CN1138923C

CN1138923C - 一种具有油分离结构的压缩机

Info

Publication number: CN1138923C
Application number: CNB991083857A
Authority: CN
Inventors: 粥川浩明; 之; 日高茂之; 太; 中内健太; 广田英
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2004-02-18
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: EP0965804A2; JP3509560B2; CN1239188A; KR100367188B1; DE69923627T2; KR20000005781A; JP2000002183A; DE69923627D1; EP0965804B1; BR9902439A; US6179578B1; EP0965804A3

Abstract

一种压缩机包括：压缩机构和将油从气体中分离出来的分离器。分离的油用于润滑。还有一排放通道(18)；一凹槽(41)设于排放通道(18)内；一柱塞(44)压配在凹槽(41)内；一供给通道(31)，用于分离的油返回压缩机。柱塞(44)和凹槽(41)形成一圆形横截面的分离腔(49)和一环形腔(50)。分离腔(49)通过柱塞(44)内的出口通道(51)与环形腔(50)相连。致冷剂气体沿分离腔(49)的壁旋流，将油分离出来。由于柱塞(44)压装在凹槽(41)内，因此易于安装。还可防止柱塞(44)的松动。

Description

一种具有油分离结构的压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机。具体地说，本发明涉及一种用于压缩机的油分离结构，从而将雾化的润滑剂从致冷剂气体中分离出来，其中所说的压缩机被用于机动车的空调系统。

背景技术

压缩机内的致冷剂气体被压缩，并在压缩机与外部回路之间循环，以带走热量。一些压缩机包括一用于收集雾化油的油分离结构。收集到的油用于润滑压缩机的部件。图5(a)和5(b)示出了这样一种油分离结构。图5(a)和5(b)中的压缩机包括一壳体101。壳体101内装配有一压缩机构(未示出)。一排放通道102形成于壳体101上，以将致冷剂从压缩机构导向外部致冷回路。一凹槽103形成于壳体101中，并位于排放通道102内。凹槽103具有一圆形的横截面，并沿压缩机的轴向延伸。一柱塞104包括一第一凸缘105、第二凸缘106和筒体107，该筒体107用于连接凸缘105和106。柱塞104从左侧插入凹槽103，如图5(a)所示。具体地说，柱塞104被压入配合在凹槽103内，从而使第一凸缘105与定位阶梯103b接触，其中定位阶梯形成于凹槽103的内壁103a上。

一环形沟槽103c在开口端形成于凹槽103的壁上。一卡环108与环形沟槽103c接合。具体地说，卡环108的外周部分108a装配在沟槽103c内。卡环108的横截面是楔形的，以使其轴向尺寸朝向圆周方向减小。柱塞104被固定于卡环108与阶梯103b之间。卡环108可防止柱塞104从凹槽103内脱出。

尺寸上的误差将会改变沟槽103c与阶梯103b之间的距离d。但是，由于沟槽103c内外周部分108a的径向伸入度可以改变，因此柱塞104仍然可靠地固定在卡环108与阶梯103b之间。这样就允许柱塞104在轴向位置上的变化。在图5(b)中，实线表示出当距离d小于柱塞104的轴向尺寸h时卡环108的位置。断开线表示出当距离d基本等于柱塞104的轴向尺寸h时卡环108的位置。

如图5(a)所示，一分离腔室109在柱塞104的右侧由第一凸缘105所限定。而且，第一和第二凸缘105、106形成了环形腔室110的端部。一出口通道111形成于第一凸缘105和筒体107内，以使分离腔室109与环形腔室110相连接。分离腔室109受到压缩机的排放压力。分离腔室109通过一形成于壳体101上的回油通道112与一低压区相连接。低压区为一压力低于排放压力的区域。

致冷剂气体从压缩机通过排放通道102被排放到外部回路。在排放前，气体沿分离腔室109的内壁103a流动。离心力使雾化的润滑剂与气体分离。接下来，气体通过出口通道111和环形腔室110排放到外部回路。由于分离腔室109与低压区之间的压差，使得被分离的油通过回油通道112返回低压区。这些油接着被输送给压缩机的部件，以润滑并冷却压缩机的部件。

