CN1132826A - 涡旋式压缩机 - Google Patents
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Abstract
涡旋式压缩机的供油结构具有：设在旋转涡旋与主框架之间的密封件，它将背压室与各轴承部分隔开并使各轴承部有大致的输出压力；第1供油通路，从处于输出压力下的润滑油部通过曲柄轴内一直连通到曲柄部端部的空间；第2供油通路，从曲柄部端部空间通过旋转涡旋端板内连通到低压部并在油路中间具有减小通路面积的节流部；第3供油通路，从第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口，利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用向主轴承部供油。
Description
本发明涉及冷冻、空调用的制冷压缩机，或者适用作空气和其他气体压缩机的涡旋式压缩机，特别涉及其供油结构。
特开昭60-224988号公报记述了具备固定涡旋和旋转涡旋、并由旋转涡旋背侧面的密封件把中央部的轴承部保持在输出压力的涡旋压缩机的供油结构。这种结构是：把密闭容器内设定为输出压力，将曲柄轴及各轴承部设置于输出压力的气氛下，由设在曲柄轴上的偏心孔的离心泵作用向各轴承部供油，因此向各轴承部供油之后的润滑油在密闭容器内的输出压力下循环。
在现有的靠设在曲柄轴上的偏心孔来向轴承部供油的结构中，将设在曲柄轴上的偏心孔置于润滑油中可以得到离心泵的作用，因此仅作为曲柄轴旋转中心为垂直的立式结构来使用。
涡旋式压缩机一般都采用将压缩机构置于上方，将电动机部置于下方的立式结构。为了向位于曲柄轴上方的轴承部供油要得到必要的离心泵的泵能力，有必要对曲柄轴内形成的供油路设置一定的偏心量，于是就有必要将曲柄轴的外径做得粗一些以得到离心泵的能力。特别是涡旋压缩机在可变速方式下使用时，由于曲柄轴的外径尺寸的制约，不能够确保在低速运转时为确保离心泵能力所需的偏心量，因此有在低速运转领域受到限制的问题。
另外，作为现有的其他例子如特公昭62—37238号公报所记述的。在该现有的例中，把气压作用在旋转涡旋背面侧的背压室，将轴向的推压力加在旋转涡旋上以防止旋转涡旋从固定涡旋脱开。
该背压室由框架、曲柄轴以及安装在上述框架上的支承上述曲柄轴的密封轴承等相对于密闭容器内空间呈压力式地被密封着。处于这种密封状态的该背压室，靠设于旋转涡旋的小孔与压缩过程中的压缩空间连通，因此伴随吸入压力的变化而成为吸入压力与输出压力的中间压力。供给上述密封轴承的润滑油流向该背压室，流入该背压室的润滑油进一步通过设在旋转涡旋上的小孔与压缩空间内的压缩气体混合向密闭容器的内空间输出、在该密闭容器内，输出的气体与润滑油被分离，没被分离出的润滑油通过输出管与气体一同被送往使用处。这被称为冒油，特别是在谋求压缩机小型化时，由于不能确保密闭容器内充分的油分离空间，故不能进行足够的分离因而冒油量较多。
由于密封轴承压力式地密封着背压室，所以密封轴承的密闭容器内空间一侧是处于输出压力下，背压室一侧是处于背压室内压力(吸入压力和输出压力的中间压力：以下称为中间压力)。从而沿密封轴承的高度方向产生从输出压力到中间压力的压力梯度。供给密封轴承的润滑油中的一部分在流入背压室的时候，在该压力梯度的作用下溶解于润滑油中的制冷剂因减压而发泡。一发生制冷剂的减压发泡，就会切断密封轴承9上所形成的油膜，使轴承不能发挥本来的机能，不能耐轴承的重载荷，发展下去就要产生轴承的烧研损伤。
另外，流入背压室的润滑油通过小孔与存在于压缩过程中的压缩空间内的压缩气体混合，接近输出温度的润滑油混入到压缩过程中的气体里，于是压缩气体的温度上升。就是说，压缩工程仅因其温度上升就额外地使必要的压缩效率降低。更不用说还有必要在密闭容器内把混入输出气体的润滑油分离开来。
本发明的目的是要得到一种在压缩机低速运转时也能确实向轴承部供油的涡旋式压缩机。
本发明的另一目的是要得到一种不加粗曲柄轴也能提高供油能车的涡旋式压缩机。
本发明进一步的目的是要得到一种即使在把曲柄轴水平配置的卧式涡旋压缩机中也能确实地向轴承部供油的涡旋式压缩机。
本发明的更进一步的目的是要在靠旋转涡旋背面形成的背压室的中间压力来支承旋转涡旋部件这种结构的涡旋压缩机中，得到一种轴承的可靠性高，并可防止由于润滑油混入压缩过程中的压缩气体而降低效率，而且混入输出气体的润滑油量(冒油量)少的涡旋式压缩机。
为达到上述目的，本发明在下述的涡旋压缩机中，即该涡旋压缩机是由压缩机构部和密闭容器构成，压缩机构部具备固定涡旋和旋转涡旋、使该旋转涡旋旋转的曲柄轴以及通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架；密闭容器收容该压缩机构部、维持输出压力，并且具有润滑油部；其特征在于具有下述的3个供油通路；第1供油通路是从处于上述输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴内一直通到曲柄部端部空间的供油路、第2供油通路是从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内连通到低压部并且在途中(中间)具有把通路面积减小的节流部的供油路、第3供油通路是从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用来向上述主轴承部供给润滑油的供油路。
