CN103649547B - 涡轮压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮压缩机，具备：外壳，所述外壳容纳润滑油；齿轮，所述齿轮容纳在所述外壳内，并被供应所述润滑油；除雾器，所述除雾器配置在所述外壳内的所述齿轮的上方，并且设有与所述外壳的外部连通的进气口，捕捉所述外壳内的所述润滑油的油烟；齿轮罩，所述齿轮罩以覆盖所述齿轮的方式设置，并且捕捉由所述齿轮刮上来的所述润滑油并滴落至下方；以及除雾器罩，所述除雾器罩设置在所述除雾器的附近，并且使所述除雾器捕捉到的所述润滑油滴落至下方。在此，在所述除雾器罩与所述外壳的内壁面之间形成有微小间隙。根据上述涡轮压缩机，能够利用齿轮罩和除雾器罩减少流经除雾器的润滑油量。

Description

涡轮压缩机

技术领域

本发明涉及可利用多个叶轮压缩流体的涡轮压缩机（turbocompressor）。

背景技术

以往，作为适用于涡轮冷冻机（turborefrigerator）等的涡轮压缩机，公知有在下述专利文献1中公开的装置。上述涡轮压缩机具备：容纳有润滑油的外壳；容纳在外壳内的大直径齿轮；以及在外壳内配置在大直径齿轮的上方的除雾器（demister）。大直径齿轮通过其旋转供应润滑油。在除雾器上，设有与外壳的外部连通的进气口。除雾器捕捉由大直径齿轮的旋转刮上来的润滑油（splashedlubricatingoil）的油烟，使其返回到外壳的下部。

在上述涡轮压缩机中，除雾器的进气口经由均压管等与压力低于外壳内部的空间连接，从而外壳内部的压力上升被抑制。另外，在外壳内，由于大直径齿轮的旋转而产生刮上来的润滑油的油烟（oilmist）。因此，除雾器在从进气口吸入外壳内的空气时，捕捉油烟而使其返回到外壳的下部从而防止润滑油的向外壳外的排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－26960号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述涡轮压缩机中，通过除雾器的润滑油的量多，无法利用除雾器完全捕捉润滑油，从而存在润滑油排出到外壳外的可能性。

本发明的目的在于提供能够减少通过除雾器的润滑油的量的涡轮压缩机。

本发明的特征在于提供一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机的特征在于，具备：外壳，所述外壳容纳润滑油；齿轮，所述齿轮容纳在所述外壳内，并且被供应所述润滑油；除雾器，所述除雾器配置在所述外壳内的所述齿轮的上方，设有与所述外壳的外部连通的进气口，并且捕捉所述外壳内的所述润滑油的油烟；齿轮罩，所述齿轮罩以覆盖所述齿轮的方式设置，并且捕捉由所述齿轮刮上来的所述润滑油并滴落至下方；以及除雾器罩，所述除雾器罩设置在所述除雾器的附近，并且使所述除雾器捕捉到的所述润滑油滴落至下方，并且，在所述除雾器罩与所述外壳的内壁面之间形成有微小间隙。

在上述涡轮压缩机中，使由齿轮刮上来的润滑油滴落至外壳的下方的齿轮罩以覆盖齿轮的方式设置，因此，能够较长地确保容纳在外壳下方的润滑油与除雾器之间的距离，从而能够抑制润滑油到达除雾器。

另外，使除雾器捕捉到的润滑油滴落至下方的除雾器罩设置在除雾器的附近，因此，能够利用除雾器罩抑制齿轮罩无法捕捉到的润滑油到达进气口。

因此，根据上述涡轮压缩机，利用齿轮罩和除雾器罩，能够减少到达除雾器的润滑油量。

在此，所述齿轮罩优选与所述齿轮的旋转方向相对的所述齿轮罩的下端边缘相比相反侧的下端边缘向下方更长地延伸出来。通过这样，能够有效地抑制由齿轮刮上来的润滑油量多的一侧的润滑油的飞散。另外，齿轮罩的相反侧的下端边缘成为必需的最小长度，因此，能够使齿轮罩轻量化。

