CN106795885B - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

涡旋式压缩机，包括壳体(2)，其具有固定定子；可动转子(8)；及曲轴(9)，其具有主轴(14)和通过轴承(17)的介入安装在转子(8)中心的轴承上的副轴(16)；其中，转子(8)设置有填充有油(46)的油室(36)，使得在转子(8)运动时，油(46)被提升以便润滑轴承(IV)，其特征在于，油室(36)在距离转子(8)中心的一径向距离(A)处并通过更狭窄的油通道(37)连接至轴承(17)。

Description

涡旋式压缩机
本发明涉及一种涡旋式压缩机。
已知的是，涡旋式压缩机包括壳体，所述壳体具有带固定涡旋盘的固定定子；和位于该壳体内的可动转子，所述可动转子具有与所述固定涡旋盘接合的可动涡旋盘；以及曲轴，所述曲轴具有主轴，所述主轴安装在所述壳体内轴承上，并且所述曲轴具有副轴，所述副轴相对于主轴的几何轴线偏心地定位，所述副轴通过所述转子中的“中心轴承”的介入而安装在轴承上；其中，存在防止所述转子绕其中心转动的装置，从而使所述曲轴的转动在该转子上施加轨道运动；换言之，所述转子仅绕所述曲轴的几何轴线作圆周运动。
这种类型的涡旋式压缩机的操作原理是已知的并且基于以下事实，即，腔室由从涡旋盘的外周移动至涡旋盘的中心的可动涡旋盘和定子的固定涡旋盘之间的转子的运动围成，由此在此运动期间，这些腔室变得越来越小，使得腔室内存在的气体(诸如空气或其他气体或气体混合物)被压缩。
在涡旋盘外周设置入口以接纳新鲜气体，而在涡旋盘的中心位置设置出口以便供给压缩气体。
我们知道，气体的压缩与热量的产生相关。
就涡旋式压缩机而言，所产生的热量部分地通过在较高温度下离开涡旋式压缩机的压缩气体移除，同时部分地通过转子和定子移除；所述转子和定子为此目的设有冷却翅片，所述转子和定子一方面通过待压缩的新吸入的气体进行冷却，另一方面通过主动空气冷却来进行冷却，其中，冷空气在转子的冷却翅片的上方流动。
典型地，转子的温度从外周到上述中心轴承所在的中心增加。
此中心轴承的良好润滑对涡旋式压缩机的寿命和性能至关重要。
使用润滑脂对该中心轴承进行润滑是已知的。
润滑脂润滑的缺点是：仅允许转子的有限转速，因而仅允许有限容量的待压缩的气流。
另一缺点是：使用润滑脂润滑，涡旋式压缩机必须以较短的时间间隔维护，由此涡旋式压缩机每次都需停机一段时间。
使用油来润滑中心轴承也是已知的，这相对于润滑脂润滑提供的优势是：使用油润滑允许更高的转子速度，因而可以获得更高的流量；并且，中心轴承不必频繁维护，每次维护能够停机更短。
这种具有中心轴承的油润滑的涡旋式压缩机已知于BE1.009.475和BE1.012.016，其中，转子设置有油室；该油室部分地填充有油并从转子下方延伸至中心轴承的高度之上，中心轴承通过开口连接至此油室，由此，由于转子的运动，油向上飞溅到中心轴承上。
除油润滑的优势外，这种已知的涡旋式压缩机的另一优势是：无需带单独的油泵和管线的单独的冷却回路。
不过，实践表明，使用这种已知的涡旋式压缩机，润滑并非总是充分，原因在于向上飞溅的油不能有效循环，这可能因不充分润滑而产生损坏，不充分润滑的原因在于，在中心轴承位置，在转子本身的较热的部分中，油未充分补充，因而可能未充分冷却下来，这可导致油的润滑质量过早劣化。
本发明的目的是提供一种未出现一个或多个这些缺点和其它缺点的涡旋式压缩机。
为此，本发明涉及一种涡旋式压缩机，包括壳体，所述壳体具有带固定涡旋盘的固定定子；在该壳体中的可动转子，所述可动转子具有与所述固定涡旋盘接合的可动涡旋盘；以及曲轴，所述曲轴具有安装在位于所述壳体中的轴承上的主轴，并且所述曲轴具有相对于所述主轴的几何轴线偏心地定位的副轴，所述副轴通过中心轴承的介入安装在位于所述可动转子的中心的轴承上；用于防止所述可动转子绕其中心转动的防止装置，使得所述曲轴的转动在所述可动转子上施加轨道运动，其中，所述可动转子设置有油室，该油室用于部分地填充有油，使得在所述可动转子运动时，油的一部分上升以便润滑中心轴承，其中，所述油室距离所述可动转子的中心一径向距离并通过更狭窄的油通道连接至中心轴承。
更狭窄的油通道是指在切线方向上宽度小于油室宽度的油通道。
除带油室的涡旋式压缩机的已知的上述优势外，根据本发明的带油室的涡旋式压缩机所具有的另一优势是：油室内的油升温较慢，原因在于油室距离转子的热中心更远并且沿着转子的更冷的外周更集中，这有利于更好地对中心轴承进行润滑。
