專利名稱：臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種旋轉式壓縮機，特別涉及一種臥式中低溫旋轉式壓縮機的油 分離及回油潤滑系統(tǒng)。
背景技術：
旋轉式壓縮機是一種通過電機驅動，帶動下部的偏心曲軸滾動轉子，沿汽缸內周 面公轉及自轉的運動來吸入低壓蒸氣進行壓縮并排出的機械裝置。這種機械結構被安 裝在一個密閉的殼體內，旋轉式壓縮機的安裝方式有立式和臥式兩種，如專利申請?zhí)枮?CN93120143. 8的中國發(fā)明專利申請即公開了一種臥式旋轉式壓縮機。臥式旋轉壓縮機主要 部件由密閉殼體、電機、傳動軸、壓縮機泵體、供油機構構成。壓縮機是高速的旋轉機構，為 保證可靠運行許多關鍵部位都需要進行潤滑，供油機構從壓縮機底部吸油，提供到各個需 要供油的部位如上下法蘭、曲軸等部位，冷凍油在磨合表面間形成一層油膜，降低了運動摩 擦力，從而減少了摩擦耗功和摩擦熱量，最終減小了零件的磨損量，提高了壓縮機的可靠性 和耐久性。旋轉式壓縮機的運轉過程中都需要冷凍油的介入。與普通的運轉機構不同，制冷 壓縮機都會有一個共同的問題需要解決，那就是走油量的控制，由于在壓縮機內循環(huán)的制 冷劑是一種可以和冷凍油溶解的氣體，在壓縮機的密閉容器內循環(huán)往復的過程中，制冷劑 會將一部分飛濺起來的油霧隨著高壓氣體帶出壓縮機，進入到制冷系統(tǒng)內。一方面制冷系 統(tǒng)管路中油的存在會影響傳熱效果，又會增加管路中氣體的流動阻力，另一方面油被帶出 壓縮機，壓縮機整體油面下降，一旦低于吸油孔位置，壓縮機的運動部件就會因為得不到有 效潤滑而磨損加劇直至損壞。中低溫壓縮機除了以上問題外還存在回油的問題。一臺壓縮機制冷量的大小主要 取決于它的壓縮比ε，普通空調的壓縮比在5 1，低溫壓縮機通常要在10 1以上。由于 壓縮機壓縮比增加，通過節(jié)流裝置后，制冷劑中所含冷凍油大大減少，進入到蒸發(fā)器內的冷 凍油在低溫作用下粘度進一步增大，并且和制冷劑的互溶性隨著蒸發(fā)溫度的降低而下降， 從而導致壓縮機在吸氣過程制冷劑中的含油比較低。壓縮機泵體內所有的部件都是通過間隙配合來達到密封效果。為了減少泵體內部 活塞和汽缸之間的磨損，冷凍油會存在于活塞與汽缸壁面間，起到潤滑壓縮機汽缸內壁和 活塞外壁的作用，同時起到密封效果，阻止或減少了高壓蒸氣向低壓部分泄漏，提高了壓縮 機的輸氣系數。由于壓縮機的汽缸腔體相對密閉，氣缸內以及活塞的潤滑主要通過氣體膨 脹過程中制冷劑所含有的冷凍油來達到密封和潤滑的效果。由于氣體膨脹過程中制冷劑含 油不足，壓縮機汽缸及活塞的潤滑和密封就得不到有效保證，容易造成汽缸密封效果差、磨 損加劇和抗液擊能力下降等現(xiàn)象。另一方面，對于臥式中低溫壓縮機，其電機部分是和泵體一起被安裝在密閉的容 器內，電機的發(fā)熱量較大，壓縮機主要通過制冷劑氣體的循環(huán)來進行降溫，臥式中低溫壓縮 機的制冷劑回氣量較小，最低時只有普通空調壓縮機回氣量的1/10，而壓縮機電機功率變化并不大，流量的不足會導致壓縮機電機無法進行有效冷卻，其結果是壓縮機溫度急劇上 升直至電機過熱保護或燒毀。因此，對于臥式旋轉式壓縮機現(xiàn)有技術是特別加裝噴液冷卻 裝置，該裝置通過分流一部分經過冷凝的制冷劑，經毛細管節(jié)流直接引入壓縮機汽缸，液體 制冷劑進入到汽缸后，遇熱蒸發(fā)，吸收了一部分的熱量，從而使得壓縮機溫度得以降低。即 該裝置是通過喪失一部分冷量來使得壓縮機溫度得以降低。然而，采用該噴液冷卻裝置會 帶來另一負面效果，即經過毛細管節(jié)流后進入容積有限的壓縮機汽缸的液體制冷劑，會稀 釋原本就偏少的汽缸內潤滑油的比例，使得壓縮機汽缸和活塞表面得不到有效潤滑，缺少 潤滑的汽缸內壁和活塞外壁會加速旋轉式壓縮機磨損。為了控制壓縮機排氣過程的走油量和增加汽缸回油效果，現(xiàn)有一些廠家的通常做 法是在壓縮機外部增加一組特殊的油分離器，如公開號CN1782629的中國發(fā)明專利申請， 公開了一種外置的油分離器，該種裝置是通過在壓縮機的排氣管路中增設一只密閉容器， 在容器內加裝緩沖或阻尼裝置，使得制冷劑流速減慢，進而使得冷凍油因為重力作用從制 冷劑分離，再通過細小的管路將分離出來的冷凍油供到低壓管路中。為防止高低壓串氣，該 種裝置通常還會在回油管路上設置一個控制回油的電磁閥或者其他定時排油的裝置，當冷 凍油累計到一定程度后再一次性排到回氣管路中。該種外置油分離器有一定的油分離效 果，分離出來的油可以對吸氣腔進行有效潤滑，同時保證壓縮機內部油位的穩(wěn)定。