CN1086447C - 用于变速密闭压缩机的离心油泵 - Google Patents

Abstract

离心油泵，用于变速密闭压缩机，这种压缩机具有一密闭壳体，在其内部装有一缸体，缸体支撑一偏心主轴，主轴上装一电动马达的转子，偏心轴具有至少一个油路，油路具有一通向偏心轴的下端，在缸体内偏心轴和转子的组合件在其下部装有一油泵转子的上部延伸体和一管套，管套装在压缩机的内部，并至少围着所述油泵转子上位于转子以外的部分，所述油泵转子具有一离心区，离心区沿径向延伸。

Description

用于变速密闭压缩机的离心油泵

本发明涉及一种用于往复式变速密闭压缩机的油泵，特别是用于冰箱和冷冻机的主轴式压缩机的油泵。

这些装置要求其相应的密闭压缩机具有准确的制冷量，足以从冷冻介质中排除内热。由于制冷量与由压缩机泵送的致冷物质的流量成正比，致冷量的变化意味着由压缩机所泵送物质的流量变化。这一连续不断获取物质流量变化的技术是通过改变马达的转速取得的。

研究表明，变速压缩机要求15Hz到100Hz或者说900到6000rpm的工作范围以取得良好的致冷性能。这种速度的变化会影响压缩机的机械运行，特别是影响油泵的运行，这里，油泵的任务在于将滑油泵送到压缩机械的轴承和其他如连杆和活塞等要求润滑的部分中去。

离心泵是密闭式压缩机最常用的滑油泵送机械，这不仅是由于其价格较低，还由于其足以在3000到3600rpm的转速下运行，而这种转速取决于电网的频率。然而，这种机械在低速下却无法运行。

普通的离心油泵，如图1所示目前使用着的油泵，当压缩机要求在低速下工作时就不能将滑油泵送到轴承中去。

离心泵的运行限度与其大小半径(R)和(r)之差有关，这可从以下等式中看出，这一等式决定着离心泵的性能：

ω＝〔(2·g·h)/(R²-r²)〕^1/2其中：h为要求从油面到轴承的泵送高度；g为万有引力常数；R为泵的较大半径；r为较小半径；ω为角速度(rd/sec)。

仅仅通过增大泵的较大半径(R)来提高油泵的效率是难以实现的，因为，增大半径(R)对完成所需泵送工作来说确实是必不可少的，可是，在这同时也影响到压缩机轴的外径，因而也影响整个压缩机的制造工艺及其性能，这是由于这样会加大摩擦损失。应该看到，直径上较小的变化不足以在接近或低于900rpm的转速下达到离心泵送所要求的程度。

在密闭式压缩机中广泛应用的具有立轴或卧轴的普通离心泵可查阅专利US4,478,559、US4,569,639、DT209,877和FR2,492,471。但上述离心泵在低于900rpm左右的转速下并不能工作或工作效率很低。

在另一种解决办法中，如一属同一申请人而在审理中的专利申请所述，提高泵送效率是通过一个具有上行螺旋凹槽的油泵转子取得的，凹槽沿一所述转子纵向延伸体的外表设置。这种办法虽在较一般油泵为低的转速(600rpm)下体现了润滑的效率，但其泵送的效果是通过沿油泵转子的螺旋凹槽对滑油作机械引流取得的。