本发明的在下述的涡旋压缩机中，即该涡旋压缩机是由压缩机构部和驱动该压缩机构部的电动机部以及密闭容器构成，压缩机构部具备：固定涡旋及旋转涡旋、使固定涡旋及旋转涡旋的卷板啮合而形成的压缩室。通过旋转轴承部使上述旋转涡旋作旋转运动的曲柄轴，通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架；密闭容器在收容上述压缩机构部及电动机部的同时维持着输出压力并且具有润滑油部；其特征在于：具有下述的3个供油通路，并且在其第2供油通路途中具有减小通路面积的节流部，第1供油通路是从上述的处于输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴内一直通到曲柄部端部空间的供油路、第2供油通路是从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内并开口于旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动部位进而连通其后低压部的供油路、第3供油通路是从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用来向上述主轴承部供润滑油的供油路。
本发明在下述的涡旋压缩机中，即，该涡旋压缩机是由压缩机构部、驱动该压缩机构部的电动机部、密闭容器部以及背压室构成；压缩机构部具备；固定涡旋及旋转涡旋他们位于密闭容器内，各自在其端板上具有直立的涡卷状的卷板、固定涡旋及旋转涡旋以卷板为内侧相互啮合而形成的压缩室、通过旋转轴承部使上述旋转涡旋做旋转运动的曲柄轴、以及通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架；密闭容器收容上述压缩机构部及电动机部并且连通压缩机构部输出口，维持输出压力的同时在其下部具有润滑油部，背压室是由旋转涡轮固定涡旋和主框架在旋转涡旋背面所形成的其压力是输出压力和吸入压力之间的压力；其特征在于：具备有下述作用的密封件和下述的3个供油通路，并且在其第2供油通路途中具有减小通路面积的节流部；密封件设在旋转涡旋和主框架之间，将上述背压室与上述各轴承部隔开使上述各轴承部大致为输出压力；第1供油通路是从上述的处于输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴内一直通到曲柄部端部空间的供油路、第2供油通路是从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内并开口于旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动部位进而连通其后的上述背压室的供油路、第3供油通路是从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用来向上述主轴承部供润滑油的供油路。
本发明在下述的卧式涡旋压缩机中，该卧式涡旋压缩机具备；固定涡旋及旋转涡旋、在水平方向配置的使上述旋转涡旋做旋转运动的曲柄轴、通过主轴承部支承该曲柄轴的曲柄一侧的主框架、收容这些机构且维持输出压力并具有润滑油部的密闭容器；其特征在于：具备下述的副轴承部及下述的4条供油通路；副轴承部支承着安装于上述密闭容器的曲柄轴的曲柄相反一侧的端部，第1供油通路是从上述的处于输出压力下的润滑油部通过安装在密闭容器上的供油管及上述曲柄轴内形成的供油路一直通到曲柄部端部空间的供油路，第2供油通路是从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内连通到低压部并且在其途中具有把通路面积减小的节流部的供油路，第3供油通路是从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用来向上述主轴承部供润滑油的供油路，第4供油通路是从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口，利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用来向上述副轴承部供润滑油的供油路。
另外，上述节流部的构成例如是由旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动面构成，上述第2供油通路的在旋转涡旋端板内形成的供油路开口在旋转涡旋端板上。
进而，在上述第2供油通路于旋转涡旋端板内形成的供油路的开口端部随着旋转涡旋的旋转运动而移动的移动范围内，在上述移动范围内的固定涡旋端板滑动面上设置圆周方向的槽通路，使该槽通路与设在旋转涡旋端板上的油路开口部随着旋转涡旋的旋转运动间歇地连通，这样的话就可以确实地润滑上述两端板的滑动面。
在曲柄轴内形成的上述第1供油路、其上流侧取在曲柄轴心，其上方是在偏离曲柄轴心的位置这样形成了相对曲柄轴的倾斜状，使之起到更大的离心泵作用。
进而，在从上述曲柄轴的上述主轴承相反于曲柄一侧设置有支承曲柄轴另一端的副轴承部，在此设置了第4供油通路从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用供给上述副轴承部润滑油。
另外，最好是把上述旋转轴承部和主轴承部之间的空间与上述密闭容器内的空间连通，将供给上述空间的润滑油排放到密闭容器内空间的排油孔被形成在上述主框架上。
具有上述特征的涡旋压缩机有以下作用。
将涡旋压缩机构收纳于密闭容器内，把密闭容器维持在输出压力，在旋转涡旋的背面由固定涡旋、旋转涡旋以及主框架形成背压室、在旋转涡旋和主框架之间设置密封件由此将背压室分割为轴承部分与密封件外侧的背压室。为此轴承部分的压力大致与输出压力相等、而密封件外周侧的背压室靠与压缩室连通的中间孔维持着吸入压力与输出压力之间的压力。