但采用 上述這種油分離和回油裝置存在如下缺點1、外置的油分離器通常價格較高，體積較大，安 裝在系統(tǒng)管路中會對系統(tǒng)造成壓力損失，使得壓縮機排氣阻力增加，另外，壓縮機冷凍油進 入到外置油分離器后，還需通過油分離器上的一套輔助的回油管路及油量控制機構來配合 使用才能實現(xiàn)回油，安裝復雜，會存在一定的故障率；2、外置油分離器在壓縮機剛開啟時， 需要一段時間間隙來保證容器內達到合理的油位才會開始回油，因此回油存在一定的滯后 性，并不是持續(xù)不間斷的。由于不能保證對汽缸的均勻供油，一旦控制回油的閥體故障無法 順利回油，會導致壓縮機內的冷凍油排出后無法順利回到壓縮機氣缸內，勢必對壓縮機造 成巨大的損害。需要提出的是，在中低溫制冷系統(tǒng)運行過程中，其系統(tǒng)內壓力較環(huán)境壓力高出好 幾倍，因此會出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，當系統(tǒng)內制冷劑泄露完后，壓縮機就無法實現(xiàn)正常排氣，此時， 普通的外置油分離器就無法實現(xiàn)分油和回油的作用，壓縮機在無回油的狀態(tài)下運轉勢必會 加速泵體的磨損。授權公告號為CN 101440811的中國發(fā)明專利公開了一種臥式旋轉式壓縮機潤滑 裝置以及控制方法，該專利提出的壓縮機在排氣過程中冷凍油的分離方法是通過排氣消音 器將制冷劑氣體噴入電機轉子和定子之間的間隙，制冷劑在流經旋轉電機時所產生的離心 力，將一分部冷凍油分離出來，并進入到壓縮機左側的第一壓力區(qū)，再通過定子與壓縮機筒 體的間隙回到排氣口排出壓縮機。該種油分離模式有一定油分離效果，許多立式旋轉式壓 縮機也多是采用這種模式，但是該種分離方式只能將較大顆粒的冷凍油分離出來，且壓縮 機內部對潤滑油只進行了一道分離，排出壓縮機的制冷劑中含油量仍然會較高。同時，該專 利只涉及壓縮機的潤滑油分離方法，涉及到的潤滑裝置也只是為壓縮機的轉動軸以及上下 法蘭進行上油潤滑，壓縮機氣缸內潤滑裝置及方法并沒有提及，因此并不能解決臥式旋轉 式中低溫壓縮機存在的汽缸內壁和活塞外壁的潤滑問題。發(fā)明內容本實用新型就是為解決上述問題而發(fā)明的，其目的是提供一種臥式中低溫旋轉式 壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)占用空間小，容易進行裝配，改進方式簡單且成本 低。本實用新型無需增加外置油分離器就有較好的油分離效果，無需增加回油管路和液位 控制機構，就能實現(xiàn)汽缸的回油潤滑效果，能提高臥式旋轉壓縮機穩(wěn)定性和使用壽命。本實用新型包含設置在壓縮機內的油分離器和汽缸回油潤滑機構。本實用新型 的設計思路為首先，通過油分離器的油分離濾芯將排氣過程中制冷劑所含有的冷凍油分 離出來，分離出來的油回到壓縮機底部；再通過汽缸回油潤滑機構，往壓縮機汽缸內注入和 汽缸容積呈一定比例的潤滑油，防止臥式中低溫壓縮機在回氣潤滑不足或在噴液冷卻過程 中，壓縮機汽缸和活塞表面由于缺少足夠的冷凍油難以形成較好的油膜，導致壓縮機的吸 排氣效率降低，引起汽缸和活塞表面的磨損加速等現(xiàn)象的發(fā)生。本實用新型通過油分離器將制冷劑中的冷凍油分離，使得壓縮機內不會因為走油 而導致缺油現(xiàn)象的發(fā)生，同時，通過汽缸回油潤滑機構，保證壓縮機在低壓、制冷劑回流不 足運行過程中，汽缸有效容積內的冷凍油與制冷劑的比例維持在一定水平，使壓縮機汽缸 內壁和活塞外壁表面都能得到充分潤滑，故而能形成較為理想的密封效果，提高吸排氣效率。為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型采用如下技術方案一種臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，包括位于壓縮機密閉殼 體內的電機部和泵體，所述電機部包括轉子和定子，定子上設有定子繞組線圈，所述轉子嵌 裝固定于旋轉軸上，所述定子具有與轉子周面之間存在一定間隙的內周面且安裝固定于封 閉殼體上，所述泵體包括上法蘭和下法蘭，其特征在于還包括設置在壓縮機密閉殼體內部 的油分離器和回油潤滑機構；所述油分離器包括安裝于定子繞組線圈頭部與上法蘭之間的消音引流罩和油分 離濾芯，所述消音引流罩和油分離濾芯固定在泵體上法蘭上，消音引流罩安裝在上法蘭和 油分離濾芯之間；消音引流罩上還設有用于將從泵體排氣閥排出的制冷劑排放到壓縮機電 機這一側的引流管，油分離濾芯上設有與引流管相匹配的定位通孔；所述回油潤滑機構包括設置在泵體下法蘭內部且貫穿下法蘭的一段供油管路，該 供油管路包括位于下法蘭側壁上且沒入冷凍油內的吸油孔和位于朝向氣缸一側的下法蘭 側壁上且在壓縮機吸氣過程中與吸氣腔相通的噴油孔。