CN101184952A - 借助超低粘度的挥发性流体来润滑滚动件轴承的方法及轴承组件 - Google Patents

借助超低粘度的挥发性流体来润滑滚动件轴承的方法及轴承组件 Download PDF

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Abstract

一种利用超低粘度挥发性流体(ULVVF)对滚动件轴承(16、17)润滑的方法，包括下列步骤：将液化流体注入到轴承(16、17)中，通过液化流体润滑上述环(18、19)和轴承(16、17)的滚动件(20)之间的滚动接触，为液化流体设置流动约束(23)，以便于保持至少一部分流体压力，且高于在轴承中由流体蒸发温度所形成的蒸发压力(低温冷却)。

Description

借助超低粘度的挥发性流体来润滑滚动件轴承的方法及轴承组件
技术领域
本发明通常涉及利用超低粘度挥发性流体(ULVVF)作为滚动件轴承的润滑剂，尤其是涉及一种制冷压缩机。在现有技术中举例来说，液化制冷剂从冷凝器供给到轴承中的轴承空间内。进入到轴承空间内的制冷剂处于饱和状态，并被喷在轴承圈和滚动件上。在该过程中，液化制冷剂的压力下降，因而一些制冷剂会蒸发。剩余的液化制冷剂处于饱和状态。因此，尽管ULVVF具有低沸点、低粘度，但是研究发现它们仍不能产生润滑膜。
背景技术
但可以发现，由于上述低粘度和低压力粘度系数，ULVVF润滑膜和油基润滑膜相比非常薄。在现有技术中的另一个问题就是经常在轴承内部用作为润滑剂的制冷剂等ULVVF会产生火花或沸腾。这是由于压力下降或摩擦热等能量增加所引起的。在这些条件下，由于压力降低和能量增加，上述轴承将以间歇的方式干转。而且，产生的火花或沸腾会在轴承的滚动接触部的入口和出口处导致气穴现象。因这些现象，会在端部上产生高接触剪应力，从而导致轴承寿命降低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种通过ULVVF来润滑轴承的方法，而不具有这些缺点。该目的是这样实现的，即通过一种利用超低粘度挥发性流体(ULVVF)对滚动件轴承进行润滑的方法，包括下列步骤：
将液化流体注入到轴承中，
通过液化流体润滑轴承圈和滚动件之间的滚动接触，
为液化流体设置流动约束，以便于保持至少一部分流体压力，且高于在轴承中由流体蒸发温度所形成的蒸发压力(低温冷却)。
在润滑剂流动路径上设置约束的步骤使润滑剂的相对压力增加。这种压力增加可足以防止作为润滑剂注入到轴承中的液化ULVVF的蒸发。因此，可以延长ULVVF的液化状态，改进润滑剂的有益效果，并避免干转现象。
根据实施上述方法的优选方式，包括下列步骤：
设置一个轴承腔，
在轴承腔内容纳轴承，
向轴承腔内注入液化流体，
使液化流体流经上述轴承，
利用流动约束来限定轴承腔。
上述轴承腔被限定为一个可以容纳一或多个滚动件轴承的腔室或区域。该轴承腔应该和上述轴承空间相区分，是滚动件轴承的轴承圈之间形成的区域，设置着滚动件和可能的护架。
流动约束在设置之前可以采用几种形式。根据第一种可能，上述滚动件轴承自身可以用作为流动约束。或者，在轴承的流体流动出口侧面设置一个护罩或密封件，利用这种护罩或密封件作为流动约束。
本发明进一步包括下列步骤：
在上述轴承腔容纳另一个轴承，
在两个轴承之间形成的轴承腔内注入液化流体，
使液化流体流经上述轴承，
在两个轴承处利用流动约束限定上述轴承腔。
尤其是，在制冷循环中，本发明可用于润滑制冷压缩机中的滚动件轴承，其中制冷剂流被压缩，并在冷凝器中液化，同时温度增加，随后上述制冷剂流的主要部分在蒸发器中蒸发，温度下降，包括下列步骤：
以液化的形式从冷凝器中获取压力为冷凝器出口压力的制冷剂流的辅助部分，
