CN105829715B - 压缩机组件和用于可移动部件的润滑系统 - Google Patents

Abstract

本文提供一种压缩机组件，其包括入口轴承和出口轴承。旋转式压缩机构件由所述入口轴承加以支撑而在入口端部上旋转并且由所述出口轴承加以支撑而在出口端部上旋转。多个连接通道被配置来向所述入口轴承和所述出口轴承供应润滑剂。第一润滑剂流动路径布置在减压孔口的下游。所述第一润滑剂流动路径流体耦接到所述多个连接通道中的至少一个。所述第一润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与排放通口中的热气处于热交换关系，从而使得所述第一润滑剂流动路径内的所述润滑剂的粘性增加。

Description

压缩机组件和用于可移动部件的润滑系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月18日提交的美国临时专利申请序列号61/917,643的权益，所述临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

发明背景

本发明总体涉及冷却器制冷系统，并且更具体地涉及冷却器制冷系统的压缩机中润滑剂与制冷剂的分离。

制冷系统在许多应用中用来调节环境。环境的冷却或加热负荷可随着周围条件、居住等级、感知和潜性负荷需求的其他变化而改变，并且随着环境的居住者调整温度和/或湿度设定点而改变。

将变速传动装置用于压缩机电机会提高制冷系统的效率。通常，压缩机不需要以全速运行，诸如当制冷系统上的冷却负荷相对较低时。在此类情况下，可能希望降低压缩机转速，并且因而降低制冷系统的总体能量消耗。变速传动装置的实施是在广泛的运行环境和潜在应用中、尤其是在部分负荷条件下增强系统性能和降低设备全寿命成本的最有效技术之一。

然而，引人关注的可靠性问题会限制容许的压缩机转速降低。详细而言，压缩机元件诸如轴承的不充分润滑可能在较低运行速度下出现问题。速度相关的可靠性问题会出现，是因为破坏性接触可发生在紧密靠近的两个表面之间，这取决于它们的相对速度和它们之间润滑剂的粘性。随着速度降低，必须增加润滑剂的粘性以便维持两个表面之间的分离膜。常规压缩机润滑系统(其被设计成以相对较高的恒速运行)中出现的润滑剂粘性等级并不足以确保变速运行所期望的最低速度下的可靠性。

用于制冷螺杆压缩机中的大多数油形成制冷剂和油的混合溶液。制冷剂稀释油，从而与纯油的粘性相比降低所得到的油-制冷剂溶液的粘性。在稳定溶液中溶解于油中的制冷剂的量是按化学方式确定的压力和温度的函数。油-制冷剂溶液的压力和温度的合适变化(通常为压力降低和温度增高)可能致使制冷剂随着新的平衡状态显现而从溶液中脱气。此类脱气的发生一般会增加粘性，因为它们降低稀释等级。达到新的平衡状态所需要的完全脱气并不是瞬时的。可通过在脱气过程中搅拌润滑剂而在某种程度上减少所需要的时间。

当前用于一些常规压缩机和用于具有有限速度范围的变速压缩机中的、增加制冷剂稀释的润滑剂的粘性的已知方法在润滑剂流引入到轴承之前引入压力降低。这通常通过将含有轴承的外壳空腔排风到压缩机内的相对低压区域并且通过将孔口定位在轴承上游的润滑剂流动路径中来实现。由孔口强加的流量限制会引入可能诱发制冷剂的某些脱气的压降。虽然这种方法提供润滑剂粘性的某些增加，但是已经发现其不足以允许在所期望的最低速度下运行。

由于必须强加来确保可靠性的最小速度限制，可由变速传动装置潜在地提供的一些能量效率基本上被消除。因此，需要提供一种比起可使用当前设计达成的速度而言可在更低的速度下可靠运行的压缩机。

发明简述

根据本发明的一个方面，提供一种压缩机组件，其包括入口轴承和出口轴承。旋转式压缩机构件由入口轴承加以支撑而在入口端部上旋转并且由出口轴承加以支撑而在出口端部上旋转。多个连接通道被配置来向入口轴承和出口轴承供应润滑剂。第一润滑剂流动路径布置在减压孔口的下游。第一润滑剂流动路径流体耦接到所述多个连接通道中的至少一个。第一润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与排放通口中的热气处于热交换关系，从而使得第一润滑剂流动路径内的润滑剂的粘性增加。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径包括多个弯道，所述多个弯道被配置来增加第一润滑剂流动路径中与热气处于热传递关系的部分的距离。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径包括定位在排放通口中的热的（hot）制冷剂气体内的导管。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径的至少一部分环绕位于压缩机外壳的开口内的插入件。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径大体上成螺旋形地从插入件的第一端部延伸到第二端部。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径形成到插入件的外表面中。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，被配置来接纳插入件的开口形成在压缩机外壳的、位于排放通口中心的部分中。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径与压缩机外壳形成一体。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径围绕排放通口的腔室的圆周来形成。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第二润滑剂流动路径流体耦接到所述多个连接通道中的至少一个。第二润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与排放通口中的热气处于热交换关系，从而使得第二流动路径内的润滑剂的粘性增加。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，第一润滑剂流动路径流体耦接到第一连接通道，并且第二润滑剂流动路径流体耦接到第二连接通道。

