吸入压缩机构16并被压缩至相对较高的排出压力。然后,工作流体通过排出通道44从压缩机构16排出并进入排出室34内。压缩机构16内的润滑剂可与工作流体混合并与工作流体一起排入排出室34内。布置在排出室34内的润滑剂分离器156(图2)从来自工作流体过滤或分离一些或全部润滑剂。一旦与工作流体分离,润滑剂会由于重力从润滑剂分离器掉进润滑剂贮槽36内。在某些结构中,润滑剂分离器156可布置在壳体组件12外部,并向布置在壳体组件12之外的外部润滑剂贮槽(未示出)提供润滑剂。
如图2所示,帽罩100的润滑剂进口124经由径向孔134、计量孔64、轴向孔62、偏心孔63和润滑剂输送孔66与吸入室43流体连通。因此,高侧润滑剂贮槽36和吸入室43之间的压差使得存储在润滑剂贮槽36内的高压润滑剂流过润滑剂管道108流向润滑剂计量***18的帽罩100。润滑剂从润滑剂管道108流过管接头154并流入润滑剂进口124,接着流入布置在帽罩100和帽102之间的高压润滑剂储存部143内。布置在高压润滑剂储存部143内的相对的高压润滑剂会沿轴向迫压帽102以使帽102的边缘141接合垫圈104。
如上所述,帽102的外径136与帽罩100的凹部118的内径之间的间隙允许帽102相对于帽罩100在径向上移动或“浮动”。这样,帽102可移动以“自动-对准”帽102的凹部142的旋转对称轴线与驱动轴50的旋转轴线。该自动对准特征提供帽102的内径138和驱动轴50的外径之间更加稳固的密封。由于驱动轴50在帽102的凹部142内轴向居中,因此可最小化帽102的内径138和驱动轴50的外径之间的间隙,由此最小化二者之间的润滑剂泄露。由于凹部142和驱动轴50的自动对准而带来的帽102的内径138与驱动轴50的外径之间的最小化的润滑剂泄露确保润滑剂被输送到需要的位置,诸如,比如主轴承体54和第二轴承56处。此外,由于旋转偏心度而引起的驱动轴50的外径和凹部142之间的局部磨擦可被最小化或消除,由此最小化或消除局部磨损并延长这些部件的寿命、提高这些部件的效率。
如上所述,利用高压润滑剂储存部143内润滑剂的流体压力使帽102的边缘141偏置地抵靠垫圈104确保计量孔64和径向孔134轴向对准并允许帽102相对于帽罩100径向运动。相反,如果边缘141经由螺栓或其它紧固件偏置地抵靠垫圈104,则螺栓或其它紧固件所需要的施加于帽102上以使边缘141抵靠垫圈104密封的保持力将阻止或限制帽102相对于驱动轴50的径向自动对准。
如上所述,轴向孔62经由帽102的径向孔134和驱动轴50的计量孔64与润滑剂进口124流体连通。由于帽102相对于帽罩100旋转地固定,且驱动轴50相对于帽102可旋转,因此计量孔64中的每一个仅选择性地与径向孔134连通。即,当一个或多个计量孔64与径向孔134角对准时,径向孔134可与一个或多个计量孔64相通。因此,进入轴向孔62内的润滑剂流量取决于计量孔64的数量以及计量孔64和径向孔134的直径。
在附图所示的特定结构中,计量孔64彼此按角度间隔开180度。因此,当压缩机10恒速运转时,驱动轴50每次周转,润滑剂以相等增量从径向孔134两次流入轴向孔62。在其它结构中,计量孔64的数量、其间的间隔、和/或计量孔64和/或径向孔134的直径可不同于上述结构以获得需要的润滑剂流量。在某些结构中,计量孔64可沿平行于驱动轴50的旋转轴线的方向伸长,以对于计量孔64和径向孔134的轴向对准提供更大容差。
一旦润滑剂到达轴向孔62,润滑剂的第一部分会流过布置在轴向孔62内的润滑剂输送孔66以润滑第二轴承56。离心力使得润滑剂的第二部分进入偏心孔63,润滑剂会通过偏心孔63沿驱动轴50的长度流动。润滑剂可在驱动轴50的第二端70处离开偏心孔63和/或布置在偏心孔63内的任意其余润滑剂输送孔66,以分配到压缩机10的各个部件,诸如,比如转子48、主轴承体54、和/或压缩机构16。如上所述,润滑剂可与工作流体混合,所述工作流体被吸入压缩机构16内并以相对较高的压力由压缩机构16排出到排出室34内并返回到润滑剂贮槽36。这样,润滑剂可在润滑剂贮槽36与润滑剂计量***18之间循环。
参照图5,提供另一种润滑剂计量***218。除以下提到的例外之外,润滑剂计量***218的结构和功能与上述润滑剂计量***18的结构和功能相似。润滑剂计量***218可包括帽罩300、帽302、耐磨板304、密封件306和润滑剂管道108。润滑剂计量***218可用螺栓连接、压力配合和/或其它方式固定第二轴承56上。
帽罩300可包括凹部318、槽322和润滑剂进口324。凹部318可包括环形台阶319和布置在环形台阶319与凹部318的开口端323之间的环形槽321。润滑剂进口324可与润滑剂管道108流体连通以提供润滑剂贮槽36与凹部318之间的流体连通,如上所述。帽302可容纳在凹部318内并可包括接合槽322的突出部332,如上所述。第二轴承56的法兰152可至少部分地容纳在凹部318内。
耐磨板304可为环形盘状构件,耐磨板304可容纳在凹部318内并接合环形台阶319。耐磨板304可邻接帽302和第二轴承56的法兰152。帽罩300和帽302之间的高压润滑剂使帽302偏置地抵靠耐磨板304。如上所述,以这种方式使帽302偏置地抵靠耐磨板304确保驱动轴50内的计量孔64与帽302内的径向孔334轴向对准,并允许帽302相对于帽罩300径向运动。
密封件306可以是比如O形环或其它环状密封,密封件306可容纳在凹部318内的环形槽321内。密封件306可密封地接合凹部318和第二轴承56的法兰152以防止润滑剂从凹部318泄漏到压缩机10的吸入室43内。
对实施例的上述描述用于例证和说明的目的。并非意图穷举或限制本发明。具体实施例的个别元件或特征一般不限于该具体实施例,但在适用时,即使未具体示出或说明,也是可互换的并可用于选定实施例。这也可以许多方式变化。并不认为这些变化背离本发明,并且所有这些改型包括在本发明的范围内。