CN110873047A - 具有回油单元的螺旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有回油单元(2)的螺旋式压缩机(1)，其具有静止的螺旋(11)和绕动的螺旋(12)，它们将来自抽吸压力室(9)的气体压缩到高压室(8)中，其中背压室(10)与绕动的螺旋连接并将绕动的螺旋压到静止的螺旋上，并且回油单元具有背压螺旋喷嘴(3)和抽吸压力螺旋喷嘴(4)，所述背压螺旋喷嘴(3)具有在端侧连接的用于供油的高压通道(5)，所述抽吸压力螺旋喷嘴(4)具有在端侧连接的用于将油引出到抽吸压力室中的抽吸压力通道(6)，并且在背压螺旋喷嘴和抽吸压力螺旋喷嘴之间设置有用于将油引出到背压室中的背压通道(7)，其特征在于，背压螺旋喷嘴由在静止的螺旋中的柱形腔室(21)和螺旋喷嘴插入件(20)构成，而抽吸压力螺旋喷嘴由在中间壳体(18)中的柱形腔室(22)和螺旋喷嘴插入件构成，并且在静止的螺旋中的柱形腔室具有扩宽区域(15)，在所述扩宽区域中螺旋喷嘴插入件不与柱形腔室(21)接触。

Description

具有回油单元的螺旋式压缩机
技术领域
本发明涉及一种螺旋式压缩机，所述螺旋式压缩机尤其设计用于在机动车空调设施中使用。
背景技术
这种螺旋式压缩机配备有回油单元，所述回油单元实现具有一定份额的溶解的制冷剂的制冷剂油从压缩机的高压侧返回到抽吸压力侧，以便将润滑剂以尽可能短的路径再次输送给压缩机中的润滑部位进而有效部位。
在也称为涡旋式压缩机的螺旋式压缩机中，绕动的螺旋在静止的螺旋中环绕，所述静止的螺旋也称为固定螺旋。绕动的螺旋的运动与压缩空间的形成相关联，制冷剂气体首先被吸入到所述压缩空间中，并且然后在螺旋的转动过程中被压缩并且最终输出给高压室。对于绕动的螺旋的运动，部件的润滑是必需的，并且油在此从压缩机的抽吸侧输送至压缩机的高压侧。为了将具有一定份额的溶解的制冷剂的油向回输送至抽吸侧，设有回油单元。
为了最小化运动的部件的摩擦，在中等压力下设有背压室，所述背压室的压力水平作用于绕动的螺旋，以便能够实现在运动时在部件之间具有尽可能小的挤压和摩擦的力平衡。所述背压室也经由回油单元供给有制冷剂油和一定份额的制冷剂。
为了最小化由于从高压室到抽吸压力室的油回路的短接导致的制冷回路的效率损失，将所述油最大程度地与制冷剂分离，并且将所述油经由回油单元减压到背压以及随后减压到抽吸压力上并且引回。
在DE 10 2013 226 590 A1中得知这种涡旋式压缩机，所述涡旋式压缩机具有供油通道，所述供油通道具有用于回油的节流阀。节流阀通过在固定的螺旋中构成的供油孔与插入所述供油孔中的插入构件之间的间隙设置。所述间隙构成为螺旋槽形式。所述螺旋槽设置在供油孔的内环周面和插入构件的外环周面之间。涡旋式压缩机的特点在于螺旋槽的设计方案，所述螺旋槽构成在插入构件和固定的螺旋中，其中插入构件与螺旋和螺纹孔类型的穿通孔共同作用。
此外，从DE 11 2015 004 113 T5中得知一种具有回油单元的压缩机，所述压缩机由两个带有用于节流的螺旋槽的油传输元件形成。在此，设有从回油单元分出的第二供油管路，所述供油管路将油以背压水平输送至背压室。
制冷剂油的上述两级式节流的缺点在于，形成螺旋槽的元件固定不变地针对特定的使用情况并与其相协调，并且不构造成可匹配于变化的条件。