处于密闭容器输出压力下的润滑油部与中间压力下的背压室由上述第1及第2供油通路连通形成压差供油路。进而，从该曲柄轴的供油路经径向分支的第3供油路润滑主轴承部。
设在第2供油路中的节流部比形成于曲柄轴内的第1供油路的通路面积小很多，曲柄轴内供油路中的润滑油油压基本维持在输出压力。
从第2供油路向旋转涡旋和固定涡旋的端板滑动面由压差供给的润滑油流入设有十字联轴节的背压室，润滑十字联轴节的滑动面。
将曲柄轴内的供油路相对曲柄轴的旋转中心例如使其向曲柄部方向偏心，这样就可以不加大曲柄轴的直径而形成偏心的供油路。根据这样的结构，润滑油在流过曲柄轴内的供油路时会由于离心泵的作用而使油压上升。进而，在径向分离的第3或者第4供油路内也会由于离心泵的作用而使润滑油的油压进一步上升。
在水平配置曲柄轴并将曲柄轴及各轴承部设置在输出压力气氛中的卧式结构的涡旋压缩机中也形成着把处于密闭容器内输出压力下的润滑油和在输出压力与吸入压力的中间压力下的背压室用第1及第2供油路连通的压差供油路，所以能够将压差供油和离心供油组合起来进行确实的供油。
本发明的第5特征是将涡旋压缩机构收纳于密闭容器内，使输出口与密闭容器内空间连通维持密闭容器内处于输出压力，另一方面在旋转涡旋的卷板相反一侧具有由旋转涡旋、固定涡旋和框架所形成的背压室、由设在旋转涡旋和框架间的密封件将该背压室分为第1空间和第2空间两个构成部分，第1空间位于中心部具有大约与输出压力相等的压力，第2空间在外周部与压缩过程中的压缩空间相连通并维持着吸入压力与输出压力的中间压力。
进一步的其他特征是曲柄轴内有开口于上述第1空间并把密闭容器底部贮存的润滑油导向上述第1空间的供油路、并且把从上述第1空间向密闭容器内的空间排放润滑油的排油孔作为设在第1空间的结构。涡旋压缩机的特征还有；具备与该排油孔连通，使润滑油快速返回密闭容器内底部的排油管，或者于上述排油孔在密闭容器空间的开口方向上，在密闭容器内壁安装遮断密闭容器内气流的隔离板。根据这些特征，现有技术是背压室内的润滑油与导入压缩空间的压缩气体混合起来，然而，根据本发明，可以不与压缩气体混合而使润滑油返回密闭容器底部的贮油处。
具有上述特征的涡旋压缩机有以下作用。
第1空间的压力大致与输出压力相等，因此轴承内没有压力梯度、溶解于润滑油内的制冷剂不会发生减压起泡现象，因此轴承的油膜没有被切断情况，能够得到很高的可靠性。
另外，流入第1空间的润滑油，通过密封件有少量泄露到第2空间、除去润滑十字联轴节等的油量外，从排油孔通过排油路排放到密闭容器内空间。从而，通过设于旋转涡旋上的小孔润滑油混入压缩空间的压缩气体这种情况几乎没有，可以防止因润滑油引起的压缩气体温度的上升，因而可防止压缩效率的降低，同时，润滑油不混入到压缩过程中的压缩气体里，并且，由排油管、隔离板排放出的润滑油也不在密闭容器的内空间与输出气体相混合，所以不需要输出气体中的润滑油的再分离机构，就可实现很低的冒油量。
图1.表示本发明实施例的涡旋式压缩机的纵断面图。
图2.图1的局部放大图。
图3.表示图1实施例的部分改进例的涡旋式压缩机的纵断面图。
图4.图3的局部放大图。
图5.表示本发明适用于卧式涡旋压缩机情况下的例子的纵断面图。
图6.图4的副轴承部的放大图。
图7.表示本发明其他改进例的涡旋式压缩机的纵断面图。
图8.表示图7密封部分的局部放大图。
图9.表示图7涡旋式压缩机部分改进例的纵断面图。
图10.表示图7涡旋式压缩机其他改进例的纵断面图。
图11.表示图7涡旋式压缩机进一步的其他改进例的纵断面图。
图12.表示本发明所使用的密封件的一例。
图13.表示密封部件的其他例子。
图14.表示本发明的涡旋式压缩机的实施例中密封部分的放大图。
图15.表示本发明的进一步其他改进例的涡旋式压缩机的纵断面图。
以下，根据图面来详细说明本发明涡旋式压缩机的实施例。
图1及图2所示为本发明实施例有关的立式涡旋压缩机。图中，1是固定涡旋、该固定涡旋具有端板1a和直立于端板上的涡旋状的卷板1b。并且在卷板的外周侧有吸入孔1c，在卷板的中央部有输出孔1d。2是旋转涡旋，具有旋转涡旋端板2a和直立于该端板2a上的涡卷状的卷板2b，在卷板的背面中央有旋转轴承部30。固定涡旋1和旋转涡旋2相互以卷板为内侧啮合而形成压缩室，在旋转涡旋的端板2a上靠近卷板2b侧面的位置处设有一个小口径的中间孔2e，该孔将上述压缩室和设在旋转涡旋背面的背压室9连通。3是主框架、在其侧面(外周面)设有气体通路3d，另外，用儿根螺栓将固定涡旋1固定在主框架上，并由固定涡旋1和主框架的台座部3a挟持着旋转涡旋端板2a。主框架3的中央部有支承曲轴6的主轴承轴部31。上述背压室9由旋转涡旋2的背面和主框架3所形成，该背压室9由形成圆筒状的主框架台座部3a分割成内侧空间9a和外侧空间9b两部分空间，两空间9a，9b以旋转涡旋2背面与台座面3a之间的间隙相连通。背压室9的内侧空间9a通过上述中间孔2e与压缩室连通。4是保持在环状槽3b内的密封件，环状槽3b位于背压室9和主轴承部31之间的位置，形成在主框架3上，该密封件紧贴着光滑加工而成的旋转涡旋2的法兰部2d可相对滑动。在密封件4和主轴承31之间于主框架3上设置了连通其下方空间的排油孔19，进而，在该排油孔19中安装着排油管20。
上述密封件4，例如是由4氟化乙烯树脂等氟树脂、或聚酰亚胺系树脂做成的密封环等，只要是在运转中压缩机内部的条件下得到必要的密封性就可以。另外，图示为密封件是一个的例子，为了提高密封性也可以使用多个。
