专利名称：水平式压缩机的给油装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种水平式压缩机的给油装置，特别是指应用在一种较为小型的回转式压缩机，使压缩机在安装使用于倾斜不平的场所时，仍可有效地提供机件必要滑润的给油与导油功能。
背景技术：
一种水平式压缩机，可被应用于冷冻空调系统或是电子产品的散热，尤其适用于诸如汽车等移动式载体之上，例如可携式冰箱、车用空调等，而为适应安装空间的需要，多采用水平式(卧式)设计。由于相较于垂直式的设计，水平式的润滑油孔(lubrication bore)与油面的距离较大，供油难度相对提高。因此，对于该水平式压缩机而言，润滑油是否能有效地供给，以润滑压缩机内部各部机件成为主要的课题，尤其针对部份安装于移动载体上的水平式压缩机而言，因压缩机经常必须处于倾斜状态，在此种情况之下，润滑油是否能有效的供给及导流至内部机件，将明显影响压缩机的使用寿命。
在既有的先前技术中，针对提供水平式压缩机机件充份润滑的设计甚多。例如美国第4,472,121号“Horizontal rotary compressor with oil forced by gasdischarge into crankshaft bore”专利前案。请配合参看图1及图2所示，其主要利用在封闭的一压缩机壳体1a内，将设于压缩机壳体1a一侧的一冷媒排放管3a与一油气管5a互为套接，并使其套接处位于压缩机壳体1a底层的润滑油7a集油区液面以下。同时由于油气管5a的管径大于冷媒排放管3a，使其套接处形成一间隙9a，当高压的冷媒气体经由冷媒排放管3a排入油气管5a时，因压力差作用而使冷媒气体与润滑油混合的混合油气同时被吸入油气管5a，再经由油气管5a注入一位于机轴侧的油气储存槽11a，然后通过一设于机轴内的螺旋状扇叶13a的旋转将润滑油7a导入机轴的轴孔15a内部，进而达到润滑内部机件的目的。
惟，前述的美国专利前案设计，由于由冷媒排放管3a与油气管5a互为套接的组合管设置于压缩机的一侧位置，因此当压缩机设于固定式水平载体时，例如冰箱等，该设计尚能维持压缩机内部机件的正常润滑作用，然而当其设于移动式载体，例如汽车，且位于爬坡位置时，则易发生因水平倾角过大而令润滑油7a液面倾斜，使该组合管脱离液面而无法正常汲取润滑油7a的现象，进而使压缩机内部机件无法正常润滑，以致影响其使用寿命。
其次，另如美国第5,221,191号“Horizontal rotary compressor”专利前案，请配合图3所示。主要在一封闭的压缩机内部一侧设有一呈倒L形汲油管1b，其上端安装于机轴3b一端轴承5b的中空轴承盖7b，而下端则深入位于压缩机底层润滑油9b的集油区液面下。另外，在压缩机机轴3b的另端则设有一可旋转的轴流扇11b，藉由机轴3b在回转时带动轴流扇11b，使机轴3b内部轴孔13b因压差而产生抽吸力，进而使润滑油9b可经由汲油管1b抽取后，再由轴承盖7b导入轴承5b及机轴3b内部轴孔13b，以达到给油润滑的目的。
前述公知美国专利前案，其供油装置主要利用位于机轴3b一侧的轴流扇11b在附随机轴3b回转时所造成轴孔13b在轴向位置的压差，来将润滑油9b经倒L形汲油管1b抽吸进入内部机件进行润滑。然该公知专利前案，虽因其采用一种倒L形汲油管1b，能稍加改善当压缩机因水平倾斜时所可能造成润滑油9b液面下降，无法正常抽吸而导致的润滑不足现象，但是当压缩机倾角过大时，倒L形汲油管1b仍旧可能无法有效汲取因倾斜而液面下降的润滑油9b，究其因即在于汲油管1b设置于压缩机的一侧，而倾斜时润滑油9a液面下降即易造成汲油管1b管口脱离液面而无法正常汲油，进而导致压缩机内部机件无法获得正常供油润滑。再者，前述习知美国专利前案中，由于轴流扇11b在运作时，将流体沿轴向流动，也就是说必须藉由一侧轴流扇11b与汲油管1b互动所产生的轴向内部压力差，才能产生抽吸的动能，因此，必须制造出较长的管件以及足供落实该工作原理的轴流扇11b，然而当管件越长时，搭配上就越形困难，往往衍生出结构上亦趋复杂的状况，并因而提高制造加工的难度，影响所及，制造成本亦相对提高，而产品竞争力则降低。
因此，为解决前述先前技术的不足与缺失，有必要发展出一种新的设计，该设计不仅可以达到经济、实惠的目的，同时能随压缩机不同的水平倾斜角度而仍能有效提供机件的润滑，以确保压缩机的正常运转，进而延长其使用寿命。
发明内容
