CN1071414C - 设有油分离器的往复活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

一往复活塞压缩机，其缸体具有前后两端及一沿纵轴延伸的中心孔和多个轴向延伸的气缸孔。中心孔在缸体前端有一开端，另一端为闭端。气缸孔内有可往复滑动的活塞。中心孔内插有驱动轴驱动活塞的往复运动。一对设在中心孔内的径向轴承支承着轴向延伸的驱动轴。压缩机和外部管路之间的油分离器用来去除高压气内的润滑油。一储油器用来积聚由油分离器从高压气中去除的润滑油，气缸体在中心孔的盲端附近设有部分储油腔。

Description

设有油分离器的往复活塞式压缩机

本发明涉及一种设有油分离器以便用来从压缩机排放的高压冷却气中去除润滑油的改进的往复活塞压缩机。

在汽车的空调系统中通常采用往复式冷却压缩机以便用来将压缩的冷却气供应到冷却管路内。这种压缩机通常具有：一个气缸体，其上有多个环绕气缸体纵轴线排列的气缸孔；可在各气缸孔内滑动以便在上死点和下死点之间往复的双头活塞；以及一个用来使双头活塞住复的驱动机构。该驱动机构有一驱动轴可旋转地由一对径向轴承经气缸体支承着，并可运转地连接到一个驱动能源如汽车发动机上；还有一个旋转斜盘或凸轮盘装在驱动轴上。该旋转斜盘通过装在各活塞上的导向靴与双头活塞接合，并被一对止推轴承支承着。

这些运动元件，特别是压缩机内的径向轴承和止推轴承，都用润滑油来润滑。润滑油在分布到径向轴承和止推轴承后聚集在旋转斜盘室内。然后，在旋转斜盘室内的润滑油被压缩过程中来自外部冷却管路的低压冷却气携带，使排放的高压冷却气中含有雾状的润滑油。高压冷却气内的雾状润滑油容易粘附在空调系统内冷却管路的内表面上，如果冷却气在输送到冷却管路之前不把其中的润滑油去除的话，那么冷却管路的热交换效率便会降低。

因此，在一种现有技术的压缩机中，在离开压缩机而在压缩机和冷却回路之间的高压管内设有油分离器，以便在从压缩机排放出来的高压冷却气还没有输送到冷却管路之前去除其中的润滑油。除去的油通过一个油返回管回到压缩机内。但由于返回管的内径较小，并且在环绕压缩机而安排冷却管路时往往使返回管有一较长的长度，因此返回管容易堵塞。

这样，设有构成一体的油分离器的压缩机便发展起来。这种设有构成一体的油分离器的压缩机具有一个设在与气缸体后端面连接的后壳体内的油存储器。这时压缩机便会遭遇到这样的问题，在压缩机内设置一个要积聚较大体积润滑油的油箱或存储器由于油存储器所需空间会使压缩机的体积过大。

另外，当压缩机长期停止使用时，润滑油会从油存储器流出，通过将油供往轴承的通道而流入中央旋转斜盘室内。当压缩机长期停止使用而重新启动时，高压冷却气便会从油分离器通过空的油存储器和通道反方向流入到中央旋转斜盘室内。设置阀门机构来防止这种反方向流动会降低压缩机的可靠性因为阀门机构有可能失效。

再则，在中央旋转斜盘室内，沿着其周壁流动的低压冷却气容易阻止润滑油使它不能到达轴承。从而润滑油不能很好地分布，这种情况使我们不能用普通轴承或滑动轴承来代替滚柱轴承或滚珠轴承作为径向轴承和止推轴承。