5是十字联轴节，设在背压室9的外侧空间9b内，防止旋转涡旋2相对于固定涡旋1的自转。十字联轴节5有正交的两对键，分别与设在旋转涡旋端板2a上的一对键槽(图中未示出)以及设在主框架台座部3a外侧位置的一对键槽3c接合。曲柄轴6由电动机7两侧上、下配置的主轴承部31和副轴承部32支承，副轴承部32通过副框架8安装在密闭容器的壳体14a上。
在曲柄轴6的内部设有供油通路22，该油路向着相对于轴心(回转中心)偏心的曲柄部6a的方向倾斜设置着，该供油通路22的上端开口于曲轴部的上端面。此外供油通路22的下端通过供油管21开口于密闭容器下部的润滑油部。由这些供油通路22及供油管21构成第1供油通路。另外，设置了一个从供油通路22向主轴承31下方端侧沿曲柄轴的径向分支的给油孔(第3供油通路)22b，密闭容器下部的润滑油通过上述第1及第3供油通路供给主轴承31。曲柄轴的曲柄部6a通过旋转轴承30支承着旋转涡旋，该旋转轴承30通过给油通路21，22利用曲柄轴上端面空间的2h得到供油。供给到曲柄端部空间的润滑油通过旋转轴承部30的内周面上形成的螺旋槽30供给整个轴承部30、在将轴承部30的下部空间处与曲柄轴6形成一体的止推部6b润滑后，通过排油孔19及排油管20流回到密切容器下部的润滑油处。
电动机7由电动机定子7a和固定在曲柄轴6上的电动机转子7b构成。在密闭容器14的壳体14a上安装着副框架的支撑件10，副框架8在合适的位置上被用几根螺栓固定在支撑件10上，并且要使固定在副框架8上的副轴承部32的轴心与主轴承部31的轴心一致。副轴承部32的内面取作滑动轴承面，其外面采用球面形状并嵌入到副框架的球面形状的腔内，这种结构具有调心机能。从第1供油路22向径向分支形成第4供油路22a，由该油路22a向副轴承32供油。
11是在电动机7的上方位置压入并固定在曲柄轴6上的主平衡重物，12是固定在电动机转子7b上的副平衡重物。13是蓄积在密闭容器14下部的润滑油、密闭容器14内保持着输出压力。在密闭容器壳体14a上固定支持着主框架3、电动机定子7a以及副框架的支承件10。
16是压缩机的吸入口、17是输出口、这些都分别贯通密闭容器14。18是安装在密闭容器14上的气体导管。供油管21压入在曲柄轴6的下端中心部与供油路22连通，供油管21的下端开口于润滑油部13中。
如图2所示，第1供油路22通过曲柄轴上端部的空间2h与设在旋转涡旋端板内的供油路2f相通，供油路2f开口于固定涡旋1与旋转涡旋2的端板滑动面上。该开口部随着旋转运动间歇地与设在固定涡旋端板面上的环状槽通路1e连通。该槽通路1e由固定涡旋1和旋转涡轮2的端板面形成一个封闭的空间。
从上述曲柄端部空间2h通过上述旋转涡旋端板内并开口于旋转涡轮端板与固定固定涡旋端板间滑动部，然后通到上述背压室9这样形成了第2供油通路。
在旋转轴承部30的内面形成的螺旋状供油槽30a随着曲柄轴6的旋转，在促进供油的方向起着粘性泵的作用。
主轴承31的内面是滑动轴承面，在该轴承面的下部相对于第3供油路22b的位置处设有圆周槽31b、该圆周槽31b与轴承的上端面用螺旋状的供油槽31a连通。该螺旋槽31a伴随曲柄轴6的旋转也在促进供油方向的起到粘性泵的作用。
另外，曲柄轴6通过止推部6b由设在主轴承部31上端的推力轴承来支持。在推力轴承34的轴承面上设有与主轴承的供油槽31a连通的径向供油通路34a。旋转轴承的供油槽30a、主轴承的供油槽31a连通于密封件4的内侧空间。
以下说明上述实施例的动作。
由电动机7的转子7b回转带动曲柄轴6回转，旋转涡旋2在十字联轴节5作用的情况下做旋转运动，制冷气体从吸入口16通过吸入孔1C流入，并被吸入到压缩室。随着旋转涡旋2的旋转运动制冷气体被压缩，并从输出孔1d输出到固定涡旋1的上部空间，在这一压缩动作中，经适当升压的中压状态的制冷气体的一部分通过中间孔2e流入背压室9的内侧空间9a、保持背压室9的中压。起动时，由于旋转涡旋2处在由主框架台座部3a支持的状态，所以，内侧空间9a处在被封闭的状态，内侧空间9a的压力迅速上升至设定压力，将旋转涡旋推上。旋转涡轮的端板2a被主框架3的台座部3a和固定涡旋1所挟持，因此，旋转涡轮2在起动时无倾斜地压向固动涡旋1，背压室的外侧空间9b也上升至设定压力。
经过运转，密闭容器14内的压力(输出压力)上升，在密封件4的内侧空间保持着这一输出压力。该密封件14内侧的输出压力与背压室9内压力的合力作为把旋转涡旋推向固定涡旋的力而起作用。对该旋转涡旋2的推动力强度要超过由压缩室内气体产生的整体推动力的强度，所以可进行旋转涡旋2被压向固定涡旋1的稳定的压缩动作。进而，为得到必要的推力，也可以扩大密封件4的内径，降低背压室的压力。
另外，从输出孔1d输入到固定涡旋1上部空间的高压气体，通过主框架3侧面的气体通路3d流入到电动机7的上部空间，其中一部分导入气体导向管，从电动机7侧面设置的通路导入电动机7的下部空间，然后再次流入电动机7的上部空间，在此制冷气体冷却电动机7的同时制冷气体中的润滑油被分离，从制冷气体输出口17向压缩机外流出。一部分润滑油成为所谓冒油随制冷气体向机外流出，但是再次随制冷气体返回到涡旋压缩机的吸入口16。另一方面，被分离的润滑油在重力作用下向下流落到达密闭容器下部的润滑油部。
在润滑油输出压力与背压室压力的压差作用下，润滑油从润滑油部13通过固定在曲柄轴6上的供油管21流入曲柄轴6内的供油路22，又通过曲柄轴上端空间2h流入设于旋转涡旋端板内的供油路2f，再随着旋转运动间歇地流入设在固定涡旋端板面上的环槽1e，润滑固定涡旋1和旋转涡旋2的端板面。然后，供给端板面的润滑油排放到背压室9的外侧空间9b，润滑设在该空间的十字联轴节5，通过旋转涡旋2和主框架台座3a的间隙移动到内侧空间9a，然后通过中间孔2e流入压缩室，随着制冷气体从输出孔1d排出。