现有技术的缺点普遍在于，回油不灵活并且压力水平不能简单地匹配于其它结构设计方案。
发明内容
现在，本发明的目的在于，构造一种具有回油单元的螺旋式压缩机，所述螺旋式压缩机能够以较低耗费匹配于关于压力情况的不同条件。
所述目的通过一种具有回油单元的螺旋式压缩机来实现。在从下文中给出改进方案。
本发明的目的尤其通过一种具有回油单元的螺旋式压缩机来实现，所述螺旋式压缩机具有静止的螺旋和绕动的螺旋，其中在螺旋之间，气体从抽吸压力室被吸入、压缩和输送到高压室中。此外构成有背压室，所述背压室与绕动的螺旋连接并且作为用于压缩的背压将绕动的螺旋压到静止的螺旋上，以便通过力平衡来实现绕动的螺旋在静止的螺旋中的尽可能低摩擦的运动。
回油单元基本上由两个主要部件构成。由背压螺旋喷嘴构成，所述背压螺旋喷嘴在端侧与高压通道连接。所述高压通道将油从螺旋式压缩机的高压室引至背压螺旋喷嘴。此外，回油单元由抽吸压力螺旋喷嘴构成，所述抽吸压力螺旋喷嘴又在端侧与抽吸压力通道连接，用于将油引出到抽吸压力室中。在背压螺旋喷嘴和抽吸压力螺旋喷嘴之间以称为背压水平的压力水平分出背压通道，所述背压通道将油引出到背压室中。
以特别的方式，本发明的特征在于，背压螺旋喷嘴由柱形腔室和插入柱形腔室中的螺旋喷嘴插入件构成，所述柱形腔室尤其是在静止的螺旋中的柱形孔。
抽吸压力喷嘴由在中间壳体中的柱形腔室形成，所述柱形腔室优选也构成为柱形孔。在柱形腔室中又设置有螺旋喷嘴插入件。所述螺旋喷嘴插入件与柱形腔室的壁部相互作用，使得螺旋喷嘴构成在螺旋喷嘴插入件的表面和柱形腔室的壁部之间。螺旋喷嘴插入件的表面优选具有螺旋状的槽，所述槽在螺旋喷嘴插入件与柱形腔室的壁的接触区域中构成螺旋状的节流通道。静止的螺旋的柱形腔室现在具有扩宽区域，在所述扩宽区域中，螺旋喷嘴插入件部与柱形腔室的壁部不接触，使得在扩宽区域的区域中不进行节流，或者说剧烈减弱节流。
有利地，在中间壳体中的柱形腔室具有扩宽区域，在所述扩宽区域中螺旋喷嘴插入件同样不与中间壳体中的柱形腔室接触，进而至少减少节流。
因此，扩宽区域和尤其扩宽区域的匹配代表通过改变螺旋的有效长度的变化匹配节流的可能性。较长的扩宽区域缩短螺旋进而缩短节流，并且反之亦然。
有效地，柱形腔室在扩宽区域中相对于螺旋喷嘴插入件具有更大的直径，使得螺旋喷嘴插入件的螺旋槽在该区域中不起作用，并且在扩宽区域中不进行节流。
替选地，柱形腔室作为钻孔在整个长度上具有保持不变的直径，其中在扩宽区域中，螺旋喷嘴插入件具有减小的直径，使得又因此在扩宽区域中不进行节流。
用于将高压室连接于回油单元的背压螺旋喷嘴的高压通道的构型根据一个设计方案以角度α从高压室下降地朝向背压螺旋喷嘴倾斜或者替选地也笔直地构成。高压通道的角度或构型与高压室和螺旋喷嘴相互间的方位和位置相关。
高压通道根据一个替选的设计方案也能够构成有阶梯部。构成为两件式错开的输送孔的高压通道由与柱形腔室同轴的中心孔和与所述中心孔轴向错开的阶梯孔构成。阶梯孔和中心孔从高压室朝向背压螺旋喷嘴相对彼此设置并且构成有通向柱形腔室的截面。决定性的是，对于该功能存在流体连通，进而存在从高压通道到柱形腔室的过渡部。
此外有利的是，除了压差以外，还有方位和尤其高度差用作为用于将制冷剂油从高压室输送至螺旋喷嘴的驱动力。因此，高压通道的倾斜的设计方案或具有截面状的连接部的阶梯状的笔直的通道段彼此间的布置是有利的。