本发明的一个目的是要解决现有技术中的上述问题，并提供一种具有较大油存储器而不会增加压缩机体积的改进的往复活塞压缩机。

本发明的另一个目的是要提供一种改进的往复活塞压缩机，该压缩机能在长期停止使用后重新启动时防止冷却气从油分离器反向流动到中央旋转斜盘室。

本发明还有一个目的是要提供一种往复活塞压缩机，该压缩机的油循环系统能够将润滑油充分地分送到各轴承上。

按照本发明而提供的往复活塞压缩机适宜从外部管路中接受低压气，并将高压气输送给外部管路。该压缩机包括一个具有前、后端的气缸体。该气缸体包括一个沿纵轴延伸的中心孔，和多个环绕中心孔排列而沿轴向延伸的气缸孔。该中心孔有一在气缸体前端的敞开端和一与此相对的封闭端。壳体装置用螺栓密封地装在气缸体的两端，还有阀板被夹紧在气缸体和壳体装置之间。该气缸体还包括多个安排在中心孔周围而沿轴向延伸的螺栓插入孔以便用来接受螺栓。该螺栓插入孔的直径大于螺栓的直径以便在螺栓插入孔和插入的螺栓之间形成环形的空间。在气缸孔内设有多个可滑动的活塞以便在其内往复运动。在中心孔内插有一根沿轴向延伸的驱动轴以便用来驱动活塞的往复运动，而在中心孔内设有一对径向轴承用来支承沿轴向延伸的驱动轴。有一油分离器设在压缩机和外部管路之间以便用来去除以雾状包含在高压气内的润滑油。还设有一个油存储器以便用来积聚油分离器从高压气中去除的润滑油，至少有一部分油存储腔设在气缸体内中心孔盲端的附近。在中心孔和油存储器之间设有油通道以便用来将润滑油分送到径向轴承上。油通道包括一个设在气缸体内而位在中心孔的盲端和油存储器之间的小孔，及一对分别沿气缸体的前端和后端延伸的通道。这对通道中的一条在气缸体后端的通道至少将一个螺栓插入孔用流体通道连接到油存储器上。另一条通道则将螺栓插入孔中之一用流体通道连接到中心孔的开口附近。这样，一部分润滑油便通过位于至少一个螺栓插入孔和所插入螺栓之间的至少一个环形空间从油存储器供应到中心孔。

按照本发明，润滑油是从至少部分是在气缸体中心孔盲端附近形成的油存储器，通过通道分送到设在中心孔内的径向轴承上的。因此，与现有技术的压缩机相比，油存储器的容量能够增加而压缩机的外廓体积可不增加。

另外，油通道是在中心孔的两端、在径向轴承和止推轴承所设置部分的外侧连接到中心孔上的。当压缩机长期停止使用而重新启动时，由于径向轴承和止推轴承使通过其内的流体产生压降，因此能够阻止从油分离器到中央旋转斜盘的反向流动。

以上这些和其他的目的和优点及进一步的说明将结合附图进行论述，其中：

图1为按照本发明的压缩机沿图3中Ⅰ-Ⅰ线的纵向剖面图；

图2为按照本发明的压缩机沿图3中Ⅱ-Ⅱ线的纵向剖面图；

图3为按照本发明的压缩机沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的侧向剖面图；

图4为按照本发明的压缩机用的油分离器的顶视图；

图5为按照本发明的压缩机用的止推轴承的纵向剖面图；及

图6为图5的止推轴承的外盘的侧视图。

参阅图1、2和3，一台双头活塞和旋转斜盘式的冷却压缩机设有前、后气缸体1和2，它们在轴向用多个螺栓7，在本例中为五个，连接在一起，从而形成一个整体的气缸体组合件。整体的气缸体组合件1和2具有前(图1和2中的左面)和后(图1和2中的右面)端面，并具有一个中心孔1a。

中心孔1a沿着气缸体组合件的纵轴线延伸，并在气缸体组合件1和2的前端面上有一敞开的前端，而后端则由壁49予以封闭。驱动轴9从中心孔1a的前敞开端插入到中心孔内，使驱动轴9可旋转地装在气缸体组合件1和2内的一对径向轴承50和51上。

前、后壳体5和6分别密封地装在气缸体组合件1和2的前、后端上。有一对阀板3a和3b被夹紧在气缸体组合件1和2及壳体5和6之间。螺栓7分别插入到螺栓插入孔4a、4b、4c、4d和4e内，这些孔排列在中心孔1a的周围并与纵轴线平行地从前壳体5通过气缸体组合件1和2向后壳体6延伸。螺栓插入孔的直径大于插入螺栓7的外径。