上述固定涡旋端板面上的槽通路1e由固定涡旋1和旋转涡旋2的端板面形成封闭的空间。旋转涡旋端板上的供油路2f的开口部分起着压差油路(第2供油路)节流部的机能、该节流部的通路面积相对于曲柄轴6内的供油路(第1供油路)22，将充分的通路面积挤缩了，因此在曲柄轴6中的供油路22内不使润滑油的油压降低，另外供油路22是相对于曲柄轴6的回转中心向着曲柄部6a的偏心方向倾斜设置着的，因此润滑油靠压差作用在供油路22内上升时，润滑油在供油路22内受到离心泵的作用、润滑油的油压上升比输出压力还高。
在主轴承部31处，通过上述第1供油路22、第3供油路22b供给圆周槽31b，从该圆周槽31b通过螺旋状的供油槽31a得到润滑。该螺旋槽31a伴随着曲柄轴6的回转在促进供油的方向起着粘性泵的作用，因此可以补充轴承面内的供油能力。
另外，支持曲柄轴6的推力轴承34通过连通主轴承供油槽31a的径向供油路34a得到供给主轴承31的润滑油。供给主轴承的润滑油到达密封件4的内侧空间。副轴承32从第4供油路22a得到供油，润滑油还流回润滑油部。
旋转轴承30处，通过上述第1供油路及曲柄轴上端空间2h又经螺旋状的供油槽30a而得到润滑。该螺旋状槽30a伴随着曲柄轴6的回转在促进供油的方向起着粘性泵的作用；因此可以补充轴承面内的供油能力。供给旋转轴承30的润滑油到达密封件4的内侧空间。
供给旋转轴承30、主轴承31的润滑油，到达密封件4的内侧空间，从设在主框架3上的排油孔19导入排油管20，沿密闭容器14的内壁面靠重力落下。
这样供给主轴承31、旋转轴承30的润滑油经过制冷气体的通路和其他途径向密闭容器14下部落下，所以不与制冷气体混合流出机外，而在密闭容器14下部的润滑油部13循环。
根据图3，图4说明本发明的图1所示实施例的部分改进例。
图中与第1实施例的不同点是，曲柄轴内的供油路(第1供油路)22是与曲柄轴6的回转中心相垂直而设的，其他结构与图1的实施例相同。在该实施例的情况下，由于将曲柄轴内的供油路22设在曲柄轴的回转中心，所以改善了曲柄轴6的生产性。
由压差作用可将润滑油导入供油路22内，与图1的实施例相同，由于将曲柄轴的供油路22内的润滑油油压保持在输出压力，所以可从该供油路向径向分支的第3供油路22b、第4供油路22a导入润滑油。在该径向设置的供油路22a、22b内，靠曲柄轴6的回转起到离心泵的作用提高了润滑油的油压从而能够供给轴承润滑油。其他动作与图1的实施例相同。
根据图5，图6说明本发明用于卧式涡旋压缩机的例子。
图6是图5中副轴承部的详细图。
如图所示，曲柄轴是水平方向配置的，以下未说明部分均与图1所示的立式涡旋压缩机一样。
在卧式涡旋压缩机中，组装电动机的转子7b相支于电动机的定子7a要略向主轴承31侧偏移一些。另外，在曲柄轴向水平方向移动的情况下要按以下要求设定两处的间隙，即，曲柄轴6的曲柄部6a侧的端面与旋转轴承内的旋转涡旋端板面相接触，而曲柄轴止推部6b的上端面与旋转涡旋的法兰部2b不接触。
曲柄轴6与立式的结构相同、靠设于主框架3上的主轴承31和设于副框架8上的副轴承32支承，主、副框架在挟持电动机7的位置。副轴承32将内面取作滑动轴承面，滑动轴承面上有螺旋状的供油槽32a。副轴承32将外面取作球面形状，以微小间隙相嵌到副框架8的球面形状的腔内，这样的结构具有调心机能。副框架8和立式结构相同，要使副轴承部32的轴心与主轴承部31的轴心位置一致地用几根螺栓将其固定在副框架支撑件10上。供油管21被压入副框架8中，通过曲柄轴6的副轴承部32侧的端面与供油路22连通。供油管21的下端开口于润滑油13中。
以下说明图5所示压缩机的动作。制冷气体的压缩机构与立式涡轮压缩机一样省去说明。但是，曲柄轴是被水平支承的，其自重等用主轴承部31和副轴承部32支承。电动机转子7b相对于电动机定子7a是略微向主轴承一侧移动了一些来组装的，因此曲柄轴6受到向副轴承32一侧方向的磁性推力。靠这一磁性推力运转中的曲柄轴6紧贴着设在主轴承部31端侧的推力轴承34滑动。起动时等过渡期内即使在曲柄轴6向水平方向移动的情况下，由于曲柄轴6的曲柄部6a一侧的端面首先与旋转涡旋端板面2g接触，所以不会擦伤旋转涡旋2相对于密封件4的滑动面即，法兰部2d。
在输出压力与背压室压力的压差作用下，润滑油从密闭容器下部的润滑油部13经过安装在副框架8上的油管21，再经过曲柄轴6的副轴承32的端面空间导入曲柄轴的供油路22中。副轴承部32从副轴承的端面空间通过螺旋状的供油槽32a得到供油。螺旋槽32a伴随曲柄轴6的旋转在促进供油的方向上起着粘性泵的作用，因此能够加强轴承面内的供油能力。
向主轴承部31，旋转轴承部30等处的供油与第一实施例所示的立式涡旋压缩机相同，在此省略其说明。
在以上所说明的第1图至第3图的实施例供油通路的结构里，立式的涡旋压缩机和卧式的涡旋压缩机都是能够将靠压着保持着输出压力的润滑油导入曲柄轴的供油路内，从该曲柄轴内的第1供油路将润滑导入沿径向分支的第3供油路、靠曲柄轴的旋转产生的离心泵使用提高润滑油的油压从而可向主轴承部供油。
另外，在旋转涡旋端板内形成的供油路开口于旋转涡旋与固定涡轮的端板面上，根据这种结构，端板滑动面靠油压差供油，供给的润滑油排入到十字联轴节所在的背压室，因此润滑油也就润滑了十字联轴节的滑动面，然后经中间孔2e进入压缩室，和制冷气体一同输出，流回到密闭容器下部的润滑油部。根据以上所述，涡旋压缩机的所有滑动面都可得到供油。
在本实施例是把压差供油和靠离心泵作用供油组合起来，所以，在仅仅靠离心泵作用的给油方法中，即使在泵能力降低的低速运转时，本实施例也可向各滑动面供油，能在可变速式的涡旋压缩机中一直进行可靠地供油。
此外，向轴承部的供油作为加上离心泵作用的供油，向涡旋端板面等的供油作为仅靠压差的供油，这样将供油系统分开就可以独立设定轴承部和端板部的供油量，能够向各滑动部提供必要和充分的润滑油。
