一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機及其潤滑油分離方法與流程

2023-09-20 04:46:20 2

本發明涉及汽車空調製冷系統裝置，尤其是涉及具有油分離結構的渦旋式壓縮機，還具體地涉及該渦旋式壓縮機中分離潤滑油的方法。

背景技術：

渦旋式壓縮機，例如電動渦旋式壓縮機被廣泛地應用在新能源汽車空調製冷系統中，其以容積效率高、振動小、體積小等優點；然而在實際使用中，壓縮機回油不好等原因造成的內部零件磨損現象較為明顯，使得性能下降，使用壽命降低。

為此，已經提出了一種將油分離器置於壓縮機後蓋排氣孔中的方案，以用於回收混合在製冷劑的潤滑油；然而在該方案並不能充分地將潤滑油從製冷劑中分離，因此仍有大部分的潤滑油從系統中流失。再如，一種現有技術提出了一種可以主動地分離潤滑油的渦旋式壓縮機，如圖1所示，該汽車空調渦旋壓縮機油分離機構包括由渦旋壓縮機靜渦盤與後蓋一部分構成的高壓腔a，通過第一孔2與高壓腔a連通的分離腔b，分離器b通過第二孔4與儲油腔c相通，儲油腔c通過底部細槽與靜渦盤後端面環形槽5相通，環形槽通過毛細孔1與進氣孔7相通，在分離腔b內過盈安裝有一分離芯3，分離腔b位於分離芯3上方的端部為排氣孔8，第一孔2的中心軸線與分離腔b的壁和分離芯3的壁組成的環形空間的中心線相切。藉由這一結構，當冷凍油與已壓縮冷媒的混合物從靜渦盤底部孔6排入高壓腔a後，再由於混合物中冷凍油與冷媒的附著能力差異，促使冷凍油沿分離腔b腔壁往下流入第二孔4進入儲油腔c，再進入環形槽5，由於儲油腔c壓力高於進氣孔壓力，使得冷凍油從環形槽底部上升到頂部再通過毛細孔1進入進氣孔，如此形成一個油路循環，從而減少了油的流失，增強了壓縮機自身的潤滑效果。

然而，在該現有技術中，隨著分離後的油細過毛細孔再次連續地進入進氣孔，分離後的油所聚積的壓力會漸逐增大，壓力過度增大會使壓縮機動、靜渦盤之間摩擦增大，而影響到製冷效果，甚至降低壓縮機的使用壽命。

藉由現有技術存在的以上問題，本領域亟需提出一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機及其分離潤滑油的方法，以克服現有技術前述的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機，可以避免壓縮機由於潤滑油的流失而引起故障，保持壓縮機的平穩運行，提高壓縮機的使用壽命。

本發明還提供了一種在渦旋式壓縮機中分離潤滑油的方法，藉由該方法，不僅可以防止潤滑油流失而引起壓縮機內部零部件的過度磨損，而且還可以提高壓縮機運行的平穩性，提高壓縮機的使用壽命。

為實現上述目的，本發明提供了一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機，包括缸體，由驅動裝置驅動的主軸，由所述主軸驅動轉動的動渦盤以及與所述動渦盤配合的靜渦盤，一缸體後蓋連接於所述缸體，在所述配合的動、靜渦盤和所述主軸一側構成一背壓腔，在所述配合的動、靜渦盤和所述缸體後蓋一側構成一高壓腔；其中，所述靜渦盤上設有排氣孔，排氣閥片連接於所述靜渦盤上且可封閉或打開所述排氣孔，所述靜渦盤還設有回油通道；所述缸體後蓋還包括一油分離腔，所述油分離腔通過所述缸體後蓋上所設的通氣孔與所述高壓腔連通；在所述油分離腔中設有一油分離器，在所述缸體後蓋中還設有一儲油腔，所述儲油腔一方面通過設於所述缸體後蓋上的一高壓進口與所述油分離腔連通，另一方面藉由所述回油通道與所述背壓腔連通；其中，所述渦旋式壓縮機還包括洩壓機構，所述洩壓機構包括開設於所述靜渦盤的洩壓通道以及設置於所述缸體後蓋中的一低壓腔，所述低壓腔藉由所述洩壓通道與所述背壓腔連通。

較佳地，所述洩壓機構包括設置於所述洩壓通道中的鋼珠，所述鋼珠固定於一彈簧的一端，所述彈簧的另一端連接一堵頭，所述堵頭固定於所述洩壓通道內；還包括其一端可由所述鋼珠封堵的側面通道，其另一端向所述低壓腔開口。

