TWI384157B - 冷媒壓縮機供油結構 - Google Patents

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Description

冷媒壓縮機供油結構
本發明係有關於一種冷媒壓縮機之技術領域,特別是關於一種構造簡單且能增加潤滑油供給可靠度之供油結構。
按,採迴轉驅動之冷媒壓縮機係利用一個繞動幫浦元件與一固定幫浦元件作相對轉動,而達到壓縮冷媒氣體的效果,但繞動件在轉動時會與座體、軸承及固定件之間發生相當的接面摩擦現象,因此必需使用供油泵浦將潤滑油供給至各運動元件間接面產生摩擦的部份進行潤滑工作。
在冷媒壓縮機領域中,通常是使用齒輪泵等正排量油泵來供給定量潤滑油至需要潤滑的部份進行潤滑。如美國專利第5494421號專利即揭露一種具有可反轉之齒輪泵的採迴轉驅動之冷媒壓縮機(渦卷式壓縮機),該齒輪泵的結構主要是在一泵殼體內設置一外齒輪與一內齒輪,該內齒輪係由一偏心驅動軸帶動旋轉,並且該泵殼體對應外齒輪與內齒輪設有一油槽及一吸入口與一排出口,再於一殼體設置一180°的槽孔,以限制內齒輪與外齒輪使產生三個容積間隙並依一定方向傳遞容積,以達到連續供給潤滑油的功能。
前述的齒輪泵係利用偏心距與內外齒數差作為給油機構之容積變化,齒輪泵有著正排量容積式幫浦高揚程以及定排量之優點。然而,在冷媒壓縮機內係以殼體內壓作為齒輪幫浦的背壓,由於此壓力處於變動狀態,但齒輪需要在穩定背壓條件下工作,為避免洩漏造成容積效率下降,通常會利用彈簧件作為蓄壓動態補償背壓;或設計摩擦片以減少齒輪泵的軸向變動負荷。不論如何,齒輪泵之結構都存在著元件多且組裝效率不佳等不利條件。
而美國專利第6050794號專利揭露一種具有兩個相鄰的搖擺轉子泵之壓縮機,其主要是利用一偏心驅動軸帶動兩個搖擺轉子運轉,利用轉子泵的容積變化而將潤滑油經由供油通道送至壓縮系統動件接面部位進行潤滑。
搖擺轉子泵同樣屬於正排量容積式幫浦,其優缺點與齒輪泵近似,最大不同在於轉定子為圓形,加工製造較容易,但是搖擺驅動曲柄軸因為需要偏心驅動且接觸點有摩擦損失,因此,此類型的搖擺轉子泵具有噪音及動力損失的缺點。
正排量容積式幫浦雖可提供定排量,但在設計上需要精確地估計潤滑油供油量需求,在面對變轉速或是操作條件狀況變化大時,正排量容積式幫浦較無法即時反應潤滑油供給量對應需求。
例如,在高轉速運轉下需增加潤滑油流量來潤滑軸承及散熱時,正排量容積式幫浦便無法快速提升潤滑油流量,這將導致壓縮機軸承耐溫可靠度下降,以致於在長時間高速運轉下會有軸承燒毀的問題。為避免發生這些問題,通常會以過量供油的設計方式克服,但這麼一來在較低轉速不需大量潤滑油時,又會發生過量供油及主軸輸油動力損失等問題。
本發明之主要目的,係在於解決前述各項問題而提供一種可以減少構件並可因應主軸轉速相應變化潤滑油供給量之冷媒壓縮機供油結構。
為達前述目的,本發明之供油結構係與冷媒壓縮機之主軸延伸至油槽中之一端連結,其具有一凹面,該凹面係形成於相對於該主軸之一端,且該凹面係由外圍向中央凹陷,而於該凹面中央具有一貫穿該供油結構之油孔,並且該油孔係與該主軸之供油通道連通,該凹面上凸出有至少一葉片,該葉片係由外圍向該油孔方向延伸,且該葉片之旋向係與該主軸轉動方向相反。
由於本發明之供油結構係利用向內凹陷之凹面與葉片於旋轉時產生離心泵之作用,使本發明之供油結構會隨轉速之變化而產生不同大小的離心力來改變潤滑油流入油孔的拋油量及昇壓,以提高潤滑給油效率。
而且本發明之供油結構僅為一葉輪形態之結構,其結構簡單且機構元件數目少,而可達到易於製造及組裝之功效。
在一實施例中,該供油結構與該主軸係為一體式之結構,而以一體成形方式直接成形於該主軸之一端。
在一實施例中,該供油結構係為一葉輪,該葉輪具有一本體,本體略呈喇叭狀而具有一柱狀端及一擴大端,該柱狀端係用以與該主軸的供油通道組裝結合,而該凹面係形成於該擴大端,該油孔則貫穿該本體,且各葉片係自該凹面凸出。在一實施情形下,該柱狀端係用以與該主軸的供油通道緊配結合。
在一實施例中,該冷媒壓縮機係橫向設置,且於該供油結構外緣套設一集油器,該集油器為具有一中空腔室之本體,該本體向下延伸有一吸油管伸入油槽的潤滑油中,使該供油結構可穩定地吸取潤滑油。
