CN106979140B - 包括润滑油泵送***的变速冷却压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷却压缩机技术领域，并且特别是冷却压缩机的润滑油泵的构造细节。要解决的问题：现有技术没有描述任何能够实现运动部件的正确润滑的旋转轴构造和油泵的解决方案，该运动部件包括冷却压缩机的压缩功能单元，其运行速度可以在700和4500rpm之间变化。该问题的解决方案：公开了一种变速冷却压缩机，其油泵的管状延伸部、旋转轴的内轴向通道、旋转轴的轴向通道延伸部和旋转轴线的内凸轮通道段都彼此流体连接，以形成单个集成通道。

Description

包括润滑油泵送***的变速冷却压缩机

技术领域

本发明涉及一种包括润滑油泵送***的变速冷却压缩机，并且更尤其是涉及一种基本上由压缩机的旋转轴限定的润滑油泵送***，其起着高效螺旋油泵的作用。

总的来说，本发明的核心更尤其是包括压缩机旋转轴的构造特征，其主要负责润滑油泵的功能效果。

背景技术

如本领域技术人员所认知的那样，冷却压缩机，其通常是密闭的，使用润滑油来减少运动部件之间的摩擦和磨损，尤其是减少轴和构成冷却压缩机的压缩功能单元的运动部件之间的摩擦和磨损。旋转轴的特征在于包括主轴、外周凸缘和凸轮部(通常位于上部)。

油泵(离心泵或螺旋泵)可以是旋转轴的一部分，或者直接联接至旋转轴，并且还可以通过压缩机转子间接联接，利用自己的压缩机旋转轴的运动(所述旋转轴被联接至压缩机转子)。

润滑油储存在气密壳体的内下部分中，其中，该区域被命名为储器或曲轴箱，润滑油借助于油泵被引导至构成压缩机的压缩功能单元的运动元件。

通常，现有技术包括润滑油离心泵的构思和润滑油螺旋泵的构思。

离心泵特别设计用于中速或高速运行的压缩机，速度通常高于1300rpm。对于特定的压缩机运行速度，油的流动直接与旋转轴和油泵的内部的等效直径以及与加压高度(从储器的油位直到通过离心力期望将油泵送到的旋转轴的部分的距离)有关，油的流动与该等效直径成正比关系，与加压高度成反比关系。润滑油离心泵的例子可参见文献US3194490。这个例子在该专利申请的图2中进一步示出。总的来说，文献US3194490中描述的离心泵能够将油从储器抽吸并推送到需要润滑的功能部件。因此，压缩机旋转轴的主轴包括彼此流体连通的内轴向通道(限定在旋转轴的主轴的几乎整个长度中)和第二内通道，通常是凸轮内通道(限定为从与主轴中的轴向通道的接合处、穿过外周凸缘并终止于旋转轴的上端)。在旋转轴旋转时(随着压缩机运行)，润滑油通过离心力被泵送穿过旋转轴的管状轴向通道，被输送到旋转轴的凸轮内通道，使之到达压缩机的压缩功能单元。值得强调的是，除了输送润滑油外，由旋转轴的凸轮内通道和内轴向通道的接合处所限定的回路还负责用于将冷却剂气体(其溶解在润滑油中并且通过油泵内出现的减压和搅拌过程而从润滑油中分离)从旋转轴的内部释放到压缩机壳体环境，其中所述脱气过程和润滑油泵送同时发生。但是，应当强调的是，在文献US3194490中描述的离心泵装置中，由于高的加压高度(因为润滑油可到达凸轮部的基部内部)，该解决方案通常需要旋转轴具有更大的直径，典型地等于或大于18mm。因为泵送过程(直到凸轮部和压缩功能单元)出现在轴内部，所以这不能够满足在以低于2000rpm的转速运行的压缩机中泵送润滑油的需要。因此，这个构思不能在变速压缩机中实施，变速压缩机的最小速度可能达到700rpm。

