壓縮機和油冷卻系統的製作方法
2023-04-24 06:19:36 1
專利名稱：壓縮機和油冷卻系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及壓縮機。更具體地，本發明涉及一種壓縮機和對流過所述壓縮機的潤滑油進行冷卻的油冷卻系統。
背景技術：
一般地，壓縮機、特別是渦旋壓縮機通常布置在密封或半密封的外殼內，該外殼限定了容置工作流體的腔室。所述外殼內的隔板通常將所述腔室分為排放壓力區和吸入壓力區。在低側布置中，渦旋組件位於所述吸入壓力區內用於壓縮工作流體。一般情況下，這些渦旋組件結合有一對相互嚙合的螺旋式渦卷，所述一對渦卷中的一個或兩個相對於另一個繞動，從而限定出一個或多個移動腔，所述移動腔的尺寸在它們從外部吸入埠向中心排放埠移動時逐漸減小。通常提供電馬達來操作促成這種相對繞動。所述外殼內的隔板允許離開所述渦旋組件的中心排放埠的壓縮流體進入外殼內的排放壓力區，同時保持所述排放壓力區和所述吸入壓力區之間的完整性。所述隔板的該項功能通常由與隔板以及限定出所述中心排放埠的渦旋構件相互作用的密封件來實現。所述外殼的排放壓力區通常設有排放流體埠，該排放流體埠與製冷迴路或某種其他類型的流體迴路連通。在封閉系統中，所述流體迴路的相反端利用穿過外殼延伸到外殼的吸入壓力區的吸入流體埠與外殼的吸入壓力區相連，因此，所述渦旋壓縮機接收來自外殼的吸入壓力區的工作流體，在由渦旋組件限定的所述一個或多個移動腔內壓縮工作流體，然後將壓縮的工作流體排放到壓縮機的排放壓力區。壓縮的工作流體通過所述流體迴路被引導穿過所述排放埠，並經由所述吸入埠返回到外殼的吸入壓力區。可以在所述壓縮機的外殼使用潤滑劑(例如油)槽來內存儲潤滑劑裝料。所述槽可以放置在所述低壓力區或所述高壓力區。所述潤滑劑用於潤滑所述壓縮機的運動部件，並與所述工作流體一起流過所述渦旋組件並排放到所述壓縮機的排放壓力區。排放的潤滑劑的溫度與所述工作流體的溫度一起被升高。在所述潤滑劑回流經過所述壓縮機並潤滑其中的部件之前對潤滑劑進行冷卻可以減少吸入氣體的過熱，從而提高壓縮機容積效率並提供更好的性能。通過冷卻所述吸入氣體和馬達，所述潤滑劑溫度的降低還可以提高壓縮機的可靠性。冷卻所述潤滑劑還能夠保持潤滑劑的粘度處於維持移動部件之間油膜厚度的理想水平。在所述壓縮機內，潤滑劑提供給各種運動部件。改進潤滑劑在整個壓縮機內的分布有利地提高了壓縮機的性能和/或其壽命。在所述壓縮機內，各種部件相對於彼此的正確對準可以改進壓縮機的性能和/或降低由壓縮機所產生的聲音。改進各種部件例如定渦旋構件、軸承以及馬達之間的對準能夠改進壓縮機的性能和/或降低由壓縮機所產生的聲音。所述壓縮機通常使用大量分立的部件，這些部件在外殼內組裝在一起從而提供對準。然而，使用這些大量的單獨且分立的部件增加了部件對準不精確的可能，並且進一步地，由於需要各種部件之間更嚴格的公差以產生所期望的對準，其製造可能更加的昂貴或耗費更多的時間。
發明內容
在一種形式中，本發明提供一種可包括壓縮機、潤滑劑、冷凝器、膨脹裝置、以及熱交換器的系統。所述壓縮機可將工作流體從吸入壓力壓縮到高於所述吸入壓力的排放壓力。所述潤滑劑可以潤滑所述壓縮機。所述冷凝器可冷凝由所述壓縮機排放的工作流體。所述膨脹裝置可膨脹由所述冷凝器冷凝的膨脹的工作流體。所述熱交換器可將熱量從所述潤滑劑傳遞到膨脹的工作流體。在另一種形式中，本公開提供一種可包括外殼、壓縮機構、曲軸、軸承以及潤滑劑槽的壓縮機。所述壓縮機構可布置在所述外殼內並壓縮工作流體。所述曲軸可以至少部分地布置在所述外殼內並與所述壓縮機構驅動性地接合。所述軸承座以可旋轉的方式支撐所述曲軸。所述潤滑劑槽可保持一定容積的潤滑劑並布置在所述軸承座和所述壓縮機構之間。在又一種形式中，本公開提供一種可包括一體式主體的壓縮機，該主體可包括與主軸承座一體形成的外殼。所述主軸承座可包括用於支撐曲軸的一部分的孔。所述外殼可包括所述外殼的內部上鄰近所述外殼的第一端部的連續環形表面和鄰近所述外殼的第二端部的多個軸向延伸的弧形表面。所述多個弧形表面沿所述外殼的所述內部間隔開。所述壓縮機還可包括具有外周表面的渦旋構件，所述外周表面的尺寸設置為配合到所述外殼的所述第一端部內並與所述環形表面接合。所述環形表面可使所述渦旋構件在所述外殼內對中。