CN100348867C - 提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能有效地降低压缩机温升，提高其效率和可靠性的方法，同时根据该方法设计了一种高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其关键是通过在压缩机壳体内增设隔板将其分为高压排气腔和低压吸气腔，并分别在其中设置高压油池和低压油池，在高压排气腔中还增设有油气分离装置，此外还通过一系列的冷却通道和循环通道对循环用油和压缩腔进行冷却和润滑，通过以上方法和一系列的技术措施明显降低了压缩机的温升，提高了其效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法及其结构。
背景技术
目前，涡旋式氮气压缩机、空气压缩机及家用、商用、车用、船用压缩机普遍存在在对制冷工质的压缩过程中出现温升特别高的情况，进而引起效率低、工作可靠性较差等不尽人意的状况，如不加以解决则很可能导致压缩机损坏，因此目前普遍的做法是利用冷却油进行系统循环冷却，这又将导致制冷效果下降，冷却油在系统中过量又意味着压缩机内润滑油的减少，使各运动部件润滑效果下降，磨损加剧而导致温升过高。严重影响了压缩机效率的提高和工作的可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的涡旋式压缩机存在的问题，提供一种能有效地降低压缩机温升，提高其效率和可靠性的方法。
本发明的另一目的是根据上述方法设计一种全新结构的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机。
本发明技术解决方案之一是：
一种提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法，用隔板将其内部隔成排气腔与吸气腔，并在排气腔中设置高压润滑油池，在吸气腔中设置低压润滑油池，其特征是首先使低压润滑油池中的润滑油通过油泵供给轴承、止推面和需润滑的运动部件的同时，向高压润滑油池供油，使高压润滑油池维持所需的油量；其次通过在排气腔中位于高压润滑油池的上方设置油气分离器，以降低所排压力气体中的润滑油的含量，通过油气分离器分离后的润滑油喷入压缩腔并最终被聚集在高压润滑油池中，同时还通过在排气腔中设置液面控制装置，以使高压润滑油池中的润滑油高于设定值时能自动返回到低压润滑油池中进行冷却后供循环使用，所述的液面控制装置是为了防止高压排气腔下部聚集过多的油面设置的，它主要贯穿机构和回油管组成，贯穿机构穿过隔板并与之密封连结，回油管穿过贯穿机构的一端与排气调整装置相连，另一端穿过低压吸气腔与低压润滑油池相连。
本方法进一步通过将高压润滑油池中的润滑油引进外部换热器冷却后再通过相应的连接管路喷入压缩腔，以提高压缩机的冷却效果和改善涡旋壁之间的密封和润滑。
本发明的另一目的可通过以下技术方案加以实现：
一种高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，主要由外壳10、静盘30、动盘20、机架40、电机60组成，动盘20的涡旋壁22插入静盘30的涡旋壁32中并呈180度的相位差，机架40安装在外壳10中，静盘30安装在机架40的上部并与之相连，机架40上安装有支承动盘20的防自转止推轴承50，电机60的定子与外壳10的内壁相连，其转子与驱动轴70相连，驱动轴70通过曲柄销71和驱动套筒72与动盘20相连，驱动轴70的上端支承在支架40上，其下端安装有平衡块73并支承在轴承支架80上，其特征是静盘30的上部安装有一与壳体10内壁密封相连的隔板12，隔板12的上部与壳体10形成一个高压排气腔14，其下部与壳体10形成一个低压吸气腔13，静盘30的排气口33与排气通道34相通，排气通道34与穿过隔板12的排气调整装置35相通，排气调整装置35与高压排气腔14相通，在高压排气腔14的下部设有高压润滑油池17，在高压排气腔14中、排气调整装置35上的上部安装有油气分离器90，油气分离器90上部的壳体10上安装有与高压排气腔14相通的排气接管16；低压吸气腔13连接有与气体工质相连的吸气接管15，在低压吸气腔13的底部还设有低压润滑油池11，低压润滑油池11中、驱动轴70的下端安装有油泵，在驱动轴70的下端设有中心孔，其上端设有偏心孔，中心孔与偏心孔相通，在与相应的需润滑的零部件位置处还开有与中心孔或偏心孔相通的径向孔，油泵将低压油池11中的润滑油沿中心孔向上输送。
