CN101900113A - 压缩机和油冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种外部热交换器用于将热量从压缩机的润滑剂传递到膨胀的工作流体，从而冷却所述润滑剂。所述热交换器还可用于利用相同的膨胀的工作流体流二次冷却冷凝的工作流体。水平涡旋式压缩机包括在主轴承座和涡旋构件之间的中间润滑剂槽。所述曲轴上的配重能够穿过所述中间槽内的润滑剂从而将所述润滑剂飞溅到四周。水平涡旋式压缩机可以包括多个用于精确对中和对准所述压缩机的部件的加工表面。

Description

压缩机和油冷却系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月15日提交的美国临时申请No.61/178,720的权益，该申请的全部公开内容在此通过参考的方式并入。

技术领域

本发明主要涉及压缩机。更具体地，本发明涉及一种压缩机和对流过所述压缩机的润滑油进行冷却的油冷却系统。

背景技术

一般地，压缩机、特别是涡旋压缩机通常布置在密封或半密封的外壳内，该外壳限定了容置工作流体的腔室。所述外壳内的隔板通常将所述腔室分为排放压力区和吸入压力区。在低侧布置中，涡旋组件位于所述吸入压力区内用于压缩工作流体。一般情况下，这些涡旋组件结合有一对相互啮合的螺旋式涡卷，所述一对涡卷中的一个或两个相对于另一个绕动，从而限定出一个或多个移动腔，所述移动腔的尺寸在它们从外部吸入端口向中心排放端口移动时逐渐减小。通常提供电马达来操作促成这种相对绕动。

所述外壳内的隔板允许离开所述涡旋组件的中心排放端口的压缩流体进入外壳内的排放压力区，同时保持所述排放压力区和所述吸入压力区之间的完整性。所述隔板的该项功能通常由与隔板以及限定出所述中心排放端口的涡旋构件相互作用的密封件来实现。

所述外壳的排放压力区通常设有排放流体端口，该排放流体端口与制冷回路或某种其他类型的流体回路连通。在封闭系统中，所述流体回路的相反端利用穿过外壳延伸到外壳的吸入压力区的吸入流体端口与外壳的吸入压力区相连，因此，所述涡旋压缩机接收来自外壳的吸入压力区的工作流体，在由涡旋组件限定的所述一个或多个移动腔内压缩工作流体，然后将压缩的工作流体排放到压缩机的排放压力区。压缩的工作流体通过所述流体回路被引导穿过所述排放端口，并经由所述吸入端口返回到外壳的吸入压力区。

可以在所述压缩机的外壳使用润滑剂(例如油)槽来内存储润滑剂装料。所述槽可以放置在所述低压力区或所述高压力区。所述润滑剂用于润滑所述压缩机的运动部件，并与所述工作流体一起流过所述涡旋组件并排放到所述压缩机的排放压力区。排放的润滑剂的温度与所述工作流体的温度一起被升高。在所述润滑剂回流经过所述压缩机并润滑其中的部件之前对润滑剂进行冷却可以减少吸入气体的过热，从而提高压缩机容积效率并提供更好的性能。通过冷却所述吸入气体和马达，所述润滑剂温度的降低还可以提高压缩机的可靠性。冷却所述润滑剂还能够保持润滑剂的粘度处于维持移动部件之间油膜厚度的理想水平。

在所述压缩机内，润滑剂提供给各种运动部件。改进润滑剂在整个压缩机内的分布有利地提高了压缩机的性能和/或其寿命。

在所述压缩机内，各种部件相对于彼此的正确对准可以改进压缩机的性能和/或降低由压缩机所产生的声音。改进各种部件例如定涡旋构件、轴承以及马达之间的对准能够改进压缩机的性能和/或降低由压缩机所产生的声音。所述压缩机通常使用大量分立的部件，这些部件在外壳内组装在一起从而提供对准。然而，使用这些大量的单独且分立的部件增加了部件对准不精确的可能，并且进一步地，由于需要各种部件之间更严格的公差以产生所期望的对准，其制造可能更加的昂贵或耗费更多的时间。

发明内容

在一种形式中，本发明提供一种可包括压缩机、润滑剂、冷凝器、膨胀装置、以及热交换器的系统。所述压缩机可将工作流体从吸入压力压缩到高于所述吸入压力的排放压力。所述润滑剂可以润滑所述压缩机。所述冷凝器可冷凝由所述压缩机排放的工作流体。所述膨胀装置可膨胀由所述冷凝器冷凝的膨胀的工作流体。所述热交换器可将热量从所述润滑剂传递到膨胀的工作流体。

在另一种形式中，本公开提供一种可包括外壳、压缩机构、曲轴、轴承以及润滑剂槽的压缩机。所述压缩机构可布置在所述外壳内并压缩工作流体。所述曲轴可以至少部分地布置在所述外壳内并与所述压缩机构驱动性地接合。所述轴承座以可旋转的方式支撑所述曲轴。所述润滑剂槽可保持一定容积的润滑剂并布置在所述轴承座和所述压缩机构之间。

在又一种形式中，本公开提供一种可包括一体式主体的压缩机，该主体可包括与主轴承座一体形成的外壳。所述主轴承座可包括用于支撑曲轴的一部分的孔。所述外壳可包括所述外壳的内部上邻近所述外壳的第一端部的连续环形表面和邻近所述外壳的第二端部的多个轴向延伸的弧形表面。所述多个弧形表面沿所述外壳的所述内部间隔开。

