CN1063831C - 用于变速密封压缩机的油泵 - Google Patents

Abstract

用于变速密封压缩机的油泵，具有：至少一个导油通道(20)，此通道是在转子(8)体内加工出来的，其下端(20b)朝向泵转子(10)，其上端开口(20a)用以将油送往滑油通道(9)，导油通道(20)在其长度上至少包括上端开口(20a)这一部分，开口与偏心轴(5)径向相隔一大于所述偏心轴半径的距离；固定的集油器(30)装在气缸体(3)上，具有一环形区，用以接受来自各导油通道(20)的全部滑油；以及至少一个滑油供送器(31)，用以将油送往滑油通道(9)。

Description

用于变速密封压缩机的油泵

本发明涉及用于往复式变速密封压缩机的油泵，具体地说，涉及具有主轴而用于电冰箱和冷冻机的油泵。

这些设备要求其相应的压缩机具有准确的致冷能力，以便从致冷媒质中排出内热。由于致冷能力正比于压缩机所泵送致冷物质的流量，致冷能力的变化就意味着压缩机所泵送物质流量的变化。一种连续地取得所述物质流量变化的技术在于改变马达的速度。

研究表明变速压缩机所要求的操作范围在15Hz-100Hz，也就是900rpm-6000rpm以便取得良好的致冷性能。这种速度上的变化会影响压缩机的机械操作，特别是油泵的操作，而油泵在于将滑油泵送到压缩机机械的轴承和其他需润滑的区域如连杆和活塞。离心泵是在密封压缩机中最常用的油泵，这是由于其价格较低，又具有从电力网频率取得3000…3600rpm下足够的操作性能。但，这种机械在低速下却无法运行。

如图1所示而目前使用着的普通离心式油泵在压缩机需在低速下运行时不能将滑油泵送到轴承中去。

离心泵的这种操作上的局限性与其较大半径(R)和较小半径(r)之差值有关如以下支配离心泵性能的等式所示：ω=[(2·g·h/R²-r²)]^1/2其中：“h”为从油面到轴承的要求泵送高度；“g”为引力常数；“R”为泵的较大半径；“r”为泵的较小半径；“ω”为角速度(rd//sec)。

简单地通过加大泵的较大半径(R)谋求在压缩机中提高油泵效率是不可行的，因为加大较大半径虽是满足所需泵送要求必不可少的，但这同时也影响到压缩机轴的外径，因而也影响到压缩机的整个制造过程及其性能，因为这会造成较大的摩擦损失。必须看到，较小直径上的变化在接近或低于900rpm的转速下不足以取得必要的离心泵送能力。

专利US4,478,559、US4,569,639、DT209,877和FR2,492,471表明：普通的具有主轴或卧轴而广泛用于密封压缩机的离心泵在低于900rpm左右的转速下不能运行或运行效率很差。

专利US4,097,185所公开的一种离心泵作分阶段操作，因而可减轻压缩机滑油槽底部油的漩涡。该泵的下部腔体将油吸入泵内而其较小半径(r)则取决于所需滑油流量。由于较小半径(r)加大了，泵的性能就下降了。

其他形式的离心泵载于专利DT209,936、DT2,502,567,其中采用了与轴作压配合的叶片，叶片用作油的推动器。

专利FR2,204,233阐述了一种装在压缩机轴上的普通泵，其中，泵的机构装在压缩机机体的下部，而马达装在上部。这种安排由于要求的泵送高度较低使油可以在稍低的转速下泵送。但，最低转速仍远高于要求的最低值(约900rpm)。

在卧轴压缩机的滑油泵送中采用的另一种解决办法是在轴端装有管状弧形延伸部分，其上端与马达定子连接，而其自由端则浸在压缩机滑油槽内。

在管状弧形部分内装有由盘簧构成的泵转子，盘簧具有搭接的簧圈，其上端与压缩机的轴端连接以便与其一起转动，其锥形下端浸在滑油中。尽管这种结构具有用以传送滑油的螺状管，将油泵送到偏心轴以及压缩机其他需润滑的部分还是通过离心力的作用，这与普通主轴压缩机内设有敞开的锥形自由端以便作出这种泵送的情况是相同的。这种办法在低转速下并不具有良好的效果，何况这也只能用于卧轴压缩机。