上述的高压润滑油池17连接有出口装置18和进油装置85；在高压排气腔14中安装有回油装置110，回油装置110由可带有小滤网的贯穿机构111和回油管112组成，贯穿机构111穿过隔板12并与之密封连结，回油管112穿过贯穿机构111其一端与排气调整装置35相连，另一端穿过低压吸气腔13与低压润滑油池11相连。
在静盘30的上表面上安装有轴向间距微调装置800，轴向间距微调装置800由上、下二个相配的零件801、802组成，二者之间设有O形密封环，零件802插入零件801中并能在零件801中移动，零件802通过油管与进油装置85相连；在静盘30的上表面上还设有使静盘30与动盘20在工作时其相应的涡旋壁32、22的顶部无径向泄漏的中间压力腔36，中间压力腔36与由动盘20与静盘30之间的中压腔相通，中间压力腔36的上部安装有密封圈37，密封圈37与隔板12相连以防止从排气口33出来的气体直接进入高压排气腔14中。
本技术方案中所述的排气调整装置35由上部管状零件351和带凸缘的定位架352组成，定位架352穿过隔板12上的圆孔100并插入管状零件351中并与定位架352螺接；排气调整装置35还设有一垂直通道354和水平通道355，二者通过限流段356相连通，垂直通道354的上部设有堵塞357，在水平通道355的上部还设有水平通道358，水平通道358也与垂直通道354连接，水平通道358与回油装置110中的回油管112相通。
本技术方案中所述的另一油气分离器90主要由圆盘状分离平板901和若干不同半径与高度的圆环902组成，它罩装在排气调整装置35上部的排气口353上。
本技术方案中所述的静盘30的端板31上开设有一对通道81和82，通道81和82呈弦向布置，在靠近端板31的边缘合并成单一穿透的通道83，通道83与轴向间距微调装置800中的通道84相通，通道84与安装在外壳10上的进油装置85相通。
本发明的有益效果：
1、本发明通过将压缩机壳体增设隔板的方法将其内容分为高压排气腔和低压排气腔，并在高压排气腔中增设高压油池、油气分离器、油池液位控制装置以及通过在静盘上设置循环冷却系统等一系列技术措施明显改善了压缩机的排气温度及涡旋壁间的密封、润滑效果，使压缩机的温升明显下降，使其效率和可靠性得到了很大的提高。
2、结构较为简单，制造方便。
3、用途广，除可用于普通制冷工质的压缩机外，还可用于特殊制冷剂或压缩工质的压缩机中。可广泛用于制造氮气压缩机、空气压缩机、家用压缩机、商用压缩机、汽车空调用压缩机、船泊、飞机用空调压缩机等，不仅具有体积小，而且具有制冷(热)效率高、安全可靠的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的压缩腔冷却油通道放大结构示意图。
图3是图1的A-A向局部剖示结构示意图。
图4是与本发明的压缩机配套的外部系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的方法和结构作进一步的说明。
本发明的方法为：
一种提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法，其特征是用隔板将其内部隔成排气腔与吸气腔，并在排气腔中设置高压润滑油池，在吸气腔中设置低压润滑油池。低压润滑油池中的润滑油除可通过油泵供给轴承、止推面和需润滑的运动部件外，还向高压润滑油池供油，使高压润滑油池维持所需的油量。通过在排气腔中位于高压润滑油池的上方设置油气分离器，以降低所排压力气体中的润滑油的含量，通过油气分离器分离后的润滑油喷入压缩腔并最终被聚集在高压润滑油池中，同时还通过在排气腔中设置液面控制装置，以使高压润滑油池中的润滑油高于设定值时能自动返回到低压润滑油池中进行冷却后供循环使用。通过将高压润滑油池中的润滑油引进外部换热器冷却后再通过相应的连接管路喷入压缩腔，以提高压缩机的冷却效果和改善涡旋壁之间的密封和润滑。
