CN1344865A - 容积式流体机械 - Google Patents
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Abstract
在上述回转轴设置第1润滑流体泵,该第1润滑流体泵浸入到上述润滑流体贮存室,将润滑流体供给到第1滑动部,并通过设于上述回转轴的润滑流体通道供给润滑流体。在上述回转轴设置第2润滑流体泵,该第2润滑流体泵形成规定扬程地使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压,将润滑流体供给到该第2滑动部。另外,还在上述回转轴设置第3润滑流体泵,该第3润滑流体泵位于第3滑动部或其近旁,使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压,将润滑流体供给到该第3滑动部。这样,可减小向容积式流体机械的轴承等的滑动部供油的泵装置的动力损失,而且获得理想的供油泵特性。
Description
本发明涉及一种容积式流体机械，该容积式流体机械用于在冰箱及制冷和空调中使用的冷媒压缩机、空气压缩机、真空泵、氦压缩机等气体压缩机、进行与其相反动作的膨胀机、或流体泵等。
下面以涡旋压缩机为例说明现有技术。日本专利公报特开平6-81792号所记载的涡旋压缩机由具有设于压缩机内油槽附近的螺旋槽的泵向轴承等滑动部供油。另外，在日本专利公报特开平8-303364号公报所记载的涡旋压缩机中，由容积式泵供油，在日本专利公报9-32760号公报所记载的涡旋压缩机中，由利用轴回转的离心力的离心泵供油。
在上述现有技术中，都是由设于贮油室近旁的1个供油泵向轴承等滑动部分供油。为此，必须确定供油泵的能力，以由1个供油泵满足多个轴承所需供油量，为了确保可靠性，大多场合是设置具有超出需要的供油能力的泵。这样，特别是高速回转时供油过多，啮入多余的油使动力增大会导致性能下降。
另外，由于供油泵自身的动力损失大，所以机械损失动力增大，成为性能下降的原因。
本发明就是鉴于上述现有技术的问题而作出的，其目的在于提供一种可防止高速回转时供油过多、减少机械动力损失的容积式流体机械。
本发明的特征在于：移送用于润滑轴承的润滑油的泵装置为设于上述轴承一部分或近旁的非容积式泵即润滑流体泵，相对对轴进行回转支承的所有轴承进行设置，从而与滑动部对应地配置润滑流体泵。
这样，轴承的润滑所需润滑油量可由各轴承自身的泵作用供给，各泵装置只要具有可确保到下一轴承的扬程的能力即可，基本实现了理想的轴承供油特性，并可大幅度减少各泵装置的动力损失。
另外，作为泵，有将流体容积分隔开地对泵加压从而送出的容积式泵和离心泵、粘性泵等那样不分隔流体容积地连续送出的非容积式泵。
图1为本发明第1实施例的纵断面图。
图2为本发明第1实施例的副轴承部的纵断面图。
图3为本发明第1实施例的副轴承部的分解透视图。
图4为本发明第1实施例的回转轴承部和主轴承部的分解透视图。
图5为本发明第2实施例的副轴承部的分解透视图。
下面根据图1-图4说明本发明的第1实施例。该例示出壳体内部为吸入压力的低压腔室方式的涡旋压缩机100，其直径为5mm-1000mm左右。图1为压缩机的纵断面图，图2为副轴承断面图，图3为副轴承部分的分解透视图，图4为回转和主轴承部分的分解透视图。
在图中，符号1为密闭容器，符号2为靠近密闭容器1内的上端配置的非回转涡旋构件，符号3为设于非回转涡旋构件2下侧的回转涡旋构件(摆动涡旋构件)，该回转涡旋构件3与非回转涡旋构件2接合形成压缩室33，符号31为设于密闭容器1内下端的油槽，符号3e为设于密闭容器1内的回转轴，与回转涡旋构件形成为一体并配置于其下侧。
符号17为设于密闭容器1内、配置于回转轴3e下侧的马达，由轴8、转子15、定子16、及线圈18构成，该轴18即下端配置于油槽即贮油室5的回转轴，用于驱动回转涡旋构件。符号8a为沿轴8的轴线贯通配置的供油孔即润滑流体通道，符号41为隔板，呈环状，配置于轴8的下端部，覆盖油槽31，而且周缘部安装于密闭容器1的内周壁面，设置有回油孔42。
