CN111033004A - 设置有油泵的机器及用于启动这种机器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器，设置有机器元件(2)和油泵(4)以及用于驱动机器元件(2)和油泵(4)的马达(3)，油泵(4)设置有带有转子(12)的轴(13)，油泵(4)设置成将油从储油器(5)经由入口通道(8)泵送到通向马达(3)和/或机器元件(2)的喷嘴，以润滑和/或冷却一个或多个轴承或其他机器部件，其特征在于，在入口通道(8)中在油泵(4)附近设有阻挡部(16)，阻挡部高于油泵(4)的轴(13)的中心轴线(18)的高度(A)减去油泵(4)的转子(12)的最小直径(B)除以二。

Description

设置有油泵的机器及用于启动这种机器的方法
技术领域
本发明涉及设置有油泵的机器。
背景技术
众所周知，高速旋转机械，例如无油螺杆压缩机、无油(螺杆)鼓风机或无油涡轮压缩机，经常使用滚珠轴承和齿轮。
在高速下，这些轴承和齿轮需要良好计量的油润滑：油既不能太多，这会导致液压损失乃至过热；但是油也不能太少，这会导致润滑不良和过热。
为此，采用了喷油润滑，其中，所使用的喷嘴具有非常精确的孔，孔指向需要润滑的确切部位。
相关部位是用于滚珠轴承的座圈和用于齿轮的齿轮啮合部。
必须向喷嘴提供已过滤和冷却并以适当压力供应的油。为此，通常在机器中设置有油路，油路通常包括储油器、油泵、油冷却器、油过滤器以及互连管道，它们可以集成在机器其他零件中或可以不集成在机器其他零件中。通常还设置有最小压力阀、旁路、油压传感器和温度传感器。
油泵起着至关重要的作用：如果不能适时地把足够的油供应到喷嘴，则润滑不良会导致轴承和/或齿轮的损坏或故障。
可以使用由单独的马达驱动的油泵。
这样做的优点是可以控制油泵，但是缺点是需要单独的马达和控制或转向单元。
这不仅更昂贵，而且还增大了机器的尺寸，并且意味着增加了需要维护且可能发生故障的额外部件。
因此，使用驱动机器元件的马达来驱动油泵也非常令人感兴趣。这确保了每当机器运行时油泵都将始终运行。
合适的油泵是齿轮泵、内齿轮泵(例如内齿轮转子泵)和旋转叶片泵。
US 3995978描述了内齿轮转子泵。
此类泵可以设计成：当以驱动机器元件的马达的速度驱动泵时泵送适量的油，通过选择适当的泵宽度和/或齿数或叶片数，油泵能够直接安装到马达轴上，从而导致非常紧凑、耐用、高效且经济的机器。
然而，把油泵直接装配到马达轴上这种安装方式的缺点是：油泵在机器中必须装配得相当高，因此相对于储油器是升高的。
这意味着：在启动时必须首先从将油泵与储油器连接的吸管中将油泵抽空空气，随后油泵必须从储油器吸油并泵送油。
如果油泵中已有一些油，则这会工作得最好，以使得当油泵启动时，该油立即飞溅到周围并且有助于密封泵中的间隙，从而优化了油泵的吸力。
因此，在油泵的组装过程中，通常把少量油施加到油泵。
然而，当泵在组装后很长一段时间内首次启动时，该初始油量可能已经部分蒸发或完全蒸发，因此不再足以正常启动油泵。
US 3859013描述了一种油泵，其中，虹吸管式结构设置在油泵与储油器之间的入口管中，这确保了少量油在储油器附近保留在入口管中。然而，在启动时，在油可以从虹吸管中吸出之前油泵仍需要吸入大量空气。
发明内容
本发明的目的是提供对前述缺点和其他缺点中至少一个缺点的解决方案。
本发明的目的是一种机器，其设置有机器元件和油泵以及用于驱动机器元件和油泵的马达，油泵设置有带有转子的轴，油泵设置成将油从储油器经由入口通道泵送到通向马达和/或机器元件的喷嘴，以润滑和/或冷却机器的一个或多个轴承或其他零件，其特征在于，在入口通道中在油泵附近设置有阻挡部，阻挡部高于油泵轴中心轴线高度减去油泵转子最小直径除以二。
优点在于：这保证了一旦机器停止则有相当大量的油保留在油泵中和油泵与阻挡部之间的入口通道中，以使得当机器(重新)启动时油泵的整个内腔可以用油润湿并且油泵的吸力将立即很高。
以这种方式，一旦(重新)启动机器，油就将开始快速且平稳地流动。
优选地，阻挡部的高度小于油泵轴中心轴线高度减去油泵轴直径除以二。
这将防止油经由油泵的轴泄漏，和/或无需对轴进行额外密封。
本发明还涉及一种用于启动根据本发明的机器的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
-将挥发性比油低的润滑剂注入油泵的内腔中；
-随后启动马达。
以这种方式，在机器启动时总会有一些润滑剂，从而提高了油泵的吸力，可以启动油路，并且油填充了油泵以及油泵与阻挡部之间的入口通道。
这对于保证成功地首次启动机器特别有利。
作为挥发性较小的润滑剂，可以使用油、油脂或分子量比油高的物质等，包括例如石蜡油、凡士林、真空油脂等。