優(yōu)選的，所述引流管向壓縮機電機定子和轉子之間的間隙傾斜，定位通孔與引流 管的傾斜角度一致。為了防止飛濺的潤滑油從排氣口排出，制冷劑從泵體排氣閥排出時，先通過消音 引流罩上的引流管排放到電機側。而引流管與消音引流罩根據電機安裝的位置與壓縮機軸 線呈一定角度設置，目的是將壓縮后的制冷劑氣體引流到電機側。而引流管設計成向壓縮 機電機定子和轉子之間的間隙傾斜，則能將制冷劑氣體集中噴到壓縮機電機定子和轉子的 間隙位置，通過高速旋轉轉子所產生的離心力將制冷劑中的大顆粒油霧分離出來從而實現(xiàn) 第一次分離。同時，制冷劑的溫度較電機的溫度相比低20°C左右，可以起到冷卻壓縮機電機 的目的。由于臥式旋轉式壓縮機的排氣口在壓縮機右側，高溫高壓的氣體制冷劑排出到壓縮機左側后，需要通過高密度的油分離濾芯將冷凍油分離下來，經油氣分離后的制冷劑氣 體再經過油分離濾芯由排氣口排出。為保證油分離濾芯最大程度吸附油霧而使制冷劑氣 體順利通過，又不影響壓縮機的整體裝配，油分離濾芯厚度不小于6mm，且濾芯與壓縮機電 機定子繞組線圈頭部之間的間隙不小于2mm。制冷劑通過時油分子體積比較大，大部分油 顆粒被吸附在濾芯上并流回壓縮機，而體積小許多的制冷劑氣體則可以順利通過濾芯并從 壓縮泵體上法蘭的弧形通孔通過，實現(xiàn)第二次分離，由于濾芯作用，壓縮機左側和右側會有 0. 1-0. 2MPa的壓力差，制冷劑通過濾芯到壓縮機右側時，最后一部分油霧由于制冷劑流速 減慢加上自身重力作用回流到壓縮機底部，實現(xiàn)第三次分離。所述油分離濾芯、消音引流罩和上法蘭上設有相互匹配的安裝孔，油分離濾芯、消 音引流罩和上法蘭通過螺紋連接件安裝固定在一起。為了將消音引流罩的壓緊固定在上法 蘭上，所述消音引流罩上設有至少一個凹向上法蘭的安裝部，且在消音引流罩安裝部和油 分離濾芯之間設有套筒，用于將消音引流罩壓緊固定在上法蘭上，所述套筒套在螺紋連接 件上。所述回油潤滑機構包括設置在壓縮機下法蘭上的一段供油管路，該供油管路的吸 油孔位于下法蘭側壁上且沒入冷凍油內，噴油孔位于朝向氣缸一側的下法蘭側壁上且與壓 縮機在吸氣過程中的吸氣腔相通。優(yōu)選的，噴油孔在壓縮機軸線方向上與氣缸內壁相切且切點位于壓縮機吸氣開始 時氣缸內壁與活塞外壁的切線的延伸線上。優(yōu)選的，所述供油管路由靠近噴油孔的第一段供油管路和靠近吸油孔的第二段供 油管路組成，第一段供油管路管壁與氣缸內壁在空間上相切。優(yōu)選的，所述第二段供油管路和第一段供油管路垂直相交，且第二段供油管路的 中心線位于壓縮機的徑向方向上。優(yōu)選的，所述吸油孔的圓心位于下法蘭側壁上的中間位置。作為優(yōu)選，所述供油管路為等孔徑的管路，該供油管路的孔徑d可由如下公式確 定該公式為哈根-泊肅葉(Hagen-Poiseuille)公式，是計算不可壓縮的粘性流體在 細小管路中作定常流動的常用公式。其中q= ^i Sli ，q為每秒噴油量，qd為單個吸氣周期噴油量，m為壓縮機每分
鐘轉速，μ為冷凍油的運動粘度，ι為供油管路長度，δρ為進出供油管路的壓力差。本實用新型的有效效果是1、本實用新型是在原有壓縮機結構基礎上增加了油分離器的核心部件和回油補 償的供油管路，不影響壓縮機正常裝配工序，通過簡單的改進即可實現(xiàn)較佳的油分離和回 油補償的效果，制作費用低。2、本實用新型的油分離裝置能防止壓縮機在運轉過程冷凍油隨著制冷劑而被帶 出壓縮機，導致壓縮機內運動部件因為缺油而損壞，該內置的油分離器并不破壞普通壓縮機泵體的外在結構，其安裝和操作也較為簡單，其擁有和外置油分離器同等的效果和功能， 配件成本卻比后者低的多，而且，結構簡單無需維護，對壓縮機能量及損耗幾乎沒有。本實 用新型的油分離濾芯還可以將系統(tǒng)中大顆粒的雜質以及金屬碎屑進行有效分離，避免進入 壓縮機供油機構和泵體，損壞壓縮機設備，降低財產損失。 3、本實用新型的汽缸回油潤滑機構則能通過在泵體下法蘭開供油管路，將壓縮機 底部的冷凍油引入汽缸，可防止中低溫臥式壓縮機因回油不足導致汽缸內壁和活塞外壁缺 油磨損，該機構還大大提高了壓縮機汽缸的抗液擊性，增強壓縮機的使用壽命。

[0034]圖1是采用本實用新型的臥式旋轉式壓縮機實施例的縱剖結構示意圖；[0035]圖2是本實用新型一種油分離器實施例裝配結構示意圖；[0036]圖3是本實用新型實施例的壓縮機泵體上法蘭正視圖；[0037]圖4a是本實用新型實施例的下法蘭正視圖；[0038]圖4b是圖如的A-A向剖視圖；[0039]圖5是本實用新型實施例的壓縮機氣缸示意圖；[0040]圖6a_6d是本實用新型實施例的壓縮機工作過程示意圖；[0041]圖7a是本實用新型實施例消音罩的正視圖；[0042]圖7b是圖7a的B-B向剖視圖；[0043]圖8是本實用新型實施例回油機構第二段供油管路加工工藝示意圖；[0044]圖9是回油機構第二段供油管路加工工藝三維示意圖；[0045]圖10是回油機構第一段供油管路加工工藝三維示意圖；[0046]圖11是側擋板結構示意圖。[0047]圖中部分符號的說明[0048]10密閉殼體；20 :電機部；21 電機轉子；22 電機定子繞組線圈頭部；23