在卧式涡旋压缩机的情况下，现在技术不能将润滑油导入曲柄轴的供油路中，不能采取单独利用离心泵作用的供油方法，然而，在本发明中可以利用压差将润滑油导入曲柄轴的供油路中，因此与立式涡旋压缩机一样可以将压差和离心泵作用综合起来实现供油。
另外，曲柄轴内的供油路相对曲柄轴旋转中心采用向曲轴部方向偏心的结构，由此不需加大曲柄轴的径向尺寸，可使润滑油流经供油路时得到离心泵作用使油压上升、进而，在径向分支的供油孔内也受到离心泵作用而使润滑油的油压上升，从而可以向各轴承部供油。
在本发明中还可以将曲柄轴内的供油路的口径设定得比径向分支的供油孔径粗一些，在该粗口径部分可以受到离心泵使用而更加提高供油性能。
根据上述的本发明的实施例，可以得到以下的效果。
(1)由于设有第1、第2供油路将处于输出压力下的润滑油与比其压力低的部位(例如处于中间压力的背压室)连通，并在第2供油路设置节流部，而且还具有从设于曲柄轴内的供油路通过径向分支到达主轴承部的第3供油路，因而可以采用压差供油与利用离心泵作用供油相结合并用的供油方式，这样即使在低速运转时向各滑动面的供油也是确实可能的，所以，对可变速式涡旋压缩机也能够进行经常的稳定供油。
(2)由于是与利用压差供油方式并用的结构，因此，即使在卧式涡轮压缩机的情况下也能够把润滑油导入到曲柄轴的供油路中，所以可以采用与离心泵的作用并用的供油结构、和立式涡旋压缩机同样在低速时也可进行确实的供油。其结果，例如卧式涡旋压缩机可以与立式涡旋压缩机在主要部件上通用化，可以共同生产其生产设备和主要部件通用的卧式涡旋压缩机与立式涡旋压缩机。
(3)对主轴承部采用离心泵作用式供油，对端板面采用压差作用式供油，这样区分供油系统可以独立设定主轴承部和端板部的供油量，可向各滑动部供给必要的润滑油。由此可以防止供油不足引起的滑动面过热和供油过多导致的涡旋压缩机的性能降低。
图7为表示本发明进一步改进例的涡旋压缩机的整体结构图，图8是其局部放大图。
固定涡旋1是由将涡卷状的卷板1b直立于端板1a上所形成，旋转涡轮2同样是由将涡旋状的卷板2b直立于端板2a上所形成，使固定涡旋和旋转涡旋的卷板相互啮合、用几根螺栓将固定涡旋1固定在框架3上。框架3在旋转涡旋2的背面一侧有一个背压室。
电动机7的定子固定在密闭容器14的内侧转子7b与曲柄轴6结合，曲柄轴6的端部设有曲柄部6a，插入在旋转涡旋2中心部形成的毂部2i内。
欧式环(防止自转部件)5其结构本身是众所周知的，简单加以说明，环部由键部构成，键部分别与设在旋转涡旋2背面及固定涡旋1端面上的至少一个相互垂直的键槽嵌合。固定涡旋1上形成的键槽43也可以由现有技术那样在框架3上形成的键槽来代替。
框架3与旋转涡旋毂部2i的端面之间设有密封件4，将背压室分割为密封件内侧的第1空间40和外周部的第2空间41，在压力状态下密封着两个空间40、41。图8是该部分的放大图。在框架3上形成有环状槽3b在其内保持着密封件4，同时旋转涡旋2毂部2i的下端面加工得十分光滑，靠密封件4的上端面及毂部2i的下端面对背压室内的第1空间40和第2空间41进行耐压地密封。并且，第1空间大致为输出压力，第2空间为中间压力，从而密封件4受到相当于从内侧到外侧压差的力。就是说，在密封件4的外周面和环槽3b的外周面也被密封。该密封件4同上述实施例一样是由氟素树脂或聚酰亚胺系树脂做成的密封环等、只要是在运转中的压缩机内部的条件下得到必要的密封性就可以。另外，图示为密封件是一个的例子，为了提高密封性也可以使用多个。
电动机7的转子7b一转动，与之结合的曲柄轴6就转动，同时被曲柄6a插入的旋转涡旋2进行旋转运动，以旋转涡旋的卷板2b啮合固定涡轮的卷板1b而形成的压缩空间45，边减小着容积，边向中心移动，将吸入管16吸入的制冷气体压缩。被压缩的制冷气体通过设在固定涡轮1中心部的输出口1d被输到密闭容器14的空间。被输出的制冷气体通过设在固定涡旋1及框架3侧面的气体通路(图中未示出)导入到框架3的下部空间，冷却电动机7之后经输出管17被送往使用的地方。
在曲柄轴6内设有供油路22，随着曲柄轴6的旋转，靠离心泵作用将密闭容器14底部贮备的润滑油13a导向上部，供油路22通过旋转轴承部30，主轴承部31开口于背压室的第1空间40。具有输出压力的润滑油13a流入到第1空间40使得该第1空间40达到输出压力或者大致相等于输出压力。为此主轴承部31的上、下端面之间几乎不存在压力梯度，润滑油中溶解的制冷剂没有出现减压发泡，从而可以得到很高的轴承可靠性。
流入到第1空间40的润滑油13a，有少量从密封件4向第2个空间41泄漏，润滑了十字联轴节等防自转部件5和其他滑动部位后经小孔(中间孔)2e被排放到压缩空间45，剩余的通过主轴承部31的缝隙(轴承的间隙、或者曲柄轴6上所设的切面)靠重力作用被排出到密闭容器14内的空间。
另一方面，背压室内的第2空间41通过设在旋转涡旋2的端板2a上的小孔与压缩空间45连通，该第2空间41维持在输出压力与吸入压力之间的中间压力。调整该小孔2e的位置，适当选取所连通的压缩空间45的压力来调整第2空间41的中间压力，由此对于使两涡旋1、2离脱的力，可以把适当的推压力加在旋转涡旋2的背面。另外，由于润滑油没有混入到压缩气体中，故没有必要在分离输出气体的含油，冒油量可以是很低的。
图9所示为力图7中涡旋压缩机的局部改进例。与图7的不同点在于设置了一个连通于背压室第1空间40和密闭容器14内的空间的排油路46。为了确实把润滑油13a推上到曲柄轴6上端要将把润滑油13a导入第1空间40的离心泵的压力头设定得比必要的最小压力头高，这样才使该第1空间40内的压力比输出压力高出一些，才能把流入第1空间40的润滑油13a确实地从排油路46向密闭容器14内的空间排出。