但是，由于机械加工的误差，沟槽103c与阶梯103b之间的距离d可能远小于柱塞104的轴向尺寸h。这样，卡环108就不能装配在沟槽103c内。

另外，如果距离d大于轴向尺寸h，那么柱塞104将不能可靠地固定于卡环108与阶梯103b之间。这样，柱塞104可能随分离腔室109内致冷剂气体的流动而旋转，这将使第一和第二凸缘105、106的圆周表面105a、106a在凹槽103的内表面103a上滑动，从而使柱塞104磨损。而且，如果柱塞松动地固定在卡环108与阶梯103b之间，那么柱塞104将会在凹槽103内抖动，这种抖动产生了振动和噪音。

为解决该问题，从具有不同轴向尺寸的柱塞中选择柱塞104。当将柱塞104装配在腔室103内时，测量沟槽103c与阶梯103b之间的距离d，并选择具有相应轴向尺寸的柱塞104。这样，由于机械加工精度而产生的尺寸误差就可通过卡环108来调节。因此，将柱塞104装配在沟槽103内是很复杂的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于压缩机的油分离结构，该结构有利于柱塞装配到沟槽内。

为实现本发明上述和其它目的，本发明提供一种压缩机。这种压缩机包括：一壳体、一压缩机构、一排放通道和一油分离器。压缩机构被安装在壳体内，用于压缩致冷剂气体。润滑油与气体混合。排放通道允许致冷剂流出压缩机。油分离器将润滑油与气体分离。该分离器包括一凹槽、一柱塞和一供给通道。柱塞可靠地压装在凹槽内。柱塞和凹槽形成一个定位于流动通道内的分离腔室。柱塞包括一出口通道，该出口通道从分离腔室通向下游。致冷剂气体进入分离腔室，沿分离腔室的壁流动，并离开分离腔室，其中分离腔室将油与气体分离。供给通道将分离腔室连接到压缩机构上，以向压缩机构供给润滑剂。

结合附图，通过下文本发明之实施例和原理说明的描述中将会清楚本发明的其它方面和优点。

本发明之新颖的特征具体如权利要求书所述。结合附图，参照对最佳实施例的说明，将会更好地理解本发明及其目的和优点。

附图说明

图1为一剖视图，该图示出了根据本发明之一个实施例的变容式压缩机；

图2为一放大的局部剖视图，该图示出了图1之压缩机内的油分离结构；

图3为一剖视图，该图示出了图2中的油腔；

图4(a)为一侧视图，该图示出了用于糙化图2中柱塞表面的方法；

图4(b)为一侧视图，该图示出了在图2之柱塞上涂层的方法；

图4(c)为图4(b)中被虚线圈住部分的放大视图；

图4(d)为一剖视图，该图示出了图4(a)之柱塞装配到凹槽内的方法；

图5(a)为一放大的局部剖视图，该图示出了现有技术中的油分离结构；

图5(b)为一放大的局部剖视图，该图示出了图5(a)中现有技术中的卡环。

具体实施方式

现在对根据本发明之一个实施例的油分离结构进行说明。该机构被用于变容式压缩机，这种压缩机用于机动车的空调系统。

首先，说明压缩机的结构。

如图1所示，前盖11固定于缸体12的前端面上。后盖13固定于缸体12的后端面上。一阀板14设置于后盖13与后端面之间。一曲柄腔15由前盖11的内壁和缸体12的前端面限定而成。前盖11、缸体12和后盖13都由铝或铝合金制成，它们构成了压缩机的壳体。与由铁合金制成的压缩机壳体相比，由铝或铝合金制成的压缩机壳体减轻了压缩机的重量。

一驱动轴16伸入曲柄腔15内，并且可转动地被前盖11和缸体12所支承。驱动轴16可通过一电磁离合器(未示出)与发动机为可操作连接。当发动机运转时，离合器有选择地将发动机的驱动力传送到传动轴16。

