CN1278904A - 离心冷却器的油泵和致冷剂泵 - Google Patents

Abstract

一单一电动机(26)驱动在一致冷冷却器(20)里的油泵(24)和致冷剂泵(36),电动机(26)和油泵(24)安装在冷却器的供油箱(28)里,而致冷剂泵安装在供油箱外侧。这样,当冷却器(10)工作时,致冷剂泵(36)将液体致冷剂抽送到冷却器的压缩机部分处,以便冷却驱动压缩机(20)的电动机(22),同时,油泵(24)将油抽送到需要润滑的冷却器里的地方。

Description

离心冷却器的油泵和致冷剂泵

本发明的技术背景

本发明涉及当冷却器工作时，对离心冷却器里的、需要润滑的表面进行润滑和通过系统冷却剂对驱动该冷却器里的压缩机的电动机进行冷却。本发明特别涉及一种组合的油泵和致冷剂泵装置，该装置在所有的工作状态下将润滑油和液体致冷剂提供给使用低压致冷剂的离心冷却器里的所有需要它们的地方。

致冷冷却器的零件包括压缩机、冷凝器、计量装置和蒸发器，压缩机压缩致冷剂气体并在较高的压力和温度下将它输送给冷却器的冷凝器。输送给冷凝器的较高压力的气态致冷剂在与通过其中的热交换介质的热交换过程中释放出大部分热容量，并冷凝成液体。

接着，冷凝的、冷却的液体致冷剂与冷凝器流向计量装置，该装置通过膨胀过程降低致冷剂的压力并使其进一步冷却。然后，这种相对较冷的致冷剂被输送到系统蒸发器里，它们在与流动经过那里的液体、诸如水的热交换过程中被加热并蒸发。然后，蒸发的致冷剂返回到压缩机里，而在蒸发器里被冷却的或“变冷的”液体流向在建筑物里或生产流程中需要冷却的热负载处。冷却器的压缩机部分通常包括一压缩机和驱动压缩机的一电动机。这种电动机在大多数情况下需要在工作中进行冷却，且在过去常常通过系统致冷剂进行冷却。在许多冷却器设计中，气态致冷剂曾因此而取之压缩机的上游或下游。在另一种设计里，压缩机驱动电动机由来自冷却器内的一个地方的液体致冷剂冷却。

在历史上，冷却器压缩机的驱动电动机的冷却机构与冷却器致冷系统是互相分离的。然而，在许多情况下，系统的工作、即利用系统将致冷剂和电动机冷却液体输送到需要它们的地方是在冷却器里存在着足够高的压差的基础上进行的，利用该压差，将来自相对较高压力地方的油或致冷剂输送到冷却器里的、需要它们的相对较低压力的地方。

冷却器里使用的致冷剂的化学成分和工作性能会随着时间变化，主要是由于环境因素的作用，因此在过去的10年里较普遍的是使用所谓的“低压”致冷剂，诸如HCFC 123。这些致冷剂在某些冷却器工作条件下，在系统冷凝器里的温度和压力接近在蒸发器里的温度和压力。因此不能指望在所有的冷却器工作状态下在系统蒸发器和系统冷凝器之间存在足够高的压差，以确保不断地获得能可靠地将冷却器供油箱里的油输送到需要润滑的冷却器表面的压力。也不能指望存在这种可靠的高压差，以确保将致冷剂从第一冷却器区域输送到驱动系统压缩机的电动机处冷却该电动机。再说一次，上面所述的是过去常见的，但如使用“高压”致冷剂(不是今天使用的)是允许的。

鉴于上面所述的情况，本发明将寻找一种组合致冷冷却器里的润滑系统和电动机冷却系统的方案，其中，使用低压致冷剂，并在所有的冷却器工作状态下确保将润滑油和致冷剂输送到需要润滑和冷却的地方。

