CN101210574A - 离心式压缩机转子机构 - Google Patents

Abstract

一种离心式压缩机转子机构，其连接一动力输出装置，并用以阻绝润滑油泄漏以及回收润滑油至一油池。该转子机构至少包括设有滚动轴承与螺帽的转轴、承载该滚动轴承的轴承座，以及结合至该轴承座的轴承压板。该螺帽表面设有抛油环，该轴承座设有回油孔，而该轴承压板设有接通至该回油孔的导油槽，并由该轴承座或轴承压板设有第一迷宫环以套设接触螺帽。从而导引自该滚动轴承渗出的润滑油经该导油槽及该回油孔至该油池，并藉该抛油环以阻绝润滑油自该第一迷宫环泄漏。

Description

离心式压缩机转子机构

技术领域

本发明涉及一种离心式压缩机，尤指一种可阻绝润滑油泄漏及回收润滑油的离心式压缩机转子机构。

背景技术

随着压缩机科技的不断发展，其转速与性能的要求亦日渐提高。如图1所示，美国专利No.4,938,664申请揭露了一种应用于离心式压缩机的润滑油回收装置，其引用高压冷媒推力并引导润滑油由进气端102对应壳体的下缘到油池101。而冷媒是由进气端102以叶片100旋转压缩，其中具有一喷射式帮浦106以泵动润滑油自开口105经低压管线104至油池101，并利用该喷射式帮浦106泵动较高压冷媒气体自开口108经高压管线107至油池101，避免润滑油累积于冷媒进气后的低洼地区。

上述专利申请虽然提供了回收润滑油的设计，但是并没有有效的阻绝设计，致使润滑油污染冷媒回路的缺点。特别是基于冷媒回路为高压端的情况下，加上该专利申请使用液动压轴承支撑转轴，因为启动时需长时间建立支撑油压，期间因为未建立压差的缘故，极易导致润滑油渗入冷媒回路中而污染冷媒纯度。此外，液动压轴承效率较差，刚性较低，启动时需长时间建立支撑油压，而且液动压轴承表面极软，极易因压缩机意外停机而损坏。又于分离润滑油液体时，可能不符合冷媒的高纯度的要求，会混合润滑油蒸气，因此有必要加以改善。

又如图2所示，美国专利NO.4,997,340申请揭露一种应用于离心式压缩机的缓冲区密封装置，其用以密封传动区与马达端动力区，以减少效率损失，防止冷媒由传动区泄入动力区，其包括一安装于缓冲区112与传动区109之间的迷宫环(labyrinth seal)113。该迷宫环113通过一孔隙连通到叶轮110所在区域，叶轮110所在区域因为气流压缩与冷媒气体压力稍高于传动区109，因此来自叶轮110所在区域的高压冷媒气体压力到达迷宫环113后，会阻绝传动区润滑油泄漏到缓冲区112(连到动力区)，并将润滑油压缩回油池111。

此专利申请虽然因为采用迷宫环113的设计而优于前一专利申请。然而在启动时，离心式压缩机的蜗壳压力尚低，用来润滑轴承的润滑油有可能会沿高速轴间隙或迷宫环113流窜到冷媒回路中，因此必须加以阻绝，避免润滑油流失。尤其该技术是使用液动压轴承效率较差，刚性较低，启动时需长时间建立支撑油压，而且液动压轴承表面极软，极易因压缩机意外停机而损坏。在启动完成后，经过叶轮110压缩的高压冷媒，亦可能会沿隙缝泄漏到低压处，造成冷媒流失而降低压缩机效率，因此必须加以阻绝，以提高压缩机效率。

因此上述两种现有技术，虽然可以提供离心式压缩机的润滑油回收效果，但是对于分离冷媒与润滑油的密封效果堪虑，特别是未能在润滑油渗入叶轮所在区域之前予以阻挡，实为设计上的重大缺失。同时，使欲液压轴承存在启动建压缓慢、维护不易的缺点，而单纯使用迷宫环亦不能保证隔绝效果，且使用单一叶轮亦容易因为背侧压差造成轴向力而导致渗油的问题，因此有必要加以改善。