子；30 旋轉軸；31 壓縮機軸線；40 泵體；41 消音引流罩；41a 消音引流罩安裝孔；41b 引流管；41c 消音引流罩安裝部；42 油分離濾芯；4 油分離濾芯安裝孔；42b 定位通 孔；43 上法蘭；43a 上法蘭安裝孔；44 泵體排氣閥；45 螺紋連接件；46 供油管路；46a 第一段供油管路；46b 第二段供油管路；47 套筒；48 汽缸；48a 活塞；48b 吸氣口 ；48c 滑片槽；48d 滑片；49 下法蘭；49b 吸油孔；49a 噴油孔；49c、49d、49e 下法蘭通孔； 49f 下法蘭端面；50 供油機構；51 鉆頭；60 第一模具底座；60a 定位銷；60b 第一模具 底座端面；61 吸油孔上模；61a 吸油孔上模通孔；61b 吸油孔上模底部端面；62 第一軸 承位模；6 定位通孔；62b 第一下法蘭定位模上部端面；62c 主軸；62d 定位銷；6 定位銷；70 第二模具底座；70a 滑槽；70b 限位螺栓；71 噴油孔上模；71a 上模下端； 71b 定位孔；71c 上模弦邊；72 第二軸承下位模；72a 中間主軸；72b 定位銷；72c 定位 銷；73 滑軌；73a 限位槽；74 側擋板；74a 擋邊；74b 側擋板端面；74c 內側端面；74d 側擋板頂部端面。表示制冷劑流向。
具體實施方式
本實施例的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，裝置包括油分離 器和汽缸回油潤滑機構兩個部分。下面，先對本實施例的臥式旋轉壓縮機的油分離器部分做詳細介紹。如圖1所示，本實施例的臥式旋轉壓縮機包括具備密閉空間的密閉容器10、安裝 在密閉容器內部的電機部20、將低壓制冷劑吸入經過壓縮機并排除的旋轉泵體40 ；驅動安 裝在內部泵體上的旋轉軸30、給密閉容器內部供給潤滑油的上油機構50。在壓縮機電機定子繞組線圈頭部與泵體之間安裝有消音引流罩41和油分離濾芯 42，所述消音引流罩41和油分離濾芯42固定在泵體上法蘭43上，消音引流罩41安裝在上 法蘭43和油分離濾芯42之間。消音引流罩、油分離濾芯和上法蘭上分別設有相互匹配的 安裝孔41a、4h與43a，消音引流罩上還設有用于將從泵體排氣閥44排出的制冷劑排放到 油分離濾芯42左側的引流管41b，油分離濾芯上設有與引流管41b相匹配的定位通孔42b， 在油分離濾芯42和消音引流罩41之間還設有套筒47。引流管41b向壓縮機電機定子23和轉子21之間的間隙傾斜，相應地，定位通孔 42b的傾斜角度與引流管41b的傾斜角度一致，以便于將壓縮后的制冷劑氣體引流到油分 離濾芯左側，集中噴到壓縮機電機定子和轉子的間隙位置。所述油分離濾芯42為方孔型不銹鋼材質的濾芯，其目數為300目，為保證最大程 度吸附油霧而使制冷劑氣體順利通過，又不影響壓縮機的整體裝配，油分離濾芯42厚度不 小于6mm，且濾芯與壓縮機電機定子繞組線圈頭部22之間間隙不小于2mm。裝配時，壓縮機泵體40裝配完成后，就可以進行消音引流罩和油分離濾芯的安 裝，安裝之前先將消音引流罩41的安裝孔41a與上法蘭43上對應的安裝孔43a對齊，再將 油分離濾芯的定位通孔42b和安裝孔4 分別與消音引流罩的引流管41b和安裝孔41a對 齊，并在油分離濾芯42的安裝孔和消音引流罩41之間加裝一只套筒47，套筒47套在螺紋 連接件上，最后，將濾芯、引流罩、上法蘭通過螺紋連接件45安裝到位，同時，使套筒47的一 端緊壓在消音引流罩安裝部41c上，另一端頂在油分離濾芯42上，由此，完成了臥式壓縮機 油分離器的安裝。如圖2所示。以兩臺壓縮機型號均為QHL-37. 6E、制冷劑型號為R4(Ma的臥式壓縮機為例，在標 準的試驗工況條件下(參照GB/T 9098-20086. 2)系統(tǒng)工作壓力的低壓為0. 114MPa，高壓 為2. 044MPa,電壓為220V，蒸發(fā)溫度為-23. 3°C，吸氣溫度為32. 2 V，環(huán)境溫度為。安 裝本實用新型的油分離器的臥式壓縮機和未安裝油分離器的臥式壓縮機相比，其所排出制 冷劑中的含油量分別為5%。和3. 5%，前者的壓縮機油分離效果得到了很大的提高。本實施 例含油量測試方法采用GB/T5773-2004附錄A中所提供的方法進行測量。