所述压缩机还可包括具有外周表面的涡旋构件，所述外周表面的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第一端部内并与所述环形表面接合。所述环形表面可使所述涡旋构件在所述外壳内对中。

所述压缩机还可包括具有边缘的隔板，所述边缘的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第一端部内并与所述环形表面接合。所述环形表面可使所述隔板相对于所述外壳对中。

所述压缩机还可包括具有边缘的端盖，所述边缘的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第二端部内并与所述弧形表面接合。所述端盖可以具有用于支撑所述曲轴的端部的孔。所述弧形表面可使所述端盖相对于所述外壳对中并使所述端盖中的所述孔与所述主轴承座中的所述孔轴向对准。

所述压缩机还可包括具有外表面的定子，所述外表面的尺寸设置为容纳在所述外壳中。所述外表面可与所述弧形表面接合。所述弧形表面可使所述定子在所述外壳中对中。

本发明进一步的可应用领域将从下文提供的详细描述中变得很明显。然而应当理解的是，尽管这些详细的描述和具体的示例指出了本发明的优选实施方式，但仅仅只是出于说明的目的，因为通过这里的详细描述，本发明主旨和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

在此描述的图只是用于对所选的实施方式而不是所有可能的方式进行说明的目的，并不意在限制本公开的范围。

图1A-1C是根据本发明的压缩机的透视图；

图2是沿图1C的线2-2的截面图；

图3A和图3B是图1所示压缩机的外壳的透视图；

图3C是图3A所示壳体的端视图；

图4是图3C所示壳体另一种实施方式的端视图；

图5是图1所示压缩机的低侧盖的透视图；

图6是图1所示压缩机的隔板的透视图；

图7和图8是图1所示压缩机的定涡旋的透视图；

图9是沿图8的线9-9的截面图；

图10是图1所示压缩机的一部分的放大的局部截面图，显示了定涡旋和隔板的特征；

图11是沿图3A的线11-11的截面图；

图12是图1所示压缩机的止推板的透视图；

图13是压缩机的止推板的另一种实施方式的透视图；

图14是根据本发明的制冷系统内的、用于与图1所示的压缩机一起使用的冷却系统的示意图；以及

图15是根据本发明的制冷系统内的、用于使用在图1所示的压缩机中的润滑剂的另一冷却系统的示意图。

具体实施方式

以下描述实质上只是示范性的且绝不意在限制本公开、其应用或使用。

参考图1-3和图10，其显示了根据本发明的压缩机20。压缩机20是一种具有壳体或外壳22的半封闭压缩机，外壳22具有相反的端部23、25，低侧(LS)端盖24附接于端部23，隔板构件26和高侧(HS)端盖28附接于端部25。LS端盖24、隔板26、和HS端盖28可通过螺栓或本领域公知的其它类型的紧固件附接于外壳22。其它固定于外壳22的主要元件包括工作流体入口配件30、热交换器32、以及能够与传感器和其它位于压缩机20内部或外部的部件连通的电子盒31。LS端盖24包括润滑剂入口配件34，HS端盖28可限定有高侧润滑剂槽并包括润滑剂出口配件36。HS端盖28还可包括工作流体排放配件38和观测计40。隔板26可包括流体注射入口配件42，如下面所描述的，配件42与压缩机的压缩构件中的中间压力位置连通。HS端盖28和隔板26限定出排放室46，而LS端盖24、外壳22和隔板26限定出抽吸或吸入室48。

参考图2-4和图11，外壳22是单个的整体部件或单件，在其中具有各种加工特征，作为非限制性的示例，外壳22可以是铸造部件。各种特征可以在外壳22中加工从而为要装配在外壳中的内部部件提供精确的对准。外壳22包括主轴承座50，在其中具有精密加工的中心开口52，开口52构造成容纳主轴承或轴套54，以支撑曲轴56的中间部，轴承54可压配到开口52中。

主轴承座50还可包括多个上部边缘开口58，其便于工作流体和润滑剂流遍外壳22和压缩机20。如下所述，主轴承50的下部59是实心的以防止流体流过，并限定出中间润滑剂槽的一部分。尽管图3C描绘了包括三个开口58的主轴承座50，主轴承座50也可如图4所示包括四个开口58。图4所示的四个开口58可以设置为同时竖向对称和水平对称(相对于图4所示的视图)的式样。这样的开口58的布置保持了整个主轴承座50具有相对一致的硬度，从而提供对轴承54和曲轴56的均匀分布的支撑。在图中未示出的其它实施方式中，主轴承座50可以包括其它数量和布置的开口58。例如，可以设置三个孔58、或任何其它数量的孔58来为轴承54和曲轴56提供相对一致的支撑。

外壳22还包括邻近端部25的精密加工表面60。表面60是圆柱形并且用作压缩机20的引导环。表面60提供了精密表面用于安装涡旋组件64的定涡旋或非动涡旋62。表面60还提供了精密表面用于安装隔板26。精密加工肩65邻近表面60并提供了精密表面用于在外壳22中安装止推板112。外壳22还包括多个邻近第一端部23的精密加工表面66。每个表面66形成圆柱体的一部分并且共同提供了精密表面用于马达70的定子68在外壳22内的精确对准和对中。表面66还提供了精密表面用于LS端盖24的精确对准和对中。端部23、25也是加工表面，用于LS端盖24以及隔板26和HS端盖28与外壳22的附接。