螺旋喷嘴插入件是管状体，所述管状体在一端敞开并且在另一段封闭。螺旋喷嘴插入件在外部具有螺旋槽，所述螺旋槽与柱形腔室的壁部一起形成用于对制冷剂油进行节流的螺旋状通道。螺旋喷嘴插入件的敞开的端部指向高压通道，使得在高压通道中流动的制冷剂油转入螺旋喷嘴插入件的内部的空腔中。处于高压下的制冷剂油轻微扩宽所述螺旋喷嘴插入件，由此所述螺旋喷嘴插入件密封地置于柱形腔室的壁部上。因此，螺旋槽构成在柱形腔室和螺旋喷嘴插入件的外表面之间。如果螺旋喷嘴插入件的空腔用制冷剂油充满，那么所述制冷剂油通过螺旋喷嘴插入件中在螺旋喷嘴插入件的敞开的端部处的溢流口流向外侧并且随后通过螺旋槽流到收集区域。在穿流位于背压节流区域和抽吸压力节流区域中的螺旋槽时，对制冷剂油进行节流。螺旋喷嘴插入件根据设计方案优选由塑料或金属构成。
在静止的螺旋中的柱形腔室的扩宽区域能够构成为从柱形腔室起的分阶梯的钻孔并且在柱形腔室的整个环周上延伸。用于容纳螺旋喷嘴插入件的柱形腔室有利地构成为钻孔进而优选具有圆柱形形状。
此外，高压通道能够作为输送孔笔直地或成角度地从所述柱形腔室起钻成。
有利地，在背压螺旋喷嘴和抽吸压力螺旋喷嘴之间设置有具有流动孔的磨损板，所述磨损板将两个螺旋喷嘴和固定的螺旋与中间壳体分开。
背压螺旋喷嘴分为不同的子区域。有利的是，在背压螺旋喷嘴的背压节流区域上游设置有入流区域。
同样有利的是，在抽吸压力螺旋喷嘴的抽吸压力节流区域上游设有入流区域，所述入流区域具有通向背压通道的分支。
优选的是，在背压节流区域下游和在抽吸压力节流区域下游分别设置有用于制冷剂油的收集区域。
在背压节流区域中和在抽吸压力节流区域中，螺旋喷嘴插入件分别置于柱形腔室或者说钻孔的壁部上。因此，在节流区域中构成螺旋槽，在所述螺旋槽中在制冷剂油的当前情况下对流体进行节流。
换言之，本发明的设计在于，具有用于制冷剂油的层流的螺旋状喷嘴作为在钻孔的壁部上的层流螺旋喷嘴用作对节流的阻力调节。在此，螺旋喷嘴插入件的螺旋轮廓和钻孔的壁代表流动通道。在这种情况下，仅具有正确毗连的壁的区域起到对油进行节流的作用。有效区域的匹配通过在保持其它部件和参数的同时改变钻孔几何形状可简单、低成本和有利地实现。
根据设计，起到节流作用的区域通过改变钻孔和/或螺旋喷嘴插入件的直径以及在扩宽区域中的有效部段的长度来匹配，并且设定另一压力水平。如果增大钻孔直径，那么能够不允许在扩大的区域中的节流，而不必对层流螺旋喷嘴本身进行改型。始终考虑层流螺旋喷嘴阻力级联的整个系统和其相互作用。
可估计为特别有利的是，能够在所有工作点处以优化的油管理进行背压水平的最佳设定。
在经济上有利的是，在不同的应用中可使用标准化的和规格化的相同部件，如螺旋喷嘴插入件，并且例如仅能够优化呈沉孔形式的扩宽区域的形状和长度。
通过在孔径和过渡部的形状方面的不同进行针对各个工作点的差异制造。
本发明的重要的设计方案在于沉孔的增大的直径，因此在于固定的螺旋中的扩展区域以及从高压室到背压螺旋喷嘴的倾斜的流动路径。
借助背压螺旋喷嘴的节流级联，也称为背压水平的中等压力水平通过改变用于扩宽区域的沉孔的长度来设定。在钻孔中使用层流螺旋式喷嘴作为节流阀时，通过螺旋式喷嘴轮廓和钻孔的具有相应的密封直径的壁形成节流通道。通过借助于具有较大直径的钻孔，即沉孔，改变具有相应的密封直径的钻孔壁的长度进行中等压力水平的设定。