在回转轴8如后述那样设置有至少3个润滑流体泵101、102、103，各润滑流体泵将润滑流体供给到近旁的3个滑动部。各泵用于确保到下一泵的扬程，为此设定为足够的低扬程。
回转涡旋构件3在端板上面设置涡卷和十字槽，在其下面设置止推面和回转轴3e。非回转涡旋构件2在端板下面立起设置涡卷和回转阻止部。另外，开设有排出孔2d。在端板上面的周围还设置由1个或多个均压孔2i连通到排出空间的槽，在该槽插入由弹性体构成的断面为匚字形的密封圈22。
在这样的上述非回转涡旋构件2的排出孔2d的上部，设置止回阀24。它起到用于抑制过压缩和避免液压缩的旁通阀、用于防止在压缩机停止时产生的回转涡旋构件逆转的逆止阀、及用于抑制不足压缩的排出阀的作用。
十字环5在一面设置非回转侧凸起部，在另一面设置回转侧凸起部。
圆筒状的非回转保持架6伸出到中央孔，支承上述非回转涡旋构件2。另外，以中心轴为中心，180度相向地设置2个放射槽，这起到上述非回转涡旋构件2的回转阻止部和上述十字环5的非回转侧凸起所滑动的十字槽的作用。
支架4在上面的外周部安装上述非回转保持架6，在内周部设置成为上述回转涡旋构件3的支承面的推力轴承4a。另外，设置沿轴向贯通该支架4允许吸入气体流过的1个或多个吸入口4e。它可是支架外周的切口，也可设置在上述非回转支架6。在中央部设置对轴进行回转支承的主轴承4d。设置从该主轴承4d与上述推力轴承4a之间通往支架4的外周面的油排出路，在其途中形成背压阀10。
在回转轴即轴8的内部设置轴供油孔8a和主轴承供油孔8b。另外，在其上部具有直径扩大的主轴部8h，在那里设置有回转轴承8f。在这里组合上述回转轴3e，形成轴颈轴承。在回转轴承8f内周面设置供油螺旋槽8j，通过利用该供油螺旋槽8j，回转轴承8f作为轴承起作用，并作为供油泵动作。另外，主轴部h组合到设于支架的主轴承4d，形成轴颈轴承。在该主轴部8h的外周面从上述主轴承供油孔8b的出口设置供油螺旋槽8i。通过利用该供油螺旋槽8i，主轴承4d起到轴承的作用，并作为供油泵动作。
马达47由转子15和定子16形成，定子16在外周部设置用于使油流到壳体底部的定子槽16a。
作为滑动部之一的副轴承9由形成于轴外周面的油槽9a、圆筒状的轴承衬9b、及端面密封构件9c构成。在该油槽9a连通供油路9d，该供油路9d在轴回转方向前缘连通到贮油室31(润滑流体贮存室)，另外，在轴回转方向后缘连通轴供油孔8a，由供油路9d从贮油室将油吸到副轴承9，在轴外周面的油槽9a与圆筒状的轴承衬9b的壁面之间由轴回转产生相对速度，借助于由该相对速度形成的粘性力将油供给到轴供油孔8a。具有所谓粘性泵功能。为此，副轴承9作为供油泵动作。另外，为了防止从轴外周面和轴承衬9b的侧面漏油，设置了端面密封构件9c。
壳体19通过焊接或钎焊密封端子13、排出管25、及吸入管14，在壳体19的下部固定上述副轴承9。
按照上述构成，本发明提供一种容积式流体机械，该容积式流体机械具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少2个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其中，在上述回转轴设置第1润滑流体泵，该第1润滑流体泵浸入到上述润滑流体贮存室，将润滑流体供给到第1滑动部，并通过设于上述回转轴的润滑流体通道供给润滑流体，另外，在上述回转轴设置第2润滑流体泵，该第2润滑流体泵形成规定扬程地使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第2滑动部。
上述第1润滑流体泵由沿回转方向设置于上述回转轴的槽和在回转轴的轴承内面形成的槽部形成，槽部的一方朝上述润滑流体贮存室开口，另一方连通到上述润滑流体通道。