这样，本发明的一个目的在于提供一种用于往复式主轴变速密闭压缩机的油泵，其泵送性能、即转速在约600rpm下的性能，与作机械引流的油泵相当。

本发明的第二个目的在于提供一种以上所述油泵，在不改变缸体构件的结构和尺寸的条件下提高其泵送能力。

本发明的第三个目的在于提供一种制造和组装简单的油泵。

本发明的第四个目的在于提供一种在压缩机的油槽内不会产生滑油涡流的油泵，这种涡流产生在某些普通的油泵中。

这些和其他的目的和优点是从采用本发明的一种变速密闭压缩机的油泵中取得的，此油泵具有一密闭壳体，壳体在其底部构成一滑油槽，在其内部装有一缸体，缸体支撑一偏心主轴，主轴上装一电动马达的转子，偏心轴具有至少一个油路，油路具有通向偏心轴下端的一下端和一通向偏心轴中段偏上部分外边的上端，在缸体内，偏心轴和转子的组合件在其下部装有一油泵转子的上部延伸体和一管套，管套装在压缩机的内部，并至少围着所述油泵转子上位于转子以外的部分，所述油泵转子在其位于转子以外的延伸体上具有一离心区，离心区沿径向延伸而超出偏心轴下端的边缘，并具有一下端开口，此开口始终浸在油槽内，并始终与至少一个上部径向开口作流体沟通，此开口与至少一个导油轴向通路连通，此通路是在油泵转子上所述转子以外部分的外周表面和相邻的管套内壁部分上一个相应的扇形段之间构成的，所述轴向通路通过至少一个引流通路与油路的下端连通，此引流通路是纵向穿过油泵转子的上部延伸体设置的。

上述油泵的优点并不受压缩机实际尺寸的影响，在此油泵内，最小的转速(60rpm)可很容易地通过调节油泵转子直径取得。油泵在高于6000rpm的转速下也可使用而并不损害其运行，还可将其用于按一般方法安装的压缩机，也就是马达装在机体的下部。

现就本发明参照附图说明如下，附图中：

图1示出属现有技术油泵的径向纵剖面图，装在一密闭压缩机内，示有尺寸h₁、h₂、R和r；

图2a和2b分别示出属现有技术的油泵在一正常的角速度(2a)下和在一降低的角速度(2b)下泵送滑油时的放大视图；

图3以一纵视图示出带有本发明油泵的密闭压缩机内部；

图4为本发明油泵的放大横剖面图。

如以上各图所示，一主轴变速密闭压缩机具有一密闭壳体1，在其底部构成一滑油槽2，在其内部装有一缸体3，缸体具有一用以支撑一偏心主轴5的轴承4，轴5具有一上端5a、一下端5b和一电动马达6，马达具有一装在缸体3上的定子7和一装在偏心轴5上的转子8，转子装在偏心轴5位于轴承4下面的一个区段上，构成一偏心轴和转子的组合件，所述偏心轴5至少具有一油路9，油路具有一通向偏心轴5下端5b的下端9b和一在轴承4的区段上通向偏心轴5中段偏上部分外面的上端9a，所述偏心轴5在其下端5b与一离心泵转子10的上端10a配接，此转子下端开口10b浸在油槽2内的滑油中。

在图2a和2b所示的压缩机中，轴承和其他构件的润滑是通过偏心轴和转子的组合件旋转时的离心作用完成的，在压缩机的正常工作下，旋转速度约为3000-3600rpm。

但，在一般低于2000rpm的低速旋转下，构件的润滑处于临界状态，有时甚或根本无润滑，这是由于在油路9内通过离心作用所形成的油柱不再到达所述油路9的上流9a。

在这种压缩机中，油泵的效率是其浸在槽2中的较小直径(半径r)和其较大直径(半径R)之间比例关系的函数，所述两值越接近，所述油泵的润滑强度越低，这在本报告一开始就已提到。

按本发明，采用离心泵来提高泵送能力是通过加大所述较小半径r和一较大半径R之间的差值取得的，半径r与为使滑油进入油泵转子10所设下端开口10b有关，半径R与油泵离几何轴线的最大间距有关。较大半径R取决于至少应设置的一个径向通路11的长度，此通路最好与滑油入口的下端开口10b正交，并通过所述下端开口10b使取自油槽2的滑油与一下面将予说明的取油区相沟通。

在另一可能的结构中，所述径向通路11从油泵转子10的下端开口10b斜向上方。

如在PI9201761中所述，本发明的油泵转子具有一形成一夹持式筒形头部的上部延伸体12和一管套20。接装用上部延伸体12防止油泵转子10与偏心轴和转子的组合件之间的相对运动，这是由所述头部12的侧壁对在偏心轴5下端5b所形成的一轴向空腔内壁所施加的压力取得的，或者是由此侧壁在偏心轴5未延伸到转子8下端面的情况下对在转子8轴向中心孔下部所形成的一轴向空腔内壁所施加的压力取得的。