另外，优选所述微小间隙的总面积设定为大于所述除雾器的所述进气口的开口面积。通过这样，能够不降低除雾器的进气功能地利用除雾器罩减少到达除雾器的润滑油量。

附图说明

图1是具备涡轮压缩机的实施方式的涡轮冷冻机的框图。

图2是上述涡轮压缩机的剖视图。

图3是沿图2中的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。

图4是上述涡轮压缩机的除雾器及除雾器罩的立体图。

图5是上述涡轮压缩机的齿轮罩的立体图。

具体实施方式

首先，参照图1对应用了涡轮压缩机1的实施方式的涡轮冷冻机101进行说明。

如图1所示，涡轮冷冻机101是用于生成空调用的冷却水（coolantforairconditioning）的装置。涡轮冷冻机101具备：冷凝器（condenser）103、节约装置（economizer）105、蒸发器（evaporator）107以及涡轮压缩机1。

冷凝器103经由流路F1与涡轮压缩机1连接，并经由配置有膨胀阀（减压阀）109的流路F2与节约装置105连接。利用涡轮压缩机1进行了压缩的气体制冷剂（refrigerantgas）C1经由流路F1供应至冷凝器103，冷凝器103将经压缩的气体制冷剂C1冷凝成液体制冷剂（refrigerantliquid）C2（残留一部分气体制冷剂）。利用冷凝器103冷凝的液体制冷剂C2经由流路F2而通过膨胀阀109被减压，供应至节约装置105。

节约装置105经由流路F3与涡轮压缩机1连接，并且经由配置有膨胀阀（减压阀）111的流路F4与蒸发器107连接。节约装置105暂时贮存在由冷凝器103进行了冷凝后通过膨胀阀（减压阀）109被减压的液体制冷剂C2（一部分是气体制冷剂）。贮存在节约装置105中的液体制冷剂C2（一部分是气体制冷剂）的气相成分（gas-phasecomponent）（气体制冷剂）C3经由流路F3供应至涡轮压缩机1的第二压缩级（secondcompressionstage）23。另一方面，贮存在节约装置105中的液体制冷剂C2（一部分是气体制冷剂）的液相成分（liquid-phasecomponent）在通过膨胀阀111在流路F4上被减压后供应至蒸发器107。

蒸发器107经由流路F5与涡轮压缩机1的第一压缩级（firstcompressionstage）21连接。蒸发器107使在流路F4上进行了减压的液体制冷剂C2蒸发成气体制冷剂C4。由蒸发器107蒸发的气体制冷剂C4经由流路F5被供应至涡轮压缩机1的第一压缩级21。

涡轮压缩机1经由流路F1与冷凝器103连接，并且具有第一压缩级21和第二压缩级23。涡轮压缩机1利用第一压缩级21压缩经由流路F5供应的气体制冷剂C4而排出至流路F3，并且利用第二压缩级23压缩经由流路F3供应的气体制冷剂C3（包含从第一压缩级21排出的气体制冷剂）而作为气体制冷剂C1排出至流路F1。利用该涡轮压缩机1进行了压缩的气体制冷剂C1经由流路F1供应至冷凝器103。空调用的冷却水通过与蒸发器107内的制冷剂之间的热交换被冷却。

以下，参照图2～图4说明涡轮压缩机1。

涡轮压缩机1具备：容纳有润滑油的齿轮外壳3；容纳在齿轮外壳3内的齿轮5；以及在齿轮外壳3内配置在齿轮5的上方的除雾器9。齿轮5通过其旋转供应润滑油。在除雾器9上，设有与齿轮外壳3的外部连通的进气口7（参照图3及图4）。除雾器9捕捉由于齿轮5的旋转而刮上来的润滑油的油烟，使其返回到齿轮外壳3的下部。

在齿轮5的周围，设有捕捉由于齿轮5的旋转而刮上来的润滑油并使其滴落至齿轮外壳3的下部的齿轮罩11。另外，设有使由除雾器9捕捉到的润滑油的油烟滴落至齿轮外壳3的下部的除雾器罩15。在除雾器9的附近，在除雾器罩15与齿轮外壳3的内壁面之间形成有微小间隙（narrowgap）13（参照图2及图3）。

