涡旋式制冷剂压缩机的制作方法

专利名称：涡旋式制冷剂压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡旋式制冷剂压缩机。
技术背景涡旋式压缩机(或涡壳压缩机)包括由外壳限定的密封的封装部分， 该封装部分含有两个被压缩级分隔并被分别设置于封装部分的各端之一处 的吸入容积和压缩容积。外壳包括制冷剂气体进口 。电动机被安装在吸入容积内侧，其定子被设置在外侧，相对于外壳固 定，转子被设置在中心，与驱动轴或曲轴连接。驱动轴包括偏离轴线的润 滑通道，该通道沿驱动轴的整个长度延伸，并借助于安置在所述轴的第一 端处的油泵将位于封装部分底部的贮油槽内的油供给润滑通道。润滑通道 包括一些用于所述轴的各导向轴承的润滑孔。压缩级含有静蜗壳(volute),该静蜗壳配备有与属于动蜗壳的涡旋盘 (scroll)啮合的涡旋盘，两个涡旋盘限定出至少一个可变容积的压缩腔。 驱动轴的第二端配备有曲轴，该曲轴驱动动蜗壳沿轨道运动，以对吸入的 气体进4于压缩。进入压缩机的制冷剂气体可能夹带油，含油量与这类压缩机的内部流 动结构有关。例如，即使速度较低、尤其若包含在供给的油中的油/制冷剂 混合物泛起泡沫，仍可能因轴承的漏泄或由气体巻离出油表面而夹带油。根据这类压缩机的运行状况，从压缩机排出的制冷剂气体中的油量可 能非常多。气体中过量的油的直接后果是使位于压缩机下游的热交换器的 热交换效率受到损失，因为气体中所含的油滴可能堆附于热交换器上并在 这些热交换器上形成油层。此外，气体中油量过多还将耗费贮油槽中油的供给，这也可能导致压 缩机受损。为了减轻所述各种情况，已存在有用于分离油/气体混合物的系统。 文件US 2004/0126261描述了 一种已有的油/气体混合物分离系统。在该文件中，电机完全被安装在管内侧，该管被固定于分隔吸入容积 和压缩容积的机体上，用作电机安装架。 一方面该管与外壳一起限定出环 形容积，另一方面限定出容纳电机绕组端并朝向压缩容积的腔室。管内形 成有位于机体和电机之间的第 一开口 ，以将通过形成于外壳上的气体进口 到达的气体运送到容纳绕组端的腔室内。在远离压缩容积的电机侧形成有 第二开口，使气体可流出所述管，进入该管和外壳之间的环形容积内。从实用观点来看，气体从外侧到达、直接进到容纳有电机绕组端的腔 室内并流向离压缩容积最远的外壳端。这种流动主要发生在转子和定子之 间，同时也发生于定子的周边、定子和容纳定子的管之间。然后到达的气 体从贮油槽区域流过第二开口并进入管和外壳之间的环形容积内。在第二 开口的前方安置有变流件，以改变气体的方向和速度。气体的方向和速度 的这些改变导致油/气体混合物分离，气体朝压缩级流动，在压缩级气体被 吸入，而油在重力作用下排到贮油槽内。为了能够运行，这种系统要求突然改变气体的方向和调节气体的速度， 以最佳地分离油/气体混合物。结果，在变容量操作中，这类分离器的效率将降低在高流速时，由 于气体的速度高，油/气体分离时间非常短，这意味着油微粒在分离后可再 次被巻入气流中。此外，流过所述管的 一个或 一些排出开口的气体/油混合物的运动将引 起油/气体混合物局部加速，这对混合物的分离不利。值得注意的是，电机的下部配重在管的下端将产生湍流。这种湍流也 降低了油/气体混合物的分离效率。发明内容因此，本发明的目的是要解决这些问题。本发明力图解决的技术问题是提供一种涡旋式制冷剂压缩机，这种压 缩机在压缩机的所有运行条件下可提供有效的油/气体分离。