一挡板19在曲柄腔15内被固定于传动轴16上。一斜盘20在曲柄腔15内被传动轴16所支承，以使斜盘20沿轴16的表面滑动，并相对轴16的轴线倾斜。挡板19的一部分和斜盘20的一部分构成了一个铰接机构21。该铰接机构21可允许斜盘20相对传动轴16倾斜，并可与传动轴16成整体旋转。当斜盘20的中央部分向缸体12移动时，斜盘20的倾角减小。当斜盘20向挡板19移动时，斜盘20的倾角增大。

缸孔12a形成于缸体12上。每个缸孔12a内都容装一单头活塞22。具体地说，每个活塞22的一端都位于相关的缸孔12a内，而活塞22的另一端则通过滑靴23与斜盘20的周缘相连接。活塞22可通过斜盘20的旋转在缸孔12a内往复移动。

一吸入腔室24和一排放腔室25形成于后盖13内。吸入口26、吸入阀瓣27、排放口28和排放阀瓣29形成于阀板14上。致冷剂气体从外部致冷剂回路被抽入吸入腔室24。接着，当各个活塞22在相应的缸孔12a内从上死点向下死点移动时，吸入腔室24内的致冷剂气体通过相应的吸入口26和相应的吸入阀瓣27被吸入缸孔12a内。当活塞22在缸孔12a内从下死点向上死点移动时，缸孔12a内的气体被压缩到一预定的压力。接着，气体通过相应的排放口28和相应的排放阀瓣29泄入排放腔室25。

一减压消音器17被设置成跨在缸体12与后盖13上。一消音器腔室17a形成于消音器17中。消音器腔室17a被连接到一外部致冷剂回路上。一排放通道18形成于后盖13上，以使排放腔室25与消音器腔室17a相联通。排放腔室25内的致冷剂气体通过排放通道18和消音器腔室17a被排放到外部回路。消音器17消除了致冷剂气体的压力波动。

一排放通道30包括一沿其轴线形成于传动轴16上的通道30a和一形成于缸体12与阀板14上的通道30b。排放通道30将曲柄腔15与吸入腔室24连接起来。一供给通道31将一泄压区(分离腔室49，这将在下文中说明)与一作为低压区的曲柄腔15连接起来。低压区的压力低于排放压力。

一位移控制阀32被装配在后盖13内，以控制供给通道31。该控制阀32是一个电磁阀，并且包括一个螺线圈32a和一阀体32b。螺线圈32a的激励和去激励可使阀体32b开启和关闭供给通道。该控制阀32被连接到一台计算机(未示出)上。计算机可激励螺线圈32a或使螺线圈32a去激励，以根据空气调节的要求移动阀体32b。因此，控制阀32控制着从排放腔室25到曲柄腔15的致冷剂气体的流量，致冷剂气体的流量控制着曲柄腔15与缸孔12a之间的压力差。就是说，控制阀32可改变作用于各个活塞22前端和后端上的压力差。斜盘20的倾角可根据压力差的变化而改变。这就改变了活塞22的冲程，并改变了压缩机的位移量。

当去激励时，螺线圈32a使阀体32b将供给通道31打开，供给通道31将分离腔室49(排放压力区)与曲柄腔15连接起来。因此，腔室49内的高压气体通过供给通道引被输送到曲柄腔15，这增加了曲柄腔15的压力。曲柄腔压力的增加使斜盘20的倾角减小。这就缩短了各个活塞22的冲程，并减小了压缩机的位移量。当被激励时，螺线圈32a使阀体32b关闭供给通道31，这样就通过排放通道30释放曲柄腔15内的气体，从而降低曲柄腔15内的压力。曲柄腔压力的减小使斜盘20的倾角增大。这就延长了各个活塞22的冲程，并使位移增加。

上述压缩机的油分离结构说明如下。

如图2和3所示，一凹槽41形成于排放腔室25内，并位于排放通道18内。凹槽41在排放腔室25的内壁25a上开口。腔室41的开口端41a被倒角为锥形。开口端41a的直径朝排放腔室25的方向增加。凹槽41具有圆形的横截面。凹槽41的内壁41b包括一邻近开口端41a的大直径部分42和一小直径部分43。一阶梯41c形成于大直径部分42和小直径部分43之间。