现在参考图2和图5，LS端盖24包括中心凹孔72和向外突出的环形边缘74，环形边缘74限定孔72的边界并与LS端盖24的周边76径向朝内隔开。接合表面78在边缘74和周边76之间延伸。接合表面78构造成与外壳22的端部23接合。作为非限制性的示例，垫圈或其它密封装置可以布置在表面78和端部23之间以提供它们之间的液密密封。孔72和边缘74是LS端盖24中的精密加工表面并且提供LS端盖24和曲轴56在压缩机20内的精确对中。特别地，轴承或轴套82压入配合到孔72中且曲轴56的端部96布置在轴承82中。边缘73接合多个表面66从而提供LS端盖相对于外壳22的精确对中，使得孔72与中心开口52对准且曲轴56精确地定位在压缩机20内。

马达70包括定子68和压入配合到曲轴56上的转子84。定子68压入配合到外壳22中，同时定子68的外表面与多个表面66接合。这样，表面66可以提供定子68在外壳22内的精确对中。开口52、表面66、孔72以及边缘74的精密加工表面有助于曲轴56和马达70在压缩机20内的精确对准，使得在与压缩机20的其它部件适当对准的同时，转子84和定子68之间存在精确的间隙。

参考图2，曲轴56在其一个端部88处具有偏心曲柄销86。如下面更加详细描述的，曲柄销86以可旋转的方式轴接(journaled)在驱动轴套90的通常为D形的内部孔中，驱动轴套90布置在驱动轴承91中，驱动轴承91压入配合在涡旋组件64的动涡旋92中。驱动轴套90具有圆形的外径。曲轴56的中间部94以可旋转的方式轴接在主轴承座50的开口52的轴承54中。曲轴56的另一端部96以可旋转的方式轴接在LS端盖24的孔72中的轴承82中。

曲轴56在其直径相对较大的端部96处具有同心孔98，其与延伸至端部88的径向向外的较小直径孔100连通。孔98、100形成曲轴56中的内部润滑剂通道102。润滑剂通过LS端盖24中与入口配件34连通的润滑剂通道104供应到孔98。

曲轴56由包括转子84和定子68的电马达70以可旋转的方式驱动。第一配重106在邻近曲轴56的端部96处耦联于转子84，第二配重108在端部88和中间部94之间附接于曲轴56。

现在参考图2和图11-12，止推板112靠着端部25和主轴承座50之间的加工肩部65布置在压缩机20内。作为非限制的示例，止推板112可以通过多个与外壳22内的互补的孔116接合的紧固件紧固在外壳22内。因此止推板112可以固定地紧固在外壳22内，同时止推板112的表面靠着肩部65。止推板112的相反侧包括轴向支撑动涡旋92的环形止推支承面114。止推板112包括中心开口120和多个上部边缘开口122。开口122设置在止推板112上，使得止推板112具有位于中心开口120下方的下实心部124。如下所述，实心部124限定了中间润滑剂槽的一部分。开口122允许流体例如润滑剂和工作流体流过整个压缩机20。

虽然图12描述的是包括三个开口122的止推板112，但图13所示的止推板112具有四个开口122。图13所示的四个开口122可以设置成为整个止推板112提供相对一致的硬度的方式，从而为动涡旋92提供相对均匀分布的支撑并减小由动涡旋92施加在止推板上的轴向力导致的止推板112的不均匀偏转。在图中未示出的其它实施方式中，止推板112可以包括其它数目和布置的开口122。例如，可以设置三个孔112(或任何其它数目的孔112)从而为整个止推板112提供相对一致的硬度并为动涡旋92提供均匀分布的支撑。

动涡旋92包括在其第一表面上的第一螺旋涡卷128。动涡旋92的相对表面或第二表面与止推板112的止推支承面114接合并包括从此处伸出并延伸到止推板112的中心开口120中的圆柱形毂130。轴套90以可旋转的方式布置在圆柱形毂130中，曲轴86驱动性地布置在轴套90中。曲轴销86在一表面上具有平坦部，其与内部孔的平坦表面驱动性地接合，以提供径向柔性的驱动布置，例如在受让人的美国专利No.4,877,382中所示的，该专利在此通过参考的方式并入。

欧氏联轴器136布置在动涡旋92和止推板112之间。欧氏联轴器136利用键连接于动涡旋92和定涡旋62，以防止定涡旋62的旋转运动。欧氏联轴器136优选是受让人的美国专利No.5,320,506中公开的类型，该专利在此通过参考的方式并入。密封组件138由定涡旋62支撑并接合隔板26的座部140，用于密封性地将吸入室48与排放室46隔开。密封组件138可以与受让人的美国专利申请No.12/207,051中所公开的密封组件相同，该专利申请在此通过参考的方式并入。

现在参考图2和图7-10，定涡旋62包括第二螺旋涡卷142，其定位成与动涡旋92的第一螺旋涡卷128啮合。定涡旋62具有由基板部分146限定的居中布置的排放通道或端口144。定涡旋62还包括环绕排放通道144的环形毂部148。可以在排放通道144中设置整体式关闭装置或排放阀150。排放阀150示出为常闭阀。在压缩机工作期间，取决于排放通道144与排放室46之间的压力差以及排放阀150的设计，所述阀可以处于打开位置或关闭位置。当压缩机20停止工作时，排放阀150关闭。