較佳地，所述洩壓機構包括節流管，所述節流管設於所述靜渦盤的所述洩壓通道中。

較佳地，所述節流管是毛細管。

較佳地，所述油分離器整體呈截頭錐形狀，其外壁是光滑的。

較佳地，所述排氣閥片是翅片狀的。

較佳地，根據預設的壓力保護值選擇所述彈簧或所述節流管的尺寸。

較佳地，所述儲油腔相對於所述油分離腔位於其下方的位置上。

較佳地，來自所述背壓腔的高壓排氣是壓縮後的製冷劑和潤滑油的混合物。

較佳地，所述主軸上還設有一主軸支撐座，所述主軸支撐座與所述動渦盤之間的空間構成所述背壓腔。

藉由本發明的具有油分離結構的渦旋式壓縮機，相比現有技術，本發明的渦旋式壓縮機可減少潤滑油的流失，因此不會造成零部件因潤滑油流失引起的過早、過度磨損，而且採用洩壓機構可使背壓腔中的壓力始終保持在安全的壓力值條件下，而避免了因壓力過高造成的動、靜渦盤之間摩擦力過大，從而延長了壓縮機的使用壽命。

本發明另一方面還涉及一種在渦旋式壓縮機中分離潤滑油的方法，一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機，包括缸體，由驅動裝置驅動的主軸，由所述主軸驅動轉動的動渦盤以及與所述動渦盤配合的靜渦盤，一缸體後蓋連接於所述缸體，在所述配合的動、靜渦盤和所述主軸一側構成一背壓腔，在所述配合的動、靜渦盤和所述缸體後蓋一側構成一高壓腔；其中，所述靜渦盤上設有排氣孔，排氣閥片連接於所述靜渦盤上且可封閉或打開所述排氣孔，所述靜渦盤還設有回油通道；所述缸體後蓋還包括一油分離腔，所述油分離腔通過所述缸體後蓋上所設的通氣孔與所述高壓腔連通；在所述油分離腔中設有一油分離器，在所述缸體後蓋中還設有一儲油腔，所述儲油腔一方面通過設於所述缸體後蓋上的一高壓進口與所述油分離腔連通，另一方面藉由所述回油通道與所述背壓腔連通；其中，所述渦旋式壓縮機還包括洩壓機構，所述洩壓機構包括開設於所述靜渦盤的洩壓通道以及設置於所述缸體後蓋中的一低壓腔，所述低壓腔藉由所述洩壓通道與所述背壓腔連通；所述方法包括如下步驟：所述主軸帶動所述動渦盤轉動，所述動、靜盤間的高壓排氣從所述背壓腔經過所述排氣孔、所述排氣閥片進入所述高壓腔；所述高壓排氣經過所述通氣孔進入所述油分離腔並撞擊所述油分離器的外壁，在離心力作用下，潤滑油從高壓排氣中分離；分離的所述潤滑油因重力作用下降至所述油分離腔底部，經所述高壓進口進入所述儲油腔，並經過所述回油通道返回至所述背壓腔；其中，當所述背壓腔的壓力大於預設的壓力保護值時，所述背壓腔的一部分高壓氣體經過所述洩壓機構進入所述低壓腔，直至所述背壓腔低於或等於所述預設的壓力保護值。

附圖說明

現在將參考以下附圖說明本發明的實施方案，在附圖中：

圖1示出了現有技術一種具有油分離結構的渦旋式壓縮機的截面視圖；

圖2示出了本發明具有油分離結構的渦旋式壓縮機一實施例的截面視圖；

圖3是圖2中局部a的放大圖；

圖4是本發明具有油分離結構的渦旋式壓縮機另一實施例的局部視圖，該視圖與圖2中局部a對應；以及

圖5是示出了本發明實施例中所採用的油分離器的截面圖。

具體實施方式

如圖2所示，圖中示出了本發明所提出的具有油分離結構的渦旋式壓縮機一實施例，該渦旋式壓縮機，例如是電動渦旋式壓縮機包括缸體1，缸體內的定子2通電產生磁場，促使轉子3和連接於轉子3上的主軸4轉動，主軸4隨後帶動軸承5使動渦盤6隨之轉動，該定子2和轉子3的協作構成主軸4的驅動裝置。靜渦盤7與動渦盤6配合。在配合的定子2和轉子3以及配合的動渦盤6和靜渦盤7之間，主軸1還穿過一主軸支撐座8，該支撐座8與動渦盤6之間的空間構成一背壓腔9。一缸體後蓋10連接於缸體1上且位於配合的動渦盤6和靜渦盤7的靜渦盤7那一側，在此側，缸體後蓋10包括一高壓腔101。靜渦盤7上設有一排氣孔71，排氣閥片12連接於靜渦盤7上且可封閉或打開排氣孔71。

該缸體後蓋10還包括一油分離腔102，該油分離腔102通過通氣孔103與高壓腔101連通。在油分離腔102中設有一油分離器13。在缸體後蓋10中還設有一儲油腔104，該儲油腔104相對於油分離腔102位於其下方的位置上，且通過一高壓進口105連通。在本實施例中，在靜渦盤7上還設有一回油通道72，藉由該回油通道72，儲油腔104與背壓腔9連通。