为此，本发明涉及的压缩机包括—由外壳限定的密封的封装部分，该封装部分含有处于机体的任何侧 之一上、在封装部分的两相对端处的吸入容积和压缩容积，外壳包括制冷 剂气体进口；一电动机，其处于吸入侧，具有定子和转子，并与外壳限定出环形容 积，转子与曲轴形式的驱动轴相连，驱动轴的第一端驱动油泵，将油从处于封装部分底部的贮油槽供到形成于轴的中央部分内的通道；—容纳静蜗壳的压缩容积，该静蜗壳配备有与动蜗壳的涡旋件(scroll)啮合的涡旋件，两个涡旋件限定出至少 一个可变容积的压缩腔；—驱动轴的第二端配备有用于驱动动蜗壳沿轨道运动的装置，以压缩吸入气体；其中，定子被一方面与外壳、另一方面与容纳电机绕组端的腔室限定 出环形容积的中间套围绕并朝向压缩容积侧；朝向远离压缩容积的中间套的端部被定位在远离压缩容积或从那里后缩的定子端部处，同时还设有将 到达形成于外壳上的气体进口处的气体的至少 一些气体送到容纳绕组端的 腔室内的机构。气体按以下的方式围绕电机流动至少 一些气体进入容纳电机绕组端的腔室并在经过转子和定子之间之后，再度出现在离压缩容积最远的绕组端。与电机接触地流动的充满润滑油的气体促使润滑油返回到贮油槽中，并促使电机冷却。此后，气流扩散到在贮油槽和距离压缩容积最远的绕组端之间的大的环形容积内。然后在到达吸入气流的压缩级前，气流运动到定子和外壳之间的环形容积内，并运动到外壳和容纳绕组端的腔室之间的 环形容积内。当气体流经电机的空气隙时，其流过小的容积，该容积的作用是提高 气体流速。然后，当气体离开电机的空气隙时，其突然扩散到一个非常大 的环形容积内。气流横截面的这种突然改变可使气流速度大大降低。此外，气体扩散到贮油槽和距离压缩容积最远的电机端之间的环形容 积还包括气流方向的改变。速度和方向的这些改变的作用能有效分离油/气体混合物，气体流向压 缩级，而油在重力作用下被排放到油供给部分内。另外，由于贮油槽和距离压缩容积最远的电机端之间的环形容积的尺 寸大，即使压缩机应用于可变容积的情况，气体流出电机时所达到的速度 仍保持很慢。因此，在压缩机的所有运行条件下能持续有效地进行油/气体 分离。应注意的是，当气体带走来自电机的热量时，气体在流过环形空间的途中将加热外壳。于是，电机的一些热量直接排到压缩机的外侧，可减小 可能使压缩机性能恶化的蜗壳进口处的过热。最后，在润滑油返回贮油槽的途中流过电机的油滴可冷却电机并通过 压缩机贮油槽排放热量。由于油较热，油中溶解的制冷剂流体较少并保持 更大的润滑能力。总之，在吸入蜗壳处减小过热并由于使用了旁路，使吸入连接部分和 蜗壳吸入部分之间的总压力损失降低，这对压缩机的效率是有利的。在这类压缩机的第一实施例中，处于压缩容积侧的电机的部件形成电 机的安装架，所述电机被安装在形成中间套的管的内侧，该管被安装在分 隔吸入容积和压缩容积的机体上，在位于机体和电动机之间的管上形成有 孔，以接受制冷剂气体。在这类压缩机的另一实施例中，分隔吸入容积和压缩容积的机体包括 管状延伸部分，该延伸部分处于电机侧，形成中间套，且用作电机一个端 部的安装架和壳体，在机体的管状延伸部分上形成有孔，以接受制冷剂气 体。在这类压缩机的第三实施例中，电机被安装在外壳上，电机的上端被 形成中间套的盖覆盖，盖上形成用于接纳制冷剂气体的孔。根据本发明的 一个特征，用于运送来自形成在外壳上的进口孔的制冷 剂气体的机构是管状套管，该管状套管与分别形成在外壳中的孔和限定出 容纳绕组端的腔室的中间套中的孔相连。有利的是，套管包括安装在外壳上或安装在中间套上覆盖电机端的第 一管状部分以及第二管状部分，第二管状部分在第一管状部分的外侧上滑 动且受弹簧的作用被推向上面未安装第一管状部分的部分。这种结构可吸收不同部件之间的不同膨胀、减小部件之间的公差及组 装过程中的公差。根据本发明的 一个特征，用于将制冷剂气体运送到容纳绕组端的腔室 内的机构包括使一些气流直接流入电机和外壳之间的环形容积的旁路。还可对旁路进行计算使流过电机的气体流速等于冷却电机所需的流 速，并使压力损失最小。根据本发明的一个特征，在机体上形成至少一个将容纳绕组端的腔室 连接到容纳处于压缩容积侧的驱动轴轴承的区域的开口 。有利的是，压缩机可包括控制机构，使得压缩机可由变速电机驱动。 驱动轴旋转的主轴线可以是垂直的，或倾斜于水平和垂直位置之间的 某一位置。