按本发明，所述上部延伸体12有其下端连接着与所述油泵转子10几何轴线同心的一个周边环形凹槽13，此凹槽与相邻的管套20内壁构成一油环，从油槽2中泵送来的滑油不断地留存在此凹槽上以便将其送到油路9中去。

在所述周边凹槽13和油路9之间的流体构通是通过一个在上部延伸体12内部的L形引流通路14取得的，这样，其较短的径向延伸部分与一中心轴向延伸部分相连接，用以提升滑油。所述引流通路14具有一通向偏心轴5油路内部的出油上端14a和一通向周边凹槽13的进油下端14b，此进油下端与一以下将予说明的油路连接，在此油路内留存着从油槽2中离心泵送来并将无功率损耗地将其引向油路9的滑油。

在另一可能的结构形式中，将周边凹槽13设置于上部延伸体12周边上引流通路14下端14b所在的一扇形段上。在以上任一解决办法中，所述周边凹槽13可在围绕所述上部延伸体12的外壁直至与所述引流通路14的下端14b连接的情况下沿一向上延伸的螺旋形线路随意设置，此线路不超出偏心轴的下端。这样，为对滑油进行引流，所述螺旋形凹槽应设在上部延伸体12与管套20内壁接触的部件上，占有所述头部12周壁上的一弧形延伸段，取决于所需引向油路9的油量。

尽管图中未示出，在另一结构方案中，引流通路14可成为至少一个从周边凹槽13向上延伸到油泵转子10上端10a的在外表面上的纵槽。另一可供选择的结构方案具有带若干引流通路14的上部延伸体12，通路纵向穿过所述头部的内部，并形成一束向上辐散的通路。在再一可供选择的结构方案中，上部延伸体12结合采用多个引流通路和多个外表凹槽而在周边凹槽13和油路9之间保持流体沟通。

油泵转子10还具有一离心下部，此下部具有一离心底部15，底部最好呈扁圆形，在其中心，从其上表面向上设置上部延伸体12，从其下表面向下，与头部找正设置一泵送管路16，此管路为管状导管，始终浸在油槽2中，通过此管路将滑油引向径向通路11。所述管路16具有一上部开口16a，使油泵转子10的下部开口10b与径向通路11连通。所述径向通路11具有一外端11b，此端与圆形底部15的下缘相隔一定距离，从而与管套20相互构成一配油环路17，这里不断留存着从油槽2离心泵送来的滑油。

滑油转子10上位于偏心轴5以外的部分围有管套20，此管套固定在压缩机的某一部分上，例如固定在其壳体上，使其不能与所述油泵转子10一起旋转。这种固定可以如PI9201761中所述进行。在所示实施例中，通过一固定臂50作所述固定，此臂又固定在压缩机的内部，例如固定在其壳体1上。

所述管套20具有一上部开口20a，上部开口对着偏心轴5的下端5b，具有与油路9的下端9b相配的直径，并与一下部开口20b连通，下部开口的直径略大于油泵转子10相应底部15的直径。所述下部开口20b对着油槽2，并以其端边始终与所述油槽2内的滑油相隔一定距离。管套20始终与油泵转子10保持一定间距，从而与转子之间形成一尽量小的径向间隙，为防止所述管套20与偏心轴和转子的组合件一起旋转以致停止滑油的引流工作，所述间隙是必要的。

如以上提到的专利文件所述，如果上部延伸体12上并不固定在所述轴向空腔内的区段具有周边凹槽而凹槽在此区段上作进一步的螺旋状延伸，这样，图中虽未示出，管套20的上端20a可插入轴向空腔内。