本发明提供一种水平式压缩机给油装置，主要在压缩机内部马达转子与汽缸轴框间的机轴上安装至少一附随机轴旋转的离心风扇，且在机轴与离心风扇套接处附近，亦即在扇叶的下方环设有数个出油孔。另外，于接近压缩机的几何中心位置，即滑动轴承底部设汲油孔，搭配机轴内部导油孔道的设计，并与前述机轴的出油孔相连通。其中，导油孔道包含由机轴出油孔向下延伸深达轴心的至少一径向出油孔道；由机轴的端面位置钻设的一轴向油道做为主要的润滑油道，其为一深孔式设计，并深达与前述径向孔道形成正交；在机轴与滑动轴承套接位置另设的至少一径向入油孔道深达滑动轴承的颈部位置，与轴向油道相通，并于滑动轴承的相同位置设有至少一径向汲油孔道，孔道的底端为一汲油孔，且其位于压缩机底层的集油区液面以下；以及，于汽缸盖板上设有一径向汲油孔道与前述轴向油道相通，且其底端亦设有一汲油孔，亦位于压缩机底层的集油区液面以下。
当离心风扇旋转时，由于压力梯度作用，在扇叶与机轴出油孔间的间隔形成低压区，使位于压缩机底层的润滑油，透过与出油孔相连通的机轴内轴向油道，以及内部互通的滑动轴承径向汲油孔道以及汽缸盖板径向汲油孔道等，经由各汲油孔道底端的各汲油孔被唧取后，再经由所述导油孔道而导流至各机件内部完成润滑，最后再由所述机轴上出油孔处喷流出，并被离心风扇甩回压缩机的底层集油区，以形成润滑循环油路。
通过上述的设计，由于汲油孔之一位于滑动轴承的底部，接近于压缩机的几何中心位置，因此压缩机如因水平倾斜角度过大时，此汲油孔仍可处于润滑油的液面以下，换言之，仍能维持压缩机内部机件的正常润滑而不受压缩机倾斜角度的影响，进而可改善习知技术易受水平倾斜角度影响的限制，致使润滑不足的情形发生。同时，由于离心风扇亦接近于压缩机的几何中心，即使与位于汽缸盖板上的汲油孔，距离亦不致于过长，故可藉此提高压力梯度，以提升离心风扇汲取润滑油的能力。此外，本发明利用固设于机轴上的离心风扇，搭配机轴内部结构互通的润滑油导油孔道设计，在结构上至为简单且加工容易，因而亦具有降低制造成本的经济价值。
图1公知技术美国第4,472,121号专利前案结构侧面部份剖视图。
图2公知技术美国第4,472,121号专利前案结构正面剖视图。
图3公知技术美国第5,221,191号专利前案结构侧面剖视图。
图4本发明压缩机的结构外观图。
图5本发明离心风扇的结构外观图。
图6本发明离心风扇安装于机轴的结构外观图。
图7本发明压缩机的结构侧面剖视图。
图8本发明压缩机水平左倾的示意图。
图9本发明压缩机水平右倾的示意图。
具体实施例方式
请配合参看图4所示，图4为本发明压缩机10的结构外观图。本发明主要是应用在一种较为小型的水平式压缩机，通过其独特的润滑给油及导油结构设计，而能确保压缩机10在运转时，即使因水平倾斜角度过大，仍能正常且有效地提供内部机件滑润。由其外形观之，主要包含一压缩机机壳1、一压缩机拖架11及至少一冷媒排放管13。
再请配合参看图5至图7所示，图5本发明离心风扇的结构外观图，图6本发明离心风扇安装于机轴的结构外观图，图7本发明压缩机的结构侧面剖视图。本发明的主要特征，如图7所示，在于其给油的位置有二，一是位于压缩机10的一滑动轴承4之上，而另一位于压缩机10的一汽缸盖板12之上。由于位于滑动轴承4上的给油位置较接近于压缩机10的几何中心，因此无论压缩机10水平倾斜角度为何，该位置润滑油3的液面位置均不致下降过低，而使给油装置仍能保持在润滑油3的液面以下，进而很容易地将润滑油3经由给油位置提供至压缩机10内部，以正常供给压缩机10内部各机件所需的润滑。
本发明的另一特征在压缩机10内部的一马达转子5与一汽缸轴框7间的一机轴51上，安装至少一可随机轴51旋转的离心风扇9。离心风扇9的结构如图5所示，其上设置有数个凸出的风扇扇叶91，用以于离心风扇9旋转时扰动空气之用。且在机轴51与离心风扇9套接处附近，亦即在离心风扇9风扇扇叶91的下方机轴51上(如图6所示)，相应环设有数个出油孔511，另外离心风扇9设于接近压缩机10的几何中心位置。请再参看图5，离心风扇9呈一碟盘状设计，其碟盘92外径略小于压缩机机壳1的内径，同时，前述的风扇扇叶91设置于碟盘92一侧，并沿碟盘92的盘缘位置以幅射环状方向排列。此外，在离心风扇9的中央设置一中空的孔座93可供套装于机轴51(如图6)，并可利用至少一种锁固元件(图未示)自设于孔座93表面的至少一固定孔931穿锁固定至机轴51，而于孔座93套装至机轴51后，通常亦设有一凸縁，使离心风扇9能随机轴51而回转。
