КОМПРЕССОР Российский патент 2015 года по МПК F04B39/02 F04C29/02 

Ссылка на родственную заявку

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с заявкой на выдачу патента Китая на изобретение №201110089527.2, поданной 31 марта 2011 года, и заявкой на выдачу патента Китая на полезную модель №201120103771.5, поданной 31 марта 2011 года. Полное раскрытие указанных заявок включено в настоящее описание посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к компрессору, а более конкретно к компрессору с переменной скоростью вращения.

Уровень техники

В этом разделе представлена справочная информация, относящаяся к настоящему изобретению и не обязательно являющаяся предшествующим уровнем техники.

Центробежный масляный насос является широко используемым в вертикальном компрессоре, который содержит вертикальный коленчатый вал. Такой масляный насос может включать маслоотбойное кольцо, расположенное в отверстии, проходящем в осевом направлении через нижний конец вертикального коленчатого вала. Конечно, этот тип центробежного масляного насоса может также иметь другие разнообразные конструкции.

Однако, для этого типа центробежного масляного насоса расход масла через масляный насос прямо пропорционален квадрату скорости вращения коленчатого вала. Поэтому, когда скорость вращения коленчатого вала относительно высока, масляный насос нагнетает относительно большое количество масла, но когда скорость вращения коленчатого вала относительно низкая, масляный насос нагнетает значительно меньше масла или даже вообще не нагнетает масло.

С целью нагнетания достаточного количества масла при низкой скорости могут быть сделаны различные усовершенствованные конструкции.

Сущность изобретения

В этом разделе представлено общее раскрытие настоящего изобретения, не являющееся исчерпывающим раскрытием полного объема всех его признаков.

Настоящее изобретение раскрывает масляный насос, который может нагнетать достаточное количество масла с по существу тем же расходом масла на разных скоростях вращения коленчатого вала компрессора. Согласно настоящему изобретению компрессор может быть произведен относительно недорого и характеризуется высокой надежностью.

Настоящее изобретение раскрывает компрессор, который может включать коленчатый вал, подшипник, маслоотстойник и масляный насос. Коленчатый вал может включать верхнюю часть, нижнюю часть и маслоподающий канал, выполненный через него от верхней части к нижней части. Подшипник может поддерживать нижнюю часть коленчатого вала с возможностью вращения. Маслоотстойник может быть расположен в непосредственной близости к нижней части коленчатого вала. Масляный насос может включать масловпускное отверстие, масловыпускное отверстие, маслоприемную камеру и разгрузочную камеру для масла. Масловпускное отверстие может быть расположено ниже уровня масла в маслоотстойнике и может гидравлически сообщаться с маслоприемной камерой. Разгрузочная камера для масла может гидравлически сообщаться с маслоподающим каналом нижней части коленчатого вала через масловыпускное отверстие. Компрессор может также включать патрубок для уравновешивания давления, который обеспечивает гидравлическое сообщение между пространством над уровнем масла в маслоотстойнике и маслоприемной камерой. В некоторых вариантах осуществления патрубок для уравновешивания давления может быть расположен снаружи масляного насоса и коленчатого вала.

Согласно некоторым вариантам осуществления компрессор может также включать нижний подшипниковый узел с верхней частью, образующей подшипник, и нижней частью, которая, продолжаясь, образует корпус масляного насоса; рабочее колесо в сборе, содержащее верхнюю секцию для прикрепления к нижней части коленчатого вала таким образом, чтобы рабочее колесо в сборе вращалось совместно с коленчатым валом, нижнюю секцию для образования рабочего колеса, а также среднюю секцию, расположенную между верхней секцией и нижней секцией, причем маслоприемная камера ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе и внутренней периферийной поверхностью корпуса, а разгрузочная камера для масла ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью рабочего колеса и внутренней периферийной поверхностью корпуса, когда рабочее колесо в сборе установлено в корпус; и крышку насоса, установленную в корпусе и расположенную под рабочим колесом.

Согласно некоторым вариантам осуществления на одной торцевой поверхности рабочего колеса выполнен по меньшей мере один направляющий канал, эта одна торцевая поверхность рабочего колеса примыкает к средней секции рабочего колеса в сборе; на одной торцевой поверхности крышки насоса выполнен статический канал, указанная торцевая поверхность крышки насоса примыкает к рабочему колесу; рабочее колесо содержит осевой канал, выполненный в нем в продольном направлении, верхний конец осевого канала образует масловыпускное отверстие, а нижний конец осевого канала приспособлен для гидравлического сообщения со статическим каналом; где маслоприемная камера, направляющий канал, разгрузочная камера для масла, статический канал и осевой канал последовательно определяют проток для масла масляного насоса.