定涡旋62包括加工的周边表面154，其尺寸设计为与外壳22的表面60间隙配合。由于表面60和周边表面154的精加工，定涡旋62在压缩机20内精确对中。定涡旋62包括邻近周边表面154并延伸穿过基板部分146的开口156。开口156构造成容纳抗旋转销157，抗旋转销157延伸自隔板26，用于防止定涡旋62在压缩机20内旋转。排出开口158延伸穿过基板部分146并允许第一涡卷128和第二涡卷142之间的压缩流体排出到定涡旋62和隔板26之间的中间腔160中。漏口158允许加压流体进入腔160并朝动涡旋92偏压定涡旋62。

定涡旋62包括第一径向延伸通道162，通道162可以容纳测量排放压力区附近的定涡旋62温度的温度探针164。作为非限制性的示例，温度探针164可以是正温度系数热敏电阻器、负温度系数热敏电阻器或热电偶。定涡旋62可以包括与两个分支168、170连通的第二径向通道166。通道166与延伸穿过隔板26的入口配件42连通。在分支168、170中的每一个的端部具有一对轴向延伸开口172，开口172延伸到形成在第一涡卷128和第二涡卷142之间的压缩腔中。通道166、分支168、分支170以及和开口172允许流体注射到第一涡卷128和第二涡卷142之间的位于中间压力位置的压缩腔中。

现在参考图2、图6和图10，隔板26包括在周边附近延伸的加工接合表面176和延伸自接合表面176的加工成隆起的环形边缘178。接合表面176与外壳22的端部25接合。作为非限制性的示例，可以在表面176和端部25之间布置垫圈或其它密封装置，以提供它们之间的液密密封。边缘178与外壳22的精密加工表面60接合，以提供隔板26相对于外壳22的精确对中。边缘178的尺寸设置为与外壳22的表面60形成间隙配合。边缘178可以与定涡旋62上邻近其周边的接合表面192轴向接合。边缘178与接合表面192的接合限制了定涡旋62在外壳22内的轴向定位。隔板26包括中心座部140，中心座部140面对定涡旋62并形成允许加压流体朝动涡旋92偏压定涡旋62的中间腔160的一部分。隔板26包括多个位于周边附近的开口182，用于与HS端盖28一起利用紧固件紧固到外壳22上。隔板26包括位于边缘178中的开口184，开口184构造成容纳抗旋转销157，抗旋转销157与定涡旋62内的开口156接合，以防止定涡旋62在压缩机20内旋转。一对径向通道186、188设置在隔板26的周边，用于分别容纳温度探针164和耦联于内部流体注射管187的入口配件42。隔板26包括位于接合表面176的相对侧的第二接合表面190。接合表面190加工并构造成与HS端盖28的互补的加工接合表面194接合。作为非限制性的示例，垫圈或其它密封装置可以布置在接合表面190、194之间，以提供它们之间的液密密封。

隔板26包括中心开口198，开口198在其一侧与排放通道144和排放阀150连通，在其相反的一侧与流体过滤器/分离器200连通。隔板26将吸入室48与排放室46分开。

在压缩机20工作期间，工作流体和润滑剂从吸入室48经过下涡旋进口202流到形成于第一涡卷128和第二涡卷142之间的室中，然后流经排放通道144、排放阀150排放以及隔板26中的开口198并进入排放室46内的分离器200。在分离器200内，润滑剂与工作流体分离并通过重力落到排放室46的下部，而工作流体从排放室46通过HS端盖28中的排放配件38排出。

参考图1-2，HS端盖28中的出口配件36与排放室46以及其内的润滑剂连通。润滑剂线路210从出口配件36通过配件212延伸到热交换器32的顶部。润滑剂返回线路214从热交换器32下部上的配件216延伸到LS端盖24上的入口配件34。排放室46处于排放压力而吸入室48处于吸入压力，吸入压力通常低于排放压力。压力差使得润滑剂经由热交换器32从排放室46流到吸入室48。特别地，润滑剂流过润滑剂线路210、热交换器32、返回线路214以及LS端盖24中的通道104。润滑剂从通道104流入轴承82以润滑轴承82和曲轴56的端部96。润滑剂还流入大孔98中，然后在它向曲轴56的端部88行进时流过小孔100。当曲轴56旋转时，离心力使得润滑剂从大孔98流到小孔100并流到端部88上。润滑剂离开端部88并流到动涡旋92的毂130内的驱动轴套90中和周围。

流出端部88的润滑剂通过重力落到中间槽222中。中间槽222由止推板112的实心部124和主轴承座50的实心下部限定。润滑剂可以在压缩机20工作期间聚集在中间槽222中。在曲轴56的旋转过程中，配重108穿过中间槽222内的润滑剂并飞溅或晃动其内的润滑剂遍布轴承座50和止推板112之间的空间，使得欧氏联轴器136以及止推板112和动涡旋92之间的界面接收到润滑剂。润滑剂流提供润滑和冷却效果。