本发明的简要说明

本发明的一个目的是给致冷冷却器提供润滑和压缩机驱动电动机冷却。

本发明的另一个目的是通过使用一共用装置将油和液体致冷剂输送到致冷系统里需要它们的地方。

本发明的又一个目的是一种装置，它能在不受冷却器工作状态影响的情况下抽送致冷冷却器里的润滑油和液体致冷剂。

本发明的还有一个目的是提供一种设备，该设备通过使用液体致冷剂和润滑油抽送装置能将油输送到需要润滑的地方，将液体致冷剂输送到压缩机驱动电动机，这种抽送装置由使用低压致冷剂的致冷冷却器里的单一电动机和传动轴驱动的。

通过参看附图和关于较佳实施例的详细说明可知道，本发明上述的和其它的目的是通过在致冷冷却器里的组合的致冷剂／润滑油抽送装置实现的，该抽送装置由一共用传动轴驱动，而该传动轴由随着润滑油泵设置在冷却器供油箱里的单一电动机驱动的。使用电动机驱动抽送装置、从而将油和液体致冷剂输送到需要它们的地方将确保在与冷却器工作状态无关的情况下连续地输送润滑油和液体致冷剂。致冷剂抽送机构由润滑油泵使用的同一传动轴驱动，不过该抽送机构设置在安装电动机和润滑油泵的供油箱的外侧。通过将致冷剂泵和润滑油泵共同安装在由单一电动机驱动的单一传动轴上，在低压致冷剂环境下也能可靠地实现润滑和压缩机驱动电动机的冷却功能，而该装置仅需使用少量的零部件和很低的成本。

附图的简要说明

图1A和1B是离心冷却器的侧视图和端视图，其中只显示了主要的零部件。

图2是安装在图1A和1B所示的冷却器的供油箱里的本发明的组合的润滑油和致冷剂抽送装置的剖视图。

图3是图2中的润滑油／致冷剂抽送装置的局部放大图。

较佳实施例的介绍

首先参看图1A和1B，致冷剂冷却器10的主要零部件包括压缩机部分12、冷凝器14、计量装置16和蒸发器18。冷却器10里的压缩机部分12包括离心压缩机20，它由安装在电动机壳体23里的电动机22通过传动轴21驱动。

工作时，由压缩机电动机22驱动的离心压缩机20产生较低压力的致冷剂气体，诸如众所周知的HCFC 123致冷剂，它们从蒸发器18进入压缩机。通过离心压缩机处理，来自蒸发器18的气体被压缩，并在热的和较高压力的情况下从离心压缩机20输入冷凝器14。

输入冷凝器14的高压高温致冷剂气体将热量传递给流动通过的、诸如水之类的冷却介质。诸如水之类的热交换介质通常来自民用供水系统或冷却塔。致冷剂在将它的热容量传递给冷却介质的过程中冷凝，然后流向计量装置16。计量装置16通过膨胀过程进一步降低浓缩的致冷剂的压力和温度。

现在，在通过膨胀装置后呈两相、但主要是液相的、相对较冷和相对较低压力的致冷剂流入蒸发器18，在那里它们与经过其中的流体、最通常的是水再一次进行热交换。在该热交换过程中，流动通过蒸发器的相对较温热的流体将它们的热容量传递给相对较冷的液体致冷剂，使该致冷剂蒸发。现在，较冷的、或“变冷的”流体从蒸发器流到一个地方，诸如在建筑物里的一个空间或在一个生产工艺进行的地方，在那里，变冷的水用于冷却。现在，热的、被蒸发的和相对低压的致冷剂被送回到压缩机20里，开始重新工作。

在使用某些所谓的低压致冷剂的致冷冷却器里，在冷却器蒸发器和冷却器冷凝器之间的压差在所有的冷却器工作状态下没有如在较早的、使用相对较高压力致冷剂的冷却器里的那样高。请注意，有些这种相对较高压力的致冷剂、诸如CFC 11本身在使用过程中被认为是低压致冷剂。

在早先使用这种相对较高压力的致冷剂的地方，冷却器的蒸发器和冷凝器之间的相对较大的压差在所有的冷却器工作状态下可得以发展和继续存在。在有些冷却器设计中，特别是使用螺杆而不是离心压缩机的冷却器里，均使它便于利用压力差，以便将来自冷却器供油箱的润滑油输送到冷却器里的、需要润滑的、压力较低的地方和／或将来自冷却器第一位置的液体致冷剂输送到冷却器里的压缩机驱动电动机的压力较低的地方，以便使驱动电动机冷却。