Согласно некоторым вариантам осуществления внутренняя стенка нижнего подшипникового узла сверху вниз может определять первую периферийную область для поддерживания коленчатого вала, вторую периферийную область, диаметр которой меньше диаметра первой периферийной области, и третью периферийную область, диаметр которой больше диаметра первой периферийной области; где маслоприемная камера образована между второй периферийной областью и наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе, масловпускное отверстие масляного насоса проходит радиально через вторую периферийную область от наружной стенки нижнего подшипникового узла.

Согласно некоторым вариантам осуществления вентиляционное отверстие может радиально проходить через вторую периферийную область от наружной стенки нижнего подшипникового узла, а патрубок для уравновешивания давления гидравлически сообщается с маслоприемной камерой через вентиляционное отверстие.

Согласно некоторым вариантам осуществления разгрузочная камера для масла может быть образована между третьей периферийной областью и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса.

Согласно некоторым вариантам осуществления патрубок для уравновешивания давления может быть размещен снаружи масляного насоса и коленчатого вала.

Согласно некоторым вариантам осуществления компрессор может дополнительно содержать: нижний подшипниковый узел с верхней частью, образующей подшипник, и нижней частью, которая, продолжаясь, образует корпус масляного насоса; рабочее колесо в сборе, содержащее верхнюю секцию для прикрепления к нижней части коленчатого вала таким образом, чтобы рабочее колесо в сборе вращалось совместно с коленчатым валом, нижнюю секцию для образования рабочего колеса, и среднюю секцию, расположенную между верхней секцией и нижней секцией, где маслоприемная камера образована посредством выполнения выемки по центру нижней части рабочего колеса, а разгрузочная камера для масла ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью рабочего колеса и внутренней периферийной поверхностью корпуса, когда рабочее колесо в сборе установлено в корпус; и крышку насоса, установленную в корпусе и расположенную под рабочим колесом, где масловпускное отверстие образовано центральным отверстием в крышке насоса.

Согласно некоторым вариантам осуществления на одной торцевой поверхности рабочего колеса выполнен по меньшей мере один направляющий канал, указанная торцевая поверхность рабочего колеса примыкает к крышке насоса; статический канал ограничен пространством между наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе и внутренней периферийной поверхностью корпуса; а масловыпускное отверстие образовано проходящим в продольном направлении через верхнюю секцию рабочего колеса в сборе; где маслоприемная камера, направляющий канал, разгрузочная камера для масла, статический канал и масловыпускное отверстие последовательно определяют проток для масла масляного насоса.

Согласно некоторым вариантам осуществления внутренняя стенка нижнего подшипникового узла снизу вверх может определять первую периферийную область для поддерживания коленчатого вала, вторую периферийную область, диаметр которой меньше диаметра первой периферийной области, третью периферийную область, диаметр которой больше диаметра первой периферийной области, и четвертую периферийную область, диаметр которой больше диаметра третей периферийной области; причем статический канал образован между второй и третей периферийными областями и наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе, а разгрузочная камера для масла образована между четвертой периферийной областью и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса.

Согласно некоторым вариантам осуществления рабочее колесо в сборе может содержать осевой канал, выполненный в нем в продольном направлении для обеспечения гидравлического сообщения с маслоприемной камерой, а нижний конец патрубка для уравновешивания давления вставлен в осевой канал.

Согласно некоторым вариантам осуществления масловыпускное отверстие, которое образовано в верхней секции рабочего колеса в сборе и гидравлически сообщается с маслоподающим каналом, расположено за пределами осевого канала в радиальном направлении рабочего колеса в сборе.

Согласно некоторым вариантам осуществления в нижней части коленчатого вала может быть образовано вентиляционное отверстие, вход вентиляционного отверстия на наружной стенке коленчатого вала находится над уровнем масла в маслоотстойнике, а верхний конец патрубка для уравновешивания давления вставлен в часть вентиляционного отверстия через маслоподающий канал.

Согласно некоторым вариантам осуществления диаметр рабочего колеса масляного насоса может быть больше диаметра коленчатого вала, таким образом в маслоподающий канал нагнетается достаточное количество масла при низкой скорости вращения коленчатого вала.

Согласно некоторым вариантам осуществления масляный насос может являться центробежным насосом, осевым насосом, поршневым насосом прямого вытеснения или любым другим подходящим насосом.

