CN102099580A - 具有内部冷却系统的制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有内部冷却系统的制冷压缩机，所述压缩机包括压缩机外壳(1)，在所述压缩机外壳的内部包括：压缩气缸(2，3)；活塞，所述活塞在气缸内部执行交替运动；蓄油区域(5)，所述蓄油区域在压缩机外壳的下部；具有旋转轴(4)的活塞驱动机构，所述旋转轴大致竖向地定向并且具有安装到活塞驱动凸轮(7)上的上端。压缩机具有收集来自于轴(4)并且由在外壳(1)上部的凸轮(7)驱出的油的机构。该积蓄的油在压缩气缸(2，3)上排出，以便将其冷却，进而增加压缩机的效率。

Description

具有内部冷却系统的制冷压缩机

技术领域

本发明涉及具有往复运动的封闭式制冷压缩机，其具有用于借由在压缩机外壳上部的凸轮收集由驱动轴驱出的油的机构。该积蓄的油用于冷却压缩机缸体(block)的一些特定部件，以便增加其效率。之后，油返回至压缩机底部。

背景技术

在改进制冷压缩机的性能方面的努力日益常见，其主要目的在于降低其能量消耗。已知的是，压缩机损失的大部分是由于在从压缩机入口向上至压缩气缸入口的路径中的气体过热的原因造成的。降低压缩机性能的另一因素是气体压缩的低效率，这是由气缸的高工作温度引起的。

因此，为了实现增加压缩机效率的目的，已经开发出考虑将气缸温度降低的构思和方案。针对该目的的不同方法可在前面描述的专利文献中找到。

例如，专利文献WO 2007/068072使用隔离气缸加热源的概念。根据该文献，间隔导管被构造到阀板上并且开通至排出腔的内部，保持压缩机的气缸盖与阀板间隔开并且限定围绕所述间隔导管的环形充气室。因此，从气缸盖至阀板的热传输降低，最终降低压缩腔区域中的气缸的加热并且增加压缩机的效率。

文献WO 2007/014443提出了增加压缩机效率的另一方案，其使用热导管以将来自于与气缸接触的热部件的热量移除。该文献提出具有热驱散系统的封闭式压缩机，其中热能传输导管安装到气缸体，该导管具有热吸收端，而其另一热释放端设置成远离气缸体，以便吸收通过气缸内部冷却流体压缩产生的热量并且将其驱散到远离气缸的区域中，因而降低气缸的温度以及还增加了压缩机的效率。

降低气缸温度的另一可能替代方式是最佳地使用压缩机的润滑油作为冷却机构。目前，油的主要功能是润滑压缩机的装置，以便保证其部件的可靠性和耐用性。

基于使用具有气缸冷却目的的油，可以引用专利US 4,569,639，其中发明人提出使用在气缸盖中的轴的出口延伸部和偏转器，目的在于将油流引导朝向气缸盖离开轴延伸部，从而使得气缸冷却。气缸的该延伸部具有小孔，油通过该小孔朝向气缸盖的偏转器水平地抛出，而该延伸部转向。偏转器还具有孔，该孔所处高度大致等于油抛出位置处的高度，使得该油在气缸盖上流动以将其冷却。此外，本发明允许减少油，以防止油沸腾和丧失其基本属性。

发明人指出，本发明的目的在于降低气缸的温度，以提供压缩机的更大可靠性，因为较冷的气缸将会降低在该部件内部区域中出现的油过度加热的风险，因而避免碳化该油的可能问题，碳化会产生可损坏压缩机的残渣。

发明内容

本发明的目的在于增加封闭式制冷压缩机的效率，使得围绕压缩机气缸的油流最大化且同时降低气缸的工作温度。

本发明的另一目的在于降低压缩气体的过热并且进一步有助于提高压缩机的效率。

本发明的目的通过具有内部冷却系统的制冷压缩机来实现，所述制冷压缩机包括压缩机外壳，该外壳内部设置有包括气缸体和气缸盖的压缩气缸、在气缸内部执行交替运动的活塞、在压缩机外壳下部的蓄油区域、驱动活塞在气缸内部的交替运动的活塞驱动机构、以及用于将油从蓄油区域泵送到活塞驱动机构上的机构，并且该压缩机外壳包括位于其内部上部的油槽，所述油槽具有指向在气缸表面上的排油道。

优选地，油槽围绕外壳的整个内周边延伸，并且油槽的排油道旨在将油溢出到气缸体上。

压缩机外壳可包括盖件，油槽形成在该盖件的区域中并且可与盖件一体地形成、或者与压缩机外壳一体地形成、或者作为联接到压缩机外壳的部件的附加部件。油槽可通过在压缩机外壳的部件的生产处理期间的压制而形成。