由于第1空间40内的润滑油的排油确实可行，润滑油向第2空间的泄露只有极少量，故通过设在旋转涡旋2上的小孔2e的高温润滑油混入压缩途中的压缩气体使该压缩气体的温度上升的现象几乎没有。因此可以防止压缩效率的降低。
进而，由于润滑油不混入压缩气体，故无必要分离输出气体所含的油，冒油量很低。
图10及图11分别为图7的涡旋压缩机的改进例。两者都有图9实施例的结构，润滑油13a从排油路46排向密闭容器14的内空间，而不混入密闭容器14内的输出气流。
图10，是将排油管47的一端与排油路46相连，另一端开口于密闭容器14内的底部。所具备的排油管47通过电动机7上所设的切面7c。由此，润滑油可以从背压室的第1空间通过排油路46不混入密闭容器14内的输出气流确实地返回底部的油池。进一步在图11的例中，在排油路46向密闭容器14内空间的开口端与电动机7的切面7c之间，在密闭容器14的内壁装备着遮断输出气流的隔板48。由该隔板48及电动机7的切面7c形成了导油的通路。
不论是图10还是图11的实施例中，密闭容器14内空间的输出气流都不与排油发生直接干涉，可以防止排油混入输出气体中，因此，可以达到很少的冒油量。
图15所示为本发明的进一步的改进例。在现有的压缩机中，旋转涡旋2是在其端板2a外周由框架的旋转涡旋支承部台座3a和固定涡轮端板1a的外周部分所挟持支承着。在这种结构中也将旋转涡旋毂部2i的下端面和框架3的形成背压室空间的底部面3e作为密封面，依靠密封件4可将背压室分割为第1空间40和第2空间41。主轴承部31使用着滑动轴承，然而，即使用滚动轴承也同样可以将背压室分割为两部分。
该图15虽然是把图7所示的本发明实施例适用于现有涡旋式压缩机的例子，但对于图9至图11所示的实施例也可以同样适用，可以有同以上所述同样的作用效果。
图12、图13分别是所有实施例通用的密封件4。图12在密封件4的上端面设有槽4a。通过槽4a可向背压室第2空间41内的十字联轴节等防自转部件以及两个涡旋1、2的端板面等的滑动部供给必要量的润滑油13a。通过调节该槽4a的数量、宽度、深度可以控制润滑油13a的供给量。另外，若是通过密封件4的上端面从背压室第1空间40向第2空间41泄露的润滑油量足够多时，也可以不设槽4a。
图13表示在密封件4上设置缺口的例子。密封件4内侧的第1空间大致为输出压力，密封件4外侧的第2空间是中间压力，即，输出压力与吸入压力中间的压力，因而密封件4受到从内侧向外侧的压力差的力，产生如图14所示的变形。在此如图13所示于密封件4上设置缺口4b、以对应受到压力差的力时所产生的变形，即不损害密封性又可调节密封件4的直径，因此密封件4外周面的密封性能良好。
如上所述，依据本发明，在由背压室的中间压力支承旋转涡旋的结构中，由于结构上是把背压室分割为中心部的润滑油流入的大致为输出压力的第1空间和外周部的中间压力的第2空间，并且润滑油不流入第2空间，因此可以得到可靠性高的，能防止由于润滑油混入压缩途中的压缩气体而导致效率降低的并且输出气体中很少混入润滑油(冒油)的涡旋式压缩机。
Claims (17)
1.一种涡旋压缩机，包括压缩机构部，该压缩机构部由固定涡旋及旋转涡旋、使该旋转涡旋做旋转运动的曲柄轴、通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架组成；
压缩机还包括收容该压缩机构部、维持输出力，且具有润滑油部的密闭容器；其特征在于包括：
第1供油通路，从处于上述输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴内一直连通到曲柄部端的空间，
第2供油通路，从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内连通到低压部，并且在其途中具有减小通路面积的节流部，
第3供油通路，从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用向上述主轴承部供油。
2.一种涡旋压缩机，具有以下部件的压缩机构部；固定涡旋及旋转涡旋、使固定涡旋和旋转涡旋的卷板啮合而形成的压缩室，通过旋转轴承部使上述旋转涡旋运动的曲柄轴，通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架；
驱动该压缩机构部的电动机部；
收容上述压缩机构部及电动机部，同时维持输出压力且具有润滑油部的密闭容器；
由上述压缩机构部、电动机部及密闭容器构成的涡旋式压缩机，其特征在于包括：
第1供油通路，从上述处于输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴一直连通到曲柄部端部的空间；
第2供油通路，从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内并开口于旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动部位进而连通到其后的低压部；
第3供油通路，从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用向上述主轴承部供油；
在上述第2供油通路中，在其途中具有减小通路面积的节流部。
3.一种涡旋压缩机，具备以下部件的压缩机构部；位于密闭容器内各自在其端板上有直立涡旋状卷板的固定涡旋及旋转涡旋、固定涡旋及旋转涡旋以卷板为内侧相互啮合而形成的压缩室，通过旋转轴承部使上述旋转涡旋做旋转运动的曲柄轴，通过主轴承部支承该曲柄轴的主框架；
