CN109386467B - 油分离装置和卧式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油分离装置，包括支架和过滤件。所述支架上设置有开口。所述过滤件配装在所述支架的外侧并覆盖所述开口。根据本发明的油分离装置可以提高润滑油的油位，减少对油池的扰动并且降低油循环率。本发明还提供一种包括该油分离装置的卧式压缩机。

Description

油分离装置和卧式压缩机

技术领域

本发明涉及油分离装置以及具有该油分离装置的卧式压缩机。

背景技术

压缩机一般包括壳体、容纳在壳体中的压缩机构、驱动压缩机构的旋转轴和提供动力使旋转轴旋转的马达等。压缩机的各个可动部件(例如，涡旋压缩机的动涡旋、转子压缩机的转子、轴承等)均需要润滑油的润滑以维持各个可动部件以及整个压缩机的工作稳定性和可靠性。因此，压缩机的润滑油循环系统是压缩机的重要组成部分。

在压缩机运行时，润滑油例如在压差的作用下或者在泵油机构的作用下从油池被输送至压缩机的各个可动部件处以便对各个部件进行润滑从而维持可动部件的正常运转，最后还返回至油池。此外，在润滑油的循环过程中，它还可以将各个部件的接触表面之间的杂质带走以减小磨损，以及将各个部件的因摩擦或电流而产生的热带走。

在润滑油的循环过程中，有些润滑油会随着工作流体一起离开压缩机。如此，在压缩机工作一段时间之后，油池中的润滑油的量逐渐减少，即，油位下降，导致润滑油的量不足以维持可动部件的正常运转，因而导致压缩机无法正常工作。所以，维持压缩机内的油池的油位是非常重要的。另一方面，随着工作流体排出压缩机的润滑油也会附着到诸如冷凝器和蒸发器的盘管中，从而影响工作流体与周围空气的换热效率。因此，压缩机需要合理地控制其润滑油循环率(也称之为油循环率)。此处，油循环率可以理解为排出压缩机的每单位工作流体中所含润滑油的(质量)比率。

因此，在本领域中一直存在改进油循环率的空间。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种油循环率能够被合理控制并确保足够油位的油分离装置。

本发明的另一个目的在于提供一种包括从压缩的工作流体中高效地分离出润滑油的油分离装置。

本发明的另一个目的在于提供一种容易制造、装配的油分离装置。

本发明的另一目的是提供一种包括上述油分离装置的卧式压缩机。

根据本发明的一个方面，提供了一种油分离装置，包括支架和过滤件。所述支架上设置有开口。所述过滤件配装在所述支架的外侧并覆盖所述开口。在根据本发明的油分离装置中，由于支架设置在过滤件的内侧，因而可以提高润滑油的油位，减少对油池的扰动并且降低油循环率。

在本发明的一些实施方式中，由穿过所述支架的中心轴线的假想平面将所述支架分为第一半部和第二半部，所述开口设置在所述第一半部上，所述第二半部是实体部分。

在本发明的一些实施方式中，所述第一半部上对称地设置有两个开口。

在本发明的一些实施方式中，所述支架包括圆筒形壁，所述过滤件布置在所述圆筒形壁上。

在本发明的一些实施方式中，所述支架还包括设置在所述圆筒形壁的一端处的端壁，所述端壁为从所述圆筒形壁径向向内延伸的环形壁或者封闭所述圆筒形壁的端部的圆形壁。

在本发明的一些实施方式中，所述过滤件呈圆筒形。

在本发明的一些实施方式中，所述油分离装置还包括设置在所述过滤件的内侧用于保持所述过滤件的内保持件和/或设置在所述过滤件的外侧用于保持所述过滤件的外保持件。

优选地，所述内保持件和/或所述外保持件为螺旋弹簧。

在本发明的一些实施方式中，所述油分离装置还包括设置在所述过滤件的端部中的至少一个端部处的端部保持件。

可选地，所述过滤件为金属滤网。

在本发明的一些实施方式中，所述两个开口经由分隔肋分隔开。

根据本发明的另一方面，提供了一种卧式压缩机，包括壳体、压缩机构以及如上所述的油分离装置。所述壳体包括端盖。所述压缩机构容纳在所述壳体中并用于对工作流体进行压缩。所述油分离装置设置在所述压缩机构的排气口处。