下面参考示意性的附图对所示出的、以非限制性实例方式表示的这种 压缩机的几种实施方式进行描述，通过这些描述将能更好地理解本发明。 图1为第一种压缩机的纵向截面图；图2为通过电动机和通过围绕电动机的管的橫截面图； 图3为第二种压缩机的纵向截面图，其中机体具有沿电机方向的延伸 部分；图4为第三种压缩机的纵向截面图；图5和6为局部横截面图，它们示出了通过两种方法向电机舱供给制 冷剂流体的情况；图7为另一种压缩机的示意图。在下面的描述中，在所有实施例中重复出现的部件用相同的附图标记 表示。
具体实施方式
图1示出了处于竖直位置的涡旋式制冷剂压缩机。当然，本发明的压 缩机也可处于倾斜位置或水平位置而不必改变其结构。图1所示的压缩机包括由外壳2限定的密封的封装部分，外壳的顶部 和底部分别被盖3和基底4封闭。压缩机的中间部分被限定出两个容积的 机体5占据，其中，吸入容积处于机体5下方，压缩容积处于其上方。在 机体上安装有管6，管的内侧安装有电动机，电动机包括定子7和处于中心 的转子8。例如，可将管6巻边于定子上，以支撑电机。管6的下端处于定 子7的下端处。夕卜壳2上形成有孔10，该孔与接头12相连，以接受气体于压缩机内。 接头12通向环形容积13，该环形容积处于电机的上部、外壳2和容纳电机 的管6之间。借助于套管14，接头12延伸通过环形容积13,该套管通过所述环形空间并通向由容纳电机绕组端的管6限定的上部腔室11。在套管14穿过环形容积13之处具有旁路开口 15。机体5可用作气体压缩级16的安装架。压缩级包括配备有面向下的静 涡旋盘18的静蜗壳17和配备有面向上的涡旋盘20的动蜗壳19。两个蜗壳 的两个涡旋盘18和20的一个配合于另一个的内侧，以构成可变容积的压 缩腔22。气体从外部进入，当动蜗壳19相对于静蜗壳17运动时，具有可 变容积的压缩腔22从外侧向内侧减小，从这些蜗壳的中央排出的被压缩气 体通过开口 23被引入腔室24,被压缩的气体从该腔室通过接头25排出。转子8与轴26联接，轴的上端象曲轴那样偏离轴线。该上端嵌合于动 蜗壳19的套筒部分27内。电机带动轴旋转时，轴26驱动动蜗壳，通过连 接件28使动蜗壳相对于静蜗壳17沿轨道运动。借助于形成于安装在外壳2上的对中件9内的下部轴承29、再经形成 于机体5中的中间轴承30、然后经形成于轴26和套筒27之间的上部轴承 32可相对于其他部件导引轴26。容纳上部轴承32的容积通过机体5内的 一些开口 21与腔室11连通。基底4限定出盛装油的贮油槽31,油位用附图标记33表示。泵吸入通 道34的端部被浸在油池中，该通道沿相对于轴线倾斜并一皮导向邻近动蜗壳 19的轴端的通道35以及通过与轴7"R齐平(level with the bearings )的孔36 向各轴承供给润滑油，以润滑这些轴承。在上部，借助于滴流流过机体5 中的一些开口 21和穿过电机的空隙，润滑油可返回到贮油槽内，使从轴承 30, 32和从动蜗壳19泄漏出的油向下朝电机滴流，借此增加流经电才几的油 量。在图1中，粗线箭头表示气流，细线箭头表示油流。在图示的实施例中，轴26还包括油返回通道37,该返回通道可平行于 轴的轴线或倾斜于轴的轴线，返回通道的一开口端处于动蜗壳轴端处、轴 的中央内，而另一开口端处于电机底部处、轴的周边壁内。有利的是，返回通道37通过一些横向孔39与润滑通道35连通，以促 进供给轴承的油的除气。这类压缩机的运行情况如下夹带油且可能带有液体微粒的制冷剂气 体通过管接头12进入。大部分气流通过套管14流进由管6限定的电机上 方的容积内。另一部分气流经过旁路通道15进入环形容积13内，以便直接流向压缩级16。到达处于电机上方的容积内的气体与朝下部轴承29的方 向流动、特别是来自上部轴承32和中间轴承30的润滑油混合。气体和润 滑油的混合物向下流过电机，将电机的热量带走。