所述壓縮機還可包括具有邊緣的隔板，所述邊緣的尺寸設置為配合到所述外殼的所述第一端部內並與所述環形表面接合。所述環形表面可使所述隔板相對於所述外殼對中。所述壓縮機還可包括具有邊緣的端蓋，所述邊緣的尺寸設置為配合到所述外殼的所述第二端部內並與所述弧形表面接合。所述端蓋可以具有用於支撐所述曲軸的端部的孔。所述弧形表面可使所述端蓋相對於所述外殼對中並使所述端蓋中的所述孔與所述主軸承座中的所述孔軸向對準。所述壓縮機還可包括具有外表面的定子，所述外表面的尺寸設置為容納在所述外殼中。所述外表面可與所述弧形表面接合。所述弧形表面可使所述定子在所述外殼中對中。本發明進一步的可應用領域將從下文提供的詳細描述中變得很明顯。然而應當理解的是，儘管這些詳細的描述和具體的示例指出了本發明的優選實施方式，但僅僅只是出於說明的目的，因為通過這裡的詳細描述，本發明主旨和範圍內的各種變化和修改對於本領域技術人員來說將變得顯而易見。
在此描述的圖只是用於對所選的實施方式而不是所有可能的方式進行說明的目的，並不意在限制本公開的範圍。圖1A-1C是根據本發明的壓縮機的透視圖；圖2是沿圖1C的線2-2的截面圖；圖3A和圖3B是圖1所示壓縮機的外殼的透視圖；圖3C是圖3A所示殼體的端視圖；圖4是圖3C所示殼體另一種實施方式的端視圖；圖5是圖1所示壓縮機的低側蓋的透視圖；圖6是圖1所示壓縮機的隔板的透視圖；圖7和圖8是圖1所示壓縮機的定渦旋的透視圖；圖9是沿圖8的線9-9的截面圖；圖10是圖1所示壓縮機的一部分的放大的局部截面圖，顯示了定渦旋和隔板的特徵；圖11是沿圖3A的線11-11的截面圖；圖12是圖1所示壓縮機的止推板的透視圖；圖13是壓縮機的止推板的另一種實施方式的透視圖；圖14是根據本發明的製冷系統內的、用於與圖1所示的壓縮機一起使用的冷卻系統的不意圖；以及圖15是根據本發明的製冷系統內的、用於使用在圖1所示的壓縮機中的潤滑劑的另一冷卻系統的不意圖。
具體實施例方式以下描述實質上只是示範性的且絕不意在限制本公開、其應用或使用。參考圖1-3和圖10,其顯不了根據本發明的壓縮機20。壓縮機20是一種具有殼體或外殼22的半封閉壓縮機，外殼22具有相反的端部23、25，低側(LS)端蓋24附接於端部23，隔板構件26和高側(HS)端蓋28附接於端部25。LS端蓋24、隔板26、和HS端蓋28可通過螺栓或本領域公知的其它類型的緊固件附接於外殼22。其它固定於外殼22的主要元件包括工作流體入口配件30、熱交換器32、以及能夠與傳感器和其它位於壓縮機20內部或外部的部件連通的電子盒31。LS端蓋24包括潤滑劑入口配件34，HS端蓋28可限定有高側潤滑劑槽並包括潤滑劑出口配件36。HS端蓋28還可包括工作流體排放配件38和觀測計40。隔板26可包括流體注射入口配件42，如下面所描述的，配件42與壓縮機的壓縮構件中的中間壓力位置連通。HS端蓋28和隔板26限定出排放室46，而LS端蓋24、外殼22和隔板26限定出抽吸或吸入室48。參考圖2-4和圖11，外殼22是單個的整體部件或單件，在其中具有各種加工特徵，作為非限制性的示例，外殼22可以是鑄造部件。各種特徵可以在外殼22中加工從而為要裝配在外殼中的內部部件提供精確的對準。外殼22包括主軸承座50，在其中具有精密加工的中心開口 52，開口 52構造成容納主軸承或軸套54，以支撐曲軸56的中間部，軸承54可壓配到開口 52中。主軸承座50還可包括多個上部邊緣開口 58，其便於工作流體和潤滑劑流遍外殼22和壓縮機20。如下所述，主軸承50的下部59是實心的以防止流體流過，並限定出中間潤滑劑槽的一部分。儘管圖3C描繪了包括三個開口 58的主軸承座50，主軸承座50也可如圖4所示包括四個開口 58。圖4所示的四個開口 58可以設置為同時豎向對稱和水平對稱(相對於圖4所示的視圖)的式樣。這樣的開口 58的布置保持了整個主軸承座50具有相對一致的硬度，從而提供對軸承54和曲軸56的均勻分布的支撐。在圖中未示出的其它實施方式中，主軸承座50可以包括其它數量和布置的開口 58。例如，可以設置三個孔58、或任何其它數量的孔58來為軸承54和曲軸56提供相對一致的支撐。外殼22還包括鄰近端部25的精密加工表面60。表面60是圓柱形並且用作壓縮機20的引導環。