将上述制冷剂流的液化辅助部分的压力增加到高于上述冷凝器出口压力的增压，
将制冷剂流的上述增压也会辅助部供给到上述轴承中，用以润滑，
利用流动约束限定上述轴承腔。
将上述制冷剂流的液化辅助部分的压力增加，从而使液化制冷剂低温冷却，因而可以获得下列优点。首先，相比现有技术已经克服了较大的温差，可以延迟轴承中液化润滑剂的沸腾或产生火花。因此可以在轴承内长时间地保持着大量液化润滑剂。而且，低温冷却步骤增加了制冷剂的粘性，因而润滑剂膜的厚度也增加。此外，由于可以避免气穴现象，所以很容易地将低温冷却制冷剂泵出。
利用流动约束元件将上述轴承的轴承空间划界，就可以长时间地供给加压制冷剂并保持这种压力，从而足以获得合适的润滑效果。
本发明进一步涉及一种制冷压缩机的轴承组件，该轴承组件包括壳体，至少一个容纳在上述壳体中用来支撑压缩机轴的轴承，上述轴承又包括至少两个环件，以及至少一系列和上述环件滚动接触的滚动件，上述环件限定了轴承空间，还包括液化制冷剂供给机构，将液化制冷剂流供给到上述轴承空间。根据本发明，设置着至少一个流动约束元件，将上述轴承空间划界。
上述流动约束元件可以由多种方式实施。根据第一种可能，流动约束元件是一种和一个环件相连的密封件，并朝向其他环件延伸。上述密封件可以和其他环件滑动配合。而且，上述密封件可以在制冷剂流的增压液化辅助部分的作用下产生弹性变形。通过选择合适的密封件弹性，可以在轴承空间内保持一定的压力。
或者，流动约束元件可以是一种和一个环件相连的护罩，并朝向其他环件延伸。护罩和相对环件之间的间隙可以提供节流作用，从而在轴承空间内产生特定的压力。
根据另一个实施例，可以在一个共用壳体内安装至少两个轴承，用以支撑一个共用轴，上述轴承、壳体以及轴围成一个腔，在两端由流动约束划界，液化制冷剂供给机构在上述腔内发散(emanating)。
附图简述
下面，参考附图中所示的实施例来进一步叙述本发明。
图1示出了根据本发明的制冷装置的实施例。
图2示出了另一个实施例。
优选实施例详述
图1所示的制冷装置包括压缩机，由标记1表示。上述压缩机1包括电机2和被示意性示出的压缩机机构3。电机2包括定子和转子(具体未示出)，转子通过轴承组件4，4’支撑。
而且，上述制冷装置包括冷凝器5，可经由管线6供给加压气态制冷剂。在冷凝器5内，上述加压气态制冷剂在释放温度时被液化。
通过具有减压阀8、9和节流器(economizer)10的管线7，上述制冷剂被供给蒸发器11。在蒸发器11内，上述液化制冷剂被蒸发，并从周围环境中吸热。气态制冷剂随后经由管线12返回到压缩机机构3中。
通过已知的方式，液化制冷剂压力被第一减压阀8减压，并随后经由节流器将液化制冷剂供给第二减压阀9。可将任何气态制冷剂从节流器10经由管线13供给压缩机机构3。
根据本发明，液化制冷剂的辅助支流从冷凝器5经由辅助管线14供给到轴承4的轴承表面，因此就可以延迟或防止沸腾或产生火花。因此参考图2所述，将会获得更好的润滑效果。
如图2所示，液化制冷剂经由喷嘴14注入到轴承组件4’的两个轴承16、17之间的轴承腔15内。每一个上述轴承16、17均包括外圈18、形成轴承空间24的内圈19和一系列容纳在上述轴承空间24内的滚珠20。外圈18容纳在电机壳体21内，内圈19支撑着电机轴22。每一外圈18均承载着柔性或硬质密封件23。
注入到轴承16、17、电机壳体21和轴22之间形成的轴承腔15内的上述流体的压力增大，可以延迟或防止上述流体蒸发，以便于可以确保通过上述制冷剂流体对滚动件23和内外圈18、19进行合适的润滑。
可以选择上述密封件23，以便于防止上述轴承腔15内的流体压力迅速增加。为此，上述密封件可以是硬质的，柔性的或半硬质的。而且，上述一系列滚珠23自身也可以和可能的护架(未示出)起到流动约束的作用，以便于在轴承空间15内保持一定的过压力。