借助该设计，能够使用统一的螺旋喷嘴插入件，以便在宽的范围内设定中等压力。沉孔，因此扩宽区域，能够在相应的螺旋喷嘴的两个端部处以及在为节流级联的部分的所有的螺旋喷嘴处应用。通过减小穿过扩宽区域的密封钻孔长度，缩短层流流动通道的长度，进而减小了限制和节流作用。通过改变、例如降低第一限流器的限制并且不改变级联中的其它限流器，例如提高中间压力。
附图说明
在实施例的参考附图的下述说明中得到本发明的设计方案的其它细节、特征和优点。附图示出：
图1示出具有带有背压螺旋喷嘴的回油单元的螺旋式压缩机的细节；
图2示出具有抽吸压力螺旋喷嘴的根据图1的螺旋式压缩机；
图3示出具有倾斜的高压通道的回油单元的细节视图；
图4、5示出具有错开的输送孔作为高压通道的回油单元的细节视图。
具体实施方式
在图1中示出具有回油单元2的螺旋式压缩机1的局部的细节剖视图。所述螺旋式压缩机1具有静止的螺旋11和在该静止的螺旋中运动的绕动的螺旋12。在所述螺旋之间产生在运行时变化的空间，所述空间根据螺旋11、12彼此间的方位具有低压或高压。制冷剂气体-油-混合物以高压进入高压室8中，其中所述油在压缩过程之后在高压室8中沉降并且从该处经由回油单元2输送给抽吸压力室9。
制冷剂气体随着油从抽吸压力室9吸入，再次在螺旋11、12之间被压缩并且被输送到高压室8中，所述回路是闭合的。
回油单元2用于，将在压缩过程之后被分离的油从高压室8再次输送给抽吸压力室9，并且在此附加地将油的一部分量以中等压力提供，所述中等压力也称为在背压室10中的背压。背压是需要的，以便将绕动的螺旋12压靠固定的螺旋11，并且在绕动的螺旋12的一侧上的在高压室8中的力与在绕动的螺旋12的另一侧上的在背压室10中的力之间建立力平衡。
回油单元2由背压螺旋喷嘴3和抽吸压力螺旋喷嘴4构成。背压螺旋喷嘴3通过在静止的螺旋11内的柱形腔室21中的螺旋喷嘴插入件20形成。背压螺旋喷嘴3的节流作用最终通过下述螺旋喷嘴插入件20实现，所述螺旋喷嘴插入件具有相应的回转槽或环形槽、螺旋槽，沿着柱形腔室21的内表面构成具有限定的大小和长度的环形槽，并且在所述环形槽内，制冷剂油从高压室8经由高压通道5流入背压螺旋喷嘴3的区域中并且在此被节流。
在此，从背压螺旋喷嘴3开始设有入流区域3，所述入流区域在所述油进入环形槽或螺旋槽中之前能够实现制冷剂油沿着柱形腔室21的壁部的均匀分布。背压螺旋喷嘴3的实际节流的区域称为背压节流区域14。在经过背压节流区域14之后，所述油减压到背压水平并且经由固定的螺旋11中的背压螺旋喷嘴3的扩宽区域15到达收集区域16，在该处收集油并且将其转入回油单元2的下一区域中。对油的节流作用几乎仅在背压节流区域14中进行，而随后的扩宽区域15和收集区域16基本上不发挥对油的节流作用。在中间壳体18中设置有带有抽吸压力螺旋喷嘴4的柱形腔室22，所述抽吸压力螺旋喷嘴经由抽吸压力通道6与抽吸压力室9连接。此外，背压室10经由背压通道7与柱形腔室22连接。