根据本发明的另一个实施方案，提供一种用于可移动部件的润滑系统，其包括被配置来存放一定供应量润滑剂的储器。润滑剂流动路径流体耦接到储器。润滑剂流动路径的入口大体上布置在减压孔口的下游。润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与热的加热介质处于热交换关系，从而使得润滑剂流动路径内的润滑剂的粘性增加。至少一个连接通道在润滑剂流动路径的出口与可移动部件之间延伸。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，润滑剂流动路径包括多个弯道，所述多个弯道被配置来增加润滑剂流动路径中与热的加热介质处于热传递关系的部分的距离。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，所述润滑剂系统包括多个润滑剂流动路径。每个润滑剂流动路径连接到对应的连接通道以便向至少一个可移动部件提供具有增强粘性的润滑剂。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，热的加热介质是从制冷系统的冷凝器来提供。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，热的加热介质是来自制冷系统的压缩机的排放通口的制冷剂。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，润滑剂流动路径的至少一部分包括定位在压缩机的排放通口内的导管。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，润滑剂流动路径的至少一部分环绕位于压缩机外壳的开口内的插入件。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，润滑剂流动路径与压缩机外壳形成一体。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在其他实施方案中，可移动部件是压缩机的轴承。

这些和其他优点和特征将从以下结合附图进行的描述中变得更加显而易见。

附图简述

在本说明书所附的权利要求书中具体指出并明确主张被认为是本发明的主题。本发明的前述和其他特征以及优点从以下结合附图进行的详细描述中是显而易见的，在附图中：

图1是制冷系统的实例的示意图；

图2是制冷系统的螺杆压缩机的简化横截面图；

图3是根据本发明的一个实施方案的压缩机的排放通口的透视图；

图4是根据本发明的一个实施方案的压缩机的排放外壳的局部透视剖面图；

图5是根据本发明的一个实施方案的制冷系统的润滑系统的示意图；以及

图6是根据本发明的另一个实施方案的制冷系统的润滑系统的示意图。

发明详述

现在参照图1，其示意性地示出空调系统的常规蒸气压缩或制冷循环10。制冷剂R被配置来借助蒸气压缩循环10而进行流通，从而使得制冷剂R在低温和低压下蒸发时吸收热量并且在较高的温度和压力下冷凝时释放热量。在这个循环10内，制冷剂R在如箭头所指示的顺时针方向上流动。压缩机12接收来自蒸发器18的制冷剂蒸气并且将所述制冷剂蒸气压缩至较高的温度和压力，然后相对较热的蒸气穿行到冷凝器14，在冷凝器14中通过与冷却介质(如空气或水)的热交换关系而将所述蒸气冷却并冷凝至液态。液体制冷剂R随后从冷凝器14穿行到膨胀阀16，其中制冷剂R在穿行到蒸发器18时会膨胀到低温两相的液体/蒸气状态。在蒸发器中附加热量之后，低压蒸气随后返回到压缩机12，在所述压缩机12中重复所述循环。

润滑系统(示意性地示出为20)可集成到空调系统中。因为润滑剂在穿过压缩机12时可能变成夹带于制冷剂中，所以油分离器22直接定位在压缩机12的下游。油分离器22所分离的制冷剂被提供给冷凝器14，并且油分离器22所隔离的润滑剂被提供给润滑剂储器24，所述润滑剂储器24被配置来存放一定供应量的润滑剂。来自储器24的润滑剂随后供应给压缩机12的移动部分中的一些部分(例如像旋转轴承)，其中润滑剂变成夹带于制冷剂中并且重复所述循环。

现在参照图2，其更详细地示出通常用于空调系统中的螺杆压缩机12的实例。螺杆压缩机12包括外壳组件32，所述外壳组件32含有电机34和两个或更多个互相啮合的螺杆转子36、38，所述螺杆转子36、38具有相应的中心纵向轴线A和B。在示例性实施方案中，转子36具有在第一端部42与第二端部44之间延伸的阳性叶状主体40。阳性叶状主体40与另一个转子38的阴性叶状主体46啮合。转子38的工作部分46具有第一端部48和第二端部50。每个转子36、38包括从关联工作部分40、46的第一和第二端部42、44、48、50延伸的轴杆部分52、54、56、58。轴杆部分52和56分别通过一个或多个入口轴承60而安置到外壳32上，并且轴杆部分54和58分别通过一个或多个出口轴承62而安置到外壳32上，以便围绕关联转子轴线A、B进行旋转。