如前所述，风扇扇叶91以幅射环状排列于离心风扇9的碟盘92一侧，且每一风扇扇叶91均以同一角度弯斜，以提供离心式气流扰动作用，而在规则性环状排列的风扇扇叶91底缘与机轴51之间另形成一间隔2。当离心风扇9随机轴51旋转时，由于离心力作用，使空气先沿着风扇扇叶91，即离心风扇9旋转面的径向流动，再向离心风扇9旋转面的切线方向流动，并由于空气流动而产生的压力梯度，使离心风扇9的上形成低压点，进而使间隔2区域由于压力梯度所产生的高、低压差形成一低压区，同时在机轴51出油孔511与汽缸轴框7、汽缸盖板12及滑动轴承4间的各导油孔道则形成相对高压区。如此一来，便可产生唧吸的力量，也就是说，空气的流动会造成润滑油3补位的现象，将位于压缩机10底层集油区内的润滑油3抽吸后，经由各导油孔道的高压区向风扇扇叶91下方的低压区即间隔2流动，进而达到润滑各机件的功能，流动至低压区的润滑油3再被离心力甩出落在压缩机10底层的集油区内以供再被唧吸之用。
如图7所示，图7为本发明压缩机10内部结构的剖视图，其中，各导油孔道的设计包含有至少一径向的出油孔道513、一轴向油道515、至少一径向的入油孔道517、至少一汲油孔道519以及一径向的汲油孔道523。径向的出油孔道513由机轴51出油孔511向下延伸深达轴心，轴向油道515由机轴51的端面位置所钻设，其为深孔设计，深达与前述径向的出油孔道513形成正交，并做为主要的润滑油道。径向的入油孔道517设置于机轴51与滑动轴承4套接位置，深达滑动轴承4的颈部，并与前述轴向油道515相连通，同时于滑动轴承4的相同位置另设至少一与入油孔道517相搭配的径向的汲油孔道519，且汲油孔道519的底端为一汲油孔521，其位于压缩机10底层的集油区润滑油3液面以下。径向的汲油孔道523设置于汽缸盖板12之上，与前述轴向油道515相连通，且其底端亦为一汲油孔525，同样位于压缩机10底层的集油区润滑油3的液面以下。通过以上的设计，各导油孔道均形互为连通，并由于离心风扇9旋转时的离心作用被导通至机轴51上的数个出油孔511，进而形成一完整回路，以充分润滑内部机件。
至于有关前述各导油孔道与离心风扇9的作用关系及所产生的润滑功能，请配合参看图6及图7。当离心风扇9旋转时，在扇叶91底缘与机轴51间的间隔2位置即形成低压区，并由于压力梯度作用，使位于压缩机10底层的润滑油3，先透过位在润滑油3液面下汲油孔521、525被抽取，并于机轴51旋转的同时被导入内部机件。其中位于滑动轴承4上的汲油孔521在吸入润滑油3后，于机轴51旋转的同时，经由汲油孔道519以及入油孔道517而将润滑油3导入滑动轴承4的颈部位置，以润滑此部份机件，然后再经由入油孔道517导入轴向油道515；同时，位于汽缸盖板12上的汲油孔525，则在吸入润滑油3后，另经由汲油孔道523导入，而可润滑机轴51与汽缸盖板12的接触部位，然后亦导入轴向油道515。前述经由滑动轴承4汲油孔道519、入油孔道517，以及汽缸盖板12所导入的润滑油3均与机轴51中央的轴向油道515相贯连，以将润滑油3经轴向油道515而导流至机轴51内与轴向油道515形成正交的复数个径向的出油孔道513，并由于离心风扇9所产生的压差作用，将润滑油3经由出油孔道513分别自机轴51表面的数个出油孔511喷流出而导至低压的间隔2，再被离心风扇9转动的离心力甩回至压缩机10底层集油区，透过此一导油孔道的安排而构成本发明循环润滑油路。本发明的设计，特别适用于高转速的压缩机，以利用高转速下离心力高的优势来实施本发明，然本发明并不只适用于高转速的压缩机。同时，本发明离心风扇9与扇叶91的设置，并不以一组为限，只要是能相应更改油路，增设需要的油孔与油道，以使润滑油3顺利导入，再顺利导出至集油区，进而形成完整润滑回路，都在本发明的范围之内。
配合参看图8及图9所示，分别为本发明压缩机10在左、右不同水平倾斜角度位置时，各构件如离心风扇9与各汲油孔521、525与润滑油3液面的相对位置图。由于本发明压缩机的离心式给油装置，其离心风扇9以及汲油孔521均接近于压缩机10的几何中心位置，前者使润滑油3因离心风扇9转动的离心力而被甩出时，落在接近于压缩机10几何中心下方集油区的机率大增，更增加了汲油孔521汲油的容易度，后者则无论缩压机10水平左右倾斜角度为何，由于汲油孔521接近于几何中心，且几何中心下方的附近区域内的润滑油3液高下降有限，使汲油孔521仍能保持在集油区润滑油3的液面以下，因而能使润滑油3顺利经由汲油孔521、525中的至少一进入机轴51内部进行机件的润滑，不会导致压缩机10因移动或安装位置倾斜而影响润滑效果的现象。加上由于离心风扇9设置于接近压缩机10的几何中心位置，相较于习知技术，其与汲油孔521、525及内部各导油孔道的距离缩短，因此能产生较大的压力梯度，使润滑油3确实导流至内部各机件进行润滑。