驱动轴9的前端通过前壳体5内的壳体孔5a向外伸出，使压缩机能够在运转上通过一个合适的传动机构(未示出)连接到一个旋转的驱动能源如汽车发动机(未示出)上。在壳体孔5a内设有密封件27借以防止冷却气从壳体孔5a和驱动轴9之间漏出去。

多个沿轴向平行延伸的气缸孔11，在本例中为五个，在整个气缸体组合件1和2中以等间距间隔开地排列在驱动轴的周围。在这些气缸孔11中，双头活塞12可在上死点和下死点之间往复滑动。气缸孔11的内表面和双头活塞12的两个端头限定着压缩室。

汽缸体组合件1和2还包括一个中央旋转斜盘室8。该室8可通过抽吸通道(未示出)用流体通道与安排在外部冷却回路内的蒸发器(未示出)连接。在中央旋转斜盘室8内，在驱动轴9上装有一个用作凸轮板的旋转斜盘10可与轴一同旋转。该旋转斜盘10通过在各活塞12内制出凹窝而形成的导向靴13与双头活塞12接合。这样，驱动轴9的旋转就可通过旋转斜盘10转变成为双头活塞12在气缸孔11内的往复运动。

在旋转斜盘10与气缸体组合件1和2之间设有一对滑动式止推轴承40和41，以便用来支承旋加在旋转斜盘10上的推力载荷。前、后气缸体1和2分别形成内对接面1c和2c，而旋转斜盘10则形成前、后对接面10a和10b。止推轴承40和41分别被夹紧在前气缸体1的内对接面1c和旋转斜盘10的前对接面10a之间，以及在后气缸体2的内对接面2c和旋转斜盘10的后对接面10b之间。

从图1和2中可以看到，前气缸体的内对接面1c和旋转斜盘10的前对接面10a是这样成形的，使这些面能够对接抵压在止推轴承40的整个表面上。止推轴承40被牢固地夹紧在前气缸体1和倾斜旋转斜盘10之间。在另一方面，后气缸体2的内对接面2c却是这样成形的，它只能与止推轴承41的径向上的内部接触，而后对接面10b的成形使它只能与止推轴承41的径向上的外部接触。这样，止推轴承41虽然被夹紧在后气缸体2和旋转斜盘10之间，但在运转时，它能在轴向上变形，从而能够吸收施加在旋转斜盘10上的轴向冲击载荷。

参阅图5和6，其中示出止推轴承的外形。在图5和6中，只示出止推轴承40，因为止推轴承40和41基本上彼此相同。止推轴承40具有第一盘或外盘40a及第二盘或内盘40b，这些盘的形状均为环形。外盘和内盘40a和40b的内径略大于驱动轴的外径以便在驱动轴9与止推轴承40和41之间有一小间隙。外盘40a在其内端面上可设有氟树脂，最好是聚四氟乙烯的表面镀层，借以减少外盘与内盘40a和40b之间的摩擦力，因为这两个盘在装配好以后互相接触。内盘40b包括在其内径上的多个轴向槽47和在其外端面上的多个曲线形槽46，上盘40a就对接在这个外端面上。

本压缩机还具有前、后抽吸室14和15，及前、后排放室16和17，这些室基本上均为环形，并都由阀板3a和3b及前、后壳体5和6来形成。在图3中，只有后抽吸室15和后排放室17用点线示出。阀板3和4上设有抽吸孔18和19，通过该孔将低压冷却气引入到压缩室内，在该室内双头活塞向下死点移动进行压缩；还设有排放孔20和21，通过该孔，压缩的高压冷却气从压缩室被排放到排放室16和17内，此时在压缩室内双头活塞向上死点移动。抽吸阀22和23设在阀板3a和3b的内侧表面上，而排放阀24和25则设在阀板3a和3b的外侧表面上。

螺栓插入孔4a、4c和4e成为第一组螺栓插入孔，它们用壁8a在流体流动上与中央旋转斜盘室8隔开。螺栓插入孔4b和4d成为第二组螺栓插入孔，它们在流体流动上与中央旋转斜壁室8连通。最好，第一组的螺栓插入孔4a、4c和4e与第二组的螺栓插入孔4b和4d交替排列并以等间距环绕驱动轴9间隔开。具体点说，参阅图3，第一组的两个螺栓插入孔4a和4e被设置在上部而剩下来的一个4c被设置在气缸体组合件1和2的下部。第二组的螺栓插入孔4b和4d分别被设置在螺栓插入孔4a和4c及螺栓插入孔4c和4e之间。