Согласно некоторым вариантам осуществления подшипник может быть расположен ниже уровня масла в маслоотстойнике.

Согласно некоторым вариантам осуществления компрессор может дополнительно содержать фильтр твердых частиц, который расположен вокруг наружной периферийной поверхности масляного насоса.

Согласно некоторым вариантам осуществления компрессор может дополнительно содержать стопорное кольцо, используемое для фиксации крышки насоса в корпусе.

Согласно другому варианту настоящее изобретение раскрывает способ работы компрессора. Способ может предусматривать вращение коленчатого вала компрессора с первой скоростью вращения и вращение коленчатого вала со второй скоростью вращения. Масло может нагнетаться через маслоподающий канал, проходящий между первым и вторым концами коленчатого вала с некоторым расходом, при этом коленчатый вал вращается с первой скоростью вращения. Масло может нагнетаться через маслоподающий канал с по существу тем же расходом масла, при этом коленчатый вал вращается со второй скоростью вращения.

Согласно другому варианту настоящее изобретение раскрывает компрессор, который может включать механизм сжатия, коленчатый вал, кольцевой корпус и рабочее колесо. Коленчатый вал может приводить в действие механизм сжатия и может включать первый конец, соединенный с механизмом сжатия, второй конец, противоположный первому концу, и канал для масла, проходящий между первым и вторым концами. Кольцевой корпус может принимать второй конец коленчатого вала и может включать внутреннюю полость и радиально проходящее отверстие, сообщающееся с внутренней полостью. Внутренняя полость может сообщаться с каналом для смазки. Радиально проходящее отверстие может управлять гидравлическим сообщением от отстойника смазки к внутренней полости. Рабочее колесо может быть, по меньшей мере, частично расположено внутри внутренней полости кольцевого корпуса и может быть соединено со вторым концом коленчатого вала для вращения с коленчатым валом. Рабочее колесо может передавать смазку из внутренней полости кольцевого корпуса в канал для смазки коленчатого вала. Рабочее колесо может включать отверстие, проходящее в осевом направлении, для передачи смазки из внутренней полости в канал для смазки. Рабочее колесо может включать множество отверстий, разнесенных друг от друга по окружности и радиально разнесенных от отверстия, проходящего в осевом направлении. Множество отверстий может обеспечивать сообщение между отверстием, проходящим в осевом направлении, и отверстием, проходящим в радиальном направлении, выполненными в корпусе.

Компрессор, выполненный согласно принципам настоящего изобретения, может обеспечивать подачу масла в масляный насос через масловпускное отверстие с обеспечением нагнетания масла с одинаковым расходом при разных скоростях вращения коленчатого вала. То есть, расход масла существенно не зависит от скорости вращения коленчатого вала.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен поперечный разрез компрессора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 представлен частичный покомпонентный вид в перспективе коленчатого вала и масляного насоса компрессора, представленного на фиг.1;

на фиг.3 представлен поперечный разрез, показывающий рабочее колесо и коленчатый вал масляного насоса в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.4 представлен поперечный разрез, показывающий крышку насоса и подшипник масляного насоса компрессора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.5 представлен поперечный разрез, показывающий часть подшипника, содержащую масловпускное отверстие и вентиляционное отверстие в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.6 представлен местный поперечный разрез масляного насоса компрессора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.7 представлен другой местный поперечный разрез компрессора;

на фиг.8 представлен график, показывающий зависимость между расходом масла масляным насосом и скоростью вращения коленчатого вала;

на фиг.9 представлен местный поперечный разрез масляного насоса в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; и

на фиг.10 представлен вид в перспективе рабочего колеса масляного насоса, представленного на фиг.9, в сборе.

Подробное описание изобретения

Как показано на фиг.1 и фиг.2, компрессор 100 представлен согласно принципам настоящего изобретения и может включать масляный насос 500. Компрессор 100 может включать корпус 110, механизм сжатия 115, коленчатый вал 120, вертикально расположенный в корпусе 110 и содержащий верхнюю концевую часть 124 и нижнюю концевую часть 126, подшипник 140, расположенный в корпусе 110 и поддерживающий с возможностью поворота нижнюю концевую часть 126 коленчатого вала 120, и маслоотстойник 180, расположенный в корпусе 110 в непосредственной близости от нижней концевой части 126 коленчатого вала 120. Коленчатый вал 120 содержит маслоподающий канал 127, предусмотренный для прохождения через верхнюю концевую часть 124 и нижнюю концевую часть 126. Верхняя концевая часть 124 коленчатого вала 120 может быть соединена с механизмом сжатия 115 для приведения механизма сжатия 115 в действие.