通常与离心泵一起使用的钻孔和旋转轴通道的另一种配置描述在文献CN202579103中。这个例子在该专利申请的图3中进一步被示出。在这种构造中，离心过程被限制在主轴的初始部分，与以前的方案相比，其限定了减少的加压高度。从该区域，润滑油通过辅助***被泵送，该辅助***由旋转轴的中间部中(更具体地，主轴的与压缩机机体的轴承毂的内表面相协作的外表面的一部分中)的螺旋通道和孔的结构限定。还结合有另外的通道来提供气体的释放，不用润滑油输送通道，所述另外的通道包括旋转轴的轴向通道的延伸部。通常，该另外的气体释放通道的上端位于旋转轴的外周凸缘的上表面上。

另一方面，螺旋泵特别用于低速范围运行的压缩机，该低速范围典型地在700到2000rpm之间。润滑油螺旋泵的例子可参见文献US8202067。这个例子在本专利申请的图4中被进一步示出。总的来说，文献US8202067中描述的螺旋泵以及大多数的螺旋泵能够将油从压缩机壳体中的储器抽吸并推送至需要润滑的运动功能部件。螺旋泵的构造结构通常包括三个主要的区域：管状部，其限定在储器和旋转轴的下部区域之间，其可以通过管状延伸部集成到该下部区域中，或者甚至直接或通过转子间接地联接至该下部区域；限制销，其容纳在所述管状部内部；以及内螺旋通道，其限定在管状部的内表面和限制销的外表面之间的协作交界面中。显然，通过管状部、限制销和螺旋通道之间的协作限定的回路与旋转轴的轴向通道流体连通。限定螺旋泵的内螺旋通道的交界面区域在功能上特征在于直径方向间隙参数，该参数由管状部和限制销的直径差限定。这个参数是对螺旋泵的泵送效率最具影响力的因素之一。直径方向间隙越大，泵送效率越低。低泵送效率的螺旋泵典型具有大于0.25mm的直径方向间隙，而高泵送效率的螺旋泵典型具有小于0.15mm的直径方向间隙。0.15mm到0.25mm之间的直径方向间隙表征具有中泵送效率的螺旋泵。直径方向间隙取决于几何公差，其直接与所使用的制造工艺和材料的选择相关联，该选择直接影响制造成本。因此，低成本的螺旋泵的实施方案是普遍的，具有较大的公差并因而具有中、低泵送效率。在使用这些具有中和低泵送效率的螺旋泵的压缩机中，通常还使用辅助油泵送***，其与离心泵中使用的***相似，该***由旋转轴的中间部中(更具体地，主轴的与压缩机机体的轴承毂的内表面相协作的外表面的一部分中)的螺旋通道和孔的结构限定。类似于离心泵，值得强调的是，结合螺旋泵的旋转轴也需要设有用以提供脱气过程的通道。还值得注意的是，在带有用于移除冷却剂气体的独立通道的旋转轴的构造中(如文献US8202067中描述的那些)，当与具有中和高泵送效率的螺旋泵一起使用时，凸轮部的润滑可能受到损害，主要是在高转速时。这是由于：油体积的一部分被优选通过气体抽取独立通道泵送，导致通过主轴的外螺旋通道供应到旋转轴的凸轮部的油流动速率降低。油通过脱气通道的输送优选地是由于该回路的流动限制相比通过主轴的螺旋通道的回路的流动限制要低(压降小)。相应地，文献US8202067中描述的旋转轴构造在与具有中和高泵送效率的泵相组合时不能保证旋转轴的凸轮部的合适润滑。

集成有螺旋泵的旋转轴的特定构造在文献DE102010051267中示出。该例子进一步在该专利申请的图5中示出。在该构造中，管状区域和限制销之间的协作区域还围绕旋转轴的主轴延伸。应注意的是，螺旋油泵的管状区域合并到旋转轴的轴向通道中。在这种构造中，设有将油供给至旋转轴的径向轴承(在主轴的区域中)的径向孔，该径向孔流体连接到限制销的外表面与螺旋泵管状延伸部的内表面之间的协作交界面区域。在该区域中，可到达径向轴承的润滑油也具有溶解在其体积内的冷却剂气体，其减少了以流体动态润滑方式运行的这些轴承的载容量。因此，集成有螺旋泵的旋转轴的这种特定构造具有冷却剂气体抽取不足的过程。这种特定构造的另一个缺点涉及制造成本，由于需要更长的限制销而使制造成本更高，并且因而在管状区域的表面光洁度、尺寸公差和形式上导致更多的精确控制错误。在螺旋泵的其他构造中，限制销的长度被限制于更窄的协作部分。