LS端盖24的孔72内的润滑剂可以通过重力向下流动，并且一些润滑剂可以聚集在定子68的下部和转子84周围的马达区域220中。马达区域220由主轴承座50的实心下部59的相反侧、外壳22以及LS端盖24限定。如下所述，离开孔72的润滑剂落到外壳22的底部并经由通道226流到外壳22的涡旋侧。

通道226在马达区域220和止推板112的邻近下涡旋进口202的远端之间延伸。通道226可以穿过外壳22的主轴承座50进行加工。通道226与中间槽222的分离有利地允许一些润滑剂收集或汇集在中间槽222内，用于经由曲轴56和配重108的旋转来润滑中间槽222内及其附近或周围的部件。止推板112与外壳22的肩部65的接合可以提供半液密接合，其中，在中间槽222内润滑剂汇集的同时，仍然允许一部分润滑剂流出，因为这部分润滑剂被从曲轴56的端部88流出的新来的润滑剂取代，从而提供连续的流入和流出中间槽222的流动。实心部124和实心部59因此形成中间槽222，中间槽222能够在压缩机20工作期间在其中汇集润滑剂。这些特征可以铸造在止推板112和外壳22中。如图2所示，中间槽222的额定操作润滑剂水平明显高于马达区域220中的水平。同样示出了排放室46中的额定操作润滑剂水平。

在工作中，马达70被激励从而导致曲轴56开始围绕其轴线旋转，因此导致动涡旋92相对于定涡旋62运动。该旋转拉动工作流体进入吸入室48。在吸入室48内，工作流体和润滑剂混合在一起并被拉到下涡旋进口202中以及动涡旋92和定涡旋62的第一涡卷128和第二涡卷142之间。工作流体和润滑剂在其中被压缩并经由排放通道144和排放阀150被排放到排放压力。排放的工作流体和润滑剂流入润滑剂分离器220中，其中，工作流体穿过润滑剂分离器220而润滑剂被捕获在其中，并通过重力流到排放室46的底部。工作流体通过排放配件38流出排放室46并进入使用压缩机20的系统。如果该系统是封闭的系统，则工作流体在经过该系统后经由入口配件30返回到压缩机20的吸入室48。

现在参考图1和图14，其显示了压缩机20与示例性的制冷系统250一起使用时润滑剂的冷却。制冷系统250包括压缩机20，压缩机20将流过其中的工作流体(如制冷剂)从吸入压力压缩到大于吸入压力的排放压力。入口配件30与吸入线路254和吸入室48流体连通。排放配件38与排放线路256流体连通，排放线路256接收来自压缩机20的排放室46的经过压缩的工作流体。入口配件42形成中间压力端口，中间压力端口在对应于排放压力和吸入压力之间的中间压力的位置处与压缩机20中的涡旋组件64的压缩腔连通。因此，入口配件42能够在中间压力位置处给压缩机20的压缩腔供应流体。

流过排放线路256的排放工作流体流入冷凝器258中，其中，热量Q₁从流过的工作流体中排出。热量Q₁能够被释放到流过冷凝器258的另一流体。作为非限制性的示例，热量Q₁能够传递到由风扇260导入并流过冷凝器258的空气流261。流过冷凝器258的工作流体能够从高温、高压的蒸汽相工作流体冷凝为温度降低的高压冷凝液态工作流体。

冷凝的工作流体经由冷凝工作流体线路262从冷凝器258流入热交换器32。冷凝的工作流体可以通过配件264进入热交换器32的顶部。工作流体通过另一线路266离开热交换器32。线路266能够耦联于热交换器32的下部并经由配件268与其连通。如下所述，在热交换器32内，热量Q₂从流过的冷凝工作流体中排出。结果，冷凝的工作流体二次冷却并以低于进入热交换器32时的温度离开热交换器32。

线路266中的二次冷却冷凝工作流体流过主节约或膨胀装置270。流过膨胀装置270的工作流体膨胀，并且伴随着压力的减小而出现温度的进一步降低。能够动态地控制膨胀装置270以补偿放置在制冷系统250上的变化负载。可替代地，膨胀装置270可以是静态的。

膨胀装置270下游的膨胀的工作流体流经线路272进入蒸发器274。在蒸发器274内，工作流体吸收热量Q₃并可从低温、低压的液态工作流体转变为温度升高的低压蒸汽态工作流体。作为非限制性的示例，由工作流体吸收的热量Q₃可以从通过风扇278导入并流过蒸发器274的空气流276中提取。

吸入线路254耦联于蒸发器274，使得离开蒸发器274的工作流体流过吸入线路254并返回到压缩机20的吸入室48中，从而形成封闭系统。

如上面关于压缩机20所描述的，来自压缩机20的润滑剂还能够流过热交换器32。特别地，通过排放室46和吸入室48之间的压力差，润滑剂能够从排放室46流过热交换器32并返回到吸入室48中。在热交换器32内，热量Q₄能够从流过的润滑剂中排出。结果，离开热交换器32的润滑剂的温度低于进入热交换器32的润滑剂的温度。

压缩机20和制冷系统250利用膨胀的冷凝工作流体在热交换器32中吸收热量Q₂和热量Q₄。特别地，节约回路可用于二次冷却热交换器32内的冷凝工作流体。在工作流体流过膨胀装置270之前二次冷却冷凝工作流体可以提高工作流体在蒸发器274内吸收热量Q₃的能力容量并因此提高制冷系统250的冷却能力。