在本发明的一些实施方式中，所述油分离装置固定至所述端盖，所述油分离装置的纵向轴线大致平行于所述卧式涡旋压缩机的纵向轴线。

在本发明的一些实施方式中，所述卧式涡旋压缩机还包括将所述壳体内的空间分隔成高压侧空间和低压侧空间的隔板，所述油分离装置设置在所述端盖与所述隔板之间。

在本发明的一些实施方式中，所述油分离装置的开口位于穿过所述支架的中心轴线的假想水平面的上方。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的特征和优点将变得更加容易理解。这些附图仅为示例性的并且不是按比例绘制，附图中：

图1是根据本发明实施方式的压缩机的纵向剖视图；

图2是图1的压缩机的包括油分离装置的局部放大示意图；

图3是根据本发明实施方式的油分离装置的支架的示意图；

图4是图3的支架的端视图；

图5是根据本发明实施方式的油分离装置的油分离部件的示意图；

图6是图3的支架的立体示意图；

图7是对比示例的油分离装置的剖视示意图，其中，油分离装置组装至隔板；以及

图8是图7的对比示例的油分离装置的支架的立体示意图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。本文中使用的方向性术语，例如“水平方向”和“竖向方向”，是以图中所示的方位作为参考。

下面参照附图来描述根据本发明实施方式的油分离装置以及包括该油分离装置的压缩机。图中示出的是低压侧卧式涡旋压缩机，然而，应理解的是，本发明还适用于其它类型的压缩机，例如，立式涡旋压缩机、高压侧涡旋压缩机、转子压缩机、活塞式压缩机等。

下面，参照图1描述根据本发明实施方式的卧式涡旋压缩机。图1是示例性卧式涡旋压缩机1的纵向剖视图，其中用箭头示出了压缩机的润滑油循环。

如图所示，卧式涡旋压缩机1包括壳体10以及容置在壳体10内的马达20、旋转轴30以及压缩机构40。马达20经由旋转轴30驱动压缩机构40以对工作流体(例如，制冷剂)进行压缩。

壳体10大致呈封闭的圆筒形。壳体10可以包括主体11和固定至主体11的轴向两端的第一端盖12和第二端盖13。在主体11上装配有用于吸入制冷剂的吸气端口(图中未示出)，在第二端盖13上装配有用于排出压缩后的高压制冷剂的排气端口(图中未示出)。在主体11和第二端盖13之间还设置有大致横向于主体11延伸的隔板14，从而将压缩机壳体10的内部空间分隔成高压侧和低压侧。具体地，由第二端盖13和隔板14限定了高压侧空间，而由隔板14、主体11与第一端盖12限定了低压侧空间。马达20、旋转轴30以及压缩机构40位于低压侧空间内，这种压缩机也称为低压侧压缩机。

马达20包括固定于壳体10的定子22和固定于旋转轴30的转子24。在马达20启动时，转子24相对于定子22旋转并带动旋转轴30旋转。

旋转轴30的第一端(图中为右侧端部)可以经由第一轴承由第一轴承座50支撑，而第二端(图中为左侧端部)可以经由第二轴承由第二轴承座52支撑。旋转轴30还包括设置在第二端处的用于驱动压缩机构的偏心曲柄销32。卧式涡旋压缩机1的旋转轴30大致水平地延伸。也就是说，卧式涡旋压缩机1的纵向方向大致平行于水平方向。

压缩机构40包括彼此啮合的定涡旋部件42和动涡旋部件44。定涡旋部件42和动涡旋部件44均包括端板和从端板一侧延伸的螺旋形叶片。在定涡旋部件42与动涡旋部件44的螺旋形叶片之间形成从径向外侧至径向内侧逐渐减小的一系列的压缩腔。旋转轴30的偏心曲柄销32经由衬套33插入到动涡旋部件44的毂部46中以旋转地驱动动涡旋部件44，使得动涡旋部件44绕定涡旋部件42绕动(即，动涡旋部件的中心轴线绕定涡旋部件的中心轴线运动，但是动涡旋部件本身不会绕本身的中心轴线旋转)，以对吸入到压缩机构40的压缩腔中的制冷剂进行压缩。压缩的制冷剂经由压缩机构的排气口48排出至高压侧空间中。