这样，如何有效解决上述现有技术的缺失，以改善迷宫环构造，以及缓冲高低压力的构造，并且应用比液压轴承更恰当的构造亦为本领域技术的所需，为目前亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述背景技术的缺点，本发明的一个目的在于提供一种离心式压缩机转子机构，以加强密封效果，阻绝润滑油污染冷媒回路。

本发明的另一个目的在于提供一种离心式压缩机转子机构，以防止高压冷媒泄漏。

本发明的又一个目的在于提供一种离心式压缩机转子机构，其使用滚动轴承以提高压缩机效率。

本发明的再一个目的在于提供一种离心式压缩机转子机构，以提升润滑油回收效能。

为达到上述目的以及其他目的，本发明提供一种离心式压缩机转子机构，其供连接一动力输出装置，并用以阻绝润滑油泄漏与回收润滑油至一油池。该转子机构至少包括：转轴，区分为驱动侧与传动侧，自该驱动侧朝向传动侧的方向依序设有用以连接该动力输出装置的连接部、滚动轴承、以及锁固以定位该滚动轴承于该转轴且朝向驱动侧表面设有抛油环的螺帽，该传动侧则至少设有一第一叶轮；轴承座，设于该转轴的驱动侧并承载该滚动轴承，且具有朝向驱动侧的回油孔；以及轴承压板，套设于该螺帽外侧并结合至该轴承座，以固定该滚动轴承外环，其具有与该螺帽表面形成密封的第一迷宫环、以及接通至该回油孔的导油槽，从而供导引自该滚动轴承渗出的润滑油经该导油槽及该回油孔而至该油池，并藉该抛油环以阻绝润滑油自该第一迷宫环泄漏。

本发明还提供一种离心式压缩机转子机构，其供连接一动力输出装置，并用以阻绝润滑油泄漏与回收润滑油至一油池。该转子机构至少包括：转轴，区分为驱动侧与传动侧，自该驱动侧朝向传动侧的方向依序设有用以连接该动力输出装置的连接部、滚动轴承、以及锁固以定位该滚动轴承于该转轴且朝向驱动侧表面设有抛油环的螺帽，该传动侧则至少设有一第一叶轮；轴承座，套设于该螺帽外侧并承载该滚动轴承，以封闭该滚动轴承朝向传动侧的路径，且具有朝向驱动侧的回油孔、及接触至该螺帽表面的第一迷宫环；以及轴承压板，设于该转轴的驱动侧并结合至该轴承座，其具有接通至该回油孔的导油槽，从而供导引润滑油自该滚动轴承经该回油孔及该导油槽而至该油池，并藉该抛油环以阻绝润滑油自该第一迷宫环泄漏。

前述滚动轴承可为滚珠轴承或滚柱轴承；该抛油环可为设于该螺帽边缘的环状凹槽结构或环状凸出结构。在一优选实施例中，该第一叶轮朝向驱动侧可连接一第二迷宫环套体，其具有第二迷宫环以与该第一叶轮密封套合。在另一优选实施例中，还可具有一第二叶轮，其设于该转轴的传动侧，且邻近于该第一叶轮。在再一优选实施例中，还可具有中间隔环，其设于该转轴的传动侧相对该第一叶轮与该第二叶轮之间。优选地，该第二叶轮接近该中间隔环的侧连接一第三迷宫环套体，具有第三迷宫环以与该中间隔环密封套合，此外，该第二叶轮的肩部可布设有数个连通孔，用以对外连通该第二叶轮背侧。

相比于传统离心式压缩机转轴使用液动压轴承的现有技术，本发明使用效率较高的滚动轴承取代液动压轴承作为支撑，滚动轴承通过螺帽固定在转轴上，再将滚动轴承安置在轴承座内，一端用轴承压板与该轴承座结合而予以固定。由于螺帽具有抛油环、轴承压板设有导油槽、及轴承压板或轴承座其中之一设有第一迷宫环以与螺帽密封套合，故可确保导引润滑油自该滚动轴承经该导油槽及该回油孔而至油池。另外，通过适当前述位置设置第二迷宫环与第三迷宫环，从而有效防止高压冷媒流失，以提高压缩机效率；而第二叶轮肩部的数个连通孔，其用以对外连通第二叶轮背侧，亦即连通高压冷媒至进气端，使第二叶轮背侧压力得以降低，减小因为第二叶轮背侧压力产生的轴向推力。由此可知，本发明已相对克服背景技术的缺失，实际具有高度的产业利用价值。