优选地，冷却空气通过风机或类似机器沿着油室外侧流动，这有利于油的温度和对中心轴承的润滑。
为了更好地冷却油，油室可设置冷却翅片。
根据优选实施例，油通道连接至油室的连接壁，其中，在油通道的一侧上的连接部的位置处设置捕油器，该捕油器能够捕集由转子提升的油的至少一部分并能将油沿着油通道的方向引导。
捕油器确保了有足够的油流到中心轴承。
所述捕油器由肩部形成，例如该捕油器由在一距离处连接至油室的油通道形成，所述距离在所述连接部的一侧大于在所述连接部的另一侧。
这样，就能够以相对简单的方式来获得具有适当形状的油室。
为了更好地示出本发明的特征，参照附图通过不具有任何限制性属性的示例描述了涡旋式压缩机的优选实施例，其中：
图1所示为在静止状态中的根据本发明的压缩机的横截面。
图2示出了根据图1中线II-II的横截面。
图3示意性地示出了大比例尺下由图1中的F3指示的油室和油通道的形状的外轮廓。
图4示出了例如图3的附图，但是是对于一替代实施例。
图1和图2所示的涡旋式压缩机1主要包括壳体2，该壳体界定了由壳体2的罩盖4盖住的封闭空间3，其中，该罩盖4内侧设置有固定涡旋盘5，固定涡旋盘具有在罩盖4内侧横向延伸的绕组6；并且其中，该罩盖4外侧设置有冷却翅片7。
固定涡旋盘5的罩盖4形成涡旋式压缩机1的定子5的一部分。
转子8设置在被水平曲轴9驱动的封闭空间3内，其中，转子8由通过冷却翅片12连接在一起的两平行基板10和11形成，并且其中，与固定涡旋盘5接合的可动涡旋盘13固定在基板10上。
曲轴9具有主轴14，所述主轴能够绕其轴线X-X’转动并通过轴承15安装在壳体2中的轴承上；在这种情况下，轴承15为润滑脂润滑的球轴承。
在曲轴9的主轴14的一端，曲轴9设置有副轴16，该副轴的几何轴线Y-Y’与轴线X-X’平行，但是相对于X-X’轴线偏心地定位。
转子8沿基板11的侧面设置有中心轴承17，中心轴承在这种情况下(但不是必须地)相对于转子8的中心居中，更具体地说相对于转子的可动涡旋盘的中心居中，其中，转子8安装在副轴16的轴承上，使得转子8的中心与几何轴线Y-Y’重合。
在所示的示例中，该中心轴承17为具有圆柱形滚子元件18的轴承，圆柱形滚子元件保持在内环19和外环20之间，其中，外环20设置有朝内定向的直立凸缘21，中心轴承17在轴向方向Y-Y’上保持在直立凸缘21之间。
曲轴19还设置有配重22，以平衡该曲轴9。
涡旋式压缩机1包括防止转子8围绕通过其中心的轴线Y-Y’转动的装置23，使得曲轴9的旋转以已知的方式在转子8施加轨道运动。
在示例中，这些装置23由三个曲轴24形成；每个曲轴由两平行的轴耳轴25形成；轴耳轴偏心地联接在一起，并且两个轴耳轴中的一个轴耳轴25通过轴承26安装在壳体2内的轴承上，而另一轴耳轴25通过另一轴承27安装在转子8中的轴承上，其中，在这种情况下，轴承26和27是润滑脂润滑的球轴承26和27。
在壳体2中，入口28沿固定涡旋盘5的外周设置，出口29设置在固定涡旋盘5的中心位置处。
在该示例中，涡旋式压缩机配备有带转子31的径向风机30，并且转子31固定在曲轴9上并可转动地固定在蜗壳32内，蜗壳紧固在壳体2上并设置有入口33和出口34，入口和出口分别导向封闭空间3以便对转子8进行冷却。
曲轴9可由多种方式驱动，诸如通过滑轮35驱动，如图2所示。
根据本发明，油室36抵靠基板11设置，基板在转子8下方距离转子8的中心一径向距离A，并且基板通过对该中心轴承17进行油润滑的更狭窄的油通道37连接至中心轴承17，换言之，通过在基本上切向于转子8的螺旋涡旋盘13的切向方向上看宽度W小于油室36的宽度W’的油通道37连接至中心轴承17。
优选地，油通道位于与转子8的中心中的热区距离尽可能远的位置处，例如位于距离大于转子8的外周半径的1/3、优选1/2的距离A处。
如果需要的话，通过作为一个单元铸造而将油室36和油通道37整合在基板11中。不过，这并不排除油室36和油通道37由安装在转子8上的单独部件组装而成。
在所示实施例中，油通道37被构造成作为一笔直径向延伸的油通道，该油通道沿着中心轴承17的开口侧从油室36竖向向上延伸。
中心轴承17的另一开口侧通过密封件39密封。
油室36由两个相对的壁39和40所界定，分别是顶部的连接壁39和底壁40，连接壁39与油通道37连接并横向地朝向油通道37，底壁基本上沿圆弧段延伸，其中心在Y-Y’轴线上，其中，这些壁39和40通过两个曲面凹形侧壁41和42连接在一起；所述侧壁无缝地连接至上述壁39和40。