本發明前述的特點、特性,將從下述實施例之詳細說明與附圖中,獲得深入了解。
茲配合圖式將本發明之實施例詳細說明如下。
請參考第1圖至第3圖,第1圖係本發明運用於採迴轉驅動之冷媒壓縮機之剖視結構示意圖;第2圖係本發明之剖視結構示意圖;第3圖係本發明之立體外觀圖。
本實施例中採迴轉驅動之冷媒壓縮機係以渦卷式壓縮機為例說明及繪製圖示,但並不以此為限。該壓縮機1之構造主要係於一殼體10中設置一馬達定子11以及一馬達轉子12,並且該馬達轉子12係與一主軸13結合,而該主軸13的一端具有一偏心軸14,該偏心軸14係與一繞動渦卷15連結,該繞動渦卷15係被以可轉動的形式設置於該殼體10中,並且對應該繞動渦卷15設有一固定渦卷16。使該馬達轉子12與主軸13轉動時,會由偏心軸14帶動該繞動渦卷15相對於該固定渦卷16做公轉而不自轉的囓合運動,並以此一運動方式對冷媒作吸入、壓縮、排出之壓縮工作。
為了提供該繞動渦卷15轉動時所需之潤滑油,該殼體10於遠離固定渦卷16之一側設有一油槽17,且該主軸13相對於該偏心軸14的一端係延伸至該油槽17並且連結一供油結構2。
請同時參見第2圖與第3圖,本發明之供油結構2係為一離心泵形態之葉輪結構,該供油結構2於相對於該主軸13之一端具有一由外圍向中央凹陷之凹面21,該凹面21中央具有一油孔22,並且該凹面21表面凸出有至少一葉片23,該葉片23係由凹面21外圍向該油孔22方向延伸,而該葉片23之旋向係與主軸轉動方向相反,並且該葉片23表面係朝向該油孔22傾斜,使該葉片23表面的傾斜度具導引流體之作用。
於本實施例中,該供油結構2係以放電加工等方式直接製作於該主軸13相對於該偏心軸14之一端,因而使該供油結構2與主軸13形成一體式之結構形式;而該凹面21係為一凹弧面之形式;該油孔22係延伸至該主軸13中,並且該主軸13具有一銜接該油孔22之供油通道,該供油通道係由一第一通道131與一第二通道141所構成(如第1圖所示),該第一通道131係由該主軸13之連結該供油結構2之一端的中心朝另一端延伸,而該第二通道141係由該偏心軸14中心朝向該第一通道131延伸,並且與該第一通道131交會相通於該主軸13中,使潤滑油可由該油孔22經第一通道131與第二通道141而供給至該繞動渦卷15以供潤滑所需;於本實施例中,該供油結構2係具有6個葉片23,但葉片23的數量與傾斜的角度以及該凹面21凹陷的深度都可以所需之供油量作調整改變。
由於本發明之供油結構2係利用向內凹陷之凹面21與葉片23產生離心泵之作用,使本發明之供油結構2會隨轉速之變化而產生不同大小的離心力來決定潤滑油流入中心之油孔22的拋油量及昇壓,並經由第一通道131與第二通道141導引達到適度噴油潤滑之效果,以提高潤滑給油效率。
本發明之供油結構2係為一離心泵式之葉輪結構形態,其結構十分簡單,因此可以有效減少機構元件數目,進而達到易於製造及組裝之功效。
再者,本發明之供油結構2具有離心泵式的速度特性,可配合該主軸13轉速快慢調節潤滑油供給量,達到變流穩定供油之效果,避免因為潤滑油量增加反應速度過慢導致繞動渦卷15之軸承因摩擦而發熱無法及時散熱,進而因蓄積熱量而造成損毀的問題。
另外,潤滑油膜厚度關係到壓縮機的摩擦損失,潤滑油過量或是不足都會對軸承壽命與壓縮機消耗功率有影響。本發明具有變流穩定供油之效果,可配合該主軸13轉速快慢調節潤滑油供給量,而以避免發生潤滑油過量供給或供給不足的問題,進而可提升壓縮機軸承壽命與可靠度,並避免減少主軸13的功率損失。
請再參閱第4圖與第5圖,第4圖係本發明第二實施例之剖視結構示意圖,第5圖係本發明第二實施例之立體外觀圖。該供油結構係為一獨立之葉輪4,該葉輪4具有一獨立的本體40,該本體40係略呈喇叭狀而具有一柱狀端401及一擴大端402,該柱狀端401係用以與該主軸33的第一通道331緊配結合,使該本體40會隨該主軸33轉動,而該凹面41係形成於該擴大端402,該油孔42則貫穿該本體40,並於凹面41上形成有數個葉片43。
此一獨立形式之葉輪4與該主軸33結合後,亦可達到與前述第一實施之供油結構相同之功效。