以下是對本實施例汽缸回油潤滑機構部分的詳細說明。首先，對本實用新型實施例的旋轉式壓縮機工作過程做一個介紹。圖6a_圖6d示 出了壓縮機吸排氣過程活塞48a在汽缸48內的運行軌跡和角度。假設活塞從滑片槽48c的 中心線位置開始工作，且令此時的活塞旋轉角度Φ =0，整個過程分以下四個階段，其中 在四個階段的汽缸48內壁與活塞48a外壁的切點分別用1\、T2, T3和T4表示；活塞轉過的 角度用Φ來表示。第一階段Φ =0 α。設滑片槽中心線為00'，α為滑片槽中心線00'與壓縮機吸氣起始位置線OT2的夾角，如圖6a所示。當Φ從0°開始逐漸增大到α時，吸氣容 積Vl也從零開始逐漸增加，但此時吸氣腔Vl和吸氣口 48b仍未連通，使得吸氣腔Vl內保 持了真空狀態(tài)。第二階段Φ = α 2π，該階段屬于吸氣階段，吸氣腔Vl始終與吸氣口 48b相 通，隨著吸氣容積的增大，蒸發(fā)器內低壓的蒸汽不斷被吸入，使得汽缸48內壓力P2等于管 路內壓力P1。如圖6b所示，在壓縮機吸氣階段的起始位置處，汽缸48內壁與活塞48a外壁 的切點位于T2點。第三階段φ =2 π+β 2π + δ，該階段是汽缸48內氣體被壓縮的階段，當轉子 轉過階段，吸氣腔Vl已經與吸氣口 48b脫離。隨著轉子的轉動，壓縮腔V2的容積 不斷被縮小，汽缸48內的壓力不斷被升高。當轉到2π + δ這個角度時，汽缸48內壓力Ρ3 等于排氣口壓力Ρ4，壓縮過程結束，排氣閥44打開。在汽缸48內氣體被壓縮階段的同時， 噴液冷卻孔同時向汽缸48噴液，系統(tǒng)內的制冷劑進入到汽缸后蒸發(fā)，起到降低排氣溫度的 目的。如圖6c所示，β為氣體壓縮起始位置時活塞外壁與氣缸內壁切點Τ5與氣缸圓心的 連線01~5和00'的夾角，δ為氣缸壓力與排氣口壓力相等時活塞與氣缸切點T3與氣缸圓心 的連線OT3和00'的夾角。第四階段Φ =2π + δ 4π-Υ，該階段為排氣階段，由于排氣閥已經開啟，隨著轉 子的繼續(xù)轉動，汽缸內的壓力不再升高，而是將氣體從排氣孔排出，直到轉子與汽缸的切點T4 達到排氣孔的邊緣時，排氣結束。如圖6d所示，γ為T4與氣缸圓心連線OT4與00'的夾角。由此可見，在整個運轉壓縮過程，壓縮機的吸氣和壓縮這兩個階段是同步進行的。在壓縮機的整個吸氣過程中，由于吸氣腔與系統(tǒng)的低壓管路相連，因此系統(tǒng)管路 內的制冷劑可以直接進入到吸氣腔內，液體制冷劑也可以很容易將氣缸內的油膜沖刷掉。 泵體的運動部件的表面缺少油膜會使得密封強度減弱并進一步引起高低壓腔體泄露串氣， 同時部件會出現(xiàn)磨損。這就需要在泵體在運轉的任何時間都能保證其剛得到充分潤滑。鑒于此，本實施例在壓縮機的下法蘭內打開一段供油管路，該供油管路相互連通 的第一段供油管路46a和第二段供油管路46b組成，第一段供油管路46a為靠近噴油孔的 這一段，第二段供油管路46b為靠近吸油孔的這一段。所述供油管路的吸油孔49b位于下 法蘭側壁上且沒入冷凍油內，噴油孔49a開設在下法蘭面向氣缸一側的側壁上且在壓縮機 吸氣過程中與壓縮機泵體的吸氣腔Vl相通，如圖1所示。通過本實施例汽缸回油潤滑機構 的設計，可通過壓縮機泵體吸氣腔和壓縮機殼體內高壓腔之間存在的壓力差，將壓縮機底 部的冷凍油通過吸油孔吸入泵體吸氣腔VI。從理論上來說，噴油孔的位置在吸氣腔的任何一個位置都可以實現(xiàn)汽缸回油潤滑 效果，壓縮機的吸氣階段為Φ = α 2π，即吸氣行程為α，整個吸氣過程也是可以 利用的吸油時間，但是如果噴油過晚則容易出現(xiàn)局部潤滑的現(xiàn)象。為保證在壓縮機吸氣過 程中制冷劑有合理的含油比，優(yōu)選的方案就是從吸氣初始期就開始主動噴油。因此，優(yōu)選 的，噴油孔49b在壓縮機軸線方向上與氣缸內壁相切且切點位于壓縮機吸氣開始時氣缸內 壁與活塞外壁的切線的延伸線上。如圖5所示，從壓縮機軸向視圖方向看，該優(yōu)選方案就是將噴油孔49a設置在壓縮 機吸氣起始位置線OT2上，而且，噴油孔49a與氣缸48內壁相切于切點B，同時，該切點B與 壓縮機吸氣開始時氣缸內壁與活塞外壁的切點T2重疊。所述壓縮機吸氣起始位置線OT2是氣缸內壁與活塞外壁的切點T2和氣缸圓心0的連線，且該起始位置線OT2與壓縮機軸線31垂直。另外，如上所述的噴油孔的優(yōu)選設置，也是考慮到由于壓縮機的運行是通過曲軸 上的偏心活塞沿壓縮機汽缸進行回旋運動，活塞外壁的一點始終保證與汽缸內壁相切，活 塞外壁和氣缸內壁存在一定間隙配合，為保證汽缸的密封性，需要冷凍油的介入來保證氣 密性。當噴油孔的圓心設置在壓縮機吸氣起始位置線OT2上，且噴油孔的位置遠離切點T2 向壓縮機吸氣起始位置線OT2與活塞外壁第一個相交點Ql靠近時，有效噴油時間會隨之縮 短，即噴油時間相對于吸氣時間會出現(xiàn)滯后。