利用上述方法设计的一种高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机的具体结构如图1～3所示。
如图1所示。一种高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，主要由圆柱形外壳10、静盘30、动盘20、机架40、电机60组成，实现压缩过程的压缩机构布置在外壳10内的中上部，静盘30和动盘20构成了压缩机构的主体，静盘30包括涡旋壁32及端板31，动盘20包括涡旋壁22及端板21，动盘20的涡旋壁22插入静盘30的涡旋壁32中并呈180度的相位差，动盘20的涡旋壁22和静盘30的涡旋壁32之间构成了若干个压缩腔(包括低压腔、中压腔和高压腔)，动盘20作公转运动时，可连续完成吸气——压缩——排气的工作过程。机架40紧挨着安装在压缩机构下部的外壳10中，机架40固定在外壳10的内壁上，用来支承各种运动部件。静盘30安装在机架40的上部并与之相连，它可沿驱动轴70的轴向作微量移动，机架40上安装有支承动盘20的防自转止推轴承50，防自转止推轴承50可用来传递轴向力并防止动盘20运行时发生自转。
驱动电机60被布置在外壳10的内下部，电机定子与外壳10的内侧壁相连，其转子与驱动轴70相连，驱动轴70通过曲柄销71和驱动套筒72与动盘20相连，驱动轴70的上端支承在支架40上，其下端安装有保持驱动轴70力矩平衡的平衡块73并支承在轴承支架80上，支架80被固定在外壳10的内侧壁上。
在静盘30的上部位置处安装有本发明关键点之一的与壳体10内壁密封相连的隔板12，隔板12的上部与壳体10形成一个高压排气腔14，其下部与壳体10形成一个低压吸气腔13，静盘30的排气口33与排气通道34相通，排气通道34与穿过隔板12的排气调整装置35相通，排气调整装置35与高压排气腔14相通，在高压排气腔14的下部设有高压润滑油池17，在高压排气腔14中、排气调整装置35上的上部安装有油气分离器90，油气分离器90上部的壳体10上安装有与高压排气腔14相通的排气接管16；低压吸气腔13连接有与气体工质相连的吸气接管15，在低压吸气腔13的底部还设有低压润滑油池11，低压润滑油池11中、驱动轴70的下端安装有油泵，在驱动轴70的下端设有中心孔，其上端设有偏心孔，中心孔与偏心孔相通，在与相应的需润滑的零部件位置处还开有与中心孔或偏心孔相通的径向孔，油泵(可采用叶片油泵)将低压油池11中的润滑油沿中心孔及与中心孔相通的径向孔向上输送到主轴承和下部轴承中，部分油经曲柄销71上的偏心孔排出流向驱动套筒72与动盘20之间的表面。
为使高压润滑油池17中的油得到循环，在外壳10上相对于高压润滑油池17的位置处开有一个孔并连接有出口装置18，从出口装置18出来的油被供给进油装置85；为防止高压排气腔14下部聚集过多的油，在高压排气腔14中安装有回油装置110，该装置可将高压排气腔14中过多的油穿过隔板12返回到低压油池11中。回油装置110由贯穿机构111(必要时可带有小滤网)和回油管112组成，贯穿机构111穿过隔板12并与之密封连结，回油管112穿过贯穿机构111其一端与排气调整装置35相连，另一端穿过低压吸气腔13与低压润滑油池11相连。
为了使静盘30能沿轴向移动，在静盘30的上表面上安装有轴向间距微调装置800，轴向间距微调装置800由上、下二个相配的零件801、802组成，二者之间设有O形密封环，零件802插入零件801中并能在零件801中移动，零件802通过油管与进油装置85相连，以防止此处发生泄漏。
由于静盘30可沿轴向微量运动，为保证它与动盘20啮合时，涡旋壁32和22的顶部无径向泄漏，在静盘30的上表面上还设有使静盘30与动盘20在工作时其相应的涡旋壁32、22的顶部无径向泄漏的中间压力腔36，以便于对静盘30施加一个轴向压力，中间压力腔36与由动盘20与静盘30之间的中压腔相通，为保证中间压力腔36的封闭，在其上部安装有密封圈37，密封圈37与隔板12相连以防止从排气口33出来的气体直接进入高压排气腔14中。