一柱塞44由与后盖13相同的一种材料制成。就是说，柱塞44由铝或铝合金制成。柱塞44通过铸造或锻造而成，并包括一第一凸缘45、一第二凸缘46和一筒体47，该筒体47连接着第一和第二凸缘45、46。第一凸缘45包括一止动件52和一末端部分48。末端部分48在止动件52的相反侧由筒体47形成。止动件52的外径和第二凸缘46的外径基本与凹槽41的大直径部分42的外径相同。一阶梯45a形成于止动件52和末端部分48之间。止动件52的阶梯45a与凹槽41的阶梯41c接合。

如图4(a)所示，柱塞44的整个表面包括止动件52和末端部分48的圆周表面52a、48a及第二凸缘46的圆周表面46a，该柱塞的整个表面通过喷丸加工而被糙化。图4(a)示出了弹丸或颗粒击打柱塞44表面的情形。

如图4(c)所示，柱塞44的糙化表面涂有固体润滑剂涂层47a。涂层47a由浸液涂层形成。就是说，柱塞44被浸在溶解有固体润滑剂的溶液内。接着，将柱塞44烘干，以除去溶液，这样就形成了固体润滑剂的涂层。固体润滑剂包括碳氟树脂，例如二硫化钼和聚四氟乙烯。

如图4(d)所示，已被涂层的柱塞44插入凹槽41内，并使第一凸缘45的末端部分48首先进入。柱塞44被一夹具J顶推，直到第一凸缘45的阶梯45a与阶梯41c接合。末端部分48的外径大于小直径部分43的直径。从而，将末端部分48压入装配在小直径部分43内而使柱塞44被一预定的接触区域所支承。

柱塞44的第一凸缘45在凹槽41的右侧部分形成一个圆形的分离腔室49。第一和第二凸缘45、46在分离腔室49的左侧形成一个环形腔室50。一出口通道51形成于第一凸缘45和筒体47上，以使分离腔室49与环形腔室50联通。出口通道51在末端部分48上设有一入口，而且通道51与分离腔室49同轴线。一横向孔形成一对从出口通道51通向环形腔室50的出口。分离腔室49的直径大于通向出口通道51的所述入口直径。

如图3所示，一导入通道18a形成了排放通道18的上游部分，而且该通道使排放腔室25与分离腔室49联通。导入通道18a被连接到分离腔室49上，从而从轴线方向观察时，通道18a与分离腔室49的内壁41b相切，如图3所示。一与消音器腔室17a相连的出口通道18b形成了排放通道18的下游部分。该出口通道18b将环形腔室50与消音器腔室17a连接起来。

排放腔室25内的致冷剂气体通过导入通道18a导入分离腔室49。接着，气体沿分离腔室49的内壁49b旋转。气体旋转的离心力将雾化的油与致冷剂气体分离。与位于腔室49周缘上的气体相比，位于分离腔室49中心轴线附近的气体包含较少量的油。出口通道51和分离腔室49同轴，而且通向出口通道51的入口直径小于分离腔室49的直径。因此，位于中心处并包含少量油的气体从分离腔室49排出。接着，气体通过出口通道51、环形腔室50、出口通道18b和消音器腔室17a被排向外部致冷剂回路。曲柄腔51内的压力低于作用于分离腔室49内的排放压力。分离腔室49内的气体通过压力差被导入曲柄腔15，以控制压缩机的位移。当气体导入曲柄腔15时，分离腔室内被分离的油通过供给通道31吸入曲柄腔15。然后，这些油在活塞22与滑靴23之间、滑靴23与斜盘20之间传送。这些油润滑并冷却接合表面。

所述的实施例具有以下优点。

(1)柱塞44被挤压装配在凹槽41内。换言之，通过将柱塞44插入凹槽中而使柱塞44很容易地与压缩机装配在一起，这样，与现有技术相比，明显缩短了制造时间。

(2)后盖13和柱塞44由同一种类的材料制成，并具有相同的热膨胀系数。这样，就可防止柱塞44的末端部分48由于热的影响从凹槽41的小直径部分43上脱合。就是说，无论温度如何变化，柱塞44都能可靠地固定于凹槽41(后盖13)内。