表面60提供了精密表面用於安裝渦旋組件64的定渦旋或非動渦旋62。表面60還提供了精密表面用於安裝隔板26。精密加工肩65鄰近表面60並提供了精密表面用於在外殼22中安裝止推板112。外殼22還包括多個鄰近第一端部23的精密加工表面66。每個表面66形成圓柱體的一部分並且共同提供了精密表面用於馬達70的定子68在外殼22內的精確對準和對中。表面66還提供了精密表面用於LS端蓋24的精確對準和對中。端部23、25也是加工表面，用於LS端蓋24以及隔板26和HS端蓋28與外殼22的附接。現在參考圖2和圖5，LS端蓋24包括中心凹孔72和向外突出的環形邊緣74，環形邊緣74限定孔72的邊界並與LS端蓋24的周邊76徑向朝內隔開。接合表面78在邊緣74和周邊76之間延伸。接合表面78構造成與外殼22的端部23接合。作為非限制性的示例，墊圈或其它密封裝置可以布置在表面78和端部23之間以提供它們之間的液密密封。孔72和邊緣74是LS端蓋24中的精密加工表面並且提供LS端蓋24和曲軸56在壓縮機20內的精確對中。特別地，軸承或軸套82壓入配合到孔72中且曲軸56的端部96布置在軸承82中。邊緣73接合多個表面66從而提供LS端蓋相對於外殼22的精確對中，使得孔72與中心開口 52對準且曲軸56精確地定位在壓縮機20內。馬達70包括定子68和壓入配合到曲軸56上的轉子84。定子68壓入配合到外殼22中，同時定子68的外表面與多個表面66接合。這樣,表面66可以提供定子68在外殼22內的精確對中。開口 52、表面66、孔72以及邊緣74的精密加工表面有助於曲軸56和馬達70在壓縮機20內的精確對準，使得在與壓縮機20的其它部件適當對準的同時，轉子84和定子68之間存在精確的間隙。參考圖2，曲軸56在其一個端部88處具有偏心曲柄銷86。如下面更加詳細描述的，曲柄銷86以可旋轉的方式軸接(journaled)在驅動軸套90的通常為D形的內部孔中，驅動軸套90布置在驅動軸承91中，驅動軸承91壓入配合在渦旋組件64的動渦旋92中。驅動軸套90具有圓形的外徑。曲軸56的中間部94以可旋轉的方式軸接在主軸承座50的開口 52的軸承54中。曲軸56的另一端部96以可旋轉的方式軸接在LS端蓋24的孔72中的軸承82中。曲軸56在其直徑相對較大的端部96處具有同心孔98，其與延伸至端部88的徑向向外的較小直徑孔100連通。孔98、100形成曲軸56中的內部潤滑劑通道102。潤滑劑通過LS端蓋24中與入口配件34連通的潤滑劑通道104供應到孔98。
曲軸56由包括轉子84和定子68的電馬達70以可旋轉的方式驅動。第一配重106在鄰近曲軸56的端部96處耦聯於轉子84，第二配重108在端部88和中間部94之間附接於曲軸56。現在參考圖2和圖11-12，止推板112靠著端部25和主軸承座50之間的加工肩部65布置在壓縮機20內。作為非限制的示例，止推板112可以通過多個與外殼22內的互補的孔116接合的緊固件緊固在外殼22內。因此止推板112可以固定地緊固在外殼22內，同時止推板112的表面靠著肩部65。止推板112的相反側包括軸向支撐動渦旋92的環形止推支承面114。止推板112包括中心開口 120和多個上部邊緣開口 122。開口 122設置在止推板112上，使得止推板112具有位於中心開口 120下方的下實心部124。如下所述，實心部124限定了中間潤滑劑槽的一部分。開口 122允許流體例如潤滑劑和工作流體流過整個壓縮機20。雖然圖12描述的是包括三個開口 122的止推板112，但圖13所示的止推板112具有四個開口 122。圖13所示的四個開口 122可以設置成為整個止推板112提供相對一致的硬度的方式，從而為動渦旋92提供相對均勻分布的支撐並減小由動渦旋92施加在止推板上的軸向力導致的止推板112的不均勻偏轉。在圖中未示出的其它實施方式中，止推板112可以包括其它數目和布置的開口 122。例如，可以設置三個孔112(或任何其它數目的孔112)從而為整個止推板112提供相對一致的硬度並為動渦旋92提供均勻分布的支撐。動渦旋92包括在其第一表面上的第一螺旋渦卷128。動渦旋92的相對表面或第二表面與止推板112的止推支承面114接合併包括從此處伸出並延伸到止推板112的中心開口 120中的圓柱形轂130。