现在参看图2和3，在本发明的冷却器里的润滑油泵24和驱动该泵的电动机26位于冷却器的供油箱28里。通过电线27供电的电动机26驱动传动轴30，而传动轴30驱动润滑油抽送元件32。同样地，传动轴30还与叶轮连接34，而叶轮34是离心致冷剂泵36的抽送元件，并安装在供油箱28的外侧。

泵24通过安装在供油箱28内部的管道40抽送润滑油，管道40使润滑油泵24与在供油箱端壁44上的小孔42连通。润滑油总管46(诸如美国专利第5，675，978号介绍的，该专利已转让给本发明的受让人)安装在供油箱端壁44上，并具有入口室48，润滑油泵24抽送的润滑油进入该室。

润滑油总管46可适当设置，以便在冷却器里实现不同的润滑功能，诸如提供一种能使润滑油正常地流至冷却器轴承和表面的布置，一种允许替换冷却器的供油而同时隔离冷却器的致冷剂供应的布置，一种允许对冷却器供油进行采样、以便进行化学分析的布置，以及一种允许替换油过滤器50而同时隔离冷却器的供油的布置。在冷却器10里的、必须提供润滑油的轴承和表面之中包括可转动地支承传动轴21的轴承，而传动轴21连接压缩机驱动电动机22和离心压缩机。

现在主要参看图3，可以看到在本发明的较佳实施例里，润滑油抽送元件32通过键52固定在轴30上，以便随轴30转动，并位于润滑油抽送元件壳体54里。润滑油抽送元件壳体54固定在电动机壳体56上并由其支承，而电动机壳体56与供油箱28的端壁44连接并由其支承。请注意，将泵电动机26设置在供油箱28里使其具有能够将工作时产生的热量传送给环绕着它的油的优点。事实上，电动机26浸没在油里，而油通过电动机上的小孔57可以进入电动机壳体56里。

润滑油抽送元件壳体54还在与其一体形成的轴壳59里安装着轴承58。轴承58可转动地支承轴30的第一端和在轴30上的电动机26的转子60。润滑油泵的配流盘62固定在润滑油抽送壳体54上并由其支承，配流盘62里形成有流道64和66，来自供油箱28里的油通过流道64进入润滑油抽送元件32，然后通过流道66使润滑油抽送元件32里的油进入管道40。

如上所述，电动机壳体56的另一端安装在供油箱端壁44上。在该较佳实施例里，端壁44上一体形成有一轴壳68，轴承70安装在该轴壳里。轴承70可转动地支承传动轴30和在该轴上的电动机转子60的一端，而另一端由轴承58支承。轴30延伸通过轴承70并穿过供油箱端壁44。安装在供油箱端壁44里的密封件72环绕着轴30的一部分。

致冷剂抽送叶轮34通过与轴30的端面螺纹连接的螺丝74与轴30连接，以便随轴转动。叶轮34位于叶轮腔体76里，而腔体76形成于蜗形壳体78里。蜗形壳体78安装在供油箱端壁44的外表面上。密封件72作为叶轮腔体76和供油箱28内侧之间的密封，液体致冷剂将流动通过叶轮腔体76。由于致冷剂泵36是离心式的，因此它不使用接触零件、诸如齿轮或其它类型的正排量泵，从而不需要润滑。

再参看所有的附图，致冷剂泵叶轮腔体76通过进入管80与冷却器10里的冷凝器14内侧流体连通，同时，通过排出管84与压缩机驱动电动机壳体23内侧流体连通。通过泵电动机26的工作，驱动润滑油抽送元件32和致冷剂抽送叶轮34。结果，从供油箱28里抽出润滑油，并通过管道40、润滑油总管46和润滑油管道86将它们输送给冷却器10的需要润滑的各地方，然后，润滑油通过返回管88返回到供油箱28里。与此同时，通过同一装置的工作，从冷却器冷凝器14里抽出液体致冷剂，将它输入压缩机驱动电动机壳体23内侧，在那里与压缩机驱动电动机22进行热交换，从而使电动机冷却。通过在单一传动轴上的单一电动机同时驱动液体致冷剂泵和油泵，对压缩机驱动电动机进行冷却的液体致冷剂的输送、以及润滑用的润滑油的输送在使用低压致冷剂的离心冷却器10的所有工作状态下都能可靠地在实现，并可减少与此功能相关的零件数量，从而降低成本。