(3)固体润滑剂涂层形成于柱塞44的表面上。具体地说，形成于止动件52和第一凸缘45的末端部分48之表面52a、48a上的涂层可使柱塞44平滑地插入凹槽41内。

如果液体润滑剂例如油涂敷在柱塞44的表面上，那么当末端部分48压入小直径部分43时，由于柱塞44的末端部分48和凹槽41的小直径部分43被精确加工而成，则液体润滑剂将会脱离末端部分48的表面。这样，就妨碍了柱塞44顺利插入凹槽41内。

在所述的实施例中，后盖13(小直径部分43)与柱塞44(末端部分48)之间的涂层是由不同于后盖13和柱塞44的材料制成的。涂层消除了柱塞44与凹槽41的磨损，并可防止后盖13与柱塞44的刮屑混入油中。因此，供给通道31内不会塞满刮屑。

(4)在形成涂层47a之前，柱塞44的表面被糙化。这样就可允许柱塞44的表面容纳固体润滑剂，从而可强化涂层47a。

(5)柱塞44的表面通过喷丸加工而被糙化。与使用化学物质糙化柱塞44的表面之方法相比，喷丸加工改善了工人的工作环境。

(6)出口通道51向分离腔室49开口，并与凹槽41同轴。因此，位于旋转中心的气体通过出口通道51被导入环形腔室50。换言之，气体通过出口通道51流向环形腔室50，油通过离心力从所说的气体中除去。这样就减少了通过气体流动吸入环形腔室50的油量。就是说，该结构减少了排放到外部致冷剂回路中的油量，从而改善了油的回收效率。

(7)柱塞44包括第一和第二凸缘45、46，该凸缘45、46通过筒体47而成为一个整体。这种结构有利于柱塞44装配到凹槽41内。

(8)凹槽41的开口端41a是锥形的。就是说，开口端41a的直径朝向排放腔室25增加。这样就可允许柱塞44平滑地插入凹槽41内。

(9)定位阶梯41c形成于凹槽41中。柱塞44被推压，直到它接触阶梯41c，这样，不必测量压入的距离就可形成具有预定容积的分离腔室49。因此，这种结构减少了分离腔室49的油分离能力的变化。

(10)定位阶梯41c是锥形的。这种结构可使末端部分48顺利插入小直径部分43内。

(11)供给通道31可控制压缩机的位移，并起到一回油通道的作用，该回油通道可用作油分离结构。这种结构消除了专门设计回油通道的必要性，从而简化了压缩机的结构。

本领域的技术人员应该清楚：可在不脱离本发明构思的范围内，以许多具体的方式实施本发明。尤其应该理解：本发明可以如下方式被实施。

柱塞44可由黄铜或黄铜合金制成。就是说，柱塞44可由与后盖13所用的材料不同的金属制成。由不同种类的金属制成后盖13和柱塞44可防止磨损，因为如果后盖13和柱塞44由同一种金属制成，并缺乏合适的固体润滑剂，那么就会产生磨损。与铁合金相比，黄铜或黄铜合金的热膨胀系数与铝的热膨胀系数接近。因此，凹槽41和柱塞44之间的接合不会由于温度的变化而明显松动。

在最佳实施例中，后盖13和柱塞44由同一种类的材料制成。就是说，后盖13和柱塞44所用的材料属同一类型，并包括相同的成分比例。当采用相同类型的材料制造后盖13和柱塞44时，可改变成分和比例。例如，当使用铝合金制造后盖13和柱塞44时，后盖13与柱塞44之一可以由包含硬质硅颗粒的铝合金制成，而其中另一个则由不含硬质硅颗粒的铝合金制成。后盖13和柱塞44也可以都由包含硬质颗粒的材料制成。在这种情况下，材料中硬质颗粒与其它成分的比例可是不同的。

柱塞44可由合成树脂制成，这有利于制造柱塞44并减轻重量。

油分离结构可被构造成这样：在致冷剂气体中的油可通过惯性分离作用从气体中分离出去。在这种情况下，柱塞44可以仅具有第一凸缘45，而出口通道18a可直接连接到分离腔室49上。