軸套90以可旋轉的方式布置在圓柱形轂130中，曲軸86驅動性地布置在軸套90中。曲軸銷86在一表面上具有平坦部，其與內部孔的平坦表面驅動性地接合，以提供徑向柔性的驅動布置，例如在受讓人的美國專利No. 4，877，382中所示的，該專利在此通過參考的方式併入。歐氏聯軸器136布置在動渦旋92和止推板112之間。歐氏聯軸器136利用鍵連接於動渦旋92和定渦旋62，以防止定渦旋62的旋轉運動。歐氏聯軸器136優選是受讓人的美國專利No. 5，320, 506中公開的類型，該專利在此通過參考的方式併入。密封組件138由定渦旋62支撐並接合隔板26的座部140，用於密封性地將吸入室48與排放室46隔開。密封組件138可以與受讓人的美國專利申請No. 12/207,051中所公開的密封組件相同，該專利申請在此通過參考的方式併入。現在參考圖2和圖7-10，定渦旋62包括第二螺旋渦卷142，其定位成與動渦旋92的第一螺旋渦卷128嚙合。定渦旋62具有由基板部分146限定的居中布置的排放通道或埠 144。定渦旋62還包括環繞排放通道144的環形轂部148。可以在排放通道144中設置整體式關閉裝置或排放閥150。排放閥150示出為常閉閥。在壓縮機工作期間，取決於排放通道144與排放室46之間的壓力差以及排放閥150的設計，所述閥可以處於打開位置或關閉位置。當壓縮機20停止工作時，排放閥150關閉。定渦旋62包括加工的周邊表面154，其尺寸設計為與外殼22的表面60間隙配合。由於表面60和周邊表面154的精加工，定渦旋62在壓縮機20內精確對中。定渦旋62包括鄰近周邊表面154並延伸穿過基板部分146的開口 156。開口 156構造成容納抗旋轉銷157，抗旋轉銷157延伸自隔板26，用於防止定渦旋62在壓縮機20內旋轉。排出開口 158延伸穿過基板部分146並允許第一渦卷128和第二渦卷142之間的壓縮流體排出到定渦旋62和隔板26之間的中間腔160中。漏口 158允許加壓流體進入腔160並朝動渦旋92偏壓定渦旋62。定渦旋62包括第一徑向延伸通道162，通道162可以容納測量排放壓力區附近的定渦旋62溫度的溫度探針164。作為非限制性的示例，溫度探針164可以是正溫度係數熱敏電阻器、負溫度係數熱敏電阻器或熱電偶。定渦旋62可以包括與兩個分支168、170連通的第二徑向通道166。通道166與延伸穿過隔板26的入口配件42連通。在分支168、170中的每一個的端部具有一對軸向延伸開口 172，開口 172延伸到形成在第一渦卷128和第二渦卷142之間的壓縮腔中。通道166、分支168、分支170以及和開口 172允許流體注射到第一渦卷128和第二渦卷142之間的位於中間壓力位置的壓縮腔中。現在參考圖2、圖6和圖10，隔板26包括在周邊附近延伸的加工接合表面176和延伸自接合表面176的加工成隆起的環形邊緣178。接合表面176與外殼22的端部25接合。作為非限制性的示例，可以在表面176和端部25之間布置墊圈或其它密封裝置，以提供它們之間的液密密封。邊緣178與外殼22的精密加工表面60接合，以提供隔板26相對於外殼22的精確對中。邊緣178的尺寸設置為與外殼22的表面60形成間隙配合。邊緣178可以與定渦旋62上鄰近其周邊的接合表面192軸向接合。邊緣178與接合表面192的接合限制了定渦旋62在外殼22內的軸向定位。隔板26包括中心座部140，中心座部140面對定渦旋62並形成允許加壓流體朝動渦旋92偏壓定渦旋62的中間腔160的一部分。隔板26包括多個位於周邊附近的開口 182，用於與HS端蓋28 —起利用緊固件緊固到外殼22上。隔板26包括位於邊緣178中的開口 184，開口 184構造成容納抗旋轉銷157，抗旋轉銷157與定渦旋62內的開口 156接合，以防止定渦旋62在壓縮機20內旋轉。一對徑向通道186、188設置在隔板26的周邊，用於分別容納溫度探針164和耦聯於內部流體注射管187的入口配件42。隔板26包括位於接合表面176的相對側的第二接合表面190。接合表面190加工並構造成與HS端蓋28的互補的加工接合表面194接合。作為非限制性的示例，墊圈或其它密封裝置可以布置在接合表面190、194之間，以提供它們之間的液密密封。