在压缩机中还设置有润滑油供给系统，以便向各个运动部件供给润滑油以对各个运动部件进行润滑。润滑油除了可以为压缩机的相关部件提供润滑作用之外，还可以提供冷却和清洁作用。因此，润滑油回路的设计和构成成为卧式涡旋压缩机设计中保障压缩机的润滑和高效稳定运行的一个重要环节。

作为润滑油供给系统的一部分，或者作为润滑油供给系统的示例，在旋转轴30中设置有润滑油通道34。润滑油通道34可以包括位于旋转轴30的第一端的同心孔34a和与同心孔34a连通并朝向第二端延伸的偏心孔34b。在图示的示例中，偏心孔34b延伸穿过旋转轴30的偏心曲柄销32到达第二端的端面。偏心孔34b相对于同心孔34a径向偏移并且相对于旋转轴30的旋转轴线偏移。

可以在旋转轴30的第一端处设置油供给装置(例如，间歇性供给装置)或泵油机构PM。在图1的示例中，利用竖向分隔件(同时也用作第一轴承座50的支撑件)15隔出单独的油池S，这样有利于监测和控制油池S中的油位始终处于允许压缩机正常运转的油位。然而，本领域技术人员可以理解，本发明不限于此。例如，也可以利用双层外壳或单独的腔室结构或任何其他适合的形式来形成油池S。

如图所示，通过泵油机构PM将油池中的润滑油泵送到同心孔34a中。当旋转轴30旋转时，润滑油在离心力的作用下沿着偏心孔34b向第二端行进。在润滑油沿着润滑油通道34行进的过程中，润滑油可以经由旋转轴30中设置的径向孔流出以润滑例如轴承等压缩机的关键部件。润滑油行进至旋转轴30的第二端并从旋转轴30的偏心曲柄销32离开进入第二轴承座52的凹部中，由此可以对衬套33进行润滑。一部分润滑油沿着旋转轴30的外周面流动，对第二轴承等进行润滑，之后滴落至壳体底部，另一部分润滑油可以行进至第二轴承座52与动涡旋部件44的支承表面之间，由此形成的油雾进入压缩机构中或者滴落至壳体底部。

进入压缩机构的润滑油与压缩气体一起经由压缩机构的排气口排出至高压侧空间中。润滑油与压缩气体的混合物流经油分离装置70，大部分润滑油被分离出来并在高压侧空间中积聚于壳体底部，少部分润滑油随着压缩气体排出压缩机。

离开压缩机1的润滑油可以随着工作流体一起经过外部制冷剂循环回路再次通过吸气端口返回压缩机1。积聚在壳体底部的润滑油在压差的作用下或借助于引导装置通过供油管路(例如，毛细管60、导管80)返回至油池S或者直接返回至旋转轴30的润滑油通道34中，由此实现压缩机内部的润滑油循环。

在压缩机的运行过程中，旋转轴、动涡旋部件、马达转子等部件的运动会将从旋转轴的润滑油通道供给的润滑油以油雾的形式分布在压缩机壳体内的空间中并被压缩机构压缩后排出到高压侧。因此，从压缩机壳体上的排气端口排出的高压工作流体(高压制冷剂)中常常含有润滑油。如果随着高压工作流体排出压缩机的润滑油的量较大，则一方面压缩机内油池的油位下降，导致润滑油的量不足以维持压缩机的正常运转；另一方面排出的润滑油会附着到诸如冷凝器和蒸发器的盘管中，从而影响工作流体与周围空气的换热效率。因此，压缩机需要合理地控制其润滑油循环率(也称之为油循环率)。