现有技术没有描述任何能够实现运动部件的最佳润滑的旋转轴构造和油泵的解决方案，该运动部件包括冷却压缩机的压缩功能单元，其运行速度可以在700和4500rpm之间变化。基于这种前提，提出了本发明。

发明目的

因此，本发明的目的之一是公开一种变速冷却压缩机，所述变速冷却压缩机包括润滑油泵送***，其中螺旋泵由旋转轴中的润滑通道和孔的结构形成，所述螺旋泵能够实现运动部件的有效润滑，所述运动部件构成冷却压缩机的压缩功能单元，其运行速度可以在700到4500rpm之间变化，因此，本发明的目标之一还在于在；在变速压缩机的整个运行转速范围内，都确保对旋转轴的凸轮部和主轴的径向轴承的合适润滑。

本发明的另一个目的是压缩机的旋转轴包括气体释放装置，其不影响润滑油输送装置的处理量和效率。

发明内容

本发明的所有目的借助于包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机来实现，所述变速冷却压缩机包括至少一个壳体、具有定子和转子的至少一个电机、至少一个压缩机构、至少一个压缩机机体、至少一个旋转轴以及至少一个限制销，其中，在压缩机机体、旋转轴和限制销之间的协作和相互作用限定了油泵，所述油泵包括螺旋通道段和至少一个管状延伸部。

根据本发明，所述旋转轴包括下部、至少一个中间部、至少一个外周凸缘和至少一个凸轮上部，还包括至少一个内轴向通道、至少一个轴向通道延伸部和至少一个内凸轮通道段。

油泵的管状延伸部、旋转轴的内轴向通道、旋转轴的内凸轮通道段都彼此流体连接，以形成单个集成通道。

此外，根据本发明，旋转轴的所述中间部还包括至少一个第一径向通孔和至少一个第二径向通孔，两者都能够建立集成通道与位于压缩机机体和旋转轴之间的协作和相互作用区域之间的流体连通。

因此，气体仅借助于集成通道从旋转轴的中间部输送到旋转轴的凸轮上部。

优选地，旋转轴还包括在中间部的外表面上的外中间螺旋通道段，所述外中间螺旋通道段能够建立第一径向通孔与第二径向通孔之间的流体连通，其中，所述第一径向通孔能够建立外中间螺旋通道段的下端与旋转轴的内轴向通道之间的流体连通。

此外，优选地，所述第二径向通孔能够建立外中间螺旋通道段的上端与旋转轴的内凸轮通道段之间的流体连通。

附图说明

本发明主题的优选实施方式是基于下面列出的说明性附图进行描述的，其中：

图1以示意性截面示出了根据本发明的包括润滑油泵送***的冷却压缩机；

图2以示意性截面示出了根据文献US3194490中所示的现有技术的属于冷却压缩机的一部分的旋转轴和用于离心泵的润滑油泵送***，该润滑油泵送***包括由润滑通道和孔的结构形成的第一典型构造；

图3以示意性截面示出了根据CN202579103U中所示的现有技术的属于冷却压缩机的一部分的旋转轴和利用离心泵的润滑油泵送***，所述润滑油泵送***包括由润滑通道和孔的结构形成的第二典型构造；

图4以示意性截面示出了根据文献US8202067中所示的现有技术的属于冷却压缩机的一部分的旋转轴和利用螺旋泵的润滑油泵送***，所述润滑油泵送***包括由旋转轴中的润滑通道和孔的结构形成的第一典型构造；

图5以示意性截面示出了根据文献DE102010051267中所示的现有技术的属于冷却压缩机的一部分的旋转轴和利用螺旋泵的润滑油泵送***，所述润滑油泵送***包括由润滑通道和孔的结构形成的第二典型构造；

图6以示意性截面示出了根据本发明的属于冷却压缩机的一部分的旋转轴和利用螺旋泵的润滑油泵送***，所述润滑油泵送***包括由润滑通道和孔的结构形成的优选构造；

图7以示意性截面示出了根据本发明的利用螺旋泵的润滑泵送***在冷却压缩机以高效率和/或高流动速率泵送油的方式运行时的总体操作；

图8以示意性截面示出了根据本发明的利用螺旋泵的润滑油泵***在冷却压缩机以低效率和/或低流动速率泵送油的方式运行时的总体操作。

具体实施方式

首先，值得强调的是，有关变速冷却压缩机的工作或运行的“高速”和“低速”的分类分别是指设定在700rpm和2000rpm之间的旋转速度以及设定在2000rpm和4500rpm之间的旋转速度。