隔板26包括中心開口 198，開口 198在其一側與排放通道144和排放閥150連通，在其相反的一側與流體過濾器/分離器200連通。隔板26將吸入室48與排放室46分開。在壓縮機20工作期間，工作流體和潤滑劑從吸入室48經過下渦旋進口 202流到形成於第一渦卷128和第二渦卷142之間的室中，然後流經排放通道144、排放閥150排放以及隔板26中的開口 198並進入排放室46內的分離器200。在分離器200內，潤滑劑與工作流體分離並通過重力落到排放室46的下部，而工作流體從排放室46通過HS端蓋28中的排放配件38排出。參考圖1-2，HS端蓋28中的出口配件36與排放室46以及其內的潤滑劑連通。潤滑劑線路210從出口配件36通過配件212延伸到熱交換器32的頂部。潤滑劑返回線路214從熱交換器32下部上的配件216延伸到LS端蓋24上的入口配件34。排放室46處於排放壓力而吸入室48處於吸入壓力，吸入壓力通常低於排放壓力。壓力差使得潤滑劑經由熱交換器32從排放室46流到吸入室48。特別地，潤滑劑流過潤滑劑線路210、熱交換器32、返回線路214以及LS端蓋24中的通道104。潤滑劑從通道104流入軸承82以潤滑軸承82和曲軸56的端部96。潤滑劑還流入大孔98中，然後在它向曲軸56的端部88行進時流過小孔100。當曲軸56旋轉時，離心力使得潤滑劑從大孔98流到小孔100並流到端部88上。潤滑劑離開端部88並流到動渦旋92的轂130內的驅動軸套90中和周圍。流出端部88的潤滑劑通過重力落到中間槽222中。中間槽222由止推板112的實心部124和主軸承座50的實心下部限定。潤滑劑可以在壓縮機20工作期間聚集在中間槽222中。在曲軸56的旋轉過程中，配重108穿過中間槽222內的潤滑劑並飛濺或晃動其內的潤滑劑遍布軸承座50和止推板112之間的空間，使得歐氏聯軸器136以及止推板112和動渦旋92之間的界面接收到潤滑劑。潤滑劑流提供潤滑和冷卻效果。LS端蓋24的孔72內的潤滑劑可以通過重力向下流動，並且一些潤滑劑可以聚集在定子68的下部和轉子84周圍的馬達區域220中。馬達區域220由主軸承座50的實心下部59的相反側、外殼22以及LS端蓋24限定。如下所述，離開孔72的潤滑劑落到外殼22的底部並經由通道226流到外殼22的渦旋側。通道226在馬達區域220和止推板112的鄰近下渦旋進口 202的遠端之間延伸。通道226可以穿過外殼22的主軸承座50進行加工。通道226與中間槽222的分離有利地允許一些潤滑劑收集或匯集在中間槽222內，用於經由曲軸56和配重108的旋轉來潤滑中間槽222內及其附近或周圍的部件。止推板112與外殼22的肩部65的接合可以提供半液密接合，其中，在中間槽222內潤滑劑匯集的同時，仍然允許一部分潤滑劑流出，因為這部分潤滑劑被從曲軸56的端部88流出的新來的潤滑劑取代，從而提供連續的流入和流出中間槽222的流動。實心部124和實心部59因此形成中間槽222，中間槽222能夠在壓縮機20工作期間在其中匯集潤滑劑。這些特徵可以鑄造在止推板112和外殼22中。如圖2所示，中間槽222的額定操作潤滑劑水平明顯高於馬達區域220中的水平。同樣示出了排放室46中的額定操作潤滑劑水平。在工作中，馬達70被激勵從而導致曲軸56開始圍繞其軸線旋轉，因此導致動渦旋92相對於定渦旋62運動。該旋轉拉動工作流體進入吸入室48。在吸入室48內，工作流體和潤滑劑混合在一起並被拉到下渦旋進口 202中以及動渦旋92和定渦旋62的第一渦卷128和第二渦卷142之間。工作流體和潤滑劑在其中被壓縮並經由排放通道144和排放閥150被排放到排放壓力。排放的工作流體和潤滑劑流入潤滑劑分離器220中，其中，工作流體穿過潤滑劑分離器220而潤滑劑被捕獲在其中，並通過重力流到排放室46的底部。工作流體通過排放配件38流出排放室46並進入使用壓縮機20的系統。如果該系統是封閉的系統，則工作流體在經過該系統後經由入口配件30返回到壓縮機20的吸入室48。現在參考圖1和圖14，其顯示了壓縮機20與示例性的製冷系統250—起使用時潤滑劑的冷卻。製冷系統250包括壓縮機20，壓縮機20將流過其中的工作流體(如製冷劑)從吸入壓力壓縮到大於吸入壓力的排放壓力。入口配件30與吸入線路254和吸入室48流體連通。