下面参见图2至图6来详细描述根据本发明实施方式的油分离装置。如图所示，油分离装置70包括支架71和过滤件72。过滤件72配装在支架71上并且位于支架71的外侧。

在图示的示例中，支架71大致呈圆筒形。支架71包括圆筒形壁712，过滤件72布置在圆筒形壁712上。应理解的是，壁712的形状不限于圆筒形，例如可以是多边形、椭圆形等。圆筒形壁712上设置有用于工作流体流动通过的开口711和713。穿过支架71的中心轴线的假想平面P1(在图示的示例中为水平面，如图4所示)将支架71的圆筒形壁712分成第一半部712a(在图示的示例中为上半部)和第二半部712b(在图示的示例中为下半部)。开口711和713设置在第一半部712a上。第二半部712b上没有设置开口或间隙，而是连续延伸的实体部分。在对高压侧油池的储油量要求不高的情况下，设置在第一半部712a上的开口711和713也可以部分地延伸到第二半部712b上，或者可以在第一半部712a和第二半部712b二者上都设置开口，以提供更大的过滤和流通面积。

在图示的示例中，第一半部712a上对称地设置有两个开口711和713，开口711和开口713之间由分隔肋716(如图6所示)分隔开。图6中所示的分隔肋716沿支架71的纵向方向延伸，由此使得两个开口711和713沿圆周方向并排布置，或者相对于穿过支架71的中心轴线的假想竖直平面P2(如图4所示)对称布置。然而，在替代性实施方式中，分隔肋716可以沿支架71的圆周方向延伸，沿支架71的纵向方向(轴向方向)在分隔肋716的两侧分别设置有开口，即，开口在支架71的纵向方向上并排布置。开口711和开口713可以具有相同的形状和大小或者可以具有不同的形状和大小。应理解的是，开口的数量和结构不局限于图示的示例，而是可以根据应用情况而变化。例如，开口可以是格栅的形式。在支架71的结构强度得以保证的情况下，可以仅设置一个开口。优选地，在支架71的结构强度得以保证的情况下，开口的尺寸尽可能的大，以增加用于高压工作流体的内侧流动面积，从而提高油分离效率。

可选地，支架71还可以包括设置在圆筒形壁712的一端处的端壁714。端壁714可以是中间有圆孔的环形壁或者可以是封闭的圆形壁。在图示的示例中，可以通过例如焊接或粘结等方式将支架71的端壁714固定至压缩机的第二端盖13。在替代性实施方式中，支架71上可以设置有用于将支架71安装至固定结构(例如，壳体、压缩机的固定部件等)的任何合适的安装特征(例如，凸缘、安装孔，凸台等)。

在图示的示例中，过滤件72大致呈圆筒形。应理解的是，过滤件72的形状不局限于圆筒形，例如可以是多边形、椭圆形等。过滤件72的形状和/或大小可以与支架71、特别是壁712的形状和/或大小相匹配。过滤件72可以由适于将工作流体中的润滑剂分离出来的任何合适的材料制成。例如，过滤件72可以由金属滤网构成。考虑到过滤件72可以进行一定程度的塑性变形，过滤件72的长度可以大于壁712的长度。

应理解的是，根据应用情况，过滤件72可以保持或固定至支架71，或者过滤件72可以滑动地安装于支架71上。在替代性实施方式中，过滤件72可以与支架71形成为一体件。

在本发明的实施方式中，油分离装置70还可以包括设置在过滤件72的内侧用于保持过滤件72的内部轮廓的内保持件74。内保持件74可以是螺旋弹簧。应理解的是，内保持件74可以是能够保持过滤件且保证过滤件的足够的内侧流动面积的任何合适的构件。优选地，内保持件74是弹性的，以允许过滤件72的长度变化。

在本发明的实施方式中，油分离装置70还可以包括设置在过滤件72的外侧用于保持过滤件72的外部轮廓的外保持件76。外保持件76可以是螺旋弹簧。应理解的是，外保持件76可以是能够保持过滤件且保证过滤件的足够的外侧流动面积的任何合适的构件。优选地，外保持件76是弹性的，以允许过滤件72的长度变化。