這段滯后時間是由于噴油孔被旋轉活塞所遮 蔽，因此就無法做到噴油和吸氣的同步。為保證在吸氣開始時即開始噴油，噴油孔的最佳位 置是噴油孔的圓心在壓縮機吸氣起始位置線OT2上，且從壓縮機軸向視圖方向看，噴油孔孔 壁與汽缸內壁的切點B和氣缸內壁與活塞外壁的切點T2相重疊。為使經過第一段供油管路的冷凍油沿著汽缸內壁有效地噴入吸氣腔Vl內，優(yōu)選 的，第一段供油管路管壁與氣缸內壁在空間上相切，第一段供油管路的中心線與壓縮機軸 線平行，即從壓縮機軸向視圖方向看，所述第一段供油管路的中心線與壓縮機吸氣起始位 置線OT2垂直相交。同時，將第一段供油管路的中心線設計成與壓縮機軸線平行，還便于對 第一段供油管路和噴油孔定位加工。對于吸油孔49b的設置，并不是油位的最低點才最合適。這是因為，現(xiàn)有的臥式壓 縮機，其下法蘭的最低點通常處于壓縮機滑片槽的位置，滑片在運行過程中一直處于運動 狀態(tài)，容易將冷凍油飛濺，并產生泡沫，因此，該最低點往往無法保證吸入的冷凍油處于滿 液裝態(tài)。考慮到第二段供油管路和吸油孔的加工便利，較為優(yōu)選的方案是將第二段供油管 路的中心線設計成與第一段供油管路的中心線垂直，且第二段供油管路的中心線位于壓縮 機的徑向方向上，即從壓縮機軸向視圖方向看，第二段供油管路的中心線與壓縮機吸氣起 始位置線OT2重疊。進一步的，考慮到不影響下法蘭的強度，吸油孔49a的圓心位于下法蘭側壁上的 中間位置E點。下面是加工供油管路的實施例。本實施例的供油管路由第一段供油管路46a和第 二段供油管路46b組成。本實施例的制作過程分兩步進行，一步是第一段供油管路46a的 制作，另一步是第二段供油管路46b的制作。圖8和圖9為加工吸油孔及第二段供油管路 46b的工裝結構示意圖，圖10為加工噴油孔及第一段供油管路46a的工裝結構示意圖。如圖8、9所示，本實施例為第二段供油管路46b的加工過程，如下制作吸油孔以及第二段供油管路包括如下幾個設備一個帶有鉆頭51的鉆床；一 個固定在鉆床上的第一模具底座60; —個用來固定加工部件并進行吸油孔加工及α角度 定位的第一下法蘭定位模62，一個控制吸油孔開孔孔徑以及孔距的吸油孔上模61。在加工吸油孔及第一段吸油管路時，首先將第一模具底座60固定在鉆床上，然后 通過緊固螺栓和緊固法蘭將第一下法蘭定位模62固定在第一模具底座60上，第一模具底 座上設有與第一下法蘭定位模62的定位通孔6 相配合的定位銷60a，以保證第一下法蘭 定位模上部端面62b與鉆床工作面平行，且與鉆頭的行進方向垂直。第一下法蘭定位模62 由中間主軸62c和兩個定位銷62d、6&組成，所述主軸62c、定位銷62d、6&分別與下法蘭 49的三個通孔49c、49d、49e配合。該第一下法蘭定位模62的作用是當下法蘭49安裝到位后，保證下法蘭上α角的終止位置延長線與62b端面相垂直，由于鉆頭的行進方向同樣 垂直于62b端面，則鉆頭的行進方向與α角的終止位置延長線相平行。第一下法蘭定位模62安裝好后，則進行吸油孔上模61的安裝，上模外形為扇形結 構，吸油孔上模底部端面61b由固定螺栓對齊安裝在第一下法蘭定位模的上部端面62b上， 并同時垂直于第一模具底座的左側端面60b，吸油孔上模有一圓形通孔61a，通孔61a孔徑 比鉆頭61直徑略大一點，如略大0. 5mm，用來保證開孔孔徑。當吸油孔上模安裝到位后，調 整鉆臺使得鉆頭的行進方向與吸油孔上模平面垂直，并保證該通孔61a圓心與鉆頭51的圓 心對齊。吸油孔上模安裝好以后，下法蘭α角的終止位置延長線應垂直于吸油孔上模的底 部端面61b。吸油孔上模通孔圓心垂直到第一模具底座左側端面60b的距離等于吸油孔圓 心垂直到第一模具底座左側端面60b的距離，安裝吸油孔上模時，應保證該兩個垂足位于 與鉆床工作面垂直的同一條垂線上。吸油孔上模安裝到位后，α角的終止位置延長線與吸 油孔上模通孔61a圓心的中心線相重疊，鉆床鉆頭的行進方向也垂直于吸油孔上模，故通 孔61a圓心、鉆頭圓心以及第一段吸油管路中心點在一條直線上。當鉆頭按照垂直方向進 行加工時其加工路線就與α角終止位置延長線相重疊，就可以完成吸油管路深度及位置 的控制與吸油口位置的加工。對照圖10，對第一段供油管路46a及噴油孔的加工進行說明制作噴油孔以及第一段供油管路46a包括如下幾個設備設有滑槽70a的第二模 具底座70，固定在第二模具底座70滑槽70a —端側的側擋板74 ；與滑槽70a配合的滑軌 73 ；噴油孔上模71 ；第二下法蘭定位模72 ；鉆床。第二模具底座70安裝在鉆床上，其目的是保證工作面與鉆床鉆頭的行進方向垂 直。