在图2中详细示出抽吸压力螺旋喷嘴4与图1的区别。减压到背压水平的制冷剂油穿过具有流动孔的磨损板17到达抽吸压力螺旋喷嘴4中。在该处，制冷剂油在入流区域19中借助用于制冷剂油的分支导入背压通道7中。背压通道7与背压室10连接，所述背压室又再与绕动的螺旋12的背侧有效连接，以在绕动的螺旋12运动时产生相应的背压。没有经由背压通道7导入背压室10中的制冷剂油这时在抽吸压力螺旋喷嘴4中并且相应地在抽吸压力节流区域24中进一步减压，并且到达抽吸压力螺旋喷嘴4的收集区域25中，在该处制冷剂油以抽吸压力转给抽吸压力通道6。在抽吸压力通道6中，制冷剂油最终到达抽吸压力室9中。在抽吸压力室9中，制冷剂油与制冷剂气体一起以抽吸压力水平从固定的螺旋中的抽吸气体入口吸入，并且最终在螺旋11、12之间被压缩，因此在此示出的油回路是闭合的。所表示的抽吸压力的压力匹配能够经由中间壳体18中的扩宽区域23进行。
在图3中详细地放大示出回油单元2，其中尤其强调地示出高压通道5的方位。位于背压螺旋喷嘴3和高压室8之间的高压通道5以角度α从高压室8朝向背压螺旋喷嘴3倾斜。斜度进而角度α为3°至6°，以便确保制冷剂油到回油单元2中的优化的流动。在附图中特别强调是在静止的螺旋11中的扩宽区域15，其中扩宽区域15以沉孔的形式构成在柱形腔室21中。
在附图4和5中示出具有在静止的螺旋11中具有错开的输送孔作为高压通道的回油单元2的详细图示的视图。输送孔由中心孔26和阶梯孔27构成。中心孔26与柱形腔室21同轴并且与该柱形腔室相比以减小的直径构成。阶梯孔27在其轴向方位中平行向上错开并且与中心孔26在截面的区域中重合。所述区域形成阶梯孔27和中心孔26的连接部。中心孔26在其直径方面与背压螺旋喷嘴3的螺旋喷嘴插入件20的空腔29相关。阶梯孔27将高压室8与中心孔26连接。制冷剂油因此从高压室8经由阶梯孔27和截面区域流入中心孔26和螺旋喷嘴插入件20的空腔29中。如果空腔20被填满，那么在制冷剂油进入螺旋槽之前，所述制冷剂油从空腔29穿过螺旋喷嘴插入件20的壁部中的溢流口28流入收集区域25中，所述收集区域构成在螺旋喷嘴插入件20的外侧和柱形腔室21的外壁之间。高压室8、阶梯孔27和中心孔26在从上向下高度上的错开的设置，因高度差引起对从高压室8到背压螺旋喷嘴3中的油流动的支持。
附图标记列表：
1 螺旋式压缩机
2 回油单元
3 背压螺旋喷嘴
4 抽吸压力螺旋喷嘴
5 高压通道
6 抽吸压力通道
7 背压通道
8 高压室
9 抽吸压力室
10 背压室
11 静止的螺旋
12 绕动的螺旋
13 入流区域背压螺旋喷嘴
14 背压节流区域
15 扩宽区域静止的螺旋
16 收集区域
17 具有流动孔的磨损板
18 中间壳体
19 具有分支的入流区域
20 螺旋喷嘴插入件
21 在静止的螺旋中的柱形腔室
22 在中间壳体中的柱形腔室
23 扩宽区域中间壳体
24 抽吸压力节流区域
25 收集区域
26 中心孔
27 阶梯孔
28 溢流口
29 空腔

Claims (10)

1.一种具有回油单元(2)的螺旋式压缩机(1)，所述螺旋式压缩机具有静止的螺旋(11)和绕动的螺旋(12)，所述静止的螺旋和绕动的螺旋将来自抽吸压力室(9)的气体压缩到高压室(8)中，其中背压室(10)与所述绕动的螺旋(12)连接并将所述绕动的螺旋(12)压到所述静止的螺旋(11)上，并且所述回油单元(2)具有背压螺旋喷嘴(3)和抽吸压力螺旋喷嘴(4)，所述背压螺旋喷嘴具有在端侧连接的用于供油的高压通道(5)，所述抽吸压力螺旋喷嘴具有在端侧连接的用于将油引