在本发明的实施方式中，油分离装置70还可以包括设置在过滤件72的两个轴向端部中的至少一个端部处的端部保持件。在图示的示例中，油分离装置70包括设置在过滤件72的每个轴向端部处的端部保持件75a、75b。端部保持件75a、75b均包括位于过滤件72的内侧的圆筒部751和从圆筒部751径向向外延伸的凸缘部753。应理解的是，端部保持件75a、75b的结构不局限于图示的示例。端部保持件75a和75b可以具有相同的结构和尺寸，或者可以具有不同的结构和尺寸。内保持件74、外保持件76和/或端部保持件75a、75b可以与过滤件72形成为一体件，或者可以与过滤件72预先组装在一起，如图5所示。

根据本发明的油分离装置70可以安装在压缩机1的压缩机构40的排气口48处。如图1所示，油分离装置70可以布置在第二端盖13与隔板14或定涡旋部件42(不存在隔板的情况下)之间。油分离装置70的纵向轴线(中心轴线)大致平行于压缩机1的纵向轴线(中心轴线)。可选地，油分离装置70的纵向轴线(中心轴线)可以与压缩机构40的排气口48的中心轴线重合。

参照图1的卧式涡旋压缩机1，在第二端盖13组装之前，可以先将油分离装置70的支架71例如通过焊接的方式固定至第二端盖13，然后将过滤件72(或者由内保持件74、外保持件76和/或端部保持件75a、75b与过滤件72组装在一起形成的组件)配装至支架71上。这样，第二端盖13可以带着油分离装置70一起组装至压缩机的其他部分。油分离装置70特别是其过滤件72可以优选地抵靠隔板14。在压缩机没有设置隔板14的情况下，油分离装置70特别是其过滤件72可以直接抵靠定涡旋部件。为了允许过滤件72紧密地设置在第二端盖13和隔板14之间，油分离装置70的支架71可以抵靠隔板14或者与隔板14间隔一定距离，例如，几毫米。也可以构想将油分离装置固定于隔板或定涡旋部件上。

在装配有油分离装置70的压缩机1中，可以在从压缩机构排出的高压工作流体离开压缩机之前从该高压工作流体中分离出润滑油，以良好地控制润滑油循环率。一方面，可以将压缩机内油池的油位保持在期望水平处或者保持在尽可能高的水平处。另一方面，可以使离开压缩机进入压缩机系统中的润滑油量减小，例如，使进入换热器中的润滑油量减小，从而提高压缩机系统的整体工作效率。

图7和图8示出了对比示例的油分离装置70’。如图所示，油分离装置70’包括支架71’和位于支架71’内侧的过滤件72’。支架71’包括呈多边形的端壁714’和从端壁714’的外周边缘延伸的多个轴向壁712’。在相邻轴向壁712’之间具有间隙715’以允许压缩的高压工作流体从油分离装置70’流出。

在图7和图8所示的对比示例中，支架71’设置在过滤件72’的外侧。由于不期望润滑油浸没支架71’，因此支架71’限制了润滑油的油位的最大阈值。此外，由于间隙715’的存在，高压工作流体当从邻近润滑油的间隙715’流出时会扰动润滑油，由此可能携带较多的润滑油排出压缩机，如图7中的箭头所示。过滤件72’位于支架71’的内侧，因此过滤件72’的内侧流动面积大于外侧流动面积。对于图7和图8所示的油分离装置的结构，高压工作流体流过油分离装置的速度较快，这不利于从高压工作流体中分离处润滑油。

在图1至图6所示的根据本发明的油分离装置中，过滤件72配装在支架71的外侧。因此，允许润滑油的油位至少可以到达支架附近。换言之，可以增加油位的最大阈值。油位的增加有利于在压缩机出厂前即充注足够的润滑油，而且也有利于使足量的润滑油返回至第一端盖12处的油池S，从而确保稳定的和足量的润滑油循环。