該第二模具底座的滑槽70a對應滑軌73，便于下法蘭加工完成后可以較為方便的取 出，在滑軌上開設有限位槽73a，在第二模具底座上設有限位螺栓70b，限位螺栓與限位槽 配合，目的是限制滑軌在一定的行程內滑動。滑軌安裝到位后，再進行第二下法蘭定位模72的安裝。第二下法蘭定位模72由 中間主軸7 和兩個定位銷72b、72c組成，主軸7 和定位銷72b、72c與下法蘭49的三個 通孔49c、49d、49e配合。第二下法蘭定位模72固定在滑軌73上。該第二下法蘭定位模作 用是當下法蘭安裝到位后，保證下法蘭上的吸油孔及第一段吸油管路垂直于側擋板的端 面74b，下法蘭上端面49f與第二模具底座70的安裝面平行，下法蘭上端面49f與鉆頭的 行進方向垂直，端面74b與鉆頭的行進方向平行。側擋板74的頂部外側向上伸出形成擋邊 74a,該擋邊的內側端面7 與端面74b平行。噴油孔上模71為扇形結構，噴油孔上模的下 端面71a安裝到擋邊74a內側的側擋板頂部端面74d上，端面74d垂直于端面74b，且噴油 孔上模的弦邊側71c抵靠在擋邊內側端面7 上。當下法蘭安裝到位后，將滑軌往側擋板一側移動到位，使下法蘭的外圓與側擋板 的端面74b相切，第一段供油管路46a中心線與側擋板的端面74b相垂直。噴油孔上模71有一圓形定位孔71b，移動鉆臺，使其鉆頭的行進方向垂直于噴油 孔上模，其鉆頭的圓心與定位孔的圓心對齊。當下法蘭、噴油孔上模安裝到位后，定位孔71b 圓心到端面74b的垂直距離等于噴油孔圓心到端面74b的垂直距離，該距離也就是第一段 供油管路46a的長度，安裝噴油孔上模應保證定位孔71b圓心到端面74b的垂足和噴油孔 圓心到端面74b的垂足位于與鉆床工作面垂直的同一條垂線上。當下法蘭通過滑軌安裝到位，下法蘭外圓與端面74b相切時，通過噴油孔上模定位，就可以保證噴油孔圓心、第二段 噴油管路的中心線、噴油孔上模定位孔、鉆頭圓心處于同一條直線上，并與鉆頭的行進方向 相重疊。當鉆頭對下法蘭的端面49f進行垂直加工時，保證第二段吸油管路末端的中心點 位于第一段吸油管路中心線即α終止位置延長線上，且第二段吸油管路與第一段吸油管 路垂直相交。由于壓縮機氣缸吸氣腔容積有限，噴到壓縮機氣缸內的冷凍油(即噴油量)不宜 過多或過少，過多則可能影響壓縮機的吸氣容積，過少則可能起不到汽缸潤滑效果。同時， 由于壓縮機在整個吸氣過程中吸氣壓力與低壓側內的壓力基本相等，壓力的變化和波動也 是最低的，這為計算整個吸氣行程需要多少噴油量提供了較為穩(wěn)定的環(huán)境條件。壓縮機在吸氣過程中，泵體吸氣腔內充滿了制冷劑，吸氣腔內的冷凍油量也即噴 油量q可以依照壓縮吸氣腔的有效容積進行計算，即冷凍油與制冷劑之比等于噴油量與 汽缸有效容積之比。通常情況下，吸氣腔內制冷劑中總的冷凍油比例約為5%。，但是，由于 不同溫度下冷凍油的粘度、流速會有所不同，且制冷劑中本身就帶有一定比例的冷凍油，因 此，較優(yōu)的方案是將制冷劑中冷凍油所占的比例控制在3%。左右。而噴油量q的多少與供油管路粗細、長短的設計密切相關。因此，設計一段粗細、 長短適宜的供油管路，對于噴油量q的控制比較關鍵。壓縮機吸氣口 48b位置不同，其α角也會不同，即吸氣起始位置線不同。因此，在 旋轉式壓縮機泵體型號確定的情況下，該α角是可以通過測量得到的。α角確定后，即可 按照前述方案來確定吸油孔和噴油孔的位置，而當吸油孔和噴油孔的位置確定后，供油管 路的長度1就可以得出了。當然，即使是不按上述最佳方案來確定吸油孔和噴油孔的位置， 一旦吸油孔和噴油孔的位置確定后，供油管路的長度1也是能測量得到的。由于供油管路 的長度1是一個定值，要想將噴油量q控制在一定的范圍內，供油管路的孔徑設計就顯得比 較重要。以下為計算供油管路管徑d的一種計算方法，該方法通過哈根-泊肅葉 (Hagen-Poiseuille)公式來求出汽缸回油潤滑機構供油管路管徑d。哈根-泊肅葉 (Hagen-Poiseuille)公式是細小管路流量的計算公式，需要注意的是，該公式所得出氣缸 輔助潤滑機構的噴油量q是以mm7s為單位。而壓縮機是高速旋轉機構，假設電機轉速是m
r/min,換算每秒轉速為r/S,壓縮機單個吸氣周期2 π - α的噴油量qd，
60
Hl則每秒的噴油量(ρ —根據流體力學的原理，流量可以通過以下哈根-泊肅葉(Hagen-Poiseuille)公式 求得
Λ" d 4 Aq = —-ΓΔ ρ
128 μ I其中q為每秒噴油量，qd為單個吸氣周期噴油量，d為供油管路管徑直徑，μ為 冷凍油的運動粘度，ι為供油管路長度，ΔΡ為進出供油管路的壓力差。通過前面已經確定好的qd、q、l、μ、Δ P等物理量，通過以下公式就可以計算得到 供油管路管徑d [0094]