附图说明

图1为现有美国专利No.4,938,664申请的润滑油回收装置剖面图；

图2为现有美国专利No.4,997,340申请的密封装置结构剖面图；

图3为本发明的离心式压缩机转子机构应用于离心式压缩机的剖面图；

图4为图3的局部放大示意图；

图5A为本发明的轴承压板的二视图；

图5B及图5C为本发明的轴承座及轴承压板的两种组装结构实施例示意图；以及

图6A及图6B为本发明的抛油环的两种结构实施例示意图。

【主要元件符号说明】

100        叶片

101        油池

102        进气端

103        壳穴

104        低压管线

105        开口

106        喷射式帮浦

107        高压管线

108        开口

109        传动区

110        叶轮

111        油池

112        缓冲区

113        迷宫环

20         转轴

201        驱动侧

2019       滚动轴承

202        传动侧

2020、2021 轴承座

2022、2023 回油孔

2024、2025 轴承压板

2026、2027 导油槽

2029       滚动轴承

203        连接部

205        螺帽

2041、204  第一迷宫环

2053、2052 抛油环

207        第一叶轮

2071       第二迷宫环套体

2072       凸缘

2073       第二迷宫环

208        中间隔环

2081       第三迷宫环套体

2082       第三迷宫环

209        第二叶轮

2091       肩部

2092       连通孔

210        压缩机进气端

30         油池

40          动力输出装置

具体实施方式

以下配合图式说明本发明的具体实施例，以使本领域技术人员可轻易地了解本发明的技术特征与达成功效。

请参阅图3及图4，本发明提供一种离心式压缩机转子机构，其供连接一动力输出装置40，并用以阻绝润滑油泄漏与回收润滑油至一油池30。该转子机构至少包括：转轴20，区分为驱动侧201与传动侧202，自该驱动侧201朝向传动侧202的方向依序设有用以连接该动力输出装置40的连接部203、滚动轴承2029、以及锁固以定位该滚动轴承2029于该转轴20且朝向驱动侧210表面设有抛油环2053的螺帽205，该传动侧201则至少设有一第一叶轮207；轴承座2021，设于该转轴20的驱动侧201并承载该滚动轴承2029，且具有朝向驱动侧201的回油孔2023；以及轴承压板2025，套设于该螺帽205外侧并结合至该轴承座2021，以固定该滚动轴承2029外环，其具有与该螺帽205表面形成密封的第一迷宫环204、以及接通至该回油孔2023的导油槽2027，从而供导引自该滚动轴承2029渗出的润滑油经该导油槽2027及该回油孔2023而至该油池30，并藉该抛油环2053以阻绝润滑油自该第一迷宫环204泄漏。

在本实施例中，该转轴20的驱动侧201端部还设有一滚动轴承2019，与滚动轴承2029相同地，均可采用滚珠轴承或滚柱轴承。其次，该第一叶轮207朝向驱动侧210连接一第二迷宫环套体2071，其具有第二迷宫环2073，且该第一叶轮207背侧设有凸缘2072以连接该第二迷宫环2073，从而藉该第一叶轮207背侧的凸缘2072与该第二迷宫环2073密封套合。另外，还具有一第二叶轮209，其设于该转轴20的传动侧202，且邻近于该第一叶轮207，于该转轴20的传动侧202相对该第一叶轮27与该第二叶轮29之间，还设有中间隔环208，而该第二叶轮29接近该中间隔环28的侧连接一第三迷宫环套体2081，其具有第三迷宫环2082以与该中间隔环28密封套合，再者，该第二叶轮29的肩部2091布设有数个连通孔2092，用以对外连通该第二叶轮209背侧，亦即连通高压冷媒的进气端210。所述该第二叶轮209接近于进气端210而视为第一级的叶轮，所述该第一叶轮207在后而视为第二级的叶轮。