第二组的螺栓插入孔4b和4d开通地连接到前、后抽吸室14和15之内。当装配好以后，在螺栓插入孔4b和4d的内表面和插入螺栓7的外表面之间的间隙便可在前、后抽吸室14和15之间提供一条通过中央旋转斜盘室8的流体通道。低压冷却气便可从外部冷却管路的蒸发器通过中央旋转斜盘8及第二组的螺栓插入孔4b和4d引入到前、后抽吸室14和15之内。

在另一方面，前、后排放室16和17通过一条穿过气缸体组合件1和2而与驱动轴9平行延伸的第一高压冷却气通道34(见图3)在流体流动上彼此连通。另外前、后排放室16和17还通过一根下面将要说明的高压冷却气管37与安排在外部冷却管路(未示出)上的冷凝器(未示出)连接。

设有一台离心式润滑油分离器26以便用来将从排放室排出的高压冷却气中所含的雾状润滑油去除。具体点说，参阅图3，润滑油分离器26具有一个整体地连结在气缸体组合件1和2上的壳体28，和一个用来封闭壳体28的顶部开口的顶壁29。

壳体28具有一个设有圆筒壁的圆筒形旋流室32，和一个与旋流室32邻接的第一油存储腔36。有一在其周边部上设有许多小孔35a的圆形隔板35将旋流室32分成上、下两室32b和32c。如图3所示，在旋流室32和第一油存储腔36之间还设有小孔28a以便使它们互相连通。

壳体28还包括一个与旋流室32的圆筒壁相切而向旋流室32内开通的切线形入口32a。在切线形入口32a和第一高压冷却气通道34之间设有第二高压冷却气通道33。此外还设有高压冷却气管37以便用来将旋流室32连接到外部冷却管路的冷凝器上。在图3中可以看出，高压冷却气管37的一端通过顶壁29伸入到旋流室32内。

第一高压冷却气通道34、第二高压冷却气通道33和切线形入口32a使旋流室32及前、后排放室16和17能用流体通道连通起来。切线形入口32a将来自前、后排放室16和17的高压冷却气导入到旋流室32内使它在该室内成为旋流。

在第一油存储腔36和第一组的螺栓插入孔中的一个插入孔之间设有第一油通道36a。具体点说，这个插入孔就是设在第一油存储腔36下面的螺栓插入孔4a。

参阅图1，在后气缸体2内有一与中心孔1a在轴向上对齐的凹部52。该凹部52与中心孔1a用壁49隔开，该壁49同时将中心孔1a的后端封闭。凹部52在后气缸体2的后端上向外开放。在后壳体6内有一与后气缸体2内的凹部对齐的中心凹部53，其直径与凹部52的直径相同。在后气缸体2和后壳体6之间的阀板3b上也有一个与凹部52和53对齐的中心孔54，其直径与凹部52和53的直径相同。

凹部52和53及中心孔54构成第二油存储腔。第二油存储腔通过第二油通道38(见图3)可在流体流动上与螺栓插入孔4a连通。第二油通道38由沿着后气缸体的后端面而在螺栓插入孔4a的后端开口和凹部52之间延伸的槽构成。第二油通道38也可由沿着阀板3b内面的槽构成，阀板3b被夹紧在后气缸体2和后壳体6之间。

在后气缸体的中心孔1a和凹部52之间的壁49内开有一个小孔48。该孔使第二油存储腔和中心孔1a之间能用流体连通，从而可使来自第二油存储腔的润滑油导向驱动轴9的后端。

第二油存储腔还通过第三油通道30与设在整个气缸体组合件1和2下部的螺栓插入孔4c连通。第三油通道30由沿着后气缸体2的后端面而在第二油存储腔的底部和螺栓插入孔4c之间延伸的槽构成。