Claims (13)

1.一种利用超低粘度挥发性流体(ULVVF)对滚动件轴承(16、17)润滑的方法，包括下列步骤：
将液化流体注入到轴承(16、17)中，
通过液化流体润滑上述环(18、19)和轴承(16、17)的滚动件(20)之间的滚动接触，
为液化流体设置流动约束(23)，以便于保持至少一部分流体压力，其高于在轴承温度中(低温冷却)由流体蒸发所形成的蒸发压力。
2.如权利要求1所述的方法，包括下列步骤：
设置一个轴承腔(15)，
在轴承腔(15)内容纳轴承(16、17)，
向轴承腔(15)内注入液化流体，
使液化流体流经上述轴承(16、17)，
利用流动约束件(23)来限定轴承腔(15)。
3.如权利要求2所述的方法，包括利用轴承(16、17)作为流动约束的步骤。
4.如权利要求2或3所述的方法，包括下列步骤：
在轴承(16、17)的流体出口一侧设置护罩(23)或密封件，并且
利用所述护罩(23)或者密封件作为流动约束件。
5.如权利要求2、3或4所述的方法，包括下列步骤：
在上述轴承腔(15)内容纳另一个轴承(16、17)，
在两个轴承(16、17)之间形成的轴承腔(15)内注入液化流体，
使液化流体流经上述轴承(16、17)，
在两个轴承处利用流动约束件(23)限定上述轴承腔(15)。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法对用在制冷循环中的制冷压缩机的滚动件轴承组件(4、4’、16、17)进行润滑，其特征在于，制冷剂流被压缩并在冷凝器(5)中液化，同时温度增加，随后所述制冷剂流的主要部分在蒸发器(11)中蒸发，同时温度下降，包括下列步骤：
以液化的形式从冷凝器中获取在冷凝器出口压力下的制冷剂流的辅助部分，
将所述制冷剂流的液化辅助部分的压力增加到高于上述冷凝器出口压力的增压，
将制冷剂流的所述增压液化辅助部分供给到所述轴承组件(4、4’、16、17)中，用以润滑，
其中上述轴承组件(4、4’)包括轴承腔(15)，所述轴承腔(15)由流动约束元件(23)所界定，包括将制冷剂流的液化辅助部分供给到上述轴承腔(15)中的步骤。
8.用于根据前述权利要求中任一项所述的方法的轴承组件，包括壳体、至少一个容纳在所述壳体中的轴承，所述轴承包括轴承空间(24)，流动约束元件(23)界定上述轴承空间。
9.如权利要求8所述的组件，其特征在于，上述流动约束元件包括与一个环(18)相连的密封件(13)，并朝向其他环(19)延伸。
10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，上述密封件(13)和其他环(19)滑动配合。
11.如权利要求9或10所述的组件，其特征在于，上述密封件(13)可以在制冷剂流的增压液化辅助部分的作用下产生弹性变形。
12.如权利要求8所述的组件，其特征在于，上述流动约束元件是与一个环(18)相连的护罩(23)，并朝向其他环(19)延伸。
13.如权利要求8-12中任一项所述的组件(4′)，包括至少两个安装在一个共用壳体(21)内的至少两个轴承(16、17)，用以支撑一个共用轴(22)，所述轴承(16、17)、壳体(21)以及轴(22)围成一个腔(15)，在两端由流动约束件(23)界定，液化制冷剂供给机构(14)在上述腔(15)内发散。
14.如权利要求8-13中任一项所述的制冷压缩机的轴承组件(4、4’)，所述组件包括壳体(21)、至少一个容纳在所述壳体(21)中用来支撑压缩机轴(22)的轴承(16、17)，所述轴承(16、17)包括至少两个环件(18、19)，以及至少一系列与所述环件(18、19)滚动接触的滚动件(20)，所述环件(18、19)限定了轴承空间(24)，还包括液化制冷剂供给机构(14)，将液化制冷剂流供给到上述限定在环件(18、19)之间的轴承空间(15)内，其特征在于，设置至少一个流动约束元件(23)，其界定上述轴承空间(24)。
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