本发明还提供一种容积式流体机械，该容积式流体机械具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少3个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其中，在上述回转轴设置第1润滑流体泵，该第1润滑流体泵浸入到上述润滑流体贮存室，将润滑流体供给到第1滑动部，并通过设于上述回转轴的润滑流体通道供给润滑流体，在上述回转轴设置第2润滑流体泵，该第2润滑流体泵形成规定扬程地使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第2滑动部，另外，还在上述回转轴设置第3润滑流体泵，该第3润滑流体泵位于第3滑动部或其近旁，使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第3滑动部。
下面，说明动作。
首先，说明压缩气体的流动。使上述马达17回转，从而使上述轴8回转，在由上述十字环5防止自转的状态下使上述回转涡旋构件3作回转运动。通过上述吸入管14充满壳体内部的气体通过上述吸入口4e流入到吸入室35，封入到压缩室33被压缩，从上述排出孔2d排出，通过上述排出管25输出到压缩机外部。另外，同时由上述均压孔2i使上述密封圈22内为排出压力，这样，上述非回转涡旋构件2被推压在上述回转涡旋构件3。另外，排出压力由上述密封圈22密封，所以，压缩机的壳体内部的压力在整个区域为吸入压力。
在上述排出孔2d的出口设置上述止回阀24。该止回阀24在处于中立的位置时，从排出孔2d上部的圆锥面离开。结果，当过压缩运行或适当压力比运行时，气体不抬起止回阀24即可排出，所以排出流路阻力小，另外，在不足压缩运行时，压缩气体的逆流产生的流体力使止回阀24堵塞上述排出孔2d地动作。这样，仅在排出阀必要的场合出现排出阀。另外，即使对于压缩机停止时的逆流，也同样由流体力使止回转阀24堵塞上述排出孔2d，所以，可抑制上述回转涡旋构件3的反转。
下面，说明油的流动。图2和图3示出第1滑动部和第1润滑流体泵的机构。上述贮油室31的油由设于上述轴8下端的供油路9d吸入到上述副轴承9，从副轴承9排出的油进入到上述轴供油孔8a。在这里，少量的油通过上述轴承衬9b的上面和轴端面的间隙对轴止推面9e供油，对端面进行密封。
在副轴承9内，油从供油路9d进入到油槽9a，轴外周面与位于其外侧的轴承内周面的相对速度将油剪断。此时，油自身的粘性使油随着轴的回转朝轴回转方向移动，结果，油被朝轴回转方向沿油槽9a内移送。油槽9a的另一方的端部与上述轴供油孔8a连通，所以，油流入到轴供油孔8a内，产生移送油的粘性泵的泵作用。
图4示出第2和第3滑动部及第2润滑流体泵和第3润滑流体泵。
进入到上述轴供油孔8a的油在轴供油孔内上升，对作为其它滑动部的上述主轴承4d和上述回转轴承8f供油。其中的一部分进入到上述主轴承供油孔8b对主轴承4d供油，但在上述主轴部8h设置上述供油螺旋槽8i，由其螺杆泵作用决定对主轴承的供油量。另外，在上述回转轴承8f设置上述供油螺旋槽8j，由其螺杆泵作用决定对回转轴承的供油量。
向这些回转轴承供油的油的一部分对上述推力轴承4a进行润滑，余下的从上述背压阀10排出到上述支架侧面。排出的油然后沿上述圆筒壳体21的内壁朝下方流动，通过上述定子外周槽16a，最终返回到上述贮油室31，上述背压阀10为用于将回转涡旋构件3的下侧压力(背压)控制为比上述支架4侧面的压力即吸入压力高出一定值的压力的机构，由此使背压稍上升，降低止推面3d的推力负荷。另外，润滑上述推力轴承4a的油之后流入到上述吸入室35，用于压缩室33的间隙密封，与排出气体一起排出。
在这里，上述副轴承9为兼用作轴承和供油泵的构造，可在作为轴下部的轴承起作用的同时，作为供油泵起作用。为此，如图3所示，将作用于上述副轴承9的负荷方向设为0度，当在回转方向上沿正方向取座标时，上述油槽9a即槽部设置在轴承部的一部分例如60-330度的范围。当在该范围设置油槽9a的场合，没有设置油槽的0度-60度和330度-360度的范围为由作用于轴上的负荷产生的压力发生区域，所以，可支承该负荷，副轴承9起到轴承和供油泵两方面的功能。因此，虽然供油泵动力也与现有轴承损失一起成为机械损失的一员，但仅是泵动力，具有可降低多余损失的效果。而且，由于供油泵构造与轴承基本相同，所以，成为与轴承损失同样的低损失的供油泵，为此，可获得与没有供油泵的容积式流体机构大体相等的机械损失。