参阅图5所示，该轴承压板2025套设于该螺帽205外侧并结合至该轴承座2021，其内圆面设有供接触至该螺帽205外圆表面的第一迷宫环204。其次，在近底部还设有一导油槽2027，该导油槽2027与该滚动轴承2029之间保持一适当的间距以形成接通至该滚动轴承2029及该回油孔2023通道，从而供导引自该滚动轴承2029渗出的润滑油经该导油槽2027及该回油孔2023而至该油池30，并藉该抛油环2053以阻绝润滑油自该第一迷宫环204泄漏。

图5B显示本实施例的局部放大示意图。其中该轴承座2021设于该转轴20的驱动侧201并承载该滚动轴承2029，且具有朝向驱动侧201的回油孔2023；而该轴承压板2025套设于该螺帽205外侧并结合至该轴承座2021，以固定该滚动轴承2029外环，其具有接触至该螺帽205表面的第一迷宫环204、以及接通至该回油孔2023的导油槽2027，由此构成导引润滑油的回收路径，然而并非仅以本实施例中所示为限。

另外可如图5C所示，将轴承座2020套设于该螺帽205外侧并承载该滚动轴承2029，以固定该滚动轴承2029外环，且具有朝向驱动侧201的回油孔2022、及接触至该螺帽205表面的第一迷宫环2041；而该轴承压板2024设于该转轴20的驱动侧210并结合至该轴承座2020，其具有接通至该回油孔2022的导油槽2026，从而供导引自该滚动轴承2029渗出的润滑油经该回油孔2022及该导油槽2026而至油池30，由此同样可构成导引润滑油的回收路径。

参阅图6A所示，该螺帽205表面的抛油环2053，为设于该螺帽205边缘的环状凸出结构，从而在该转轴20高速转动过程中，通过离心力将润滑油甩离该螺帽205的表面，以防止润滑油顺着轴向渗漏至该螺帽205的侧面而突破第一迷宫环204。此外，基于相同的技术思想，亦可如图6B所示，将该螺帽205表面的抛油环2052，改成设于该螺帽205边缘的环状凹槽结构，且环状凹槽结构的边缘并形成斜面或弧面，同样可藉离心力将润滑油甩离该螺帽205的表面，以防止润滑油顺着轴向渗漏至该螺帽205的侧面而突破第一迷宫环204。

传统离心式压缩机转轴使用液动压轴承，本发明使用效率较高的滚动轴承2019、2029取代液动压轴承作为支撑；滚动轴承2029用螺帽205固定在转轴20上，再将滚动轴承2029安置在轴承座2021内，一端用轴承压板2025固定滚动轴承2029；螺帽205附抛油环2053，轴承压板2025上或轴承座2020附有第一迷宫环204、2041，与螺帽205形成密封作用，轴承压板2024、2025有导油槽2026、2027，将轴承润滑油经轴承座上的回油孔2023、2022导回油池30。第一叶轮207背侧附有凸缘2072连接第二迷宫环2073，凸缘2072与第二迷宫环套体2071形成密封避免经压缩后的高压冷媒泄漏；在中间隔环208和第二叶轮209间，布置第三迷宫环套体2081，以其上的第三迷宫环2082与中间隔环208成密封，用来减少高压冷媒33流失，以提高压缩机效率；第二叶轮肩部2091设有数个连通孔2092，用以连通第二叶轮209背侧与进气端210，使第二叶轮209背侧压力得以降低，减小叶轮背侧压力产生的轴向推力。

因此，本发明所提供的离心式压缩机转子机构，可应用于离心式压缩机以提供压缩机冷媒与润滑油良好密封效果，且其滚动轴承运作效率佳，维护易而且配合抛油环的迷宫环亦有导致密封效果优选的构造，且多级的叶轮亦提升压缩效果，因此对于现有技术有明显改善效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求所述。

Claims (20)

1.一种离心式压缩机转子机构，其供连接一动力输出装置，并用以阻绝润滑油泄漏与回收润滑油至一油池，该转子机构至少包括：

转轴，包括一驱动侧与一传动侧，自该驱动侧朝向该传动侧的方向依序设有用以连接该动力输出装置的连接部、滚动轴承、以及锁固以定位该滚动轴承于该转轴且朝向该驱动侧表面设有抛油环的螺帽；

轴承座，设于该转轴的该驱动侧并承载该滚动轴承，且具有朝向该驱动侧的回油孔；以及

轴承压板，套设于该螺帽外侧并结合至该轴承座，以固定该滚动轴承，该轴承压板具有接触至该螺帽表面的第一迷宫环、以及接通至该回油孔的导油槽。

2.根据权利要求1所述的离心式压缩机转子机构，其中，该滚动轴承为滚珠轴承或滚柱轴承。

3.根据权利要求1所述的离心式压缩机转子机构，还具有一第一叶轮，其设于该转轴的该传动侧，且该第一叶轮朝向该轴承压板的侧连接一第二迷宫环套体，该第二迷宫环套体具有一第二迷宫环以与该第一叶轮密封套合。

4.根据权利要求3所述的离心式压缩机转子机构，还具有一第二叶轮，其设于该转轴的该传动侧，且邻接于该第一叶轮。

5.根据权利要求4所述的离心式压缩机转子机构，还具有一中间隔环，其设于该转轴的该传动侧相对该第一叶轮与该第二叶轮之间。

6.根据权利要求5所述的离心式压缩机转子机构，其中，该第二叶轮接近该中间隔环的侧连接一第三迷宫环套体，该第三迷宫环套体具有一第三迷宫环以与该中间隔环密封套合。

7.根据权利要求6所述的离心式压缩机转子机构，其中，该第二叶轮的肩部布设有数个连通孔，用以对外连通该第二叶轮背侧。

8.根据权利要求1所述的离心式压缩机转子机构，其中，该抛油环为设于该螺帽边缘的环状凹槽结构。

9.根据权利要求1所述的离心式压缩机转子机构，其中，该抛油环为设于该螺帽边缘的环状凸出结构。

10.根据权利要求1所述的离心式压缩机转子机构，其中，该连接部为一齿轮。

11.一种离心式压缩机转子机构，其供连接一动力输出装置，并用以阻绝润滑油泄漏与回收润滑油至一油池，该转子机构至少包括：

转轴，包括一驱动侧与一传动侧，自该驱动侧朝向该传动侧的方向依序设有用以连接该动力输出装置的连接部、滚动轴承、以及锁固以定位该滚动轴承于该转轴且朝向该驱动侧表面设有抛油环的螺帽；

轴承座，套设于该螺帽外侧并承载该滚动轴承，以固定该滚动轴承，该轴承座具有朝向该驱动侧的回油孔、及接触至该螺帽表面的第一迷宫环；以及

轴承压板，设于该转轴的该驱动侧并结合至该轴承座，该轴承压板具有接通至该回油孔的导油槽。

12.根据权利要求11所述的离心式压缩机转子机构，其中，该滚动轴承为滚珠轴承或滚柱轴承。

13.根据权利要求11所述的离心式压缩机转子机构，还具有一第一叶轮，其设于该转轴的该传动侧，且该第一叶轮朝向该轴承座的侧系连接一第二迷宫环套体，该第二迷宫环套体具有一第二迷宫环以与该第一叶轮密封套合。

14.根据权利要求13所述的离心式压缩机转子机构，还具有一第二叶轮，其设于该转轴的该传动侧，且邻近于该第一叶轮。

15.根据权利要求14所述的离心式压缩机转子机构，还具有一中间隔环，其设于该转轴的该传动侧相对该第一叶轮与该第二叶轮之间。

16.根据权利要求15所述的离心式压缩机转子机构，其中，该第二叶轮接近该中间隔环的侧连接一第三迷宫环套体，该第三迷宫环套体具有一第三迷宫环以与该中间隔环密封套合。

17.根据权利要求16所述的离心式压缩机转子机构，其中，该第二叶轮的肩部布设有数个连通孔，用以对外连通该第二叶轮背侧。

18.根据权利要求11所述的离心式压缩机转子机构，其中，该抛油环为设于该螺帽边缘的环状凹槽结构。

19.根据权利要求11所述的离心式压缩机转子机构，其中，该抛油环为设于该螺帽边缘的环状凸出结构。

20.根据权利要求11所述的离心式压缩机转子机构，其中，该连接部为一齿轮。

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