基于这种前提，应当指出的是，现有技术已经包括变速冷却压缩机，其通常装配有由变频器供电的永磁电机。但是，已知的变速冷却压缩机不是能够在变速压缩机的整个运行转速范围内确保旋转轴的凸轮部和主轴的径向轴承的合适润滑并且包括不影响润滑油输送的处理量和效率的气体释放装置的变速冷却压缩机。

因此，本发明正是基于此技术差距提出的。

如图1所示，可以观察到根据本发明的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机包括基本上传统的通用部件，即壳体1，优选气密壳体，除了变速冷却压缩机一般运行所需的其它琐碎的部件和***之外，该壳体内还设有包括定子2和转子3的电机、压缩机构、压缩机机体4和旋转轴5。

油泵7通过旋转轴5的下端和固定的限制销6之间的协作限定，并且安装在旋转轴5的下管状部内。所述油泵7包含内部的螺旋通道段72，其限定在旋转轴5的管状延伸部71的内表面和限制销6的外表面之间。油泵部分地浸入在储器(壳体1的底部)中储存的润滑油中。

在这点上，值得注意的是，除了旋转轴5，构成本发明主题的变速冷却压缩机的所有部件都是本领域技术人员普遍已知的部件。因此，这些部件的详细描述可以很容易地在相关技术参考文献中找到。

因此，本发明的显著优点涉及旋转轴5，其不能以其它方式与压缩机的电机的转子3相关联。

如图6所示，旋转轴5包括圆柱形部和凸轮部，两者之间具有外周凸缘。

从总体观点看，旋转轴5的圆柱形部是与压缩机的电机相关联的部分，旋转轴5的凸轮部是与压缩机的压缩机构相关联的部分。

旋转轴5基本上是中空的，包括上开口端和下开口端。这意味着，根据本发明的主题，旋转轴5的内部包括由内轴向通道51、轴向通道延伸部52和内凸轮通道段53限定的润滑通道结构。

根据本发明主题的优选实施方式，内轴向通道51包括存在于旋转轴5的中间区域中的内部容积。如图6所示，所述内轴向通道51在底部由限制销6限定，并且在顶部由旋转轴5的轴向通道52的延伸部限定。

还根据本发明主题的优选实施方式，内凸轮通道段53包括始于旋转轴5的凸轮部中的弯曲通孔。

仍然根据本发明的优选实施方式，内下螺旋通道段72限定在管状延伸部71和限制销6的交界面中。因此内下螺旋通道段72可以由设在旋转轴5的管状延伸部71的内表面上的螺旋槽和限制销6的平滑外表面之间的协作或者由旋转轴5的管状延伸部71的光滑内表面和设在限制销6的外表面上的螺旋槽之间的协作限定。

油泵7的所述管状延伸部71、内轴向通道51、轴向通道延伸部52和内凸轮通道段53之间的流体连接在旋转轴5的内部形成润滑和脱气集成通道8。

仍然考虑本发明主题的第二优选实施方式，集成通道8可以结合外中间螺旋通道段81，其包括限定在旋转轴5的主轴的外表面的一部分上的螺旋槽。如本领域技术人员所认知的那样，实际上为了使所述槽能够输送油，其必须与压缩机机体4的轴承毂的某些壁相协作，如图1所示。

显然，所述外中间螺旋通道81通过第一径向通孔54和第二径向通孔55与旋转轴5的内部流体连接，两者都能够建立集成通道8和位于压缩机机体4与旋转轴5之间的协作和相互作用区域之间的流体连通。

外中间螺旋通道段81与集成通道8并联地运行，特别是在具有中泵送效率的螺旋泵中(直径方向间隙在0.15和0.25mm之间)。

润滑和脱气集成通道8在冷却压缩机低速和高速运行时都能够实现高效润滑和脱气。

如图7所示，当冷却压缩机与具有高泵送效率的螺旋泵一起运行时，润滑油和冷却剂气体借助于集成通道8从旋转轴5的下端被输送到上端。

另一方面，与如图8所示，当冷却压缩机与具有低润滑效率的泵一起运行时，润滑油优选借助于内轴向通道52、外中间螺旋通道段81和内凸轮通道段53从旋转轴5的下端被输送到上端；并且包含在润滑油中的冷却剂气体借助于集成通道8从旋转轴5的下端被输送至上端。