權利要求1.一種臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，包括位于壓縮機密閉殼體 (10)內的電機部(20)和泵體(40)，所述電機部包括轉子(21)和定子(23)，定子(23)上設 有定子繞組線圈，所述轉子嵌裝固定于旋轉軸(30)上，所述定子具有與轉子周 面之間存在一定間隙的內周面且安裝固定于封閉殼體(10)上，所述泵體包括上法蘭G3) 和下法蘭(49)，其特征在于還包括設置在壓縮機密閉殼體內部的油分離器和回油潤滑機 構；所述油分離器包括安裝于定子繞組線圈頭部02)與上法蘭03)之間的消音引流罩 (41)和油分離濾芯(42)，所述消音引流罩和油分離濾芯02)固定在泵體上法蘭03) 上，消音引流罩Gl)安裝在上法蘭G3)和油分離濾芯02)之間；消音引流罩上還設有用 于將從泵體排氣閥G4)排出的制冷劑排放到壓縮機電機這一側的引流管Glb)，油分離濾 芯上設有與引流管(41b)相匹配的定位通孔；所述回油潤滑機構包括設置在泵體下法蘭G9)內部且貫穿下法蘭的一段供油管路， 該供油管路包括位于下法蘭側壁上且沒入冷凍油內的吸油孔(49b)和位于朝向氣缸一側 的下法蘭側壁上且在壓縮機吸氣過程中與吸氣腔(Vl)相通的噴油孔G9a)。
2.如權利要求1所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征 在于所述引流管Glb)向壓縮機電機定子和轉子之間的間隙傾斜，定位通孔 (42b)的傾斜角度與引流管Glb)的傾斜角度一致。
3.如權利要求2所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征 在于所述油分離濾芯、消音引流罩和上法蘭通過螺紋連接件G5)連接；所述消音引流罩 (41)上設有至少一個凹向上法蘭的安裝部Glc)，且在消音引流罩安裝部(41c)和油分離 濾芯G2)之間設有用于將消音引流罩Gl)壓緊固定在上法蘭上的套筒(47)，套筒套在螺 紋連接件上。
4.如權利要求3所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征在 于所述油分離濾芯G2)厚度不小于6mm，濾芯與壓縮機電機定子繞組線圈頭部Q2)之間 間隙不小于2mm。
5.如權利要求1或2或3或4所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系 統(tǒng)，其特征在于噴油孔(49a)在壓縮機軸線方向上與氣缸G8)內壁相切且切點位于壓縮 機吸氣開始時氣缸內壁與活塞外壁的切線的延伸線上。
6.如權利要求5所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征在 于所述供油管路由靠近噴油孔的第一段供油管路和靠近吸油孔的第二段供油管路組成， 第一段供油管路管壁與氣缸G8)內壁在空間上相切。
7.如權利要求6所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征在 于所述第二段供油管路和第一段供油管路垂直相交，且第二段供油管路的中心線位于壓 縮機的徑向方向上。
8.如權利要求7所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其特征在 于所述吸油孔的圓心位于下法蘭側壁上的中間位置。
9.如權利要求7所述的臥式旋轉式中低溫壓縮機的油分離及回油潤滑系統(tǒng)，其 特征在于所述供油管路為等孔徑的管路，供油管路的孔徑d由如下哈根-泊肅葉 (Hagen-Poiseuille)公式確定
專利摘要為解決臥式旋轉式中低溫壓縮機存在的汽缸內壁和活塞外壁的潤滑問題，本實用新型在壓縮機密閉殼體內部設置油分離器和回油潤滑機構，油分離器包括安裝于電機定子繞組線圈頭部與泵體上法蘭之間且固定在上法蘭的消音引流罩和油分離濾芯，消音引流罩安裝在上法蘭和濾芯之間，消音引流罩上設有用于將從泵體排氣閥排出的制冷劑排放到壓縮機電機這一側的引流管，濾芯上設有與引流管相匹配的定位通孔；回油潤滑機構包括設置在泵體下法蘭上的一段供油管路，該供油管路包括位于下法蘭側壁上且沒入冷凍油內的吸油孔和位于朝向氣缸一側的下法蘭側壁上且在壓縮機吸氣過程中與吸氣腔相通的噴油孔。本實用新型能提高汽缸的潤滑效果以及壓縮機穩(wěn)定性和使用壽命。
文檔編號F04C29/02GK201908843SQ201120013630
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月17日
發(fā)明者王黎明, 陳金紅 申請人:浙江博陽壓縮機有限公司