出到所述抽吸压力室(9)中的抽吸压力通道(6)，并且在所述背压螺旋喷嘴(3)和所述抽吸压力螺旋喷嘴(4)之间设置有用于将油引出到所述背压室(10)中的背压通道(7)，其特征在于，所述背压螺旋喷嘴(3)由螺旋喷嘴插入件(20)和在所述静止的螺旋(11)中的柱形腔室(21)构成，而所述抽吸压力螺旋喷嘴(4)由螺旋喷嘴插入件(20)和在中间壳体(18)中的柱形腔室(22)构成，并且在所述静止的螺旋(11)中的柱形腔室(21)具有扩宽区域(15)，在所述扩宽区域中所述螺旋喷嘴插入件(20)不与所述柱形腔室(21)接触。
2.根据权利要求1所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，在所述中间壳体(18)中的柱形腔室(22)具有扩宽区域(23)，在所述扩宽区域中所述螺旋喷嘴插入件(20)不与所述柱形腔室(22)接触。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，所述柱形腔室(21、22)在所述扩宽区域(15、23)中具有较大的直径，使得在所述扩宽区域(15、23)中不进行节流。
4.根据权利要求1或2所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，所述柱形腔室(21、22)在整个长度上具有保持不变的直径，并且在所述扩宽区域(15、23)中，所述螺旋喷嘴插入件(20)具有减小的直径，使得在所述扩宽区域(15、23)中不进行节流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，所述高压通道(5)以角度α下降地从所述高压室(8)朝向所述背压螺旋喷嘴(3)倾斜地构成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，所述高压通道(5)构成为输送孔，其中所述输送孔由与所述柱形腔室(21)同轴的中心孔(26)和与所述中心孔轴向错开的阶梯孔(27)构成，并且所述阶梯孔(27)和所述中心孔(26)从所述高压室(8)朝向所述背压螺旋喷嘴(3)彼此设置并且构成有截面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，在所述背压螺旋喷嘴(3)和所述抽吸压力螺旋喷嘴(4)之间设置有具有流动孔的磨损板(17)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，在所述背压螺旋喷嘴(3)的背压节流区域(14)上游设置有入流区域(13)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，在所述抽吸压力螺旋喷嘴(4)的抽吸压力节流区域(24)上游设有具有通向所述背压通道(7)的分支的入流区域(19)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的螺旋式压缩机(1)，其特征在于，在所述背压节流区域(14)下游和在所述抽吸压力节流区域(24)下游设置有收集区域(16、25)。
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