出现这种情况的原因在于，低效率的螺旋泵在低转速运行时，不能通过集成通道泵送足够体积的油，然后其使用旋转轴的外中间螺旋通道段作为第二螺旋油泵，而将轴的中间部的油输送到凸轮部(顶部)。在油的低流动速率下，轴的外螺旋通道段的部分足够将由螺旋泵提供的所有油输送到凸轮部。

而在高效率的螺旋泵中，通过旋转轴的外中间螺旋通道段的油的流动速率受限于它的横截面。在通过旋转轴的外中间螺旋通道段完全实现油的流动速率的情况下，由螺旋泵提供的另外的油流动速率通过旋转轴的集成通道泵送到凸轮部。内凸轮通道段的存在，不管轴向通道的延伸部是互连到外周凸缘的上表面还是互连到凸轮部，也都作为高效率的泵运行，泵送效率高于旋转轴的外中间螺旋通道段。因此，当通过轴的内部分实现内凸轮通道段时，油优选通过它泵送。在孔被连接到凸轮部(本申请的目的)而不是连接到外周凸缘的上表面的情况下，以及在低效率的泵中，所有油都被引导到凸轮部。因此，在不同的泵送效率方式中都实现了凸轮部的润滑效率。

Claims (6)

1.包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，包括：

至少一个壳体(1)，具有定子(2)和转子(3)的至少一个电机，至少一个压缩机构，至少一个压缩机机体(4)，至少一个旋转轴(5)和至少一个限制销(6)；

压缩机机体(4)、旋转轴(5)和限制销(6)之间的协作和相互作用限定了润滑油螺旋泵(7)；

所述旋转轴(5)包括至少一个下部、至少一个中间部、至少一个外周凸缘和至少一个凸轮上部；

所述旋转轴(5)还包括至少一个内轴向通道(51)、至少一个轴向通道延伸部(52)和至少一个内凸轮通道段(53)；

所述润滑油螺旋泵(7)包括螺旋通道段(72)和至少一个管状延伸部(71)；

包括润滑油螺旋泵的所述变速冷却压缩机包括：

润滑油螺旋泵(7)的至少一个管状延伸部(71)、旋转轴(5)的至少一个内轴向通道(51)、旋转轴(5)的至少一个轴向通道延伸部(52)以及旋转轴(5)的至少一个内凸轮通道段(53)都彼此流体连接，以形成单个集成通道(8)；且

其特征在于，

旋转轴(5)的所述至少一个中间部包括至少一个第一径向通孔(54)和至少一个第二径向通孔(55)，所述第一径向通孔(54)和所述第二径向通孔(55)使所述至少一个内轴向通道(51)与所述内凸轮通道段(53)连接，所述第一径向通孔(54)和所述第二径向通孔(55)都能够建立集成通道(8)与位于压缩机机体(4)和旋转轴(5)之间的协作和相互作用区域之间的流体连通。

2.根据权利要求1所述的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，其特征在于，气体仅借助于集成通道(8)从旋转轴(5)的中间部输送到旋转轴(5)的凸轮上部。

3.根据权利要求1所述的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，其特征在于，旋转轴(5)还包括在中间部的外表面上的外中间螺旋通道段(81)，所述外中间螺旋通道段能够建立第一径向通孔(54)与第二径向通孔(55)之间的流体连通。

4.根据权利要求3所述的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，其特征在于，所述第一径向通孔(54)能够建立外中间螺旋通道段(81)的下端与旋转轴(5)的内轴向通道(51)之间的流体连通。

5.根据权利要求3所述的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，其特征在于，所述第二径向通孔(55)能够建立外中间螺旋通道段(81)的上端与旋转轴(5)内部的内凸轮通道段(53)之间的流体连通。

6.根据权利要求1、2或3所述的包括润滑油螺旋泵的变速冷却压缩机，其特征在于，内轴向通道(51)和轴向通道延伸部(52)具有相同的直径尺寸。

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