还有一条第四油通道55设在前气缸体1的前端面上用来使润滑油从螺栓插入孔4c向上导引到前气缸体1的中心孔1a内。从螺栓插入孔4c延伸到中心孔1a内的第四油通道55是沿着前气缸体1的前端面设置的。第四油通道55也可设在阀板3a的内面上，而将该阀板3a夹紧在前气缸体1和前壳体5之间。

按照本发明的较优实施例的压缩机的功能性操作将在下面说明：

通过旋转斜盘10和双头活塞12的接合，驱动轴9的旋转被转变为双头活塞12在气缸孔11内的往复运动。

将低压冷却气从设在外部冷却系统内的蒸发器通过中央旋转斜盘室8，螺栓插入孔4b和4d、抽吸室14和15、和抽吸口18和19而引入到压缩室内，在该室内双头活塞12移向下死点而进行压缩。

然后双头活塞12在压缩室内移向上死点，压缩而成的高压冷却气通过排放口20和21被排放到排放室16和17内。从该排放室16和17，高压冷却气通过第一和第二高压冷却气通道34和33及切线形入口32a被导引到油分离器26内。切线形入口32a引导高压冷却气使它由切线方向进入旋流室32并沿旋流室32的圆筒壁前进，从而造成高压冷却气的旋流。

高压冷却气的旋流在冷却气内所含的润滑油油雾上产生离心力，使高压冷却气体内的润滑油油雾朝向旋流室32的圆筒壁运动，当它到达旋流室32的圆筒壁时便循着圆筒壁向下移动，通过小孔35a，来到位在隔板35下面的旋流室32的下室32b。在另一方面，高压冷却气通过排放管37流出旋流室32来到外部冷却系统中的冷凝器内。这样，在冷却气从压缩机出来、供应到外部冷却管路之前，润滑油便已从高压冷却气中除掉。

从高压冷却气中除掉的润滑油由于离心力通过隔板35上的小孔35a，来到旋流室32的下室32c。从该下室32c，润滑油通过小孔28a，流入到第一油存储腔36内。然后，润滑油通过第一油通道36a、螺栓插入孔4a和第二油通道38流到第二油存储腔52、53和54内并在那里积聚起来。

在第二油存储腔内的一部分润滑油通过中心孔后端的小孔48朝向驱动轴9的后端而流入到中心孔1a内。驱动轴9的旋转使在驱动轴9的外表面和径向轴承51的内表面之间的间隙内的压力减小从而将润滑油从第二油存储腔吸引到间隙内。在间隙内的润滑油继续向止推轴承41移动，然后流入到外盘41b的轴向槽47内。轴向槽47导引润滑油流向曲线槽46并使它在离心力作用下沿该槽流动。当润滑油沿曲线槽46流动时润滑油还流出该槽而流入到内、外盘41a和41b之间的界面内。然后润滑油流到中央旋转斜盘室8内。

本行业的行家当可理解，由于在旋流室32和中央旋转斜盘室8之间存在着压力差，因此也驱使润滑油从旋流室32流向中央旋转斜盘室8。

在第二存储腔内的润滑油的其余部分通过第三油通道30、螺栓插入孔4c和第四油通道55流到前气缸体1的中心孔1a内。驱动轴9的旋转使在驱动轴9的外表面和径向轴承50的内表面之间的间隙内的压力减小从而将润滑油从第二存储腔通过油通道吸引到间隙内。在间隙内的润滑油如同上面关于止推轴承41所说那样，最终流到中央旋转斜盘室8内。本行业的行家当可理解，由于在旋流室32和中央旋转斜盘室之间存在着压力差，因此也驱使润滑油从旋流室32流向中央旋转斜盘室，如同上述那样。

流到中央旋转斜盘室8内的润滑油被低压冷却气携带流出，然后该冷却气被压缩机压缩并排出。润滑油被油分离器26从高压冷却气中除掉，如同上述那样。

本行业的行家当可理解上面所说为这个公开装置的一个较优实施例，从中可以作出各种变化和修改而仍不离开本发明的创意和范围。

Claims (9)