综言之，本发明利用设于接近压缩机10几何中心的离心风扇9及其风扇扇叶91下方机轴51表面的出油孔511，以及搭配的各导油孔道，来形成一完整回路，而由于离心风扇9接近于几何中心，即使与较远的汲油孔525距离也不至于过长，离心风扇9唧吸润滑油3的能力与压力梯度相关，而距离的缩短又有助于压力梯度的提高，因此本发明可被视为一小回路。在实施此小回路时，原则上只要离心风扇9及汲油孔521均接近几何中心即可，至于离心风扇9及汲油孔521是否位于几何中心的正下方，或是否位于几何中心的同一侧，则没有特别的限制。事实上，控制好离心风扇9与汲油孔521的位置，便可以计算出其间的压力梯度及润滑油3液面下降程度，进而达到本发明顺利供油的目的，且此条通路亦可被视为一更小的回路。同时，风扇扇叶91并不限于延伸至碟盘92的盘缘位置，此外，风扇扇叶91的数量可为一个，并不限于数个，只是出油孔511与出油孔道513的数量与配置，实务上与风扇扇叶91做搭配，但大原则其实是考虑整体供油效能。值得一提的是，风扇扇叶91与碟盘92间的夹角，并不限于图式中的90。，设计上以整体供油效能及制造可行性为主要考量。
另外值得一提的是，本发明的离心风扇9可采用一种质材较轻，且耐高温、耐腐蚀的材料制作而成，例如压铸铝或耐热树脂等，而耐热树脂中又以聚苯硫醚PPS非常适合，不仅有助于降低动能的消耗，亦有助于压缩机的小型化与轻量化。同时，本发明的压缩机离心式抽取给油装置，不仅适用于定速的场合，亦适用于变速的场合，只要是机轴51的转速在本发明的应用范围之内，使前述压力梯度的最小需求值可以达到以顺利吸油，进而形成完整油回路的情形，都在本发明的范围之内。当然，随着制造技术的不同，将可以制作出具不同风扇扇叶91与碟盘92夹角的离心风扇9。
至此，利用本发明的设计，其至少具备下列三项优点1、本发明给油装置的结构简易，制造成本较低且润滑可靠性较高，对于压缩机需安装于倾斜的场合，该给油装置仍可有效地作动，可确保压缩机的使用寿命。
2.本发明利用将导油及给油结构设置于压缩机内部靠近几何中心位置，而后者所在位置的相对润滑油液面高并不受压缩机水平倾斜影响而明显降低其液高，因此，压缩机内部无需注入过多油量，即可达到有效润滑的目的，进而节省润滑油这项耗材的成本。
3.本发明的离心风扇，以轻质且耐高温、耐腐蚀的材质制成，可有效降低马达动能的耗损，提高运转效能，并有助于压缩机设计的轻量化。
权利要求
1.一种水平式压缩机的给油装置，其包含有至少一离心风扇，设置于一马达转子与一汽缸轴框间的一机轴上，并附随该机轴同步回转；至少一出油孔，设置于该机轴与该离心风扇套接处附近的该机轴上，并连通于该机轴内的一导油孔道；以及至少一汲油孔，设置于一轴承底部并连通至该导油孔道。
2.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇的中央形成有一中空的孔座以供套设于该机轴，并可利用至少一锁固元件自该孔座表面所设至少一固定孔穿锁固定于该机轴，使该离心风扇附随该机轴同步回转。
3.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇包含有一碟盘，且于该碟盘一侧凸设有至少一扇叶。
4.如权利要求3所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该碟盘一侧凸设有复数个扇叶，各该扇叶以幅射环状排列。
5.如权利要求3所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该扇叶的底缘与该机轴间形成一低压区。
6.如权利要求3所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该出油孔系设置于该扇叶下方的该机轴上。
7.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇设置于接近该水平式压缩机的几何中心位置。