压缩机工作时，气体工质从吸气接管15进入低压腔13中，然后被吸入动盘20与静盘30之间形成的压缩腔进行压缩，被压缩的气体通过静盘上的排气口33和通道34以及排气调整装置35排放到高压排气腔14中，最后通过排气接管16离开压缩机。
排气调整装置35由上部管状零件351和带凸缘的定位架352组成，定位架352穿过隔板12上的圆孔100并插入管状零件351中并与定位架352螺接；排气调整装置35还设有一垂直通道354和水平通道355，二者通过限流段356相连通，垂直通道354的上部设有堵塞357，在水平通道355的上部还设有水平通道358，水平通道358也与垂直通道354连接，水平通道358与回油装置110中的回油管112相通。
油气分离器90主要由圆盘状分离平板901和若干不同半径与高度的圆环902组成，它罩装在排气调整装置35上部的排气口353上。平板901和若干不同半径与高度的圆环902能强迫排气口33出来的排气急剧改变流向，使排气中含的油分离出来，并积聚于高压排气腔14下部的高压油池17中。
为了防止气体温度在压缩过程中急剧上长，除了来自低压油池11的油注入吸气流之外，本实施例还在静盘30的端板31上开设有一对通道81和82，向正在工作的压缩腔喷油。如图2所示，通道81和82呈弦向布置，在靠近端板31的边缘合并成单一穿透的通道83，通道83与轴向间距微调装置800中的通道84相通，通道84与安装在外壳10上的进油装置85相通，如图3所示。
当高压排气腔14中的油面升高时，油将进入水平通道355，如果油面上升到高于限流段356的下边界时，油开始经限流段356进入垂直通道354，继而经水平通道358、油管112和贯穿机构111返回到低压油池11中。由于排、吸气腔间压差罗大，上述回油是强制流动。应当注意的是当油面低于限流段356的下边界时，高压排气腔14中的气体也会经过限流段356、垂直通道354、水平通道358、油管112和贯穿机构111流入低压吸气腔13，此时，限流段356应能阻止气体的经过。
为了减少经排气接管16的排气中的含油总量，也为了防止油面高于排气接管16的下边界时压缩机中的润滑油大量流出，本实施例在壳体10的内侧壁上安装有一个半圆柱形挡板161，挡板161可将排气接管16内端口安全罩住，挡板161的下端用板封死，上端设有开口，排气经该开口进入排气接管16后离开压缩机。
与本发明的立式全封闭涡旋式压缩机相配套的外部系统可参照图4所示，图中1为本发明的压缩机主体，P1为排气止回阀，P2为排油节流阀，J1为进油方向示意，J2为进气方向示意，H1为冷却油换热器，H2为分离油换热器，HF为油分离器，LN为冷凝器，ZF表示接蒸发器，ZL表面来自制冷系统的气体流向，Z表示止回阀，J表示节流阀。
Claims (8)
1、一种提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法，用隔板将其内部隔成排气腔与吸气腔，并在排气腔中设置高压润滑油池，在吸气腔中设置低压润滑油池，其特征是：首先使低压润滑油池中的润滑油通过油泵供给轴承、止推面和需润滑的运动部件的同时，向高压润滑油池供油，使高压润滑油池维持所需的油量；其次通过在排气腔中位于高压润滑油池的上方设置油气分离器，以降低所排压力气体中的润滑油的含量，通过油气分离器分离后的润滑油喷入压缩腔并最终被聚集在高压润滑油池中，同时还通过在排气腔中设置液面控制装置，以使高压润滑油池中的润滑油高于设定值时能自动返回到低压润滑油池中进行冷却后供循环使用，所述的液面控制装置是为了防止高压排气腔下部聚集过多的油面设置的，它主要由贯穿机构和回油管组成，贯穿机构穿过隔板并与之密封连结，回油管穿过贯穿机构的一端与排气调整装置相连，另一端穿过低压吸气腔与低压润滑油池相连。
2、根据权利要求1所述的提高立式全封闭涡旋式压缩机效率和可靠性的方法，其特征是：通过将高压润滑油池中的润滑油引进外部换热器冷却后再通过相应的连接管路喷入压缩腔，以提高压缩机的冷却效果和改善涡旋壁之间的密封和润滑。
3、一种高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，主要由外壳(10)、静盘(30)、动盘(20)、机架(40)、电机(60)组成，动盘(20)的涡旋壁(22)插入静盘(30)的涡旋壁(32)中并呈180度的相位差，机架(40)安装在外壳(10)中，静盘(30)安装在机架(40)的上部并与之相连，机架(40)上安装有支承动盘(20)的轴承(50)，电机(60)的定子与外壳(10)的内壁相连，其转子与驱动轴(70)相连，驱动轴(70)通过曲柄销(71)和驱动套筒(72)与动盘(20)相连，驱动轴(70)的上端支承在支架(40)上，其下端支承在轴承支架(80)上，其特征是：静盘(30)的上部安装有一与壳体(10)内壁密封相连的隔板(12)，隔板(12)的上部与壳体(10)形成一个高压排气腔(14)，其下部与壳体(10)形成一个低压吸气腔(13)，静盘(30)的排气口(33)与排气通道(34)相通，排气通道(34)与穿过隔板(12)的排气调整装置(35)相通，排气调整装置(35)与高压排气腔(14)相通，在高压排气腔(14)的下部设有高压润滑油池(17)，在高压排气腔(14)中、排气调整装置(35)上的上部安装有油气分离器(90)，油气分离器(90)上部的壳体(10)上安装有与高压排气腔(14)相通的排气接管(16)；低压吸气腔(13)连接有与气体工质相连的吸气接管(15)，在低压吸气腔(13)的底部还设有低压润滑油池(11)。
4、根据权利要求3所述的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其特征是：高压润滑油池(17)连接有出口装置(18)和进油装置(85)；在高压排气腔(14)中安装有回油装置(110)，回油装置(110)由贯穿机构(111)和回油管(112)组成，贯穿机构(111)穿过隔板(12)并与之密封连结，回油管(112)穿过贯穿机构(111)其一端与排气调整装置(35)相连，另一端穿过低压吸气腔(13)与低压润滑油池(11)相连。
5、根据权利要求3所述的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其特征是：在静盘(30)的上表面上安装有轴向间距微调装置(800)，轴向间距微调装置(800)由上、下二个相配的零件(801)、(802)组成，二者之间设有O形密封环，零件(802)插入零件(801)中并能在零件(801)中移动，零件(802)通过油管与进油装置(85)相连；在静盘(30)的上表面上还设有使静盘(30)与动盘(20)在工作时其相应的涡旋壁(32)、(22)的顶部无径向泄漏的中间压力腔(36)，中间压力腔(36)与由动盘(20)与静盘(30)之间的中压腔相通，中间压力腔(36)的上部安装有密封圈(37)，密封圈(37)与隔板(12)相连。
6、根据权利要求3所述的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其特征是：排气调整装置(35)由上部管状零件(351)和带凸缘的定位架(352)组成，定位架(352)穿过隔板(12)上的圆孔(100)并插入管状零件(351)中并与定位架(352)螺接；排气调整装置(35)还设有一垂直通道(354)和水平通道(355)，二者通过限流段(356)相连通，垂直通道(354)的上部设有堵塞(357)，在水平通道(355)的上部还设有水平通道(358)，水平通道(358)也与垂直通道(354)连接，水平通道(358)与回油装置(110)中的回油管(112)相通。
7、根据权利要求3所述的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其特征是：油气分离器(90)主要由圆盘状分离平板(901)和若干不同半径与高度的圆环(902)组成，它罩装在排气调整装置(35)上部的排气口(353)上。
8、根据权利要求3所述的高效率和高可靠性的立式全封闭涡旋式压缩机，其特征是：静盘(30)的端板(31)上开设有一对通道(81)和(82)，通道(81)和(82)呈弦向布置，在靠近端板(31)的边缘合并成单一穿透的通道(83)，通道(83)与轴向间距微调装置(800)中的通道(84)相通，通道(84)与安装在外壳(10)上的进油装置(85)相通。
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