虽然按照较佳的实施例描述了本发明，但应该了解，在下面要求广泛保护的本发明的范围内还可以有许多改进。

Claims (27)

1．一种致冷冷却器，包括：

一压缩机；

一驱动所述压缩机的电动机，所述电动机安装在一壳体里；

一接纳来自所述压缩机的致冷剂的冷凝器；

一计量装置，所述计量装置接纳来自所述冷凝器的致冷剂；

一蒸发器，所述蒸发器接纳来自所述计量装置的致冷剂，并被连接成使致冷剂流向所述压缩机；

一供油箱；以及

一共同驱动的抽送装置，当所述冷却器工作时将来自所述供油箱的润滑油输送给所述冷却器里需要润滑的地方，并将来自冷凝器的液体致冷剂输送到所述电动机，以冷却所述电动机。

2．如权利要求1所述的致冷冷却器，其特征在于，所述共同驱动的抽送装置包括致冷剂抽送元件和润滑油抽送元件，所述润滑油抽送元件安装在所述供油箱里，而所述致冷剂抽送装置安装在供油箱外侧。

3．如权利要求2所述的致冷冷却器，其特征在于，所述共同驱动的抽送装置包括一传动轴，所述传动轴驱动所述润滑油抽送元件和所述致冷剂抽送元件。

4．如权利要求3所述的致冷冷却器，其特征在于，所述传动轴由一泵电动机驱动，所述泵电动机是安装在所述供油箱里的电动机，所述泵电动机包括一定子和一转子，所述转子安装在所述传动轴上，以便随传动轴转动。

5．如权利要求4所述的致冷冷却器，其特征在于，所述传动轴穿过所述供油箱的一壁。

6．如权利要求5所述的致冷冷却器，其特征在于，所述致冷剂抽送元件是一叶轮并还包括一安装所述叶轮的壳体，所述叶轮和所述叶轮壳体组合成一离心抽送机构，所述离心致冷剂抽送机构与所述冷凝器入口侧连通，并与安装着驱动所述压缩机的所述电动机的壳体内部的出口侧连通。

7．如权利要求6所述的致冷冷却器，其特征在于，还包括一泵电动机壳体，所述泵电动机安装在所述泵电动机壳体里，所述泵电动机壳体安装在所述供油箱的所述壁上。

8．如权利要求7所述的致冷冷却器，其特征在于，所述供油箱的所述壁上形成有一轴壳并包括第一轴承，所述第一轴承安装在由所述供油箱的所述壁形成的所述轴壳里，所述传动轴可转动地安装在所述第一轴承里。

9．如权利要求8所述的致冷冷却器，其特征在于，还包括一供所述润滑油抽送元件用的壳体，供所述润滑油抽送元件用的所述壳体安装在所述泵电动机壳体上并形成一轴壳，一第二轴承安装在由供所述润滑油抽送元件用的所述壳体形成的所述轴壳里，所述传动轴可转动地安装在所述第二轴承上。

10．如权利要求9所述的致冷冷却器，其特征在于，供所述叶轮用的所述壳体安装在所述供油箱的一外侧壁上。

11．如权利要求10所述的致冷冷却器，其特征在于，所述泵电动机壳体位于在所述供油箱里的润滑油的水平面下面，所述泵电动机壳体由所述润滑油浸没。

12．如权利要求11所述的致冷冷却器，其特征在于，还包括连接所述润滑油抽送元件和在所述冷却器工作时所述冷却器里需要润滑的地方的管道，所述管道的一部分位于所述供油箱内侧，所述管道的又一部分位于所述供油箱的外侧。