Как показано на фиг.2, компрессор 100 включает нижний подшипниковый узел 510, патрубок для уравновешивания давления 520, рабочее колесо в сборе 530, крышку насоса 550, стопорное кольцо 570 и фильтр твердых частиц 590.

Верхняя часть нижнего подшипникового узла 510 образует подшипник 140 для поддерживания нижней концевой части 126 коленчатого вала 120, а нижняя его часть продолжается таким образом, что образует корпус 515 масляного насоса 500. Как показано на фиг.6, внутренняя стенка нижнего подшипникового узла 510 последовательно включает сверху вниз первую внутреннюю периферийную область 5102 для поддерживания коленчатого вала 120, вторую внутреннюю периферийную область 5104, диаметр которой меньше диаметра первой внутренней периферийной области, и третью внутреннюю периферийную область 5106, диаметр которой больше диаметра первой внутренней периферийной области.

Рабочее колесо в сборе 530 содержит верхнюю секцию 531 для соединения с нижней концевой частью 126 коленчатого вала так, чтобы вращаться вместе с ним, нижнюю секцию для образования рабочего колеса 535, и среднюю секцию 533, расположенную между нижней и верхней секциями.

Маслоприемная камера 5305 образована между второй внутренней периферийной областью 5104 и наружной периферийной поверхностью средней секции 533 рабочего колеса в сборе 530, а разгрузочная камера для масла 5308 образована между третьей внутренней периферийной областью 5106 и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса 535.

Кроме того, масловпускное отверстие 507 насоса 500 проходит в радиальном направлении через вторую внутреннюю периферийную область 5104 от наружной стенки нижнего подшипникового узла 510. Также вентиляционное отверстие 508 проходит в радиальном направлении через вторую внутреннюю периферийную область 5104 от наружной стенки нижнего подшипникового узла 510. В качестве неограничивающего примера масловпускное отверстие 507 и вентиляционное отверстие 508 расположены симметрично.

На примере фиг.1, фиг.2 и фиг.6 патрубок для уравновешивания давления 520 может быть по существу L-образной формы. Один конец патрубка для уравновешивания давления 520 (т.е. конец поперечно направленной части L-образной формы) вставлен в вентиляционное отверстие 508 таким образом, чтобы гидравлически сообщаться с маслоприемной камерой 5305, а другой конец (т.е. конец вертикальной части L-образной формы) проходит вверх, чтобы быть над уровнем масла 1808 в маслоотстойнике 180 и, таким образом, гидравлически сообщаться с пространством над уровнем масла 1808 в маслоотстойнике 180.

На примере фиг.2 - фиг.6 четыре направляющих канала 5356 выполнены на одной торцевой поверхности рабочего колеса 535, примыкающей к средней секции 533 рабочего колеса в сборе 530. На одной торцевой поверхности крышки насоса 550, примыкающей к рабочему колесу 535, выполнен статический канал 5506. В рабочем колесе в сборе 530 выполнен осевой канал 5306, проходящий сквозь него в продольном направлении. Верхний конец осевого канала 5306 образует масловыпускное отверстие 509. Нижний конец осевого канала 5306 гидравлически сообщается со статическим каналом 5506. Таким образом, масловпускное отверстие 507, маслоприемная камера 5305, направляющий канал 5356, разгрузочная камера для масла 5308, статический канал 5506, осевой канал 5306 и масловыпускное отверстие 509 последовательно соединены так, что определяют проток для масла масляного насоса 500. Кроме того, масловыпускное отверстие 509 масляного насоса в нижней концевой части 126 коленчатого вала 120 связано с маслоподающим каналом 127 для подачи масла в верхнюю концевую часть 124.

В качестве неограничивающего примера диаметр рабочего колеса 535 масляного насоса 500 может быть больше диаметра коленчатого вала 120, таким образом, достаточное количество масла подается в маслоподающий канал 127 при низкой скорости вращения коленчатого вала 120.