排放配件38與排放線路256流體連通，排放線路256接收來自壓縮機20的排放室46的經過壓縮的工作流體。入口配件42形成中間壓力埠，中間壓力埠在對應於排放壓力和吸入壓力之間的中間壓力的位置處與壓縮機20中的渦旋組件64的壓縮腔連通。因此，入口配件42能夠在中間壓力位置處給壓縮機20的壓縮腔供應流體。流過排放線路256的排放工作流體流入冷凝器258中，其中，熱量Q1從流過的工作流體中排出。熱量Q1能夠被釋放到流過冷凝器258的另一流體。作為非限制性的示例，熱量Q1能夠傳遞到由風扇260導入並流過冷凝器258的空氣流261。流過冷凝器258的工作流體能夠從高溫、高壓的蒸汽相工作流體冷凝為溫度降低的高壓冷凝液態工作流體。冷凝的工作流體經由冷凝工作流體線路262從冷凝器258流入熱交換器32。冷凝的工作流體可以通過配件264進入熱交換器32的頂部。工作流體通過另一線路266離開熱交換器32。線路266能夠耦聯於熱交換器32的下部並經由配件268與其連通。如下所述，在熱交換器32內，熱量Q2從流過的冷凝工作流體中排出。結果，冷凝的工作流體二次冷卻並以低於進入熱交換器32時的溫度離開熱交換器32。線路266中的二次冷卻冷凝工作流體流過主節約或膨脹裝置270。流過膨脹裝置270的工作流體膨脹，並且伴隨著壓力的減小而出現溫度的進一步降低。能夠動態地控制膨脹裝置270以補償放置在製冷系統250上的變化負載。可替代地，膨脹裝置270可以是靜態的。膨脹裝置270下遊的膨脹的工作流體流經線路272進入蒸發器274。在蒸發器274內，工作流體吸收熱量Q3並可從低溫、低壓的液態工作流體轉變為溫度升高的低壓蒸汽態工作流體。作為非限制性的示例，由工作流體吸收的熱量Q3可以從通過風扇278導入並流過蒸發器274的空氣流276中提取。吸入線路254耦聯於蒸發器274，使得離開蒸發器274的工作流體流過吸入線路254並返回到壓縮機20的吸入室48中，從而形成封閉系統。如上面關於壓縮機20所描述的，來自壓縮機20的潤滑劑還能夠流過熱交換器32。特別地，通過排放室46和吸入室48之間的壓力差，潤滑劑能夠從排放室46流過熱交換器32並返回到吸入室48中。在熱交換器32內，熱量Q4能夠從流過的潤滑劑中排出。結果，離開熱交換器32的潤滑劑的溫度低於進入熱交換器32的潤滑劑的溫度。壓縮機20和製冷系統250利用膨脹的冷凝工作流體在熱交換器32中吸收熱量Q2和熱量Q4。特別地，節約迴路可用於二次冷卻熱交換器32內的冷凝工作流體。在工作流體流過膨脹裝置270之前二次冷卻冷凝工作流體可以提高工作流體在蒸發器274內吸收熱量Q3的能力容量並因此提高製冷系統250的冷卻能力。為了提供二次冷卻，流過熱交換器32下遊的線路266的工作流體的一部分可以經過節約路線280、在節約膨脹裝置282內膨脹(從而降低溫度和壓力)、並通過線路284導入熱交換器32中。特別地，節約工作流體可以通過配件286到達熱交換器32的下部。線路284內的膨脹節約工作流體可以是液態、蒸汽態、或兩相的液-蒸汽態。節約工作流體能夠向上流過熱交換器32並進入與隔板26的入口配件42相連的注射線路288。特別地，節約工作流體能夠通過耦聯於注射線路288的配件290離開熱交換器32的上部。在熱交換器32內，節約工作流體從通過線路262進入熱交換器32的冷凝工作流體中吸收熱量Q2，使得冷凝的工作流體的溫度降低(也就是，被二次冷卻)。通過注射線路288離開熱交換器32的節約工作流體通過入口配件42和徑向通道166、分支168、分支170、以及定渦旋62中的開口 170注射到渦旋組件64的中間壓力位置。壓縮機20和製冷系統250有利地使用節約迴路來冷卻流過壓縮機20的潤滑劑。特別地，在熱交換器32內，熱量Q4從潤滑劑傳遞到節約工作流體。結果，經由線路214流出熱交換器32的潤滑劑的溫度降低。熱交換器32因此起到雙系統熱交換器的作用。膨脹裝置282可以根據需要是動態裝置或靜態裝置，以提供期望的節約效果和潤滑劑的冷卻。膨脹裝置282可以保持注射路線288內的壓力高於與入口配件42連通的壓縮腔的中間壓力位置處的壓力。注射到中間壓力位置的工作流體可以是蒸汽態、液態、或兩相的液-蒸汽態。節約工作流體注射到渦旋組件64的中間壓力位置可以有利地冷卻渦旋並降低排放溫度。