在属于同一申请人的另一在申请中的专利所述解决办法中，泵送效率的提高是通过泵的转子取得的，此转子具有上升的螺旋凹槽，凹槽是沿转子的纵向延伸部分的表面形成的。这一办法虽在低于一般油泵转速(600rpm)下具有有效的润滑，但其泵送作用是通过滑油沿泵转子螺旋凹槽的机械带动取得的。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于往复式主轴密封变速压缩机的离心油泵，其泵送性能与机械带动的泵相当，即转速约为600rpm。

本发明的第二个目的是提供一种如上所述的油泵，其泵送能力得到提高而不必改变轴和气缸构件的尺寸。

本发明的第三个目的是提供一种制造和组装简单的油泵。

本发明的第四个目的是提供一种油泵，在压缩机滑油槽内不会产生在某些普通离心油泵中所产生的漩涡。

这些和其他目的和优点可从以下这种用于变速密封压缩机的油泵中得出：这种油泵具有密封壳体，壳体在其底部具有滑油槽，在其内部装有气缸体，并支撑垂直的偏心轴，偏心轴上装有电动马达的转子，偏心轴至少具有一个滑油通道，其下端与偏心轴的下端作流体连通，其上端在由轴承所覆盖的区域内通向偏心轴中上部分的外部。

本发明油泵还具有至少一个在电动马达的转子体内加工出来的导油通道，其下端开口用以接受由泵转子离心分离出来的滑油，其上端开口用以将油送入滑油通道，导油通道在其长度上至少包括上端开口这一部分，此开口与偏心轴径向相隔一大于偏心轴半径的距离；一固定的集油器，装在气缸体上，具有一形环区，用以接受来自各导油通道上端开口的全部滑油；以及一个滑油供送器，用以将油送往滑油通道。

以上所述油泵在600rpm左右的转速下具有足够的泵送能力，而在6000rpm左右的转速下也可使用而不会影响其操作，并可用于作常规安装的压缩机，也就是其马达装在机体的下部。

现对本发明按附图说明如下，附图中：

图1为现有技术油泵沿直径所作纵向剖面图，油泵装在密封压缩机内，其尺寸为h₁、h₂R和r；

图2a、2b为现有技术油泵的放大图，依次示出在正常转速和减速下滑油的泵送情况；

图3为纵剖面图，示出带有本发明油泵的密封压缩机内部情况；

图4为放大剖面图，示出滑油从转子导油通道通向集油器的区域；

图5为类似于图3的剖面图，但示出本发明油泵的另一实施例。

如以上各图所示，立轴变速密封压缩机具有密封壳体1，在其底部形成滑油槽2，其中装有气缸体3，气缸体内设有轴承4，用以支撑垂直的偏心轴5，偏心轴具有上端5a和下端5b，并装有电动马达6，其定子7装在气缸体3上，其转子8装在偏心轴5上，位于轴承4以下而构成偏心轴转子组合件，偏心轴5至少具有一个滑油通道9，其下端9b通向偏心轴5的下端5b，其上端9a在轴承4区域通向偏心轴5中上部的外部，偏心轴5在其下端5b装有泵转子10，泵转子下端10b浸在槽2内滑油中。

在图2a、2b所示压缩机中，活塞和其他构件是通过偏心轴转子组合件旋转时的离心作用润滑的，在压缩机正常操作中转速约为3000-3600rpm。

但在低速下，一般低于2000rpm，各构件的润滑达到边际状态，偶或根本无润滑作用，因为由滑油通道9内离心作用形成的油柱不再能到达滑油通道9的上端9a。

在这种压缩机中，油泵的效率取决于其浸在槽2内的较小直径(半径r)和其较大直径(半径R)之间的关系。两值越接近，油泵的润滑作用也越小，这在本文一开始就已提到。

在本发明中，增加离心泵的泵送能力是通过加大较小半径r和较大半径R之间的差值取得的，较小半径r是相对于下进油口的开口而言的，这是在泵转子10下端10b上形成的，较大半径R是离油泵几何轴线最大的间距。较大半径R是通过在转子8体内加工出至少一个上升的导油通道20取得的，此通道使泵转子10下进油口10b与固定的集油器30连通，对集油器配置一供油器31，供油器设于偏心轴转子组合件区域，位于偏心轴5滑油通道9上端9a以下，通过导油通道将滑油从槽2泵送到轴承4。