为了提供二次冷却，流过热交换器32下游的线路266的工作流体的一部分可以经过节约路线280、在节约膨胀装置282内膨胀(从而降低温度和压力)、并通过线路284导入热交换器32中。特别地，节约工作流体可以通过配件286到达热交换器32的下部。线路284内的膨胀节约工作流体可以是液态、蒸汽态、或两相的液-蒸汽态。节约工作流体能够向上流过热交换器32并进入与隔板26的入口配件42相连的注射线路288。特别地，节约工作流体能够通过耦联于注射线路288的配件290离开热交换器32的上部。

在热交换器32内，节约工作流体从通过线路262进入热交换器32的冷凝工作流体中吸收热量Q₂，使得冷凝的工作流体的温度降低(也就是，被二次冷却)。通过注射线路288离开热交换器32的节约工作流体通过入口配件42和径向通道166、分支168、分支170、以及定涡旋62中的开口170注射到涡旋组件64的中间压力位置。

压缩机20和制冷系统250有利地使用节约回路来冷却流过压缩机20的润滑剂。特别地，在热交换器32内，热量Q₄从润滑剂传递到节约工作流体。结果，经由线路214流出热交换器32的润滑剂的温度降低。热交换器32因此起到双系统热交换器的作用。

膨胀装置282可以根据需要是动态装置或静态装置，以提供期望的节约效果和润滑剂的冷却。膨胀装置282可以保持注射路线288内的压力高于与入口配件42连通的压缩腔的中间压力位置处的压力。注射到中间压力位置的工作流体可以是蒸汽态、液态、或两相的液-蒸汽态。节约工作流体注射到涡旋组件64的中间压力位置可以有利地冷却涡旋并降低排放温度。

使用热交换器32来提取热量Q₂和热量Q₄可以提供较低的复杂程度和/或更便宜的制冷系统，其中，单个热交换器可以提供冷凝工作流体的二次冷却和润滑剂的冷却。另外，使用节约工作流体来冷却润滑剂消除了对分开的或不同的用于润滑剂的冷却系统的需求、以及可能使用不同的介质例如冷水来冷却润滑剂的需求。而且，将这些特征集成于单个的热交换器32允许热交换器容易地整合到压缩机20中，从而能够实现更紧凑的设计以及减小系统占据的区域。

可选地，节约回路可以利用冷凝器258下游和热交换器32上游的冷凝的制冷剂。特别地，如图14中的虚线所示，节约线路280’可以从线路262延伸到膨胀装置282。在这种情况下，不使用节约线路280。结果，流过线路262的冷凝工作流体的一部分通过节约线路280’到达膨胀装置282并膨胀从而形成流过热交换器32的节约工作流体流。制冷系统250的剩余操作与上面讨论的相同。

现在参考图15，在制冷系统300中示意性地示出了一种用于冷却润滑剂的替代构造。制冷系统300与上面讨论的制冷系统250类似，并且使用相同的参考数字来指示相同或类似的部件、线路、特征等。这样，只对制冷系统300和制冷系统250之间的主要不同之处进行详细地讨论。

制冷系统300的一个不同之处在于没有使用单个的双系统热交换器32。相反，在制冷系统300中使用了两个分开的热交换器302、304。在制冷系统300中，热交换器302用作节约热交换器来二次冷却流过其中的冷凝的工作流体，而热交换器304起到降低流经其中的润滑剂的温度的作用。特别地，线路305从膨胀装置282延伸至热交换器302并引导膨胀的工作流体进入热交换器302。在热交换器302内，热量Q₂被来自通过线路262进入热交换器302的冷凝工作流体的膨胀工作流体吸收。结果，冷凝的工作流体在热交换器302内被膨胀的工作流体二次冷却。

膨胀的工作流体通过线路306离开热交换器302并流入热交换器304。热交换器304用作润滑剂热交换器。润滑剂线路210从压缩机20延伸到热交换器304中，且润滑剂返回线路214从热交换器304延伸回到压缩机20。在热交换器304内，热量Q₄从流经其中的润滑剂中排出并传递到流过热交换器304的膨胀工作流体上。结果，流过热交换器304的润滑剂的温度降低。

膨胀的工作流体离开热交换器304，并且如上所述，通过注射线路288被注射到压缩机20中的涡旋组件64内的中间压力位置。流过热交换器302、304的膨胀的工作流体可以以液态、蒸汽态、或两相的液-蒸汽态进入其中并从中离开。

可选地，在制冷系统300中，可以取消冷凝工作流体的二次冷却。在这种布置中，将不出现热交换器302以及线路266和线路306。相反，冷凝的工作流体在流过膨胀装置270之前从线路262中提取出，通过膨胀装置282膨胀，并通过膨胀工作流体线路305’(以虚线显示)提供给热交换器304。在该构造中，由膨胀装置282膨胀的工作流体被用来从流过热交换器304的润滑剂中吸收单个热量Q₄。结果，来自热交换器304的润滑剂的温度降低。如上所述，离开热交换器304的膨胀工作流体通过注射线路288注射到压缩机20的中间压力位置。