第一凸缘45、第二凸缘46和筒体47可单独制做，然后也可通过粘接或焊接形成柱塞44整体。这样就简化了柱塞44各个部件的形状，从而易于部件的制造。此外，这些部件可整体形成柱塞44，这使柱塞44易于装配到凹槽41内。

排放腔室25可通过供给通道31连接到曲柄腔15上，而分离腔室49可通过一回油通道与曲柄腔15联通，其中回油通道与供给通道31分开形成。

柱塞44的表面可通过不同于喷丸加工的方法被糙化，例如液体搪磨。

形成涂层47a的溶液可通过喷雾涂敷在柱塞44上。

柱塞44上的涂层可通过电镀例如镀锡而形成。

因此，本发明的实例和实施方式仅可被认为是说明性的，而不是限制性的；本发明不只局限于说明书中给出的细节，可在所附权利要求书限定的范围内对其作出修改。

Claims

1、一种压缩机包括：

一壳体(13)；

一压缩机构，该压缩机构安装在壳体(13)内，用于压缩致冷剂气体，其中润滑油混在气体内；

一排放通道(18)，该通道允许致冷剂流出压缩机；

一油分离器，用于将润滑油从气体中分离出来，该分离器包括：

一凹槽(41)；和

一装配在凹槽(41)内的柱塞(44)，凹槽(41)与柱塞(44)形成一位于排放通道(18)内的分离腔室(49)，其中柱塞(44)包括一从分离腔室通向下游的出口通道(51)，其中致冷剂气体进入分离腔室(49)，沿分离腔室(49)的壁流动，并从分离腔室(49)流出，该分离腔室将油从气体中分离出来；和

一供给通道(31)，将分离腔室(49)与压缩机构连接起来，以向压缩机构供给润滑剂，所说的压缩机之特征在于：柱塞(44)被固定于凹槽(41)的壁上，从而使其在压缩机的工作过程中不能绕其轴线旋转。

2、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：柱塞(44)被挤压装配在凹槽(41)内。

3、根据上述权利要求之一所述的压缩机，其特征在于：排放通道(18)、凹槽(41)和供给通道(31)构成于壳体(13)内。

4、根据上述权利要求之一所述的压缩机，其特征在于：所说的分离腔室(49)具有一圆形的横截面。

5、根据上述权利要求之一所述的压缩机，其特征在于：所说的出口通道(51)具有一入口，该入口的横截面小于分离腔室(49)之横截面，其中所说的出口通道(51)与分离腔室(49)同轴线。

6、根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于：致冷剂气体在分离腔室(49)内旋流，从而使离心力作用于气体上，将油从气体中分离出来，其中致冷剂气体在分离腔室(49)的中心附近从分离腔室(49)中排出。

7、根据权利要求2或3所述的压缩机，其特征在于：所说的壳体(13)和柱塞(44)由同一种金属制成。

8、根据权利要求2或3所述的压缩机，其特征在于：所说的壳体(13)和柱塞(44)由不同种类的金属制成。

9、根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于：所说的壳体(13)和柱塞(44)由铝合金制成。

10、根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于：所说的壳体(13)和柱塞(44)之一由铝或铝合金制成，而二者中的另外一个则由黄铜制成。

11、根据上述权利要求之一所述的压缩机，其特征在于：固体润滑剂的涂层被涂敷在凹槽(41)的壁和柱塞(44)的外表面(46a、48a、52a)的至少之一上，从而使固体润滑剂存留在于凹槽(41)与柱塞(44)之间。

12、根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于：要涂敷润滑剂的表面被糙化，以形成适于固体润滑剂的表面。

13、根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于：要涂敷润滑剂的表面上置有通过喷丸处理形成的凹坑。

14.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：柱塞和凹槽还形成一个环形腔室(50)，其中环形腔室靠近凹槽的开口端(41a)形成而分离腔室靠近凹槽的底部形成。

15.根据权利要求14所述的压缩机，其特征在于：环形腔室(50)与一个消音器(17)联通，其中在分离腔室(49)中的致冷剂气体被抽吸进环形腔室并且从消音器排放。

16.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：通过使致冷剂气体沿分离腔室(49)的内壁(41b)流动将油从气体分离。