所述管套20上部开口20a的边缘与偏心轴5相隔一较小距离，从而使其间呈现一薄层润滑油膜，油膜在偏心轴和转子的组合件旋转时防止所述部件之间的接触磨损。

在此结构形式中，管套20的下部开口20b在所述套管20的体内部分上形成一周边裙体，其壁面平行于偏心轴5下端5b的壁面，此裙体构成所述配油环形通路17的外壁。从所述环形通路17的某一部分中，最好相对于所述周边裙体纵向地延伸着一润滑流体的上升通路18，此通路使通过径向通路11离心泵送来的滑油通向上部延伸体12引流通路14的进油口14b。此上升通路由管套20内壁的一凹槽构成，凹槽宽度至少与通路11的直径相当，以免产生滑油环形通路16的饱和状态，从而使滑油返回油槽2，降低泵送效率。

在滑油泵送工作中，油泵转子10从油槽2中将滑油离心泵送到通路11中，这里，由于半径R增大，所述滑油通向油路17而使能量增加，并无明显耗损地保持到所述滑油到达油泵转子10的上端10a，再通向油路9。

Claims (8)

1.用于变速密闭压缩机的离心油泵，这种压缩具有一密闭壳体(1)，在其底部构成一滑油槽(2)，在其内部装有一缸体(3)，缸体支撑一偏心轴(5)，轴上装一电动马达(6)的转子(8)，偏心轴(5)具有至少一个油路(9)，油路具有一通向偏心轴(5)下端(5b)的下端(9b)和一通向偏心轴(5)中段偏上部分外边的上端(9a)，在缸体内，偏心轴和转子的组合件在其下部装有一油泵转子(10)的上部延伸体(12)和一管套(20)，管套装在压缩机的内部，并至少围着所述油泵转子(10)上位于转子(8)以外的部分，其特征在于：所述油泵转子(10)在其位于转子(8)以外的延伸体上具有一离心区(15)，离心区径向延伸而超出偏心轴(5)下端(5b)的边缘，它与上部延伸体(12)轴向合作，并与泵送管路(16)对准；泵送管路(16)具有一下端开口(10b)，此开口始终浸在油槽(2)内，并始终与至少一个上部径向开口(11b)作流体沟通，此开口与至少一个导油轴向通路(18)连通，此通路是在油泵转子(10)的所述转子(8)以外部分的外周表面和相邻的管套(20)内壁部分上一个相应的扇形段之间构成的，所述导油轴向通路通过至少一个引流通路(14)与油路(9)的下端连通，此引流路设置成纵向穿过油泵转子(10)的上部延伸体(12)，形成对偏心轴(5)的油路内打开的轴向延伸部分，进油下端(14b)与上径向通路开口(11b)流体连通，上述上径向通路开口(11b)位于离油泵几何轴线最大距离处。

2.按权利要求1所述油泵，其特征是，导油轴向通路(18)由管套(20)相应的相邻内壁部分上的一凹槽构成。

3.按权利要求1所述油泵，其特征是：导油轴向通路(18)与一配油环路(17)连通，环路在油泵转子(10)内部和管套(20)之间构成，所述环路(17)与上部径向开口(11b)作流体沟通。

4.按权利要求2所述油泵，其特征是：离心区由一扁圆底部(15)构成，底部具有上下周边，在其内部至少设有一个径向通路(11)，此通路连通下端开口(10b)和上部径向开口(11b)。

5.按权利要求3所述油泵，其特征是：各径向通路与偏心轴(5)正交。

6.按权利要求1所述油泵，其特征是：各导油轴向通路(18)通过至少一个引流通路(14)与油路(9)连通，引流通路纵向设置在油泵转子(10)上部的内部。

7.按权利要求6所述油泵，其特征是：引流通路(14)为一设在所述油泵转子(10)内的轴向中心部分，其上端(14c)通向油路(9)，其至少一个径向下端(14b)通向导油轴向通路(18)。

8.按权利要求7所述油泵，其特征是：引流通路(14)的各下端(14b)通向一环形油路(13)，此油路在油泵转子(10)上位于转子(8)下端边缘以外并与此边缘相邻的本体部分上沿周边设置。