因此，在制冷系统300中，冷凝的工作流体可以被膨胀并用来二次冷却冷凝的工作流体和/或冷却流过压缩机20的润滑剂。使用膨胀工作流体能够通过消除对不同的用于冷却润滑剂的外部冷却介质的需求，有利于降低系统复杂程度和成本。另外，膨胀工作流体的使用能够实现节省空间的构造，其中，热交换器302和/或热交换器304可附接于压缩机20。结果，能够实现具有减小的系统占地面积的空间节省系统。

因此，根据本发明的压缩机和制冷系统能够有利地利用在随后发生膨胀从而降低流过压缩机的润滑剂的温度的冷凝的工作流体。润滑剂的冷却可以利用对冷凝的工作流体进行二次冷却的节约回路来调节。结果，不需要外部的冷却介质或冷却源来冷却润滑剂。另外，通过附接一个或多个热交换器到压缩机上可以实现更紧凑的设计。在一些实施方式中，双系统热交换器可用来二次冷却冷凝的工作流体和冷却润滑剂。在另一些实施方式中，利用了单独的热交换器。在一些实施方式中，可以在没有二次冷却冷凝液态工作流体线路的情况下使用膨胀的工作流体，其中，只有润滑剂通过膨胀的工作流体冷却。在所有这些实施方式中，吸热的膨胀工作流体注射到压缩机的中间压力位置。润滑剂温度的降低可导致更低的注入润滑剂温度，这能够减少吸入气体过热，从而提高压缩机容积效率并改善性能。另外，降低的润滑剂温度由于吸入气体和马达的冷却而能够提高压缩机的可靠性，并且能够维持理想的粘度水平来实现压缩机运动部件之间合适的膜厚。

各种加工表面结合在压缩机外壳中有利地帮助了各种部件在压缩机内的精确对中和轴向上的精确对准。外壳的加工可以通过单次设置完成，从而提供高效的制造。另外，加工表面都是圆形特征，从而促进了简单加工。与外壳加工表面接合的部件也可以高效地制造。因此，压缩机可以提供更好的对准和/或高效的制造。

在压缩机中主轴承座和止推板之间内形成中间槽有利地促进了动涡旋和相关部件的润滑。止推板、外壳以及主轴承座能够限定中间槽。在主轴承座和动涡旋之间在曲轴上包含配重有利于其穿过中间槽内的润滑剂并将润滑剂飞溅到中间槽区域的部件上。可以在外壳中加工旁通沟槽以便绕过中间槽，从而允许润滑剂从马达区域(低侧)流到下涡旋进口。

尽管本发明在水平式压缩机上示出，其中马达位于外壳内，但是本发明也可以在开口驱动式压缩机中使用，其中，马达位于外壳的外部并驱动穿过外壳的轴。

在对本发明进行了以上描述后，很明显的是本发明可能以多种方式进行变化。这些变化并不认为偏离本发明的宗旨和范围，并且意在使所有这些对于本领域技术人员来说显而易见的改变都包括在权利要求的范围内。

Claims (34)

1.一种系统，包括：

压缩机，所述压缩机用于将工作流体从吸入压力压缩到高于所述吸入压力的排放压力；

用于润滑所述压缩机的润滑剂；

冷凝器，所述冷凝器用于冷凝由所述压缩机排放的工作流体；

膨胀装置，所述膨胀装置用于膨胀由所述冷凝器冷凝的工作流体；

热交换器，所述热交换器将热量从所述润滑剂传递到膨胀的工作流体。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述热交换器将热量从所述冷凝的工作流体传递到所述膨胀的工作流体。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述冷凝的工作流体是液态，所述膨胀的工作流体是蒸汽态和两相的液-蒸汽态中的一种。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述热交换器同时从所述润滑剂和所述冷凝的工作流体将热量传递到所述膨胀的工作流体。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述热交换器是第一热交换器，并且进一步包括第二热交换器，所述第二热交换器将热量从所述冷凝的工作流体传递到所述膨胀的工作流体。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述膨胀的工作流体在流过所述第一热交换器之前流过所述第二热交换器。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包括位于所述压缩机中、用于接收来自所述热交换器的膨胀的工作流体的中间压力位置。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述压缩机包括高侧润滑剂槽和低侧润滑剂槽中的至少一个。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述压缩机包括外壳、压缩机构、轴承座以及止推板，所述低侧润滑剂槽由所述止推板、所述轴承座以及所述外壳限定。

10.如权利要求8所述的系统，其中，所述热交换器包括接收所述工作流体的第一流体通道和接收来自所述高侧润滑剂槽的润滑剂的第二流体通道。

11.如权利要求8所述的系统，其中，所述压缩机包括具有配重的曲轴，所述配重与所述曲轴一起旋转，所述配重在所述曲轴旋转期间穿过所述低侧润滑剂槽中的润滑剂并飞溅其中的所述润滑剂。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述压缩机包括单个一件式外壳，所述外壳具有轴向相反的第一端部和第二端部，所述外壳包括：

主轴承座，所述主轴承座具有用于支撑曲轴的一部分的孔；

所述外壳的内部上紧邻所述第一端部的连续环形表面；

邻近所述第二端部的多个轴向延伸的弧形表面，所述多个弧形表面沿所述外壳的所述内部以限界的方式间隔开。

13.一种压缩机，包括：

外壳；

压缩机构，所述压缩机构布置在所述外壳中并对工作流体进行压缩；

至少部分地位于所述外壳内的曲轴，所述曲轴与所述压缩机构驱动性地接合；

以可旋转的方式支撑所述曲轴的轴承座；以及

用于保持一定体积的润滑剂的润滑剂槽，所述润滑剂槽布置在所述轴承座和所述压缩机构之间。

14.如权利要求13所述的压缩机，进一步包括布置在所述轴承座和所述压缩机构之间的止推板，所述止推板具有与所述压缩机构接合的接合表面，所述润滑剂槽由所述止推板、所述轴承座以及所述外壳限定。