13．如权利要求12所述的致冷冷却器，其特征在于，还包括一润滑油泵配流盘，所述润滑油泵配流盘固定在供所述润滑以抽送元件用的所述壳体上，所述润滑油泵配流盘形成一与在所述供油箱里的润滑油连通的进口，以及与所述管道连通的出口。

14．一种在一致冷冷却器里的抽送致冷剂和润滑油的装置，包括：

一电动机；

一由所述电动机驱动的传动轴；

一致冷剂抽送元件，所述致冷剂抽送元件安装在所述传动轴上；以及

一润滑油抽送元件，所述润滑油抽送元件安装在所述传动轴上。

15．如权利要求14所述的抽送装置，其特征在于，所述致冷冷却器具有一供油箱，所述电动机和所述润滑油抽送元件安装在所述供油箱里，所述致冷剂抽送元件安装在所述供油箱外侧。

16．如权利要求15所述的抽送装置，其特征在于，所述致冷剂抽送元件是离心叶轮。

17．如权利要求16所述的抽送装置，其特征在于，所述致冷剂抽送元件安装在所述传动轴第一端上以便转动，而所述润滑油抽送元件安装在所述传动轴第二端上以便转动，所述传动轴穿过所述供油箱的一壁。

18．如权利要求17所述的抽送装置，其特征在于，还包括一供所述致冷剂抽送装置用的壳体，所述壳体具有一致冷剂进口和一致冷剂出口，并安装在所述供油箱的所述壁上。

19．如权利要求18所述的抽送装置，其特征在于，还包括一供所述润滑油泵元件用的壳体，所述供润滑油泵用的壳体形成一轴壳，一第一轴承安装在由供所述润滑油泵元件用的所述壳体形成的轴壳里，所述传动轴可转动地安装在所述第一轴承上。

20．如权利要求19所述的抽送装置，其特征在于，所述电动机具有一定子和一转子，并还包括一供所述电动机用的壳体，所述定子安装在供所述电动机用的壳体里，而供所述电动机用的所述壳体安装在所述供油箱的所述壁上。

21．如权利要求20所述的抽送装置，其特征在于，所述供油箱的所述壁形成一轴壳，一第二轴承安装在由所述壁形成的所述轴壳里，所述电动机转子安装在所述传动轴上以便随其转动，所述传动轴可转动地安装在所述第二轴承上，且所述电动机壳体形成一小孔，所述供油箱里的润滑油通过所述小孔浸没所述电动机壳体。

22．如权利要求21所述的抽送装置，其特征在于，还包括一泵配流盘，所述泵配流盘安装在所述润滑油抽送元件壳体上，所述泵配流盘形成有将润滑油输送给所述润滑油抽送元件的管道和将润滑油输送出去的管道。

23．一种冷却致冷冷却器里的压缩机驱动电动机以及将润滑油输送到需要润滑的表面上去的方法，它包括以下步骤：

将润滑油抽送元件安装在输送冷却器的供油箱里；

使一传动轴与所述润滑油抽送元件连接；

使一致冷剂抽送元件与所述传动轴连接，从而由一共用传动轴驱动所述润滑油抽送元件和所述致冷剂抽送元件；

利用泵电动机驱动所述传动轴；

提供液体致冷剂源，所述致冷剂抽送元件可从此抽送致冷剂；

提供一由所述致冷剂抽送元件将致冷剂抽送到用来驱动所述冷却器的压缩机的电动机去的流道；

提供一由所述润滑油抽送元件将润滑油抽送到需要润滑的所述表面去的流道。

24．如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括将所述致冷剂抽送元件安装在所述冷却器的供油箱外侧的步骤。

25．如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述泵电动机是一电动机，且还包括将用来驱动所述传动轴的所述电动机浸没在所述供油箱里的润滑油里的步骤。

26．如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述液体致冷剂源是所述冷却器里的冷凝器，且还包括提供自所述冷却器冷凝器至所述致冷剂抽送元件的流道的步骤。

27．如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括将所述传动轴可转动地安装在所述冷却器的供油箱一壁里的轴承上的步骤。

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