由于加大了较大半径，将滑油泵送到滑油通道9上端9a所在高度h₁就会在马达较低的转速下做到。这就可使压缩机在低于一般为取得相同的滑油泵送高度h₁所要求的转速下进行工作。

每个导油通道20具有一出油上端开口20a和一进油下端开口20b，使泵转子10的固定集油器30与下进油口10b连通。在所示结构方案中，上端开口20a装有注油口23，注油口始终将油送往集油器30，注油口的结构以下将予以说明。

在图3所示本发明的优选实施例中，导油通道20具有倾斜的下部21和平行于偏心轴5的中部22，中部22占有转子8高度h1相当大的部分。在此实施例中，导油通道20是在转子8厚度的中部形成的。导油通道20的长度取决于压缩机的结构特点。

导油通道20可靠近与偏心轴5外壁接触的转子8内壁加工出来，但这一方案并不能取得明显增大的、作用在向滑油通道9上端9a泵送的滑油上的离心力，因为就一方案来说，在增加油泵较大半径R方面不很明显。

在图3所示实施例中，转子8在其高度中间以上的部分具有端部轴向凹部40，凹部与偏心轴5同心而形成用于集油器30的空间。

轴向凹部40具有侧壁41，侧壁与油泵几何轴线的距离一般与较大半径R相当。

在本发明的一个结构方案中，固定的集油器30具有环形盘体的形状，其断面形状取决于靠近轴承4设置时所能利用的空间。固定的集油器30通过适当的方法与轴承4的下部连接，使其不致与偏心轴转子组合件一起转动。在此结构中，供油器31是由一开口构成的，此开口设于轴承4的下端，并使固定的集油器30与偏心轴与外壁上的环形通道32连接，以便在压缩机工作时连续地向偏心轴5供油。流到偏心轴5外壁的油就通过偏心轴5外表面上的螺旋形凹槽被送往轴承4的上部和下部。

在另一结构方案中，供油器31是由一通道构成的，此通道装在固定的集油器30上，并通向上述开口，从而使固定的集油器30与轴承4连接。上述通道也可直接围绕偏心轴5，此时，轴承的端部就处于较高的位置上。

在压缩机工作时，滑油在偏心轴转子组合件旋转时受离心作用从槽2流向导油通道20，即：通过泵转子10的内壁流动直至到达导油孔11，此孔设于泵转子10的侧壁上部并始终与导油通道20的下端开口20b连通。这种持续的连通使泵送的油进一步离开油泵的几何轴线，从而加大作用在油上的离心力，使油在很低的马达转速下达到较高的泵送高度。受泵送的油流向注油口23，注油口持续地将油送往固定的集油器30而作暂时留存，直至将油放到送油器31中，再到达偏心轴5。

尽管未予示出，集油器30和送油器31都可带有呈油斜面，使来自注油口23的油在重力作用下可到达偏心轴5。

供到集油器30的油持续地通过送油器31由于重力作用被导向偏心轴5。由于偏心轴5是旋转的，通过润滑凹槽的机械带动，即使在偏心轴5低速旋转下通过滑油通道9不足以保持原来的润滑的情况下仍能使油流向偏心轴5的上端而润滑构件。

采用固定的集油器30在避免泵送流量的损失上是很必要的，因为这时油在导油通道20内是沿着与离心力方向相反的路线流动的。

为使偏心轴5和轴承4之间的区域得到润滑，在送油器31位于轴承4的下端以上离下端一定距离而使接近送油器31开口的油不能到达轴承下端时，偏心轴的外表面就应至少设一下行螺旋槽，通过送油器31将一部分油导向轴承4的这一区域。