使用熱交換器32來提取熱量Q2和熱量Q4可以提供較低的複雜程度和/或更便宜的製冷系統，其中，單個熱交換器可以提供冷凝工作流體的二次冷卻和潤滑劑的冷卻。另夕卜，使用節約工作流體來冷卻潤滑劑消除了對分開的或不同的用於潤滑劑的冷卻系統的需求、以及可能使用不同的介質例如冷水來冷卻潤滑劑的需求。而且，將這些特徵集成於單個的熱交換器32允許熱交換器容易地整合到壓縮機20中，從而能夠實現更緊湊的設計以及減小系統佔據的區域。可選地，節約迴路可以利用冷凝器258下遊和熱交換器32上遊的冷凝的製冷劑。特別地，如圖14中的虛線所示，節約線路280』可以從線路262延伸到膨脹裝置282。在這種情況下，不使用節約線路280。結果，流過線路262的冷凝工作流體的一部分通過節約線路280』到達膨脹裝置282並膨脹從而形成流過熱交換器32的節約工作流體流。製冷系統250的剩餘操作與上面討論的相同。現在參考圖15，在製冷系統300中示意性地示出了一種用於冷卻潤滑劑的替代構造。製冷系統300與上面討論的製冷系統250類似，並且使用相同的參考數字來指示相同或類似的部件、線路、特徵等。這樣，只對製冷系統300和製冷系統250之間的主要不同之處進行詳細地討論。製冷系統300的一個不同之處在於沒有使用單個的雙系統熱交換器32。相反，在製冷系統300中使用了兩個分開的熱交換器302、304。在製冷系統300中，熱交換器302用作節約熱交換器來二次冷卻流過其中的冷凝的工作流體，而熱交換器304起到降低流經其中的潤滑劑的溫度的作用。特別地，線路305從膨脹裝置282延伸至熱交換器302並引導膨脹的工作流體進入熱交換器302。在熱交換器302內，熱量Q2被來自通過線路262進入熱交換器302的冷凝工作流體的膨脹工作流體吸收。結果，冷凝的工作流體在熱交換器302內被膨脹的工作流體二次冷卻。膨脹的工作流體通過線路306離開熱交換器302並流入熱交換器304。熱交換器304用作潤滑劑熱交換器。潤滑劑線路210從壓縮機20延伸到熱交換器304中，且潤滑劑返回線路214從熱交換器304延伸回到壓縮機20。在熱交換器304內，熱量Q4從流經其中的潤滑劑中排出並傳遞到流過熱交換器304的膨脹工作流體上。結果，流過熱交換器304的潤滑劑的溫度降低。膨脹的工作流體離開熱交換器304，並且如上所述，通過注射線路288被注射到壓縮機20中的渦旋組件64內的中間壓力位置。流過熱交換器302、304的膨脹的工作流體可以以液態、蒸汽態、或兩相的液-蒸汽態進入其中並從中離開。可選地，在製冷系統300中，可以取消冷凝工作流體的二次冷卻。在這種布置中，將不出現熱交換器302以及線路266和線路306。相反，冷凝的工作流體在流過膨脹裝置270之前從線路262中提取出，通過膨脹裝置282膨脹，並通過膨脹工作流體線路305』(以虛線顯示)提供給熱交換器304。在該構造中，由膨脹裝置282膨脹的工作流體被用來從流過熱交換器304的潤滑劑中吸收單個熱量Q4。結果，來自熱交換器304的潤滑劑的溫度降低。如上所述，離開熱交換器304的膨脹工作流體通過注射線路288注射到壓縮機20的中間壓力位置。因此，在製冷系統300中，冷凝的工作流體可以被膨脹並用來二次冷卻冷凝的工作流體和/或冷卻流過壓縮機20的潤滑劑。使用膨脹工作流體能夠通過消除對不同的用於冷卻潤滑劑的外部冷卻介質的需求，有利於降低系統複雜程度和成本。另外，膨脹工作流體的使用能夠實現節省空間的構造，其中，熱交換器302和/或熱交換器304可附接於壓縮機20。結果，能夠實現具有減小的系統佔地面積的空間節省系統。因此，根據本發明的壓縮機和製冷系統能夠有利地利用在隨後發生膨脹從而降低流過壓縮機的潤滑劑的溫度的冷凝的工作流體。潤滑劑的冷卻可以利用對冷凝的工作流體進行二次冷卻的節約迴路來調節。結果，不需要外部的冷卻介質或冷卻源來冷卻潤滑劑。另夕卜，通過附接一個或多個熱交換器到壓縮機上可以實現更緊湊的設計。在一些實施方式中，雙系統熱交換器可用來二次冷卻冷凝的工作流體和冷卻潤滑劑。在另一些實施方式中，利用了單獨的熱交換器。在一些實施方式中，可以在沒有二次冷卻冷凝液態工作流體線路的情況下使用膨脹的工作流體，其中，只有潤滑劑通過膨脹的工作流體冷卻。在所有這些實施方式中，吸熱的膨脹工作流體注射到壓縮機的中間壓力位置。