如图2所示，大多数混 合物经过转子和定子之间的缝隙43并经过定子和管6之间处于定子上扁平 位置的缝隙44。向下流经电机的混合流到达电机的底部，在底部来自下部 轴承的油加入所述混合流。然后，气体/油混合物扩散到处于对中件9和电 机之间的大环形容积40内。方向的改变和速度的不同导致油从气流中分离 出来并落回到贮油槽31内。之后，气流在环形容积13内向上朝压缩级16 运动。由于重力和/或受控的气体速度及计算好的分离时间，在向上通过环 形容积的过程中可连续进行气体和油的分离。油返回通道37的结构可消除高流速的油，此外还能保证油返回到贮油 槽而与泵提供的流速和旋转速度无关。高的润滑油返回流速对冷却电机的 底部也是有利的因素。通过流经开口 21的流速来增大流过电机的油的流速的事实可更好地冷 却电机。如前面所指出的那样，利用这种结构，可减小进入蜗壳的制冷剂气体 的过热，而且可减小压力损失。因此，这种结构特别适用于构建用于制冷、 空气调节以及变速的高效压缩机。图3示出了图1所示的压缩机的一可供选择的实施例，其中再次提到 的部件用与前面相同的附图标记表示。在此压缩机中，未将电机安装在管 上。在这种情况下，机体5包括向下的管状延伸部分45，该延伸部分紧夹 电机的上端，以将机体用作电机的安装架，机体还具有通过套管14用于吸 入气体的孔46。在图4中所示的实施例中，未将电机安装在机体5上，而通过环绕定 子的箍圏47直接将电机安装在外壳2上，电机通过辐条48被连接到外壳2 上。在与这种情况类似的情况中，电机的上端被限定出腔室11的盖49覆 盖，而制冷剂气体经孔50通过套管14供给所述腔室。在套管14和盖49 的孔50之间的空间15a形成旁路，使部分流体直接流进环形空间13。在这 种形式下，有利的是，可使盖49形成为来自曲轴的上部轴承的润滑油的收 集器49a，并允许油流过轴和盖49b的中心之间然后使润滑油与由盖限定 的容积内的制冷剂气体混合。图5和6示出了向容纳电机绕组端的腔室11供应气体的套管的两个实施例。在图5和6中，电机被示意地由附图标记7和8表示。尽管这种结 构也可被转用到图3和4所示的实施例中，图5和6示出了用于图1和2 所示的装置中的套管。在图5所示的情况下，套管14包括安装在管6上的 管状部分14a，同时通过被设计成将管状部分14b推抵于外壳2的壁的弹簧 52的作用使管状部分14b围绕管状部分14a滑动。图6是一种相反的结构在这种情况下，管状部分14a被固定到外壳2 上且导引管状部分14b，而管状部分14b在弹簧52的作用下被推抵于管6 的外壁上。图7示出了本发明压缩机的一可供选择的实施例，其中驱动轴旋转的 主轴线基本上是水平的。这种定位的结果使泵34不直接浸没于油池内，而将吸入管54的端部 设于油内，将排放管25设于盖3的中央。不用说，本发明不限于上面以实例的形式描述的这种压缩机的一些实 施方式，反之，本发明可涵盖其所有的变型例。作为一具体的实例，在不 超出本发明的范围的前提下，压缩机可以不是立式而呈倾斜式。
权利要求
1.一种涡旋式制冷剂压缩机，包括—由外壳(2)限定的密封的封装部分，该封装部分含有处于机体(5)的任何侧之一上、在所述封装部分的两相对端处的吸入容积和压缩容积，所述外壳包括制冷剂气体进口(10)；—电动机，其处于吸入侧，具有定子(7)和转子(8)，并与所述外壳(2)限定出环形容积，转子与曲轴形式的驱动轴(26)相连，该驱动轴的第一端驱动油泵，将油从处于所述封装部分底部的贮油槽供到形成于所述轴的中央部分内的通道；—容纳静蜗壳(17)的压缩容积，该静蜗壳配备有与动蜗壳(19)的涡旋件(20)啮合的涡旋件(18)，所述两个涡旋件(18，20)限定出至少一个可变容积的压缩腔(22)；—所述驱动轴(26)的第二端配备有用于驱动所述动蜗壳(19)沿轨道运动以压缩吸入气体的装置；其中，所述定子(7)被一方面与所述外壳(2)、另一方面与容纳电机绕组端的腔室(11)限定出环形容积(13)的中间套(6，45，49)围绕并朝向所述压缩容积侧；朝向远离所述压缩容积的所述中间套的端部被定位在朝向远离所述压缩容积或从那里后缩的所述定子端部处，同时还设有将到达形成于所述外壳上的气体进口处的气体的至少一些气体送到容纳所述绕组端的腔室(11)内的机构(14)。