在示例性实施方案中，电机34和转子36的轴杆部分52可被耦接而使得电机34将所述转子36围绕其轴线A进行驱动。当在操作性第一方向上如此驱动时，转子36在相反的第二方向上驱动另一个转子38。示例性外壳组件32包括转子外壳64，所述转子外壳64具有基本上与转子第二端部44和50共面的上游/入口端面66和下游/排放端面68。尽管本文示出和描述特定的压缩机类型和配置，但是例如像具有三个转子的其他压缩机也处于本发明的范围内。

示例性外壳组件32还包括电机/入口外壳70，所述电机/入口外壳70具有处于上游端部的压缩机入口/抽吸通口72并且具有(例如，通过穿过两个外壳块的螺栓)安置到转子外壳上游面66上的下游面74。组件32还包括出口/排放外壳76，所述出口/排放外壳76具有安置到转子外壳下游面68上的上游面78并且具有出口/排放通口80。示例性转子外壳64、电机/入口外壳70和出口外壳76可各自形成为经受进一步精加工的铸件。

现在参照图3至图6，润滑系统20包括润滑剂流动路径100，所述润滑剂流动路径100被配置来增加在提供给压缩机12的入口轴承和出口轴承之前流动穿过其处的润滑剂的粘性。流动路径100大体上位于孔口90(图5)的下游，所述孔口90被配置来提供流动穿过孔口90而进入流动路径100中的润滑剂的压降。由于这个压降，一些制冷剂可从油-制冷剂润滑剂溶液中脱气。孔口90下游的润滑剂流动路径100中的润滑剂和脱气制冷剂蒸气的温度将由于制冷剂的热力学状态关系而低于孔口90上游的润滑剂温度。

润滑剂流动路径100的至少一部分被布置成与热的加热介质处于热传递关系。这种热传递关系可通过将流动路径100定位在蒸气压缩循环10的部件中的一个(例如像压缩机12或冷凝器14)的邻近处或其内来达成。在一个实施方案中，润滑剂流动路径100的至少一部分布置在靠近排放通口或增压室80的排放外壳76内，从而使得位于其中的润滑剂与压缩机12的排放通口80中的热的压缩制冷剂气体处于热交换关系。来自制冷剂气体的热量的一部分传递到润滑剂流动路径100中的较低温度润滑剂溶液，从而致使油-制冷剂润滑剂溶液中的制冷剂中的至少一些蒸发或脱气。结果，润滑剂溶液不太被制冷剂稀释并且其粘性因此而增加。

润滑剂流动路径100可包括多个弯道，例如像围绕排放通口80的腔室(未示出)中的一个的圆周。所述多个弯道不仅在润滑剂流动穿过其处时搅拌润滑剂，而且增加润滑剂流动路径100的长度，并且因此增加润滑剂与加热介质处于热交换关系的时间量。在一个实施方案中，润滑剂流动路径100由物理布置在靠近排放通口80的排放增压室102内的盘绕式导管106来形成(图3)。

现在参照图4，具有围绕其外表面112形成的润滑剂流动路径100的插入件110邻近于排放通口80而布置在排放外壳76中的开口114内。在所示出的非限制性实施方案中，插入件110在形状上大体上为圆柱形，并且螺旋形润滑剂流动路径100在插入件110的长度的至少一部分上延伸，例如像从第一端部116延伸到第二相反端部118。

如图5中示意性示出的，润滑剂储器24流体耦接到润滑剂流动路径100的入口120，从而使得来自储器24的润滑剂被供应给孔口90下游的润滑剂流动路径100。润滑剂流动路径100的出口122流体连接到轴承60、62中的至少一个，所述轴承60、62被配置来通过连接通道130而排出到压缩机12的低压区域。在一个实施方案中，润滑剂流动路径100的出口122可操作性地耦接到多个连接通道130，从而使得来自润滑剂流动路径100的润滑剂被提供给压缩机中的所有轴承60、62。在图6所示出的另一个实施方案中，润滑系统20包括多个润滑剂流动路径100，所述多个润滑剂流动路径100被配置来增加其中的润滑剂的粘性。润滑剂流动路径100中的每一个可被配置来向压缩机12的轴承60、62中的一个或多个供应润滑剂。例如，第一润滑剂流动路径100可被配置来向入口轴承60供应润滑剂，并且第二润滑剂流动路径100可被配置来向出口轴承62供应润滑剂，正如所示出的。或者，润滑系统20可包括多个润滑剂流动路径100，每个流动路径100被配置来向压缩机12的单独入口轴承60或出口轴承62提供具有增强粘性的润滑剂。