潤滑劑溫度的降低可導致更低的注入潤滑劑溫度，這能夠減少吸入氣體過熱，從而提高壓縮機容積效率並改善性能。另夕卜，降低的潤滑劑溫度由於吸入氣體和馬達的冷卻而能夠提高壓縮機的可靠性，並且能夠維持理想的粘度水平來實現壓縮機運動部件之間合適的膜厚。各種加工表面結合在壓縮機外殼中有利地幫助了各種部件在壓縮機內的精確對中和軸向上的精確對準。外殼的加工可以通過單次設置完成，從而提供高效的製造。另外，加工表面都是圓形特徵，從而促進了簡單加工。與外殼加工表面接合的部件也可以高效地製造。因此，壓縮機可以提供更好的對準和/或高效的製造。在壓縮機中主軸承座和止推板之間內形成中間槽有利地促進了動渦旋和相關部件的潤滑。止推板、外殼以及主軸承座能夠限定中間槽。在主軸承座和動渦旋之間在曲軸上包含配重有利於其穿過中間槽內的潤滑劑並將潤滑劑飛濺到中間槽區域的部件上。可以在外殼中加工旁通溝槽以便繞過中間槽，從而允許潤滑劑從馬達區域(低側)流到下渦旋進口。儘管本發明在水平式壓縮機上示出，其中馬達位於外殼內，但是本發明也可以在開口驅動式壓縮機中使用,其中，馬達位於外殼的外部並驅動穿過外殼的軸。在對本發明進行了以上描述後，很明顯的是本發明可能以多種方式進行變化。這些變化並不認為偏離本發明的宗旨和範圍，並且意在使所有這些對於本領域技術人員來說顯而易見的改變都包括在權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種壓縮機，包括夕卜殼;壓縮機構，所述壓縮機構布置在所述外殼中並對工作流體進行壓縮；至少部分地位於所述外殼內的曲軸，所述曲軸與所述壓縮機構驅動性地接合；以可旋轉的方式支撐所述曲軸的軸承座；以及用於保持一定體積的潤滑劑的潤滑劑槽，所述潤滑劑槽布置在所述軸承座和所述壓縮機構之間。
2.如權利要求1所述的壓縮機，進一步包括布置在所述軸承座和所述壓縮機構之間的止推板，所述止推板具有與所述壓縮機構接合的接合表面，所述潤滑劑槽由所述止推板、所述軸承座以及所述外殼限定。
3.如權利要求2所述的壓縮機，其中，所述軸承座和所述止推板均包括允許所述工作流體和所述潤滑劑流遍所述外殼的多個開口。
4.如權利要求1所述的壓縮機，進一步包括配重，所述配重附接於所述曲軸並隨所述曲軸的旋轉而旋轉，所述配重在所述曲軸旋轉期間穿過所述潤滑劑槽中的潤滑劑並飛濺其中的所述潤滑劑，從而將所述潤滑劑輸送到所述壓縮機構。
5.如權利要求1所述的壓縮機，進一步包括端蓋，所述端蓋連接於所述外殼並限定有高側潤滑劑槽。
6.如權利要求5所述的壓縮機，進一步包括與所述高側潤滑劑槽和熱交換器流體連通的潤滑劑排放配件。
7.如權利要求6所述的壓縮機，其中，所述熱交換器包括接收來自所述高側潤滑劑槽的潤滑劑的第一流體通道和接收來自所述壓縮機構的工作流體的第二流體通道，所述第一流體通道和所述第二流體通道彼此流體隔離。
8.如權利要求7所述的壓縮機，其中，所述壓縮機構包括接收來自所述熱交換器的膨脹的工作流體的中間壓力位置。
9.如權利要求1所述的壓縮機，其中，所述壓縮機與冷凝器、膨脹裝置以及熱交換器流體連通，所述冷凝器冷凝由所述壓縮機排放的工作流體，所述膨脹裝置膨脹由所述冷凝器冷凝的工作流體，所述熱交換器將熱量從所述潤滑劑傳遞到膨脹的工作流體。
10.如權利要求1所述的壓縮機，其中，所述外殼包括主軸承座，所述主軸承座具有用於支撐曲軸的一部分的孔；所述外殼的內部上緊鄰所述外殼的第一端部的連續環形表面；以及鄰近所述外殼的第二端部的多個軸向延伸的弧形表面，所述多個弧形表面沿所述外殼的所述內部以限界的方式間隔開。
全文摘要
一種外部熱交換器用於將熱量從壓縮機的潤滑劑傳遞到膨脹的工作流體，從而冷卻所述潤滑劑。所述熱交換器還可用於利用相同的膨脹的工作流體流二次冷卻冷凝的工作流體。水平渦旋式壓縮機包括在主軸承座和渦旋構件之間的中間潤滑劑槽。所述曲軸上的配重能夠穿過所述中間槽內的潤滑劑從而將所述潤滑劑飛濺到四周。水平渦旋式壓縮機可以包括多個用於精確對中和對準所述壓縮機的部件的加工表面。
文檔編號F04C29/04GK102996445SQ20121035106
公開日2013年3月27日 申請日期2010年5月17日 優先權日2009年5月15日
發明者過煒華, 詹宏宏, 王石, 郭華明, 王桂賓, 張勁 申請人:艾默生環境優化技術有限公司