2. 如权利要求1所述的压缩机，其中，处于所述压缩容积侧、被安装 在形成所述中间套的管(6)内侧的所述电机的部件形成所述电机的安装架， 所述管被安装在分隔吸入容积和压缩容积的所述机体上，所述管(6)上形 成有位于所述机体(5)和所述电机之间用于接受制冷剂气体的孔。
3. 如权利要求1所述的压缩机，其中，分隔所述吸入容积和所述压缩 容积的所述机体(5)包括管状延伸部分(45),该延伸部分处于所述电机(7, 8)侧并形成所述中间套且用作所述电机的一端的安装架和壳体，在 所述机体的所述管状延伸部分上形成有用于接受制冷剂气体的孔(46 )。
4. 如权利要求1所述的压缩机，其中，所述电机(7, 8)被安装在外 壳(2)上，该外壳的上端被形成所述中间套的盖(49)覆盖，所述盖上形成有用于接受制冷剂气体的孔(50)。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的压缩机，其中，用于运送来自形成 于所述外壳(2)上的所述进口孔(10)的制冷剂气体的所述机构是连接分 别形成在所述外壳(2)上和限定出所述容纳绕组端的腔室(11)的所述中 间套(6， 45， 49)上的孔的管状套管(14)。
6. 如权利要求5所述的压缩机，其中，所述套管(14)包括安装在所 述外壳(2)上或安装在覆盖所述电机绕组端的所述中间套(6, 45, 49) 上的第一管状部分(14a),及在所述第一管状部分的外侧上滑动、且受弹 簧(52)的作用被推向上面未安装所述第一管状部分的部分的第二管状部 分(14b )。
7. 如权利要求1-6中任一项所述的压缩机，其中，将制冷剂气体运送 到所述容纳绕组端的腔室(11)内的所述机构(14)包括用于使一些气流 直接经过所述电机(7, 8)和所述外壳(2)之间的所述环形容积(13)的 旁路(15)。
8. 如权利要求1-7中任一项所述的压缩机，其中，在所述机体(5)上 形成有至少一个将所述容纳绕组端的腔室(11)连接到容纳处于所述压缩 容积侧的所述驱动轴(26)的轴承的区域的开口 (21)。
9. 如权利要求1-8中任一项所述的压縮机，其中，所述压缩机包括控 制机构，以便能通过变速电机驱动该压缩机。
10. 如权利要求1-9中任一项所述的压缩机，其中，所述驱动轴(26) 旋转的主轴线基本上是垂直的。
11. 如权利要求1-10中任一项所述的压缩机，其中，所述驱动轴(26) 旋转的主轴线基本上是水平的。
全文摘要
本发明涉及一种涡旋式制冷剂压缩机。本发明的压缩机包括由管套(2)限定且包含吸入容积和压缩容积的密封的腔室；设置在吸入容积侧的电动机，该电动机包括定子(7)和转子(8)，转子被固定地连接到驱动轴(26)。定子(7)被中间筒(6)围绕，该中间筒(i)与压缩机的动管套(2)一起限定出环形容积(13)及(ii)限定出容纳电机的线圈端并面向压缩容积侧的腔室(11)。面向压缩容积侧的相对侧的中间筒的那端被设置在面向压缩容积的相对侧或从该处后缩的定子的端部处。另外，还设有机构(14)，用于将到达管套内的气体进口处的气体的至少部分气体送到容纳线圈端的腔室(11)内。
文档编号F04C18/02GK101223364SQ200680025377
公开日2008年7月16日 申请日期2006年5月23日 优先权日2005年5月23日
发明者亚历山大·蒙特钱普, 戴维·吉纳沃伊斯, 皮埃尔·吉尼斯 申请人:丹佛斯商业压缩机公司