請再參閱第6圖,其係本發明第三實施例之剖視結構示意圖。其中,該採迴轉驅動之壓縮機5係橫向設置,該主軸53延伸至油槽57的一端一體具有供油結構6,而於該供油結構6外緣套設一集油器7,該集油器7具有一中空腔室之本體70,該本體70向下延伸有一吸油管71,該吸油管71係伸入該油槽57的油液之中,俾以確保該供油結構6可以取潤滑油,使本實施例亦可達到與前述第一實施例相同之功效。
當然,本發明之冷媒壓縮機供油結構,除了如前述各實施例示運用於採迴轉驅動之壓縮機以外,亦可被運用於其它型式之冷媒壓縮機。請參閱第7圖,其係本發明第四實施例之剖視結構示意圖。於本實施例中,本發明之冷媒壓縮機供油結構係被實現於一旋轉式壓縮機上,該旋轉式壓縮機8具有一電動機81以帶動一主軸82,該主軸82係穿設於一壓縮機構83中,並對應該壓縮機構83而具有一偏心軸821,俾以驅動一轉子84於該壓縮機構83中運轉,而本發明之供油結構9則設置於該主軸82穿過該壓縮機構83之一端,如此亦可與前述第一實施例相同達到提升供油效率之效果。
此外,本發明亦可運用於橫向設置之旋轉式壓縮機上,實施時只需將第三實施例中之集油器結合於第四實施例中即可完成。
雖然本發明以前述之若干實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習相似技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,所作更動與潤飾之等效替換,仍為本發明之專利保護範圍內。
1...壓縮機
10...殼體
11...馬達定子
12...馬達轉子
13...主軸
131...第一通道
14...偏心軸
141...第二通道
15...繞動渦卷
16...固定渦卷
17...油槽
2...供油結構
21...凹面
22...油孔
23...葉片
33...主軸
331...第一通道
4...葉輪
40...本體
401...柱狀端
402...擴大端
41...凹面
42...油孔
43...葉片
5...壓縮機
53...主軸
57...油槽
6...供油結構
7...集油器
70...本體
71...吸油管
8...旋轉式壓縮機
81...電動機
82...主軸
821...偏心軸
83...壓縮機構
84...轉子
9...供油結構
第1圖係本發明運用於採迴轉驅動之壓縮機之剖視結構示意圖;
第2圖係本發明之剖視結構示意圖;
第3圖係本發明之立體外觀圖;
第4圖係本發明第二實施例之剖視結構示意圖;
第5圖係本發明第二實施例之立體外觀圖;
第6圖係本發明第三實施例之剖視結構示意圖;及
第7圖係本發明第四實施例之剖視結構示意圖。
13...主軸
131...第一通道
2...供油結構
21...凹面
22...油孔
23...葉片

Claims (6)

  1. 一種冷媒壓縮機之供油結構,其係與冷媒壓縮機之主軸延伸至油槽中之一端連結,該供油結構係為一葉輪,該葉輪具有:一本體,該本體略呈喇叭狀而具有一柱狀端及一擴大端,該柱狀端係用以與該主軸之供油通道結合;一凹面,其係形成於該擴大端,且該凹面係由外圍向中央凹陷;一油孔,係由該凹面中央貫穿該本體,並且該油孔係與該主軸之該供油通道連通;及至少一葉片,該葉片係凸出於該凹面,並由外圍向該油孔方向延伸,且該葉片之旋向係與該主軸轉動方向相反。
  2. 依申請專利範圍第1項所述冷媒壓縮機之供油結構,其中該供油結構與該主軸係為一體式之結構而直接成型於該主軸之一端。
  3. 依申請專利範圍第2項所述冷媒壓縮機之供油結構,其中該供油結構係直接成型於該主軸之一端。
  4. 依申請專利範圍第1項所述冷媒壓縮機之供油結構,其中該葉輪係以該柱狀端與該主軸之供油通道間呈組裝配合之形態,使該葉輪可直接結合於該主軸之供油通道。
  5. 依申請專利範圍第1項所述冷媒壓縮機之供油結構,其中該冷媒壓縮機係橫向設置,且於該供油結構外緣套設一集油器俾以汲取潤滑油。
  6. 依申請專利範圍第5項所述冷媒壓縮機之供油結構,其中該集油器具有一中空腔室之本體,該本體向下延伸有一吸油管,該吸油管係伸入該冷媒壓縮機之油槽的油液中。
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