當轉子工作時，主軸4帶動動渦盤6轉動，因動渦盤6轉動而使動、靜渦盤6，7之間的內部壓力增加，高壓排氣經過靜渦盤7上的排氣孔71而使連接於其上的排氣閥片12打開，高壓排氣(壓縮後的製冷劑和潤滑油的混合物)進入高壓腔101中，再由通氣孔103進入油分離腔102中。高壓排氣撞擊在油分離器13的外壁上(其具體結構將在下文中詳述)，產生的離心作用使高壓排氣中潤滑油從氣流中析出，粘附在油分離器13的外壁上。在重力作用下，油向下流到油分離腔102的底部。在該處，經過高壓進口104，進入儲油腔104；隨後，藉由開設於靜渦盤7上的回油通道72返回到背壓腔9。在背壓腔9，回流的潤滑油可以繼續對軸承5、主軸4以及動、靜渦盤6，7等零部件進行潤滑，同時還起到防鏽、降溫、形成油封等作用。此外，高壓排氣經過油分離後的製冷劑氣體則通過排氣口在「無油」狀態下進入冷凝器(圖中未示出)。

根據本發明，當潤滑油返回到背壓腔9時，隨有部分高壓氣體會隨著油返回到背壓腔9中，因此意味著隨著高壓腔101的氣體與背壓腔9的氣體融合，這種融合一方面有助於使背壓腔9中的壓力增大，增加的壓力可糾正壓縮機在運行過程中由於氣壓不穩定而趨於使動渦盤6傾斜的現象，使動渦盤6在轉動過程中保持平穩。另一方面，如本領域技術人員可理解的，當這種壓力的過度增大可能導致動、靜渦盤的軸向摩擦阻力過大而降低使用壽命。因此，在本發明中，如圖2、圖3和4的局部放大圖所示，本發明提供了洩壓機構14。如圖所示，該洩壓機構14包括在靜渦盤7上開設有洩壓通道73，同時在缸體後蓋10再設置一低壓腔106中，該低壓腔106藉由洩壓通道73與背壓腔9連通。

圖3和4分別是洩壓機構14的局部放大圖，圖3所示的實施方式亦示出在圖2中，圖4則是另一種實施方式。

再如圖3所示，該洩壓機構14包括設置於洩壓通道73中的鋼珠16，該鋼珠16固定於一彈簧17的一端，彈簧17的另一端連接一堵頭18，該堵頭18固定於洩壓通道73內。該洩壓機構14還包括其一端可由鋼珠16封堵的側面通道19，另一端向低壓腔106開口。當背壓腔9的壓力小於設定保護值時，因彈簧17的作用將鋼珠16抵靠於側面通道19一端，封堵住與背壓腔9連通的洩壓通道73；當背壓腔9的壓力大於設定保護值時，壓力推動彈簧17往後退(圖中往左)，由於堵頭18在洩壓通道73的位置是固定的，鋼珠16則由彈簧17帶動一起往後退，這樣原來由鋼珠16封堵的側面通道19的一端打開一定的間隙而與背壓腔9側的洩壓通道73連通，從而背壓腔中壓力過高的製冷劑氣體可通過該間隙、側面通道而流向低壓腔106，從而起到降低背壓腔9壓力的作用；背壓腔9的壓力下降，壓縮機氣體完成一個工作循環過程，且如此反覆。在該實施例中，可根據預定的壓力保護值來選擇彈簧的尺寸。

此外，再如圖4所示，本發明所採用的洩壓裝置14在另一實施例中可以採用節流管15的形式，該節流管17設於靜渦盤7上的洩壓通道73中，該節流管15可以是毛細管，毛細管的內徑可由設定的壓力保護值確定。該實施例結構簡單，零部件少。

進入低壓腔106的氣體可再吸入動、靜渦盤間進行壓縮再排出。

再如圖5所示，圖中示出本發明各實施例中所採用的油分離器13，該油分離器13整體呈截頭錐形狀，並且其外壁是光滑的。當壓縮後的製冷劑(高壓氣體)和潤滑油的混合物高速撞擊該油分離器外壁,在離心力的作用下，氣油分離；另一部分氣油混合物在第一次撞擊後上升,撞擊在油分離器13的外壁斜面部分,發生第二次氣油分離；在油氣分離之後，由於重量作用，被分離的油下沉至分離腔102底部。

在本發明中還提供了一種在渦旋式壓縮機中分離潤滑油的方法，其中，所述方法包括如下步驟：

所述主軸4帶動所述動渦盤6轉動，所述動、靜盤6，7間的高壓排氣從所述背壓腔9經過所述排氣孔71、所述排氣閥片12進入所述高壓腔101；

所述高壓排氣經過所述通氣孔103進入所述油分離腔102並撞擊所述油分離器13的外壁，在離心力作用下，潤滑油從高壓排氣中分離；

分離的所述潤滑油因重力作用下降至所述油分離腔102底部，經所述高壓進口105進入所述儲油腔104，並經過所述回油通道72返回至所述背壓腔9；

其中，當所述背壓腔9的壓力大於預設的壓力保護值時，所述背壓腔9的一部分高壓氣體經過所述洩壓機構14進入所述低壓腔106，直至所述背壓腔9低於或等於所述預設的壓力保護值。至此，壓縮機氣體完成一個工作循環過程，如此往復。

以上結合具體的較佳實施例對本發明的構思作了詳細說明，然而對於本領域普通技術人員而言，在本發明構思範圍內的進一步的修改和變形將會不言自明，這些修改和變形都落於所附權利要求書的保護範圍內。