В масляном насосе 500 рабочее колесо в сборе 530 и коленчатый вал 120 вращаются вместе, а другие элементы остаются неподвижными. Два выступа 5315, выполненных на верхней секции 531 рабочего колеса в сборе 530, входят в канавки (не обозначены), выполненные на внутренней стенке нижней концевой части 126 коленчатого вала 120, для обеспечения совместного вращения рабочего колеса в сборе 530 и коленчатого вала 120, как показано на фиг.3. Два выступа 5505 крышки насоса 550 вставляются в пазы (не обозначены) корпуса 515 нижнего подшипникового узла 510 для предотвращения вращения крышки насоса 550, как показано на фиг.4. В нижнем подшипниковом узле 510 выполнено сквозное отверстие 5109, которое соответствует верхней секции 531 рабочего колеса в сборе 530 по профилю и по форме и через которое верхняя секция 531 рабочего колеса в сборе 530 проходит во время сборки. Как правило, рабочее колесо в сборе 530 расположено на крышке насоса 550 вследствие его тяжести, как показано на фиг.6. Стопорное кольцо 570 используется для фиксации крышки насоса 550 внутри нижнего подшипникового узла 510 (более предпочтительно в корпусе 515 нижнего подшипникового узла 510), как показано на фиг.6. Фильтр твердых частиц 590 расположен вокруг наружного контура масляного насоса, предотвращая попадание в масляный насос 500 твердых частиц и т.п.

Патрубок для уравновешивания давления 520 может функционировать для обеспечения равенства давления в маслоприемной камере 5305 и давления газа над уровнем масла 1808 в маслоотстойнике 180. Патрубок для уравновешивания давления 520 может также способствовать удалению избыточного охлаждающего газа, который попадает внутрь масляного насоса.

На фиг.6 сплошными стрелками показано направление движение потока масла, а пунктирными стрелками показан поток охлаждающего газа.

На примере фиг.6, в процессе эксплуатации, когда коленчатый вал 120 вращается, масло в позиции 2 захватывается рабочим колесом 535 и поступает наружу в позицию 3 под действием центробежной силы. Таким образом, капли масла набирают кинетическую энергию и/или увеличивают давление (когда капли масла переходят из позиции 2 в позицию 3). Затем капли масла нагнетаются в статический канал 5506 в крышке насоса 550 (т.е. капли масла нагнетаются из позиции 3 в позицию 4). Далее масло поступает через статический канал 5506 крышки насоса 550 (из позиции 4 в позицию 5). Далее масло поступает через осевой канал 5306 рабочего колеса в сборе 530 (из позиции 5 в позицию 6) в маслоподающий канал 127 в коленчатом валу 120 (позиция 7). В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг.6, диаметр рабочего колеса 535 немного меньше диаметра коленчатого вала 120. Согласно некоторым вариантам осуществления диаметр рабочего колеса 535 может быть больше или равным диаметру коленчатого вала 120, таким образом, капли масла могут набрать достаточно энергии (скорости и давления), чтобы перемещаться к верхней части коленчатого вала 120, даже если скорость вращения коленчатого вала 120 относительно низкая.

Как показано на фиг.6, когда масло проходит из позиции 2 в позицию 3 за счет патрубка для уравновешивания давления 520, маслоприемная камера 5305 (позиция 2) будет заполнена газом и давление в ней будет равным давлению газа над уровнем масла 1808 в маслоотстойнике 180 (т.е. в позиции 8, показанной на фиг.7). Патрубок для уравновешивания давления 520 обеспечивает то, что давление газа над маслоотстойником 180 не будет влиять на скорость потока масла в масловпускное отверстие 507. Под действием силы тяжести масло в маслоотстойнике 180 постоянно поступает в маслоприемную камеру 5305 (т.е. из позиции 1 в позицию 2). Скорость потока зависит от разницы высот Н между уровнем масла 1808 и масловпускным отверстием 507 (в данном случае эффектом вязкости масла можно пренебречь). Как правило, разница высот Н колеблется в узком диапазоне. Другими словами, когда компрессор работает стабильно, разница высот Н в основном постоянная и, следовательно, скорость потока может считаться постоянной.

Предварительным условием для нагнетания при одинаковом расходе масла на разных скоростях вращения коленчатого вала 120 является выполнение диаметра рабочего колеса 535 достаточно большим, чтобы обеспечить возможность масляному насосу 500 перекачивать достаточное количество масла к верхней части коленчатого вала 120 при низкой скорости. Следовательно, расход масла может быть определен посредством выбора размера масловпускного отверстия 507 для удовлетворения требованиям смазки на разных скоростях вращения коленчатого вала 120.