罩盖壁43还关闭了油室36。
为了填充油室36，转子设置有填充通道48，所述填充通道从顶部的转子8外周直接或通过中心轴承17和油通道37连接至油室36，例如图1和图2所示。
在休止状态中，油室36填充有50-60％的油46。
玻璃液位计45可设置在罩盖壁43中，从而能够将油室充填至合适液位。
放油塞46固定在底壁40中，从而能够补充油。
如图1至图3所示，油室36相对于穿过油通道37到油室36的连接部的径向平面(所述径向平面与根据线II-II的截面的平面重合)具有非对称形状，其中，油室36在该平面的一侧的部分与在该平面的另一侧的部分的高度不相等。
在该示例中，连接壁13在连接部48的位置处呈阶梯形状；其中，油通道37在连接部48的一侧在距离A处连接至油室36，所述距离A小于连接部48另一侧的距离B。
这样，在连接部48的位置处，形成横向于连接壁39、与横向于连接壁39的油通道37一致的肩部49。
根据本发明的涡旋式压缩机1的操作简单并如下所述：
当驱动曲轴39时，由于固定涡旋盘5和可动涡旋盘13之间接合，转子8将以已知的方式被赋予轨道运动，使得空气或其他气体或气体混合物通过入口28被吸入，如箭头C所示，其中，该空气在压缩后通过出口29离开涡旋式压缩机，如箭头D所示。
压缩时，产生热量，所述热量确保与新吸入空气接触的转子8的外周比转子8与热压缩空气接触的中心更冷。
由于曲轴9的驱动，风机30也被驱动，使得通风空气通过入口33被吸入(如箭头E所示)并通过出口34在具有冷却翅片12的转子8和油室36之上吹过。如果适用的话，油室36也可设置冷却翅片。
由于转子8沿箭头G的转动方向的轨道运动，油室内的油46在油室36内提升并旋转，如箭头H所示，因而流至肩部49中。
因此，该肩部用作连接到油通道37连接部48处的一种类型的捕油器，其通过如箭头I所示的油通道37侧面之间的连续反射将所捕集的油进一步引导通过油通道37。
实践表明，以这种方式能够实现对中心轴承17的充分油润滑并能够实现使来自中心轴承17的油46通过同一油通道37回流至油室36，而不必提供单独的排油通道。
油室37处于转子8的靠近转子8的外周的最冷部分，并通过源自风机30的冷却空气额外地冷却。
油室37可设置冷却翅片，以更好地将热传递至冷却空气。
当涡旋式压缩机停机时，油46通过油通道37从中心轴承流回至油室36。在此，部分油在后留在油腔内；该油腔在中心轴承17的外环20内并在外环20的直立凸缘21之间的底部。
在后残留的该油确保了当重新启动涡旋式压缩机时，中心轴承具有足够的油来进行充分的润滑直至涡旋式压缩机已达到速度。
显然，这种油腔可以以其他方式实现。
根据油由于转子8的运动而提升和旋转的强度，例如在如图4所示的油室36的变型实施例中，不怎么需要肩部49或肩部甚至是多余的；其中，在这种情况下，油室36的在连接部48两侧的部分正好等高。
显然，油室并非一定是直的和径向的。
虽然涡旋式压缩机1被示出为具有水平曲轴9，但这并不排除使用具有不同的曲轴9取向的涡旋式压缩机1。
但优选地，曲轴9或主轴14不是竖向的，而是水平的或近乎水平的。
本发明决不限于作为示例被描述和在附图中所示的实施例，而是，在不背离本发明的范围的前提下，本发明的涡旋式压缩机可以以不同变体实现。

Claims (17)

1.涡旋式压缩机，所述涡旋式压缩机包括壳体(2)，所述壳体具有带固定涡旋盘(5)的固定定子；在该壳体(2)中的可动转子(8)，所述可动转子具有与所述固定涡旋盘(5)协作的可动涡旋盘(13)；以及曲轴(9)，所述曲轴具有安装在位于所述壳体(2)中的轴承上的主轴(14)，并且所述曲轴具有相对于所述主轴(14)的几何轴线(X-X’)偏心地定位的副轴(16)，所述副轴通过中心轴承(17)的介入安装在所述可动转子(8)的中心；防止装置(23)，所述防止装置用于以使得所述曲轴(9)的转动对所述可动转子(8)施加轨道运动的方式防止所述可动转子(8)绕其中心转动，其中，所述可动转子(8)设置有油室(36)，该油室将部分地填充有油(46)，使得在所述可动转子(8)运动时，油(46)的一部分被向上抛以便润滑中心轴承(17)，其特征在于，所述油室(36)距离所述可动转子(8)的中心一径向距离(A)并通过更狭窄的油通道(37)连接至中心轴承(17)，所述涡旋式压缩机还包括用于沿所述油室(36)外侧吹冷却空气的风机(30)，所述油通道(37)连接至所述油室(36)的连接壁(39)，其中，在连接部(48)的位置处，在所述油通道(37)的一侧设置有捕油器，该捕油器能够捕集已由所述可动转子(8)向上抛出的油(46)的至少一部分并能将油的所述至少一部分沿所述油通道(37)的方向引导，并且其中，所述捕油器由油室(36)的相对于一径向平面的不对称形状形成，所述径向平面通过所述油通道(37)至油室(36)的所述连接部(48)，其中，油室(36)在该径向平面一侧上的部分与油室在该径向平面的另一侧上的部分不等高。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：油室(36)所设置的位置距离中心轴承(17)的中心的径向距离(A)大于所述可动转子(8)的外周半径的三分之一。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述径向距离(A)大于该外周半径的二分之一。
4.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述油通道(37)是大体上笔直型的油通道。
5.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述油通道(37)大体上径向地延伸。
6.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：当所述涡旋式压缩机(1)处于休止时，所述油室(36)的50％-60％填充有油(46)。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述捕油器基本上与所述油通道(37)一致地延伸。
8.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述捕油器由肩部(49)形成，该肩部由在径向距离(A)处连接至所述油室(36)的油通道(37)形成，在所述连接部的一侧上的所述径向距离(A)比另一侧上的距离(B)小。
9.根据权利要求8所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述肩部(49)由所述连接壁(39)形成，所述连接壁在所述油通道(37)至所述油室(36)的连接部(48)的位置处具有阶梯形状。
10.根据权利要求1或7或8所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述油通道径向延伸，并且所述连接壁横向地朝向所述油通道。
11.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：与所述连接壁(39)相对的相对的壁(40)比所述连接壁(39)更加远离所述可动转子(8)的中心；并且该相对的壁(40)大体上沿圆弧段延伸，其中，所述圆弧段的中心在所述可动转子(8)的中心。
12.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述油室(36)由两个侧壁(41、42)界定，所述两个侧壁将所述连接壁(39)和相对的壁(40)连接在一起并且具有曲面凹形的形状。
13.根据权利要求12所述的涡旋式压缩机，其特征在于：除了在连接至所述油通道(37)的连接部(48)的位置处以外，所述油室(36)的各壁(39、40、41、42)都彼此无缝地连接。
14.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：在所述中心轴承的位置处设置油腔，其中，在所述涡旋式压缩机停机之后，一定量的油在后地留在所述中心轴承的位置处。
15.根据权利要求14所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述中心轴承(17)为具有滚子元件(18)的轴承；所述滚子元件(18)保持在内环(19)和外环(20)之间，其中，所述外环(20)设置有界定内油腔的凸缘(21)。
16.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述可动转子(8)设置有填充通道(44)，该填充通道(44)连接至所述中心轴承(17)或连接至所述油通道(37)。
17.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述油室(36)下方具有放油塞(47)。
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