另外，与齿轮5的旋转方向（参照图3中的箭头）相对的齿轮罩11的下端边缘（anendedgeofthegearcover11countertoarotationaldirection(seeanarrowinFig.3)ofthegear5）相比相反侧的下端边缘向下方更长地延伸出来（参照图3及图5）。此外，形成在除雾器罩15与齿轮外壳3的内壁面之间的微小间隙13的总面积设定为大于除雾器9的进气口7的开口面积。

如图2所示，涡轮压缩机1由外壳17、齿轮单元19、第一压缩级21以及第二压缩级23等构成。

外壳17由马达外壳25、上述的齿轮外壳3以及压缩机外壳27构成，各外壳通过螺栓等相互固定。在外壳17内容纳有：齿轮单元19、第一压缩级21以及第二压缩级23。

齿轮单元19由马达（驱动源：未图示）的输出轴（outputshaft）29、齿轮组（gearset）31以及旋转轴（rotaryshaft）33构成。输出轴29经由轴承35可旋转地支撑于马达外壳25。输出轴29的旋转传递至齿轮组31。

齿轮组31容纳在齿轮外壳3内，由作为上述的大直径齿轮的齿轮5和作为小直径齿轮的小齿轮37构成。齿轮5固定在输出轴29的端部，与输出轴29一起旋转。小齿轮37与齿轮5啮合，增大输出轴29的旋转速度。小齿轮37固定在旋转轴33的端部，与旋转轴33一起旋转。

旋转轴33的轴向的一侧经由上述的轴承39可旋转地支撑于齿轮外壳3。旋转轴33的另一侧经由轴承41被可旋转地支撑于压缩机外壳27。第一压缩级21及第二压缩级23通过旋转轴33的旋转工作。

第一压缩级21由第一吸入口（firstinletport）43、第一叶轮（firstimpeller）45以及第一涡旋室（firstscrollchamber）47构成。吸入口43设于压缩机外壳27，并且与流路F5（参照图1）连通。在吸入口43，配设有对作为流体（fluid）的气体制冷剂C4的吸入流量进行调整的多个入口导流叶片49。入口导流叶片49通过驱动机构51旋转，从而改变吸入口43的有效开口面积，调整气体制冷剂C4的吸入流量。吸入口43吸入利用蒸发器107（参照图1）进行了蒸发的气体制冷剂C4而供应至第一叶轮45。

第一叶轮45固定于旋转轴33，与旋转轴33一起旋转。第一叶轮45利用旋转轴33的旋转压缩从吸入口43供应来的气体制冷剂C4并将其向径向排出。经压缩的气体制冷剂C4供应至第一涡旋室47。

第一涡旋室47设置于压缩机外壳27，并且与设置于外壳17的外部的外部导管（未图示）连通。第一涡旋室47经由外部导管向流路F3供应由第一叶轮45进行了压缩的气体制冷剂C4。此外，第一涡旋室47也可以不经由外部导管而与流路F3直接连通。

第二压缩级23由吸入涡旋室（inletscrollchamber）53、第二叶轮55以及第二涡旋室57构成。吸入涡旋室53设于齿轮外壳3，并且与流路F3（参照图1）连通。吸入涡旋室53吸入来自节约装置105（参照图1）的气体制冷剂C3和由第一压缩级21进行了压缩的气体制冷剂C4而供应至第二叶轮55。

第二叶轮55固定于旋转轴33，与旋转轴33一起旋转。第二叶轮55以其背面与第一叶轮45的背面相对的方式配置。第二叶轮55通过旋转轴33的旋转压缩从吸入涡旋室53供应来的气体制冷剂C3并将其向径向排出。经压缩的气体制冷剂C1供应至第二涡旋室57。