另外，上述回转轴承8f和主轴承4d也与副轴承一样成为兼作轴承和供油泵的构造，在作为轴承起作用的同时，作为供油泵进行作动。它们分别将作用于轴承部的负荷方向设为0度，当朝回转方向沿正方向取回转座标时，上述供油螺纹槽8i、8j一起设定在60度-330度的范围。当在该范围设置上述供油螺纹槽8i、8j的场合，未设置油槽的0度-60度和330度-360度的范围为由作用于轴上的负荷产生的压力发生区域，所以，可支承该负荷，上述回转轴承8f和主轴承4d可起到轴承和供油泵两方面的功能。
在这里，上述副轴承9的供油能力设为可产生从副轴承9到回转轴承8f的扬程的能力。即，副轴承部供油泵起到主轴承部供油泵和回转轴承部供油泵的起动水的作用。在上述主轴承4d和回转轴承8f中，分别由轴承自身的泵作用和供油螺旋槽8i、供油螺旋槽8j产生的泵作用决定对主轴承和回转轴承的供油量。通过这样从轴贮油室侧端部朝主轴承4d和回转轴承8f串联地连通供油泵，各供油泵仅作为到下一供油泵的起动水起作用，最终轴承所需供油量由轴承自身的泵作用和螺杆泵作用确保。结果，可与转速无关地时常仅向轴承供给必要的供油量，而且，泵能力仅停留在到下一轴承的扬程，所以，可大幅度减少泵的动力损失。
例如，设与第2或第3润滑流体泵的距离为L，流体的密度为ρ，重力为g，如第1润滑流体泵的发生压力P在P＝(1-1.5)Lρg的范围，则可确保足够的泵能力。
另外，由于在轴承可获得从低速区域到高速区域的大体理想的供油特性，所以，可防止成为现有问题的高速回转的供油过多，可解决多余油的啮入导致的动力增大、低速回转时的供油不足导致的滑动部的润损、胶着这样的问题。这样，可提高容积式流体机械的性能，提高可靠性。
另外，由于作为轴承的一部分设置泵装置，所以，作为现有技术问题点的供油泵自身的动力损失与轴承损失大体相同，所以，可降低供油泵的动力损失，提高性能。
另外，由于为形状单纯的供油泵，所以，部件数量少，加工容易，可获得成本低、可靠性高的容积式流体机械。
以上作为设于轴承一部分的供油泵装置，在副轴承使用了粘性泵，在主轴承和回转轴承使用了螺杆泵，但分别在各轴承组合其它非容积式泵时效果也相同。即，为了由轴承自身的泵作用供油，需要从贮存润滑油的贮油室通过供油泵装置时常开放到轴承的供油路，为此，即使使用离心泵，也可同样地构成。
如上述那样，本发明提供一种容积式流体机械，该容积式流体机械具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少2个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其中，在上述回转轴以与滑动部对应的形式设置润滑流体泵，各润滑流体泵将润滑流体供给到各滑动部，浸入到上述润滑流体贮存室的第1润滑流体泵为了确保到第2润滑流体泵的扬程，设定为足够的压力P＝(1-1.5)Lρg(L为到双方的泵的距离，ρ为流体的密度，g为重力)。
到第2滑动部的扬程由上述第2润滑流体泵确保，上述第1润滑流体泵的扬程和上述第2润滑流体泵的扬程为独立的扬程。
下面，使用图5说明第2实施例。基本的压缩机的构成和动作等与图1所示涡旋压缩机相同，示出副轴承部分的分解透视图。在本实施例中，将与副轴承9的油槽9a连通的供油路9d形成为从中心朝外周方向倾斜地连通到轴内部的孔。这样，供油路9d自身也作为离心泵起作用，可确实地将油吸到副轴承9。该供油路9d的泵能力为仅获得到副轴承9的扬程的能力。即，用作到副轴承9的起动水。在从贮油室到副轴承的扬程大的场合，或轴承间的扬程大的场合，具有可确实地向轴承供油的效果。在本实施例中，为在副轴承的前方设置1个离心泵的构造，但也可在各轴承间设置多个离心泵。