附图说明
为了更好地展示本发明的特点，在下文中参考附图通过非限制性示例描述了根据本发明设置有油泵的机器以及用于启动这种机器的方法的一些优选实施例，其中：
图1示意性地示出根据本发明的机器；
图2示意性地更详细地示出图1中的马达和油泵；
图3示出根据图2中箭头F3的视图，泵的壳体被部分地剖视；
图4更详细地示出在图3中用F4所示的部分；
图5示出图4的替代实施例。
具体实施方式
图1中所示的机器1在本例中是压缩机装置1。然而，不排除机器1是真空泵装置或膨胀机装置。
压缩机装置1主要包括用于压缩气体的压缩机元件2、马达3、油泵4、储油器5以及油路6。
马达3将直接驱动压缩机元件2和油泵4两者。图2示出马达轴7将能够直接驱动油泵4。
油路6将允许油泵4经由入口通道8从储油器5泵送油，之后，油可以经由油路6中的管道9输送到通向马达3和/或压缩机元件2中特定部位的喷嘴，以用于机器1的一个或多个轴承或其他零件的润滑和/或冷却。
如果油泵4由压缩机元件2的马达3驱动，那么它将位于比储油器5高很多的高度处。这意味着从储油器5延伸到油泵4的入口通道8相对较长。
油泵4包括壳体10，定子11和转子12安装在壳体中。转子12安装到由马达轴7驱动的轴13上。
油泵4是“内齿轮转子”(gerotor)式的，但这对于本发明不是必需的。
壳体10设置有用于油的入口14(入口通道8与之连接)以及用于泵送油的出口15。
在图3中，入口14和出口15清晰可见。
如图4所示，阻挡部16在油泵4附近设置在入口通道8中。
“阻挡部16”在此是指这样一种结构，其将确保一旦马达3关闭则一定量的油就将保留在由阻挡部16封闭或隔离的腔17中。
“在油泵4附近”在此是指：保留的油所保留的位置使得当油泵4启动时油能够立即由油泵4泵送。
这意味着，例如：保留的油将至少部分地位于油泵4中，或者保留的油将正好位于油泵4的入口14处。
图3还清楚地示出，阻挡部高于油泵4的轴13的中心轴线18的高度A减去油泵4的转子12的最小直径B的一半。
通过使阻挡部16至少与用线C所表示的该最小高度一样高，足够的油将保留在阻挡部16与油泵4之间入口通道8中由阻挡部所封闭或隔离的腔17中，其中，油泵4的内腔在启动时可以立即润湿。通过用油立即润湿内腔，转子12和定子11将立即被该油密封，以使得油泵4的吸力立即最大化。
在本例中，并且优选地，阻挡部16的高度D小于油泵4的轴13的中心轴线18的高度A减去油泵4的轴13的直径E的一半。
如果阻挡部16高于用线F所表示的该最大高度，则保留的油的油面将会高于油泵4的轴13的底部。这会使油沿着油泵4的轴13漏出，并且/或者将会需要在油泵4的轴13上设置密封件以便避免这种情况。
除了阻挡部16的最小高度和最大高度D以外，阻挡部16在本例中并且优选地设计成使得可以容纳在油泵4中以及油泵4与阻挡部16之间入口通道8中的油的体积最少是油泵4冲程容积的两倍。
这样做的优点是：在启动油泵4时在油泵4与入口通道8中立即存在足够的油，以使得不仅可以立即润湿内腔，而且一定量的油可以立即向上泵送或通过出口15泵送到油路6并且继续泵送到机器1的需要润滑和/或冷却的部件。
尽管图3和图4中的阻挡部16设计成是朝向油泵4的转子12和定子11倾斜的斜面，但是也不排除阻挡部16以其它不同方式来设计。
在图5中示出一种替代形式，其中，阻挡部16呈台阶形式，台阶19或梯级装配在入口通道8中。
尽管此实施例的优点是更多的油将保留在阻挡部16与油泵4之间的腔17中，但是缺点是油在吸起的同时会沿着梯级19倾泻，这会导致不想要的湍流。在图3和图4的实施例中，油将从阻挡部16流下或淌下。
机器1的操作非常简单且如下所述。
在启动机器1之前，优选地遵循以下步骤：
-在油泵4下游且高于油泵4将油注入油路6中；
-随后启动马达3。
注入的油可以流到油泵4，并且在阻挡部16与油泵4之间空腔17中将油泵4和入口通道8两者填充到阻挡部16的高度D。
当随后启动马达3时，压缩机元件2和油泵4将被驱动，并且现在位于油泵4中和腔17中的注入油将确保油泵4可以立即向上泵送油并将其输送到油路6，以使得从机器1启动之时起就立即为压缩机元件2提供必要的油。
可替代地，也可以在马达3启动之前首先将挥发性比油低的润滑剂注入油泵4的内腔中。
这种方法优选地在组装机器1时采用，以使得当机器1首次启动时油泵4中存在挥发性较低的润滑剂。
当然，也不排除上述两种方法组合，其中，当机器首次启动时注入挥发性较小的润滑剂，并且当机器1随后重新启动时把油注入油路6中。
一旦马达3启动，油泵4就将立即能够经由入口通道8从储油器5泵送油。