15.如权利要求14所述的压缩机，其中，所述轴承座和所述止推板均包括允许所述工作流体和所述润滑剂流遍所述外壳的多个开口。

16.如权利要求13所述的压缩机，进一步包括配重，所述配重附接于所述曲轴并随所述曲轴的旋转而旋转，所述配重在所述曲轴旋转期间穿过所述润滑剂槽中的润滑剂并飞溅其中的所述润滑剂，从而将所述润滑剂输送到所述压缩机构。

17.如权利要求13所述的压缩机，进一步包括端盖，所述端盖连接于所述外壳并限定有高侧润滑剂槽。

18.如权利要求17所述的压缩机，进一步包括与所述高侧润滑剂槽和热交换器流体连通的润滑剂排放配件。

19.如权利要求18所述的压缩机，其中，所述热交换器包括接收来自所述高侧润滑剂槽的润滑剂的第一流体通道和接收来自所述压缩机构的工作流体的第二流体通道，所述第一流体通道和所述第二流体通道彼此流体隔离。

20.如权利要求19所述的压缩机，其中，所述压缩机构包括接收来自所述热交换器的膨胀的工作流体的中间压力位置。

21.如权利要求13所述的压缩机，其中，所述压缩机与冷凝器、膨胀装置以及热交换器流体连通，所述冷凝器冷凝由所述压缩机排放的工作流体，所述膨胀装置膨胀由所述冷凝器冷凝的工作流体，所述热交换器将热量从所述润滑剂传递到膨胀的工作流体。

22.如权利要求13所述的压缩机，其中，所述外壳包括：

主轴承座，所述主轴承座具有用于支撑曲轴的一部分的孔；

所示外壳的内部上紧邻所述外壳的第一端部的连续环形表面；以及

邻近所述外壳的第二端部的多个轴向延伸的弧形表面，所述多个弧形表面沿所述外壳的所述内部以限界的方式间隔开。

23.一种压缩机，包括：

一体式主体，所述主体包括与主轴承座一体形成的外壳，所述主轴承座具有用于支撑曲轴的一部分的孔，所述外壳包括所述外壳的内部上邻近所述外壳的第一端部的连续环形表面和邻近所述外壳的第二端部的多个轴向延伸的弧形表面，所述多个弧形表面沿所述外壳的所述内部间隔开。

24.如权利要求23所述的压缩机，进一步包括具有外周表面的涡旋构件，所述外周表面的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第一端部内并与所述环形表面接合，所述环形表面使所述涡旋构件在所述外壳内对中。

25.如权利要求23所述的压缩机，进一步包括具有边缘的隔板，所述隔板的边缘的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第一端部内并与所述环形表面接合，所述环形表面使所述隔板相对于所述外壳对中。

26.如权利要求23所述的压缩机，进一步包括具有边缘的端盖，所述端盖的边缘的尺寸设置为配合到所述外壳的所述第二端部内并与所述弧形表面接合，所述端盖具有用于支撑所述曲轴的端部的孔，所述弧形表面使所述端盖相对于所述外壳对中并使所述端盖中的所述孔与所述主轴承座中的所述孔轴向对准。

27.如权利要求23所述的压缩机，进一步包括具有外表面的定子，所述外表面的尺寸设置为容纳在所述外壳中，所述外表面与所述弧形表面接合，所述弧形表面使所述定子在所述外壳中对中。

28.如权利要求23所述的压缩机，进一步包括：

所述外壳内位于所述主轴承座和所述环形表面之间的肩部；和

止推板，所述止推板具有与所述涡旋构件接合的第一表面和与所述肩部接合的第二表面，所述肩部限制所述止推板在所述外壳内的轴向位置。

29.如权利要求23所述的压缩机，其中，所述主轴承座和所述止推板共同限定低侧润滑剂槽。

30.如权利要求29所述的压缩机，进一步包括曲轴和配重，所述曲轴与所述涡旋构件驱动性接合，所述配重附接于所述曲轴并随着所述曲轴的旋转而旋转，所述配重在所述曲轴旋转期间穿过所述低侧润滑剂槽中的润滑剂并飞溅其中的所述润滑剂，从而将所述润滑剂输送到所述涡旋构件。

31.如权利要求29所述的压缩机，其中，所述端盖限定有高侧润滑剂槽。

32.如权利要求31所述的压缩机，其中，所述端盖包括与所述高侧润滑剂槽和热交换器流体连通的润滑剂排放配件。

33.如权利要求32所述的压缩机，其中，所述热交换器包括接收来自所述高侧润滑剂槽的润滑剂的第一流体通道和接收来自所述压缩机的工作流体的第二流体通道，所述第一流体通道和第二流体通道彼此流体隔离。

34.如权利要求33所述的压缩机，其中，所述涡旋构件限定有接收来自所述热交换器的膨胀的工作流体的中间压力位置。

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