在以上的实施例中，以密闭式的低压腔室方式涡旋压缩机为例说明了本发明，但在适用于高压腔室方式的涡旋压缩机、涡旋式以外的压缩机、泵、膨胀机等容积流体机械的场合效果也一样。另外，即使不是使用油等作为轴承润滑流体的场合，将工作流体用于润滑的轴承也一样。
由于可减小第1润滑流体泵的各扬程，例如加上各扬程的值可比现有单一方式的泵的扬程小，因此，按照本发明，可提供高性能、低成本、高可靠性的容积式流体机械。
Claims (10)
1.一种容积式流体机械，具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少2个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其特征在于：在上述回转轴设置第1润滑流体泵，该第1润滑流体泵浸入到上述润滑流体贮存室，将润滑流体供给到第1滑动部，并通过设于上述回转轴的润滑流体通道供给润滑流体，另外，在上述回转轴设置第2润滑流体泵，该第2润滑流体泵形成规定扬程地使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第2滑动部。
2.如权利要求1所述的容积式流体机械，其特征在于：上述第1润滑流体泵由沿回转方向设置于上述回转轴的槽和在回转轴的轴承内面形成的槽部形成，槽部的一方朝上述润滑流体贮存室开口，另一方连通到上述润滑流体通道。
3.如权利要求2所述的容积式流体机械，其特征在于：将轴承负荷方向设置为0°，上述槽部设置在轴承内面的30°-330°的范围。
4.如权利要求1所述的容积式流体机械，其特征在于：上述第1润滑流体泵为离心泵和粘性泵等非容积式泵。
5.如权利要求1所述的容积式流体机械，其特征在于：上述第2润滑流体泵为由螺旋状槽部形成的螺旋槽泵，该螺旋状槽部由以螺旋状设置于上述回转轴的螺旋状槽和回转轴的轴承内面形成。
6.如权利要求1所述的容积式流体机械，其特征在于：上述第2润滑流体泵为由螺旋状槽部形成的螺旋槽泵，该螺旋状槽部由以螺旋状设置于上述回转轴的回转轴承的螺旋状槽和回转轴内面形成。
7.一种容积式流体机械，该容积式流体机械具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少2个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其特征在于：在上述回转轴以与滑动部对应的形式设置润滑流体泵，各润滑流体泵将润滑流体供给到各滑动部，浸入到上述润滑流体贮存室的第1润滑流体泵为了确保到第2润滑流体泵的扬程，设定为足够的压力P＝(1-1.5)Lρg(L为双方的泵的距离，ρ为流体的密度，g为重力)。
8.如权利要求7所述的容积式流体机械，其特征在于：到第2滑动部的扬程由上述第2润滑流体泵确保，上述第1润滑流体泵的扬程和上述第2润滑流体泵的扬程为独立的扬程。
9.一种容积式流体机械，具有压缩或移送工作流体或从工作流体取出机械能的机构部、驱动该机构部或从机构部获取输出的回转轴、及用于使机构部和回转轴圆滑作动的至少3个滑动部，并具有用于贮存润滑该滑动部的润滑流体的润滑流体贮存室；其特征在于：在上述回转轴设置第1润滑流体泵，该第1润滑流体泵浸入到上述润滑流体贮存室，将润滑流体供给到第1滑动部，并通过设于上述回转轴的润滑流体通道供给润滑流体，在上述回转轴设置第2润滑流体泵，该第2润滑流体泵形成规定扬程地使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第2滑动部，另外，还在上述回转轴设置第3润滑流体泵，该第3润滑流体泵位于第3滑动部或其近旁，使通过上述润滑流体通道供给的润滑流体升压，将润滑流体供给到该第3滑动部。
10.如权利要求1所述的容积式流体机械，其特征在于：上述双方的润滑流体泵为分别在轴承的轴承部的一部分形成的非容积式泵。
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