驱动该压缩机构部的电动机部；
收容上述压缩机构部及电动机部且连通压缩机构部的输出口维持输出压力的同时在其下部具有润滑油部的密闭容器；
由旋转涡旋、固定涡旋和主框架在旋转涡旋的背面所形成的压力为输出压力与吸入压力之间压力的背压室；
由上述压缩机构部、电动机部、密闭容器及背压室构成的涡旋式压缩机，其特征在于包括：
密封件，它设在旋转涡旋和主框架之间，用以将上述背压室和上述各轴承部隔开以使上述各轴承部大致为输出压力，
第1供油通路，从上述处于输出压力下的润滑油部通过上述曲柄轴内一直连通到曲柄部端部的空间，
第2供油通路，从上述曲柄部端部空间通过上述旋转涡旋端板内并开口于旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动部位进而连通到其后的上述背压室；
第3供油通路，从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用向上述主轴承部供油；
在上述第2供油通路中，在其途中具有减小通路面积的节流部。
4.如权利要求3的涡旋式压缩机，其特征在于：上述节流部是由旋转涡旋端板和固定涡旋端板的滑动面构成，上述第2供油通路中在旋转涡旋端板内所形成的油路开口在该旋转涡旋端板上。
5.如权利要求3或4的涡旋式压缩机，其特征在于：在上述第2供油通路于旋转涡旋端板内形成的供油路的开口随着旋转涡旋的旋转运动所移动的范围内，在上述移动范围的固定涡旋端板滑动面上设置圆周方向的槽通路，使该槽通路与设在旋转涡旋端板上的油路开口部随着旋转涡旋的旋转运动间歇地连通。
6.如权利要求3的涡旋式压缩机特征还有：在上述背压室设置十字联轴节，从上述第2供油通路由压差作用供给的润滑油润滑上述十字联轴节的滑动面。
7.如权利要求3涡旋式压缩机，其特征在于：在曲柄轴内形成的上述第1供油通路，其上游侧取在曲柄轴心，其上方是在偏离曲柄轴心的位置，这样形成了相对曲柄轴的倾斜状。
8.如权利要求3涡旋式压缩机，其特征在于：在从上述曲柄轴的上述主轴承相反于曲柄部一侧，设置有支承曲柄轴另一端的副轴承部，并设置了第4供油通路，该第4供油通路从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口，利用由曲柄轴的旋转产生的离心泵作用供给上述副轴承部润滑油。
9.如权利要求3的涡旋式压缩机，其特征在于：把上述旋转轴承部和主轴承部之间的空间与上述密闭容器内的空间连通，将供给上述空间的润滑油排放到密闭容器内空间的排油孔被形成在主框架上。
10.如权利要求3涡旋式压缩机，其特征在于：上述第1供油通路具备有供油管，该供油管分别与在曲柄轴内形成供油路的一端及上述润滑油部相连接。
11.如权利要求7涡旋式压缩机，其特征在于：使曲柄轴内形成的供油通路相对于曲柄轴心曲柄部方向偏心。
12.一种涡旋压缩机，卧式涡旋压缩机具有以下部件；固定涡旋及旋转涡旋、在水平方向配置的使上述旋转涡旋做旋转运动的曲柄轴、通过主轴承部支承该曲柄轴的曲柄侧的主框架、收容这些部件并维持输出压且有着润滑油部的密闭容器，其特征在于：包括
安装于上述密闭容器内支承曲柄轴的与曲柄部相反一侧的副轴承部，
第1供油通路，从上述处于输出压力下的润滑油部通过安装在密闭容器上的供油管及上述曲柄轴内形成的供油路一直通到曲柄部端部的空间，
第2供油通路，从上述曲柄部端部空间通过旋转涡旋端板内再连通到低压部并且在其途中有减小通路面积的节流部，
第3供油通路、从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用向上述主轴承部供油；
第4供油通路、从上述第1供油通路的途中向曲柄轴的外周面开口利用由曲柄轴旋转产生的离心泵作用向上述副轴承部供油。
13.一种涡旋压缩机，涡旋式压缩机具有以下部件；涡旋压缩机构、密闭容器和背压室，涡旋压缩机构是使由端板上直立着涡旋状卷板而成的旋转涡旋及固定涡旋各自以卷板为内侧相互啮合、并将包围旋转涡旋的如框架固定在固定涡旋上、使由两涡旋形成的压缩空间中心移动，减少其容积那样地两涡旋进行相对运动；密闭容器内包容涡旋压缩机构的同时与输出口相连通，将密闭容器内压力维持在输出压力；背压室是在旋转涡旋卷板的反对侧，由旋转涡旋、固定涡旋和框架所形成，其特征在于：
在旋转涡旋与框架之间设置至少一个密封件、由此将上述背压室分为第1空间和第2空间，第1空间位于中心部具有大致与输出压力相等的压力，第2空间位于外周部，至少具有一条通路与压缩过程中由两涡旋所形成的上述压缩空间相连通，以维持吸入压力与输出压力的中间压力。
14.如权利要求13的涡旋式压缩机，其特征还有：在曲柄轴内具有供油路，开口于上述第1空间；把贮留在密闭容器底部的润滑油导向上述第1空间，并且，把从上述第1空间向密闭容器内的空间排出润滑油的排油通路设在第1空间。
15.如权利要求14的涡旋式压缩机，其特征还有：上述排油通路中具有与上述排油通路连通使润滑油快速返回密闭容器底部的排油管。
16.如权利要求14的涡旋式压缩机，其特征还有：在上述排油通路在密闭容器内空间的开口方向，于密闭容器内壁上设备遮断密闭容器内气流的隔板、形成将润滑油导入密闭容器底部的导向通路。
17.如权利要求13的涡旋式压缩机，其特征还有：在背压室的外周部第2空间内，具备有防止自转的部件一十字联轴节。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20010829 Termination date: 20141023 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |