CN101037995A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括有油分离器的涡旋压缩机。所述油分离器可设置于压缩机的驱动电机的转子或轴上，从而从压缩室排放出的致冷剂气体和油可利用离心力分离。油分离器可包括形成在偏心块和转子上的多个油分离孔。轴/转子的旋转和偏心块的后续旋转产生了离心力，使得在油分离孔中油从致冷剂气体中分离。因此，油不仅被保存在壳体中，而且可防止被排到压缩机的外面，从而可防止由于油的不足而引起的磨损和随之的压缩机可靠性的降低。此外，由于油被防止排放到外部接合到压缩机上的致冷系统中，从而提高了致冷系统的性能。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机，更具体地，是涉及一种涡旋压缩机

背景技术

压缩机将机械能转换为压缩能。压缩机可分成多种类型，包括往复式、涡旋式、离心式和叶片式。基于是否在压缩机壳体内充有吸入或/排放气体，涡旋压缩机可进一步分成低压式和高压式。在涡旋压缩机中，两个涡卷完成相对的环绕运动，并且一对对称的压缩室形成在两个涡卷之间。当压缩室连续地朝所述涡卷中心移动时，所述压缩室的容量随之下降，因此对保持在其内的致冷剂进行压缩。

为了保持好的性能和高的效率，润滑剂，例如油，可用于润滑压缩机的移动或摩擦部件。但是，此类的润滑剂应用到所述压缩机的压缩/致冷系统中时，会降低压缩机的性能和效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够轻松地将油与压缩机排放出的致冷剂分离的涡旋压缩机。

为了实现这些和其它优点并且根据在本文中广义描述的实施例，本发明提供一种涡旋压缩机，包括：壳体；电机，其包括设置在壳体内的转子和定子，并且构造成可产生旋转力；轴，其接合到电机上；压缩单元，其具有压缩室，其中所述压缩单元接合到轴上，从而将电机所产生的旋转力传输给压缩单元；以及偏心块，其结合到电机上或轴上，其中所述偏心块包括构造成将致冷剂气体与油分离的油分离器。

结合附图，本发明前述和其它目的、特点、方面及优点将在本发明的随后的详细说明中变得更加显而易见。

附图说明

将参照下面的附图对本发明的实施例进行详细地描述，在附图中相同的附图标记指的是相同元件，其中：

图1是典型的高压式涡旋压缩机的截面图；

图2是根据作为本文中广义描述的实施例的典型高压式涡旋压缩机的截面图；

图3是沿图2中的线‘I-I’的截面图；

图4是图2中所示的典型压缩机的偏心块的透视图；

图5是图2中所示的典型压缩机的一部分处于利用图4中的偏心块将油与致冷剂气体分离的状态的截面图；

图6和图7分别是根据作为本文中广义描述的另一实施例在图2中所示的典型压缩机的偏心块的平面图和透视图；

图8是根据作为本文中广义描述的另一实施例在图2中所示的典型压缩机的偏心块的透视图；以及

图9是图2中所示的典型压缩机的一部分处于利用图8中所示的偏心块将油与致冷剂气体分离的状态的截面图；以及

图10至图12示出了在本文中作为实施例且广义描述的压缩机的典型安装。

具体实施方式

图1所示的典型高压式涡旋压缩机包括壳体1，其能够保持高压状态，且具有气体吸入管SP和气体排放管DP。主构架2和辅助构架3可分别固定在壳体1的上侧和下侧上，并且包括定子4A和转子4B的驱动电机4可安装在主构架2和辅助构架3之间以产生旋转力。包括油通道5a的驱动轴5可在辅助构架3内从轴孔3a向上延伸，且强制地装配在转子4B的中心内，从而将驱动电机4产生的旋转力通过主构架2传输给环行涡卷7。固定涡卷6可固定在主构架2的上表面上，从而可直接连接气体吸入管SP。环行涡卷7可环绕地设置在主构架2的上表面上，从而与固定涡卷6相接合，并形成多个压缩室P。欧丹环(Oldham’s ring)8可设置在环行涡卷7和主构架2之间，从而使环行涡卷7环绕，而不是旋转。

气体吸入管SP可利用壳体1连接到固定涡卷6的入口6b上，而气体排放管DP可与壳体1的内部空间相连接，所述内部空间位于固定涡卷6的与主构架2相背的一侧。主构架2可包括支撑驱动轴5的轴孔2a。高背压槽2b可设置在轴孔2a的上侧面上，以接收高压油来支撑环行涡卷7。中背压槽2c可形成在主构架2的上表面的边上。中背压槽2c可和环行涡卷7的后表面一起形成内部空间，以接收中压油。

主构架2的外圆周表面可利用焊接或其它适合的连接方式接合到壳体1的内圆周表面上。用于将固定涡卷6所排放出的气体引导到气体排放管DP的多个气体连接凹槽2d可形成在主构架2的外圆周表面处。

具有渐开线形状的固定涡旋齿(wrap)6a可形成在固定涡卷6的盘的下表面处，并且可被连接到气体吸入管SP的入口6b形成在所述盘的侧表面处。出口6c可形成在盘的上表面的中心处，在固定涡旋齿6a的中心处被压缩的致冷剂通过所述出口6c被排放到壳体1的上部空间S1内。出口6c可通过防回流阀9而被打开/关闭。气体通路凹槽6d可形成在盘边上，从而可与主构架2的气体连接凹槽2d相连接。

具有渐开线形状的环绕涡旋齿7a可形成在环行涡卷7的盘的上表面处。凸起部分7b可形成在所述盘的下表面的中心处，其通过与驱动轴5相接合来接受驱动电机4的驱动力。环行涡卷7的凸起部分7b可插入到主构架2的高背压槽2b内，从而可形成环绕运动。

当有动力供应到驱动电机4时，驱动轴5与转子4B一起旋转，并且欧丹环8使环行涡卷7在主构架2的上表面上以预定的偏心距离进行环绕。朝着涡卷中心移动的一对压缩室P连续地形成在固定涡卷6的固定涡旋齿6a和环行涡卷7的环绕涡旋齿7a之间。当环行涡卷7连续环绕时，随着压缩室P靠近涡卷中心，其容积减小，从而完成吸气、压缩和排放致冷剂气体。

更具体地，致冷剂通过气体吸入管SP被吸入到固定涡卷6的入口6b内，继而在压缩室P内被压缩，而后经过固定涡卷6的出口6c被排放到壳体1的上部空间S1中。通过固定涡卷6的气体通路凹槽6d和主构架2的气体连接凹槽2d，致冷剂被引导到壳体1的下部空间S2内。然后，致冷剂通过气体排出管DP排放到致冷系统中。

当驱动轴5旋转时，油从壳体1的底部通过离心力被抽入到油通道5a内，并且供应到各个润滑表面处。所述油对润滑表面进行润滑，然后所述油与已经由压缩室P排放的致冷剂相分离的油一起再次被集中到壳体1的底部内。但是，排放到气体排放管DP的致冷剂仍然含有大量的油，所述大量的油将随后与致冷剂一起排放到致冷系统中。因此，剩余在压缩机内的用于润滑的油的数量降低了，这样导致在压缩机的各个摩擦部分产生了磨损，因而也就使压缩机的可靠性降低。此外，若过多的油量被引入到致冷系统中，则致冷系统的性能可会降低。

图2所示的典型高压式涡旋压缩机可包括壳体1，其形成密闭内部空间并且含有一定数量的油；主构架2和辅助构架3可分别固定在壳体1的上侧和下侧处。包括定子110和转子120的驱动电机100可设置在主构架2和辅助构架3之间，以产生旋转力，并且可包含用于分离由压缩室P排放的致冷剂-油的混合物中的油的油分离器。驱动轴5强制地装入到转子120的中心内，从而将驱动电机100产生的旋转力通过主构架2传输给环行涡卷7。固定涡卷6可固定在主构架2的上表面上，并且可包括面对壳体1的上部空间S1的出口6c。环行涡卷7可偏心地接合到驱动轴5上，从而所述环行涡卷7在主构架2的上表面上实现环绕运动，通过其与固定涡卷6相互接合，形成一对压缩室P。欧丹环8可设置在环行涡卷7和主构架2之间，从而使环行涡卷7环绕运转，而不是旋转。

气体吸入管SP可直接连接到固定涡卷6上，而气体排放管DP可与主构架2和驱动电机100之间的壳体1的下部空间S2相连接，从而压缩的致冷剂可排放到与其相连的致冷循环中。

主构架2和辅助构架3可分别包括支撑驱动轴5的轴孔2a和3a。高背压槽2b可设置在轴孔2a的上侧面上，以接收高压油来支撑环行涡卷7。中背压槽2c可形成在主构架2的上表面的边上。中背压槽2c可和环行涡卷7的后表面一起形成内部空间，以接收中压油。

主构架2的外圆周表面可利用焊接或其它适合的连接方式连接到壳体1的内圆周表面上。设有多个气体连接凹槽2d，用于将壳体1的上部空间S1和下部空间S2进行连通，并且其可沿着主构架2的外圆周表面形成。

定子110可固定到壳体1的内圆周表面上，并且转子120以可旋转方式与定子110的内侧相接合，但保持有预定间隙。致冷剂通道F可形成在定子110的外圆周表面和壳体1的内圆周表面之间。通道F可将致冷剂气体由驱动电机100的下侧引导到驱动电机100的上侧，从而可将致冷剂气体通过气体排放管DP排放。

转子120可包括叠片121，其由相互叠合在一起的多个定子芯形成，并且上下挡圈122接合到叠片121的上下端部上。用于补偿驱动轴5的偏心运动的偏心块123可固定在上下挡圈122上，或只固定在上挡圈122上。

形成在叠片121中的多个第二油分离孔121a可与形成在偏心块123上的多个第一油分离孔123c相连通，以将处于致冷剂气体和油的混合物时将油与致冷剂气体分离。在某些实施例中，第二油分离孔121a的直径可大于第一油分离孔123c的直径，从而可更顺利地将油从致冷剂气体中分离出来。在可选择的实施例中，第二油分离孔121a可形成在和转子120的旋转方向相同的方向上，或可形成截面向下增大的形状。

如图3和图4，偏心块123可包括第一偏心部分123a，其具有圆弧形状，以收集朝壳体1的下部空间S2流动的致冷剂气体和油。偏心块123可包括第二偏心部分123b，其形成在第一偏心部分123a的内侧，并且其高度比第一偏心部分123a的高度低。将致冷剂气体和油引导到叠片121内的多个第一油分离孔123c可沿着圆周方向穿透第二偏心部分123b。

现在，将对如上所述的涡旋压缩机的操作进行说明。

当有动力供应到驱动电机100时，驱动轴5与转子120一起旋转，并且环行涡卷7以预定的偏心距离进行环绕，当环行涡卷7移动至固定涡卷6内时，则形成具有朝着涡卷中心逐渐减少容积的多对压缩室P。因此，致冷剂气体被吸入、压缩和排放，并且此处理过程连续地重复地进行。

致冷剂气体通过连接到固定涡卷6的入口6b上的吸入管SP被吸入到压缩室P内，继而被压缩，而后经过固定涡卷6的出口6c被排放到壳体1的上部空间S1中。通过气体通路凹槽6d和气体连接凹槽2d，排放到壳体1内的上部空间S1内的致冷剂气体朝着壳体1的下部空间被引导，然后，致冷剂气体通过设置在转子120的偏心块123上的第一油分离孔123c被引导至叠片121的第二油分离孔121a内。然后，可能含有一些油的致冷剂气体，流经第二油分离孔123a，在此处利用离心力将油与致冷剂分离。

如图5所示，更具体地，当致冷剂气体被抽入到压缩室P内时，与致冷剂气体混合在一起的油可同样被抽入到压缩室P内。油与已压缩的致冷剂气体一起被排放到壳体1的上部空间S1中，并且被朝着下部空间S2引导。已流入到下部空间S2中的致冷剂气体和油利用偏心块123的第一偏心部分123a收集，从而致冷剂气体和油被导入到设置在第二偏心部分123b的第一油分离孔123c内。从第一油分离孔123c，致冷剂气体和油流入到定子叠片121内的第二油分离孔121a内，并且因此，利用离心力将二者相互分离。所分离的油再次收集到壳体1的下部空间S2内，同时致冷剂气体流经第二油分离孔121a且通过气体排放管DP被排放到致冷系统中。

在第一实施例中，偏心块123的圆弧形的第一偏心部分123a将致冷剂气体和油引入到第一油分离孔123c。但是，如图6和图7所示的第二实施例，圆柱形导向部分进一步设置在偏心部分的外圆周表面上，其可将致冷剂气体和油引导到第一油分离孔处。

更具体地，如图6和图7所示的偏心块223可包括主体部分223a，其为环状；偏心部分223b从主体部分223a突出并且其为圆弧形状；以及引导部分223c，其设置在偏心部分223b的外圆周表面和主体部分223a的外圆周表面上，并且其为圆柱形状。在某些实施例中，引导部分223c的高度可高于主体部分223a和偏心部分223b的高度，从而，致冷剂气体和油可收集到引导部分223c内。多个第一油分离孔223d可穿过主体部分223a和偏心部分223b，所述多个第一油分离孔用于将致冷剂气体和油引导到叠片121上的第二油分离孔121a内。第一油分离孔223d可以沿着主体部分223a和偏心部分223b的圆周方向，以彼此之间具有相同间隔的方式轴向设置。

通过在偏心块223的外围处设置圆柱引导部分223c，移动到壳体1的下部空间S2的大量的致冷剂气体和油可被引导到第一油分离孔223d内。因此，能增加从致冷剂气体分离出来的油量。

在第一和第二实施例中，偏心块与转子相接合。但是，正如在图8和图9中所示的第三实施例中所描述的，替代地，偏心块可接合到驱动轴上。更具体地，如图8和图9所示的偏心块323可包括固定部分323a，其为环状，从而可接合到驱动轴5上；第一偏心部分323b，其从固定部分323a突出并且为圆弧形状；第二偏心部分323c，其以台阶的形式设置在第一偏心部分323b的内侧，并且为圆弧形状；以及多个第一油分离孔323d，其在轴向上穿透第二偏心部分323c，以利用离心力分离致冷剂气体和油。偏心块323可接合到驱动轴5的上端，所述驱动轴5的上端位于驱动电机100的下侧。

如图9所示，朝着壳体1的下部空间S2移动的致冷剂气体和油可利用偏心块323的第一偏心部分323b进行收集，并且被引导到第二偏心部分323c的第一油分离孔323d。然后，致冷剂气体和油在流经第一油分离孔323d时利用离心力被相互分离开。一些被分离的致冷剂气体流入到气体排放管DP内，而还没有被彼此分开的致冷剂气体和油被引导至叠片121的第二油分离孔121a。因此，剩余的致冷剂气体和油而后在第二油分离孔121a处被彼此分离，并且分离的油再次收集到壳体1的下部空间S2中。一些在第一油分离孔323d处从致冷剂气体分离出来的油供驱动电机100的线圈80使用，并且其通过定子110和转子120之间的气隙被再次收集到壳体1的下部空间内，从而不仅提高了驱动电机的冷却效率而且增加了再回收油的油量。

由于从压缩室P排放出的致冷剂气体和油可利用离心力而彼此分离，从而避免了壳体内的油被排放到壳体的外面。因此，可避免压缩机的各个组件之间产生磨损，并且保持了压缩机的性能和可靠性。此外，由于油可被防止进入到与压缩机相连接的致冷系统的管路中，从而提高了致冷系统的性能。

作为实施例并且在本文中广义地描述的用于涡旋压缩机的油分离系统具有许多的应用，其可应用在需要流体压缩的应用中，和不同类型的压缩机中。该应用可包括例如空调装置和致冷装置的应用。在图10中示出了一个该实施例的应用，其中作为实施例且被广义在此描述的压缩机1010安装在冰箱/冷冻装置1000内。此类型冰箱中的压缩机的安装和功能已详细地在多个美国专利中讨论，所述美国专利为No.7,082,776、6,995,064、7,114,345、7,055,338和6,772,601，这些专利的内容均并入本发明作为参考。

在图11中示出了另一个典型应用，其中作为实施例且被广义在此描述的压缩机1110安装在空调机1100的户外单元内。此类型空调机的压缩机的安装和功能已详细地在多个美国专利中讨论，所述美国专利为No.7,121,106、6,868,681、5,775,120、6,374,492、6,962,058和5,947,373，这些专利的内容均并入本发明作为参考。

在图12中示出了另一个典型应用，其中作为实施例且被广义在此描述的压缩机1210安装在单一的、一体式空调机单元1200内。此类型空调机的压缩机的安装和功能已详细地在多个美国专利中讨论，所述美国专利为No.7,032,404、6,412,298、7,036,331、6,588,288、6,182,460和5,775,123，这些专利的内容均并入本发明作为参考。

本发明的目的是提供一种能够轻松地将油与压缩机排放出的致冷剂分离的涡旋压缩机。

为了实现这些和其它优点并且根据在本文中广义描述的实施例，本发明提供一种涡旋压缩机，包括壳体，其用于容纳油；驱动电机，其设置在壳体内，并且产生旋转力；驱动轴，其传输驱动电机所产生的旋转力；压缩单元，其偏心地接合到驱动轴上，并且由两个涡卷形成压缩室；以及偏心块，其结合到驱动电机的转子上或驱动轴上，并且具有在壳体中将致冷剂气体与油分离的油分离器。

在本说明书中所提及的“一个实施例”、“一个典型的”、“例举实施例”、“某实施例”、“可选择的实施例”以及类似说法意味着在实施例中所描述的具体特点、结构、或特性包含在如本文中广义描述的至少一个实施例中。说明书中每处的段落的表面内容没有必要均指的是相同实施例。此外，当具体的特点、结构或特性结合在任何实施例中被加以描述时，其被认为其处在本领域技术人员可结合其它的实施例而实现上述的特点、结构或特性的范围内。

虽然多个实施例已经参照本发明所例举的实施例进行了描述，但是可以理解的是，可由本领域技术人员想出的许多其它的修正和实施例均将落在所公开内容的本质的精神和范围内。更具体的是，对于组件和/或主题结合设置的安排中的许多变化和修正均可处于公开内容、附图和权利要求书中的范围内。除了对组件和/或设置进行的许多变化和修正，其它的应用对于本发明技术人员也是显而易见的。

Claims (20)

1.一种压缩机，包括：

壳体；

电机，其包括设置在所述壳体内的转子和定子，并且构造成可产生旋转力；

轴，其与所述电机接合；

压缩单元，其具有压缩室，其中所述压缩单元与所述轴接合，从而所述轴将所述电机所产生的旋转力传递到所述压缩单元；以及

偏心块，其与所述转子或所述轴接合，其中所述偏心块包括构造成将致冷剂气体和油分离的油分离器。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述油分离器包括在轴向上穿透所述偏心块的多个第一油分离孔。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述偏心块包括弧形的偏心部分，其中所述的多个第一油分离孔设置在所述偏心部分的内侧处。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述偏心部分包括外偏心部分和内偏心部分，其中所述外偏心部分高于所述内偏心部分延伸，并且其中所述多个第一油分离孔穿过所述内偏心部分延伸。

5.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述偏心块包括：圆柱体部分；圆柱形导向部分，其围绕所述圆柱体部分的外圆周表面形成；以及偏心部分，其具有弧形外形并在所述导向部分的内侧处设置在所述圆柱体部分的顶部表面上，其中所述多个第一油分离孔设置在所述偏心部分上。

6.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述偏心块包括圆柱体部分；圆柱形导向部分，其围绕所述圆柱体部分的外圆周表面形成；以及偏心部分，其具有弧形外形并在所述导向部分的内表面处设置在所述圆柱体部分的顶部表面上，其中所述多个第一油分离孔在所述偏心块的圆周方向上设置在所述导向部分内侧上。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其中所述偏心部分只部分地沿着所述圆柱体部分的顶部外围表面延伸。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其中所述多个第一油分离孔包括穿过所述偏心部分和所述圆柱体部分的对应部分延伸的多个第一孔，以及只穿过所述圆柱体部分延伸的多个第二孔。

9.根据权利要求2所述的压缩机，还包括在轴向上穿透所述转子的多个第二油分离孔。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其中所述多个第二油分离孔相对于所述转子旋转的方向倾斜。

11.根据权利要求9所述的压缩机，其中所述多个第二油分离孔具有比所述多个第一油分离孔大的横截面。

12.根据权利要求9所述的压缩机，其中所述多个第二油分离孔形成在所述转子上，从而可与形成在所述偏心块上的所述多个第一油分离孔相通。

13.根据权利要求12所述的压缩机，其中形成在所述偏心块上的所述多个第一油分离孔和形成在所述转子上的多个第二油分离孔在轴向方向上彼此对准。

14.根据权利要求1所述的压缩机，其中形成在所述壳体内的内部空间充满排放压力。

15.根据权利要求1所述的压缩机，还包括气体排放管，其连接到形成在所述压缩单元内的所述压缩室，所述压缩单元的相反侧包括致冷剂排放管。

16.根据权利要求15所述的压缩机，其中所述压缩单元构造成将致冷剂气体排放到所述压缩室的上侧，并且所述排放管构造成将致冷剂气体排放到外部接合于所述压缩机的致冷系统内。

17，根据权利要求15所述的压缩机，其中所述压缩单元构造成将所述壳体分成上部空间和下部空间，并且其中所述压缩单元构造成将致冷剂气体由所述压缩室排放到所述壳体的所述上部空间内，并且引导已排放的致冷剂气体流到所述下部空间内。

18.根据权利要求15所述的压缩机，其中所述气体排放管设置在所述电机和所述压缩单元之间。

19.根据权利要求18所述的压缩机，其中所述电机设置在所述下部空间内，并且其中通道形成在所述电机的外圆周表面和所述壳体的内圆周表面之间。

20.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述压缩单元包括接合到所述壳体上的固定涡卷，和可移动地与所述固定涡卷相接合的环行涡卷，以及形成在所述固定涡卷和所述环行涡卷之间的压缩空间。

Images