1．一种往复活塞压缩机，适宜从外部管路中接受低压气，并将高压气提供给外部管路，该压缩机包括：

一个具有前、后端的气缸体，该气缸体包括一个沿纵轴延伸的中心孔，和多个环绕中心孔排列而沿轴向延伸的气缸孔，该中心孔有一在气缸体前端的敞开端和一与此相对的封闭端；

壳体装置，用螺栓密封地装在气缸体的两端，还有阀板被夹紧在气缸体和壳体装置之间；

气缸体还包括多个安排在中心孔周围而沿轴向延伸的螺栓插入孔以便用来接受螺栓，该螺栓插入孔的直径大于螺栓的直径以便在螺栓插入孔和插入的螺栓之间形成环形的空间；

多个可滑动的活塞，设在气缸孔内以便在其内往复运动；

一根沿轴向延伸的驱动轴，插入在中心孔内以便用来驱动活塞的往复运动；

一对径向轴承，设在中心孔内，用来可旋转地支承沿轴向延伸的驱动轴；

一个油分离器，设在压缩机和外部管路之间，以便用来去除以雾状包含在高压气内的润滑油；

一个油存储器，用来积聚被油分离器从高压气中去除的润滑油，至少有一部分油存储腔设在气缸体内中心孔盲端的附近；及

油通道，设在中心孔和油存储器之间，以便用来将润滑油分送到径向轴承上，油通道包括一个设在气缸体内而位在中心孔的盲端和油存储器之间的小孔，及一对分别沿气缸体的前端和后端延伸的通道，这对通道中的一条在气缸体后端的通道至少将一个螺栓插入孔用流体通道连接到油存储器上，另一条通道则将螺栓插入孔中之一用流体通道连接到中心孔的开口附近，这样，一部分润滑油便通过位于至少一个螺栓插入孔和所插入螺栓之间的至少一个环形空间从油存储器供应到中心孔。

2．按照权利要求1的压缩机，其特征为，壳体装置包括抽吸室和排放室；

抽吸室用流体通道连接到外部管路和气缸孔上，以便接受来自外部管路的低压气并将该低压气引入到气缸孔内；

排放室用流体通道连接到气缸孔和外部管路上，以便用来接受在气缸孔内压缩而成的高压气并将它导向外部管路。

3．按照权利要求2的压缩机，其特征为，还具有一个旋转斜盘，该斜盘装在沿轴向延伸的驱动轴上，可与驱动轴一同旋转并可与双头活塞接合，使沿轴向延伸的驱动轴的旋转转变为双头活塞的往复运动；及

一个设在气缸体内用来容纳旋转斜盘的中央旋转斜盘室，该室用流体通道连接到外部管路和抽吸室上，以便用来接受低压气并将它导引到抽吸室内。

4．按照权利要求3的压缩机，其特征为，中央旋转斜盘室通过位于至少一个螺栓插入孔和所插入螺栓之间的至少一个环形空间用流体通道连接到抽吸室。

5．按照权利要求4的压缩机，其特征为，旋转斜盘是由一对设在旋转斜盘与径向轴承内侧的气缸体之间的止推轴承来支承的，径向轴承和止推轴承都采用滑动式轴承。

6．按照权利要求5的压缩机，其特征为，其余螺栓插入孔中至少有一个孔可在中央旋转斜盘室与抽吸室之间提供流体通道。

7．按照权利要求6的压缩机，其特征为，油分离器包括一个设有圆筒壁的圆筒形旋流室和一块将旋流室分成上、下两室的圆形隔板，沿着隔板的圆周设有许多小孔从而使上、下两室的流体能互相连通；

有一进入口用来将来自排放室的高压气导引到旋流室内，进入口的开口朝向旋流室的上室内并与圆筒壁相切以便在上室内造成高压气的旋流，使包含在高压气内成为雾状的油受到离心力的作用而被除去；

还有一根高压管用来导引去除润滑油以后的高压气。

8．按照权利要求7的压缩机，其特征为，旋流室的下室用流体通道连接到油存储器上。

9．按照权利要求8的压缩机，其特征为，油存储器包括一个设在气缸体内中心孔盲端附近的凹部，一个设在气缸体后端和壳体装置之间的阀板上的中心孔，以及一个设在气缸体后端上所装壳体内的凹部、在气缸体内的凹部、在阀板上的中心孔和在壳体内的凹部都与气缸体的纵轴线对齐。

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