活塞驱动机构包括大致竖向定向的旋转轴，所述旋转轴具有安装到活塞驱动凸轮的上端，该活塞驱动凸轮驱动泵送的油到活塞驱动机构上。油槽优选地包括集油区域，其中通过活塞驱动机构驱出的油的至少一部分被收集，且集油区域的几何形状允许所收集的油的流出(run-off)以从油槽排出。

附图说明

现在基于在附图中示出的样本实施例进一步详细地描述本发明，其中附图示出了：

图1是现有技术的制冷压缩机的截面图，其不具有本发明的内部冷却系统；

图2是根据本发明的制冷压缩机的截面图，其具有内部冷却系统。

具体实施方式

图1描述了仅用于与本发明比较的现有技术的压缩机。这种具有往复运动的封闭式制冷压缩机类型的压缩机不具有本发明的内部冷却系统。该压缩机设置在外壳1内部。压缩机包括气缸，其具有气缸体3和气缸盖2；和活塞，该活塞在气缸内执行交替运动。在压缩机外壳的下部中，蓄油区域5形成为井的形状。在该蓄油区域中积蓄的油最初的目的在于润滑压缩机部件、降低它们之间的磨损以及增加压缩机的耐用性。

该现有技术的制冷压缩机还具有活塞驱动机构，其负责驱动活塞在气缸内部的交替运动，从而压缩压缩流体。驱动机构通常包括转子和定子，该驱动机构驱动旋转轴4的旋转运动。该旋转轴相对于压缩机外壳大致竖向定向，并且布置成使得其下端13浸没在油井中，同时其相对的上端安装到凸轮7，该凸轮驱动活塞运动。

因此，当压缩机被接通并且旋转轴4在压缩机内转动时，油泵将积蓄在蓄油区域5中的油向上朝向驱动机构泵送、且更具体地围绕旋转轴4泵送，使得油14的一部分最终借由也旋转的凸轮7被抛至该轴的上部。如图1中的箭头所示，油的该部分向上朝向压缩机外壳1的上表面引导，或者引导至压缩机的盖件6的内表面上；以及还侧向引导朝向压缩机外壳的上部区域的内壁。在凸轮上驱出围绕形成于压缩机缸体与外壳的上表面之间的区域的油的另一部分再次掉落并且整体地在压缩机缸体上流动。

因此，朝向压缩机外壳1的上表面抛出的油14的大部分最终朝向该上表面或盖件6的端部流动，并接着向下在外壳的侧壁上流动，从而再次掉落到蓄油区域5上，其中该油与压缩机外壳1交换热量。在气缸上驱出的油的浓度被优化，以特别地冷却压缩机的该部件。

然而，经验分析表明，在压缩机底部的蓄油区域5(也称为油底壳(carter))的油和压缩气缸之间存在显著的温度差异，并且油比压缩气缸明显更冷。因此，存在降低气缸温度的可能，如果可能使得围绕该气缸的油流最大化的话，从而从其表面取回热量。更冷的气缸产生在压缩过程效率上的改进，并还降低在吸气期间气体的过热，并且这直接反应压缩机效率的增加。鉴于此，本发明提出，使得在气缸上的油流最大化以便将其冷却。

图2描述了根据本发明的压缩机，其配备有内部冷却系统。该压缩机具有与用于描述现有技术的压缩机相同的部件，即，在其内部设置压缩机的外壳1、具有气缸体3和气缸盖2的气缸、以及在气缸内部执行交替运动的活塞12。还由压缩机外壳1的下部形成蓄油区域5。

根据本发明的制冷压缩机还具有活塞驱动机构，其驱动活塞在气缸内的交替运动并且包括例如马达和定子，所述活塞驱动机构驱动旋转轴4，旋转轴4相对于压缩机外壳大致竖向地定向。轴13的下端浸没在油井中，而其相对的上端安装到凸轮7，该凸轮驱动活塞运动。压缩机还具有泵送系统，当压缩机被接通时，该泵送系统将积蓄在蓄油区域5中的油向上朝向活塞驱动机构泵送，并且特别地围绕旋转轴4泵送，使得油的一部分被向上驱出，朝向压缩机外壳1内部的上表面，或者在压缩机的盖件6上；以及还侧向驱出在压缩机外壳的上部区域的内壁上，如图2中的箭头所示的。由凸轮驱出围绕在压缩机缸体与外壳的上表面之间形成的区域中的油的另一部分再次掉落并且整体地在压缩机缸体上流动。

在图2中示出的压缩机还包括位于压缩机外壳内部的上部中的油槽8。该油槽8具有集油区域11和排油道9，该排油道指向将油溢出在气缸表面上。因此，积蓄在油槽8上并且温度显著低于气缸温度的油被排出，以便在气缸的表面、优选地在气缸体3的表面上流动，以便将气缸冷却。在该流出之后，油返回至在压缩机外壳的下部的蓄油区域5中，在该区域中油再次与外壳1交换热量。