在本发明的油分离装置中，可以仅在支架71的第一半部712a上设置开口，第二半部712b上不设置开口而是封闭的。如图1所示，当油分离装置70安装至压缩机上之后，第一半部712a在竖向方向上对应于上半部，第二半部712b在竖向方向上对应于下半部，因此，封闭的下半部允许进一步增加油位的最大阈值。采用本发明的油分离装置的卧式压缩机，高压侧空间中的油位的最大阈值可以达到油分离装置的中心轴线处，或者到达卧式压缩机的竖向高度的40％，甚至50％。

开口711、713设置在支架71的上半部，因此可以将高压工作流体向上引导排出。这样，可以避免高压工作流体对油分离装置下方的润滑油造成扰动，而且可以减小高压工作流体的流动速度以便充分地将润滑油从高压工作流体中分离出来。

由于过滤件72配装在支架71的外侧，因此过滤件的外侧流动面积大于内侧流动面积，这更有利于将高压侧空间的高压工作流体中的润滑油分离出来并降低从油分离装置排出的气流的速度，从而降低这些气流对高压侧油池中的润滑油的扰动，由此进一步降低油循环率。

尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式，但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (14)

1.一种用于从卧式压缩机中压缩的工作流体分离出润滑油的油分离装置，包括：

支架(71)，所述支架(71)包括限定有内部空间的壁，所述壁包围并且平行于所述支架(71)的中心轴线延伸，所述支架(71)上设置有开口(711、713)；以及

过滤件(72)，所述过滤件(72)配装在所述支架(71)的所述壁的外侧并覆盖所述开口(711、713)，

其中，由穿过所述支架(71)的所述中心轴线的假想平面将所述支架(71)分为第一半部(712a)和第二半部(712b)，所述开口(711、713)设置在所述第一半部(712a)上，所述第二半部(712b)是实体部分。

2.根据权利要求1所述的油分离装置，其中，所述第一半部(712a)上对称地设置有两个开口。

3.根据权利要求1所述的油分离装置，其中，所述支架(71)的所述壁为圆筒形壁(712)，所述过滤件(72)布置在所述圆筒形壁(712)上。

4.根据权利要求3所述的油分离装置，其中，所述支架(71)还包括设置在所述圆筒形壁(712)的一端处的端壁(714)，所述端壁(714)为从所述圆筒形壁(712)径向向内延伸的环形壁或者封闭所述圆筒形壁的端部的圆形壁。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的油分离装置，其中，所述过滤件(72)呈圆筒形。

6.根据权利要求5所述的油分离装置，其中，所述油分离装置(70)还包括：

设置在所述过滤件(72)的内侧用于保持所述过滤件的内保持件(74)；和/或

设置在所述过滤件(72)的外侧用于保持所述过滤件(72)的外保持件(76)。

7.根据权利要求6所述的油分离装置，其中，所述内保持件(74)和/或所述外保持件(76)为螺旋弹簧。

8.根据权利要求7所述的油分离装置，其中，所述油分离装置(70)还包括设置在所述过滤件(72)的至少一个端部处的端部保持件(75a、75b)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的油分离装置，其中，所述过滤件(72)为金属滤网。

10.根据权利要求2所述的油分离装置，其中，所述两个开口经由分隔肋(716)分隔开。

11.一种卧式压缩机，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)包括端盖(13)；

压缩机构(40)，所述压缩机构(40)容纳在所述壳体(10)中并用于对工作流体进行压缩；以及

根据权利要求1至10中的任一项所述的油分离装置(70)，所述油分离装置(70)设置在所述压缩机构(40)的排气口(48)处。

12.根据权利要求11所述的卧式压缩机，其中，所述油分离装置(70)固定至所述端盖(13)，所述油分离装置(70)的纵向轴线大致平行于所述卧式压缩机(1)的纵向轴线。

13.根据权利要求12所述的卧式压缩机，其中，所述卧式压缩机(1)还包括将所述壳体(10)内的空间分隔成高压侧空间和低压侧空间的隔板(14)，所述油分离装置(70)设置在所述端盖(13)与所述隔板(14)之间。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的卧式压缩机，其中，所述油分离装置(70)的开口位于穿过所述支架(71)的中心轴线的假想水平面的上方。