第二涡旋室57设于齿轮外壳3，并且与流路F1（参照图1）连通。第二涡旋室57将由第二叶轮55进行了压缩的气体制冷剂C1经由流路F1供应至冷凝器103。

如上所述，在涡轮压缩机1中，旋转轴33通过马达的输出轴29的旋转而经由齿轮组31旋转。通过旋转轴33的旋转，第一压缩级21及第二压缩级23工作，制冷剂被压缩。

在第一压缩级21中，流经流路F5的气体制冷剂C4从吸入口43供应至第一叶轮45。经供应至第一叶轮45的气体制冷剂C4被第一叶轮45压缩，经由第一涡旋室47供应至第二压缩级23的吸入涡旋室53。此外，来自节约装置105（图1参照）的气体制冷剂C3也经由流路3供应至第二压缩级23的吸入涡旋室53。

经供应至吸入涡旋室53的气体制冷剂C3（包含来自第一压缩级21的气体制冷剂）供应至第二叶轮55。经供应至第二叶轮55的气体制冷剂C3被第二叶轮55压缩，经由第二涡旋室57及流路F1供应至冷凝器103（参照图1）。

在齿轮外壳3的下方，设有贮存润滑油的油罐59。贮存在油罐59中的润滑油经由设于齿轮外壳3的油冷却器（oilcooler）（未图示）、内部导管（未图示），供应至上述轴承35、39以及41等滑动部（slidablycontactportions）、齿轮组31等齿轮啮合部（gear-meshingportions），从而对滑动部、齿轮啮合部进行润滑、冷却。滑动部、齿轮的啮合部与油罐59连通，从而对滑动部、齿轮的啮合部进行了润滑、冷却的润滑油由于重力而滴落至油罐59从而被回收。

在涡轮压缩机1上，为了向吸入口43附近供应在涡轮冷冻机101起动时在油罐59内产生的气体制冷剂，设有使齿轮外壳3的内部与吸入口43附近连通的均压管（pressureequalizingpipe）61。在此，容纳有齿轮组31等的齿轮外壳3的内部的压力较大，压缩机外壳27的吸入口43附近的压力低于齿轮外壳3的内部。因此，在均压管61内，由于压力差，产生从高压侧的齿轮外壳3向作为低压侧的压缩机外壳27的吸入口43附近的气流。

另外，在齿轮外壳3内，润滑油由于齿轮组31的齿轮5的旋转而刮上来从而产生油烟。该油烟通过穿过均压管61的气流排出到齿轮外壳3的外部。因此，在齿轮外壳3内，配置有捕捉润滑油的油烟的除雾器9。

如图3及图4所示，除雾器9配置在齿轮5的上方，被螺栓等固定于齿轮外壳3，并且覆盖在齿轮外壳3的内部开口的均压管61的开口端（参照图2）。另外，除雾器9具备在齿轮外壳3的内部开口的两个进气口7。除雾器9的内部由捕捉润滑油的格子状（lattice-shaped）、网状（mesh-shaped）的捕捉部件（catchingmember）构成，捕捉混入从进气口7向均压管61流动的气体制冷剂的油烟。由除雾器9捕捉到的润滑油（油烟）由于自重而沿除雾器罩15的倾斜面向下方流动从而从微小间隙13滴落至齿轮外壳3的下部（参照图3），从而被回收至油罐59（参照图2）。

这样，由于齿轮5而刮上来的润滑油被除雾器9捕捉，防止润滑油向齿轮外壳3外的排出。但是，如上所述，当通过除雾器9的润滑油的量多时，存在不能够利用除雾器9充分捕捉润滑油的可能性。因此，在本实施方式中，在齿轮外壳3内配置有齿轮罩11和除雾器罩15。

齿轮罩11以覆盖齿轮5的方式被螺栓等固定于齿轮外壳3。齿轮罩11防止由齿轮5导致的润滑油的飞散，使得润滑油滴落至设置于相距除雾器9最远的齿轮外壳3的下部的油罐59从而被回收。

另外，如上所述，与齿轮5的旋转方向相对的齿轮罩11的下端边缘相比相反侧的下端边缘向下方更长地延伸出来。因此，能够利用齿轮罩11高效地接收润滑油的飞散最多的齿轮5开始旋转时的润滑油。另外，通过使齿轮罩11的相反侧的下端边缘成为所必需的最小长度，能够使齿轮罩11轻量化。在齿轮罩11的上方配置有除雾器罩15。

除雾器罩15以从除雾器9的进气口7向下方倾斜的方式与除雾器9一体化。除雾器罩15的倾斜如下设定：即，考虑从进气口7吸入的气体流量、润滑油粘性，使得润滑油能够对抗吸入至进气口7的气体流而向下方流动。

另外，如上所述，在除雾器罩15与齿轮外壳3的内壁面之间，形成有微小间隙13（参照图2及图3）。微小间隙13的总面积设定为大于除雾器9的进气口7的开口面积。因此，不对进气口7的气体的进气产生影响（不会减少进气量）。除雾器罩15使由除雾器9捕捉到的润滑油返回到齿轮外壳3的下部，并且从油烟保护进气口7的附近，抑制无法由齿轮罩11进行捕捉的润滑油到达进气口7。

在上述的涡轮压缩机1中，捕捉由于齿轮5的旋转而刮上来的润滑油从而使其滴落至齿轮外壳3的下部的齿轮罩11设于齿轮5的周围，因此，能够确保贮存润滑油的油罐59与除雾器9之间具有长的距离，从而能够抑制润滑油到达除雾器9。

另外，设有使除雾器9所捕捉到的润滑油（油烟）滴落至齿轮外壳3的下部的除雾器罩15并且在除雾器罩15与齿轮外壳3的内壁面之间形成有微小间隙13，从而能够利用除雾器罩15（及微小间隙13）抑制齿轮罩11无法捕捉到的润滑油到达进气口7。

因此，根据上述的涡轮压缩机1，利用齿轮罩11和除雾器罩15，能够减少到达除雾器9的润滑油量。

另外，与齿轮5的旋转方向相对的齿轮罩11的下端边缘相比相反侧的下端边缘向下方更长地延伸出来，因此，能够有效地抑制由齿轮5刮上来的润滑油量多的一侧的润滑油的飞散。此外，齿轮罩11的相反侧的下端边缘成为所必需的最小长度，因此能够减小齿轮罩11的质量。

此外，上述的微小间隙13的总面积被设定为大于除雾器9的进气口7的开口面积，因此，能够不降低除雾器9的进气功能地减少通过除雾器罩15（及微小间隙13）到达除雾器9的润滑油量。

此外，在上述实施方式中，与除雾器9的对外壳17的固定面平行地设置有在相互相反的方向上开口的两个进气口7。但是，也可以设置在与固定面垂直的方向上开口的进气口。除雾器（及其进气口）只要具有捕捉油烟的功能，可以具有任意的构造。

另外，在上述实施方式中，齿轮罩11形成为覆盖齿轮5。但是，如果齿轮与小齿轮能够啮合，齿轮罩也可以具有还覆盖小齿轮的形状。齿轮罩只要能够抑制由齿轮导致的润滑油的飞散（以及与此相伴的油烟的产生），可以具有任意形状。

Claims (3)

1.一种涡轮压缩机，其特征在于，具备：

外壳，所述外壳容纳润滑油；

齿轮，所述齿轮容纳在所述外壳内，并且被供应所述润滑油；

除雾器，所述除雾器配置在所述外壳内的所述齿轮的上方，设有与所述外壳的外部连通的进气口，并且捕捉所述外壳内的所述润滑油的油烟；

齿轮罩，所述齿轮罩以覆盖所述齿轮的方式设置，并且捕捉由所述齿轮刮上来的所述润滑油并滴落至下方；以及

除雾器罩，所述除雾器罩设置在所述除雾器的附近，并且使所述除雾器捕捉到的所述润滑油滴落至下方，

在所述除雾器罩与所述外壳的内壁面之间形成有微小间隙。

2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，

与所述齿轮的旋转方向相对的所述齿轮罩的下端边缘相比相反侧的下端边缘向下方更长地延伸出来。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮压缩机，其特征在于，

所述微小间隙的总面积设定为大于所述除雾器的所述进气口的开口面积。