因此，在气缸上的油流明显增加，因而借由润滑油的该部分使得气缸的冷却能力最大化，而根据现有技术该润滑油的该部分通常会直接流到在外壳底部的蓄油区域5。

油槽优选地围绕压缩机外壳的整个内周边延伸，并且能够是例如从压缩机外壳的内壁朝向中心延伸的周边翼，具有从其内端向上竖向延伸的边缘10。形成于周边翼上并且由边缘10限定的区域形成集油区域11。因此，从凸轮7驱出到压缩机外壳1的上表面上的油14将掉落或向下流到油槽8上，从而积蓄在集油区域11中，并且通过竖向边缘10防止油槽8泄漏。由凸轮驱出围绕压缩机缸体与外壳的上表面之间的区域的油14的一部分也可由油槽8收集。

如图2所示，例如，排油道9构造成例如从油槽8的一端向下倾斜的翼形状并且位于压缩缸体上方的位置处，使得排油道9指向将油溢出到气缸的表面上、优选地溢出到气缸体的表面上。替代性地，排油道还可构造成在油槽8的表面上或其边缘上的孔的形式、或者构造成能够将积蓄在油槽8中的油排在压缩机的气缸表面上的任何其它形式。集油区域11优选地将其几何形状定形成使得其允许或利于所收集的油流出以通过排油道9从油槽排出，例如具有水平周边翼，所述翼能够朝向排出区域9稍微向下倾斜。

在本发明的实施例中，如图2所示，压缩机外壳优选地包括在其上部的盖件6。因而，油槽8可直接形成在该盖件6的区域中，在盖件上以附加部件的形式安装、或者与盖件6一体地并且结合地形成为单个部件。

替代性地，油槽8可形成为附加部件，所述附加部件在压缩机外壳1的上部区域中直接安装在压缩机外壳1上、或者固定到该外壳的任何其它部分上，例如固定到其内侧壁上。在本发明的另一实施例中，油槽8与压缩机外壳一体地并且结合地形成。

当油槽8与压缩机外壳1的任何部件(可以是外壳本体的盖件6或其它部件)一体地并且结合地构造时，该油槽可在其生产处理期间在这些部件的压制过程中借由附加步骤来形成。

附加地，在附图中未描述的本发明的另一替代性实施例中，压缩机还可包括设置在上部油槽8中的油冷却装置。该装置应当能够在油槽中积蓄的油掉落到气缸上之前将其冷却，因而促进该气缸温度的降低。该冷却装置可采用热交换器、热管或任何其它冷却油的机构的形式。

在描述了优选实施例的示例之后，应当理解的是，本发明的范围包括其它可能变型，该范围仅受限于所附权利要求书的内容并且其它可能的等同物被包括在其中。

Claims (12)

1.一种具有内部冷却系统的制冷压缩机，包括压缩机外壳，在所述压缩机外壳的内部包括：

压缩气缸，所述压缩气缸具有气缸体(3)和气缸盖(2)；

活塞(12)，所述活塞在气缸内部执行交替运动；

蓄油区域(5)，所述蓄油区域在压缩机外壳的下部；

活塞驱动机构，所述活塞驱动机构驱动活塞在气缸内部的交替运动；

油泵送机构，所述油泵送机构将油从蓄油区域(5)泵送到活塞驱动机构上；

其特征在于，

压缩机外壳(1)包括位于其内部上部的油槽(8)，所述油槽具有指向在气缸表面上的排油道(9)。

2.根据权利要求1所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽(8)围绕压缩机外壳(1)的整个内周边延伸。

3.根据权利要求1或2所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽的排油道(9)指向将油溢出到气缸体(2)上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，压缩机外壳(1)包括盖件(6)，油槽(8)形成在该盖件的区域中。

5.根据权利要求4所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽与盖件(6)一体地形成。

6.根据权利要求1-4任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽(8)与压缩机外壳(1)一体地形成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽通过在压缩机外壳(1)的部件的生产处理期间的压制而形成。

8.根据权利要求1-6任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽构造为联接到压缩机外壳部件上的附加部件。

9.根据权利要求1-8任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，活塞驱动机构包括大致竖向定向的旋转轴(4)，所述旋转轴具有安装到活塞驱动凸轮(7)的上端，在活塞驱动机构上泵送的油通过所述活塞驱动凸轮驱出。

10.根据权利要求1-9任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，油槽包括集油区域(11)，在所述集油区域中，通过活塞驱动机构驱出的油的至少一部分被收集。

11.根据权利要求10所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，集油区域(11)的几何形状允许所收集的油流出以通过排油道(9)排出油槽(8)。

12.根据权利要求1-11任一项所述的具有内部冷却系统的制冷压缩机，其特征在于，还包括设置在油槽(8)中的油冷却装置。

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