尽管未示出，本发明至少可以设置一个在转子8体上加工出的第二导油通道20，最好使之与以上所述导油通道20相对设置，也可设置若干导油通道20，使其在整个转子8体上彼此作角度间隔而对称的设置。在转子8内加工出的导油通道的数量应不致影响转子的刚性或影响到取决于转子中含铁量的马达功率。但，从中取去小部分的铁并不明显地改变转子的性能。

在本发明其他可能的结构方案中，如图5所示，导油通道20形成一对彼此相对的通孔，位于转子8的相应部分内，靠近转子的外侧壁，平行于偏心轴5，与该壁保持足够的距离以免在加工导油通道中影响转子8的完整性。

在这一结构形式中，上述导油通道20的倾斜部分设在具有特定结构的泵转子10′中。倒截锥形的泵转子10′具有敞开的圆形上端10a′，其直径应能围住在转子8中加工出的各导油通道20，使油槽2和导油通道20持续地作流体连通，同时使下进油口10b′浸在油槽2中。

可以使上述泵转子10、10′充分地与偏心轴转子组合件相配接如巴西专利PI9201761所述。对图5所示泵转子的结构来说，为取得这种配接可装上一个环形凸体12′，凸体与偏心轴5同心、围绕相对于转子马达组合件从偏心轴5伸出的下部设置。

泵转子10′的强度是通过径向肋体13′取得的，肋体在内部至少使泵转子10′的上进油口10a′与环形凸体12′连接起来。在另一结构方案中，这种连接是通过从径向肋体延伸出来的径向壁体构成的。

对泵转子10′还可设置环形周边凸缘14′，具体来说，凸缘连续地绕泵转子10′上端边沿贴靠在转子8的下部。环形凸缘构成泵转子10′和转子8的连接构件。

在图5所示实施例中，经由导油通道20泵送的油是通过各导油通道20内设置的相应注油口23′向集油器30注射的，注油口具有弯管20的形状，使各导油通道20与集油器30连通如上所述。

尽管未示出，但可以在转子内加工出从导油通道下端进油口20b向上而使半径作直线或分级逐步加大的导油通道。

Claims (6)

1．一种用于变速压缩机的油泵，具有一密封壳体(1)，壳体在其底部具有一滑油槽(2)，在其内部装有一气缸体(3)，并支撑一垂直的偏心轴(5)，偏心轴上装有一电动马达(6)的转子(8)，偏心轴(5)至少具有一个滑油通道(9)，通道(9)具有与偏心轴(5)下端(5b)流体连通的下端(9b)，通道(9)上端(9a)通向偏心轴(5)中上部的外部，在轴承(4)区域内所述偏心轴在其下端(5b)支承一泵转子(10)，用以将滑油从槽(2)泵送到滑油通道(9)敞开的上端(9a)，所述油泵的特征是：还具有：至少一个在电动马达(6)的转子(8)体内加工出来的导油通道(20)，其下端开口(20b)用以接受由泵转子(10)离心分离出来的滑油，其上端开口(20a)用以将油送入所述滑油通道(9)，所述导油通道(20)在其长度上至少包括上端开口这一部分，此开口是在转子厚度的中间部分形成的；一固定的集油器(30)，装在气缸体(3)上，具有一环形区，用以接受来自各导油通道(20)上端开口(20a)的全部滑油；以及至少一个滑油供送器(31)，用以将油从导油通道送往滑油通道(9)。

2．按权利要求1所述油泵，其特征在于：导油通道(20)至少具有一平行于偏心轴(5)的延伸部分。

3．按权利要求2所述油泵，其特征是：上端开口(20a)设于导油通道(20)通过转子(8)作轴向延伸的部分上。

4．按权利要求2所述油泵，其特征是：下端开口(20b)设于导油通道(20)上一倾斜的下部(21)。

5．按权利要求1所述油泵，其特征是：泵转子(10、10′)的下端(10b、10b′)浸在油中，其上端(10a、10a′)与导油通道(20)的下端开口(20b)作流体连通，泵转子(10)的下端(10b′)和上端(10a′)是通过一连续的倒置锥形表面作所述连通的。

6．按权利要求1所述油泵，其特征是：导油通道(20)的上端开口(20a)构成一注油口(23)，用以将油送往固定的集油器(30)。

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