泵送的油将随后经由出口15离开油泵4，并最终到达油路6中，在油路中将油输送到在压缩机元件2和/或马达3中要润滑和/或冷却的各部件中的各喷嘴。
因此，从马达3和机器1启动时起，就将几乎立即向压缩机元件2提供油，从而确保其有效操作。
不排除的是，机器1包括可用来记录在油泵4与阻挡部16之间腔17中是否有油的传感器。
该传感器可以是任何类型的油位传感器，但是也可以是根据本发明的油压传感器或油温传感器。
在启动具有这种传感器的机器1之前，优选地仅在已经检测到在油泵4与阻挡部16之间入口通道8中有油之后才启动马达3。
如果未检测到有油，则不启动机器1，而是例如向用户发出警告信号。
显然，传感器和所述启动机器1的方法可以与先前描述的方法结合。该方法将增加额外的安全性，以防止在油泵4与阻挡部16之间入口通道8中无油情况下启动机器1的可能性。
机器1也可以包括在储油器5和油泵4与阻挡部16之间腔17之间的连接部，连接部设置成将油从储油器5转移到油泵4与阻挡部16之间的腔17。
例如，这可以采用可手动或电动操作的小型泵来实现。
当机器1设置有这种连接部时，可以采用以下方法来启动机器1：
-把油从储油器5转移到油泵4与阻挡部16之间的腔17中。
-随后启动马达3。
当然，不排除的是，机器1还设置有用来记录在阻挡部16与油泵4之间入口通道8中是否有油的传感器。
在这种情况下，在启动时如果未检测到有油，则将向用户发出信号以通过操作小型泵来将油从储油器5转移到油泵4与阻挡部16之间的腔17，或者如果该小型泵是电动的，则将由机器1自动启动小型泵，以确保油从储油器5转移到油泵4与阻挡部16之间的腔17，之后可以无问题地启动马达3。
本发明绝不限于作为示例描述且在图中示出的实施例，而是可在不脱离本发明范围的情况下以各种形式和尺寸实现设置有油泵的机器以及用于启动这种机器的方法。

Claims (10)

1.一种机器，设置有机器元件(2)和油泵(4)以及用于驱动机器元件(2)和油泵(4)的马达(3)，油泵(4)设置有带有转子(12)的轴(13)，油泵(4)设置成将油从储油器(5)经由入口通道(8)泵送到通向马达(3)和/或机器元件(2)的喷嘴，以润滑和/或冷却机器中的一个或多个轴承或其他部件，其特征在于，在入口通道(8)中在油泵(4)附近设有阻挡部(16)，阻挡部高于油泵(4)的轴(13)的中心轴线(18)的高度(A)减去油泵(4)的转子(12)的最小直径(B)除以二。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，阻挡部(16)的高度(D)小于油泵(4)的轴(13)的中心轴线(18)的高度(A)减去油泵(4)的轴的直径(E)除以二。
3.根据权利要求1或2所述的机器，其特征在于，阻挡部(16)设置成使得在油泵(4)中和在油泵(4)与阻挡部(16)之间入口通道(8)中油的体积是油泵(4)的冲程容积的至少两倍。
4.根据前述权利要求中一项或多项所述的机器，其特征在于，机器(1)包括能够用来记录在油泵(4)与阻挡部(16)之间是否有油的传感器。
5.根据前述权利要求中一项或多项所述的机器，其特征在于，机器(1)包括在储油器(5)以及油泵(4)与阻挡部(16)之间腔(17)之间的连接部，连接部配置成将油从储油器(5)朝向油泵(4)与阻挡部(16)之间的腔(17)转移。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的机器，其特征在于，机器(1)是压缩机装置、真空泵装置或膨胀机装置。
7.一种用于启动根据前述权利要求中一项或多项所述机器(1)的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
-在油泵(4)下游且高于油泵(4)将油注入油路(6)中；
-随后启动马达(3)。
8.一种用于启动根据前述权利要求1至6中一项所述机器(1)的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
-将挥发性比油低的润滑剂注入油泵(4)的内腔中；
-随后启动马达(3)。
9.一种用于启动根据权利要求4所述机器(1)的方法，其特征在于，在检测到油泵(4)与阻挡部(16)之间入口通道(8)中有油之后启动马达(3)。
10.一种用于启动根据权利要求5所述机器的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
-将油从储油器(5)转移到油泵(4)与阻挡部(16)之间的腔(17)。
-随后启动马达(3)。
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