8.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该导油孔道包含有至少一径向出油孔道、一轴向油道、至少一径向入油孔道以及一径向汲油孔道。
9.如权利要求8所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该径向出油孔道由该机轴表面相对于该出油孔的部位钻设至该机轴的轴心，以将润滑油经该出油孔导出。
10.如权利要求9所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该轴向油道由该机轴的一端面钻设并与该径向出油孔道形成正交，以做为主要的润滑油道。
11.如权利要求10所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于于该机轴与该轴承套接位置另钻设该径向入油孔道，深达该轴承的颈部位置并与该轴向油道相连，另于该轴承内相应设置至少一径向的第一汲油孔道，该汲油孔位于该第一汲油孔道的底端，以将一集油区的润滑油导至该轴向油道。
12.如权利要求10所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该径向汲油孔道设置于一汽缸盖板之上，并与该轴向油道相连，一第一汲油孔设置于该径向汲油孔道的底端，以将一集油区的润滑油经由该机轴与该汽缸盖板的接触部位导入至该轴向油道。
13.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该汲油孔设置于接近该水平式压缩机的几何中心位置。
14.如权利要求1所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇采用一种轻质，且耐高温、耐腐蚀的材料所制作而成，因而有助于减少动能的消耗，并有助于该水平式压缩机的小型化与轻量化。
15.一种水平式压缩机的给油装置，其主要在一压缩机内部一马达转子与一汽缸轴框间的一机轴上，安装至少一离心风扇，该离心风扇可随该机轴同步回转，且于该机轴与该离心风扇套接处附近的该机轴上设置有至少一出油孔，以将位于该压缩机底部一集油区内的润滑油抽取后，经由该机轴内部以及该离心风扇回到该集油区进而形成一回路。
16.如权利要求15所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇包含有一碟盘，且于该碟盘一侧凸设有至少一扇叶。
17.如权利要求16所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该出油孔设置于该扇叶下方的该机轴上。
18.如权利要求15所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该离心风扇设置于接近该水平式压缩机的几何中心位置。
19.如权利要求15所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该水平式压缩机另包含有至少一汲油孔，设置于一轴承底部并与该出油孔相连通。
20.如权利要求19所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该汲油孔接近于该水平式压缩机的几何中心位置。
21.如权利要求19项所述水平式压缩机的给油装置，其特征在于该水平式压缩机另包含有至少一径向出油孔道由该机轴表面相对于该出油孔的部位钻设至该机轴的轴心，一轴向油道由该机轴的一端面钻设并与该径向出油孔道形成正交，至少一径向入油孔道由该机轴与该轴承套接位置钻设至该轴承的颈部位置并与该轴向油道以及该汲油孔相连通，以及一径向汲油孔道设置于一汽缸盖板的上并与该轴向油道相连。
全文摘要
一水平式压缩机的给油装置，主要在压缩机内部马达转子与汽缸轴框间的机轴上安装至少一离心风扇，同时在机轴与离心风扇套接处附近环设有至少一出油孔，并搭配机轴内部与前述出油孔相通的复数导油孔道，利用离心风扇旋转时所产生的压力差以唧取润滑油，再经由各导油孔道而导流至各机件完成润滑，最后再由机轴上出油孔喷流出，并被离心风扇甩回压缩机底层集油区，以形成一循环给油油路。
文档编号F04C29/02GK1991179SQ20051013253
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者廖志勇 申请人:东元电机股份有限公司