通过并入有压缩机12的排放通口80附近的至少一个润滑剂流动路径100，供应给压缩机12的轴承60、62的润滑剂的粘性得以增加。结果，压缩机12能够以更慢的速度运行，同时发生轴承损坏的可能性降低。

虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应轻易理解的是，本发明不限于此类所公开的实施方案。相反，本发明可进行修改以便并入上文未描述但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解的是，本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应认为是受限于前面的描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。

Claims (20)

1.一种压缩机组件，其包括：

入口轴承；

出口轴承；

旋转式压缩机构件，其由所述入口轴承加以支撑而在入口端部上旋转并且由所述出口轴承加以支撑而在出口端部上旋转；

多个连接通道，其用于向所述入口轴承和所述出口轴承供应润滑剂；以及

布置在减压孔口下游的第一润滑剂流动路径，所述第一润滑剂流动路径流体耦接到所述多个连接通道中的至少一个，其中所述第一润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与排放通口中的热气处于热交换关系，从而使得所述第一润滑剂流动路径内的润滑剂的粘性增加；并且

其中，在所述第一润滑剂流动路径与所述排放通口内的制冷剂之间的热交换是发生在所述压缩机组件的内部。

2.根据权利要求1所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径包括多个弯道，所述多个弯道被配置来增加所述第一润滑剂流动路径中与所述热气处于热传递关系的部分的距离。

3.根据权利要求2所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径包括定位在所述排放通口中的热的制冷剂气体内的导管。

4.根据权利要求2所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径的至少一部分环绕位于压缩机外壳的开口内的插入件。

5.根据权利要求4所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径大体上成螺旋形地从所述插入件的第一端部延伸到第二端部。

6.根据权利要求4所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径形成到所述插入件的外表面中。

7.根据权利要求4所述的压缩机组件，其中被配置来接纳所述插入件的所述开口形成在所述压缩机外壳的、位于所述排放通口中心的部分中。

8.根据权利要求1所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径与压缩机外壳形成一体。

9.根据权利要求8所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径围绕所述排放通口的腔室的圆周来形成。

10.根据权利要求1所述的压缩机组件，其还包括：

第二润滑剂流动路径，其以流通方式耦接到所述多个连接通道中的至少一个，所述第二润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与所述排放通口中的热气处于热交换关系，从而使得所述第二润滑剂流动路径内的润滑剂的粘性增加。

11.根据权利要求10所述的压缩机组件，其中所述第一润滑剂流动路径流体耦接到第一连接通道，并且所述第二润滑剂流动路径流体耦接到第二连接通道。

12.一种用于可移动部件的润滑系统，其包括：

储器，其被配置来存放一定供应量的润滑剂；

流体耦接到所述储器的润滑剂流动路径，所述润滑剂流动路径的入口大体上布置在减压孔口的下游，其中所述润滑剂流动路径的至少一部分被布置成与热的加热介质处于热交换关系，从而使得所述润滑剂流动路径内的所述润滑剂的粘性增加；以及

至少一个连接通道，其在所述润滑剂流动路径的出口与所述可移动部件之间延伸；并且

其中，在所述润滑剂流动路径与压缩机组件中的压缩机的排放通口内的制冷剂之间的热交换是发生在所述压缩机组件的内部。

13.根据权利要求12所述的润滑系统，其中所述润滑剂流动路径包括多个弯道，所述多个弯道被配置来增加所述润滑剂流动路径中与所述热的加热介质处于热传递关系的部分的距离。

14.根据权利要求12所述的润滑系统，其还包括多个润滑剂流动路径，每个润滑剂流动路径连接到对应的连接通道以便向至少一个可移动部件提供具有增强粘性的润滑剂。

15.根据权利要求12所述的润滑系统，其中所述热的加热介质是从制冷系统的冷凝器来提供。

16.根据权利要求12所述的润滑系统，其中所述热的加热介质是来自制冷系统的压缩机的排放通口的制冷剂。

17.根据权利要求16所述的润滑系统，其中所述润滑剂流动路径的至少一部分包括定位在所述压缩机的所述排放通口内的导管。

18.根据权利要求16所述的润滑系统，其中所述润滑剂流动路径的至少一部分环绕位于压缩机外壳的开口内的插入件。

19.根据权利要求16所述的润滑系统，其中所述润滑剂流动路径与压缩机外壳形成一体。

20.根据权利要求12所述的润滑系统，其中所述可移动部件是压缩机的轴承。