Например, размер масловпускного отверстия 507 и диаметр рабочего колеса 535 могут быть выбраны так, что когда коленчатый вал 120 вращается с относительно низкой скоростью, масляный насос 500 просто способен перекачивать масло к верхней части маслоподающего канала 127 коленчатого вала 120. Когда коленчатый вал 120 вращается с относительно высокой скоростью, масляный насос 500 не может перекачивать масла больше, чем при низкой скорости, поскольку масло более не может поступать через масловпускное отверстие 507 и в маслоприемную камеру 5305 в отличие от того, когда коленчатый вал 120 вращается с низкой скоростью. Таким образом, скорость вращения коленчатого вала 120 может оказывать низкое влияние или не оказывать влияния на расход масла через маслоподающий канал 127.

Как показано на фиг.8, экспериментальные данные, полученные во время работы масляного насоса 500, показывают зависимость между расходом масла масляным насосом 500 и скоростью вращения коленчатого вала 120. Конкретный масляный насос, который был предметом экспериментальных данных по фиг.8, содержит рабочее колесо с диаметром приблизительно 40 мм, масловыпускное отверстие с диаметром приблизительно 7 мм, имеет разницу высот H приблизительно 40 мм, а выбранный тип масла - 46 ВWMO. Как показано на фиг.8, расход масла остается по существу постоянным, когда коленчатый вал вращается с любой скоростью вращения выше приблизительно 1800 оборотов в минуту (об/мин).

Поскольку испытание было проведено только до скорости 3900 об/мин, теоретически скорость вращения выше 3900 об/мин может также приводить к практически такому же расходу масла, как показано на графике на фиг.8. Согласно некоторым вариантам осуществления, когда скорость вращения коленчатого вала 120 ниже 1800 об/мин, масляный насос 500 может быть не в состоянии перекачать все масло в камере к верхней части коленчатого вала. При таких обстоятельствах расход масла может быть прямо пропорционален квадрату скорости вращения коленчатого вала.

Таким образом, при разработке масляного насоса 500 согласно настоящему изобретению, во-первых, должен быть вычислен минимальный расход масла, требуемый и при низкой, и при высокой скоростях вращения коленчатого вала. Далее может быть определен размер масловпускного отверстия на основании разницы высот H и ожидаемого расхода. Затем определяются другие характеристики масляного насоса. Масляный насос, полученный таким образом, может нагнетать масло с одинаковым расходом масла при разных скоростях вращения коленчатого вала.

На примере фиг.9 и фиг.10 раскрыт масляный насос 500′ согласно другому варианту осуществления принципов настоящего изобретения. Маслоотстойник 500′ может быть установлен на нижнем конце 126′ коленчатого вала 120′. Компрессор может включать нижний подшипниковый узел 510′, патрубок для уравновешивания давления 520′, рабочее колесо в сборе 530′, крышку насоса 550′, стопорное кольцо 570′ и фильтр твердых частиц 590′.

Аналогично масляному насосу 500, описанному выше, верхняя часть нижнего подшипникового узла 510′ образует подшипник для поддерживания нижней концевой части 126′ коленчатого вала 120′, а нижняя его часть продолжается таким образом, что образует корпус масляного насоса 500′. Наружная стенка нижнего подшипникового узла 510′ последовательно содержит, снизу вверх, первую внутреннюю периферийную область 5102′ для поддерживания коленчатого вала 120′, вторую внутреннюю периферийную область 5104′, внутренний диаметр которой меньше внутреннего диаметра первой внутренней периферийной области, третью внутреннюю периферийную область 5106′, внутренний диаметр которой больше внутреннего диаметра первой внутренней периферийной области, и четвертую внутреннюю периферийную область 5108′, внутренний диаметр которой больше внутреннего диаметра третьей внутренней периферийной области.

Аналогично рабочему колесу в сборе 530, описанному выше, рабочее колесо в сборе 530′ содержит верхнюю секцию 531′ для соединения с нижней концевой частью 126′ коленчатого вала 120′ таким образом, чтобы вращаться вместе с коленчатым валом, нижнюю секцию для образования рабочего колеса 535′ и среднюю секцию 533′, размещенную между верхней и нижней секциями.

Масловпускное отверстие 507′ масляного насоса 500′ может проходить через центральную часть крышки насоса 550′, как показано на фиг.9. Маслоприемная камера 5305′ образована в нижней поверхности рабочего колеса 535′, примыкающей к крышке насоса 550′. То есть, маслоприемная камера 5305′ может быть образована посредством выполнения выемки вверх по центру нижней части рабочего колеса 535′. Множество направляющих каналов 5356′ может быть расположено в нижней поверхности рабочего колеса 535′, которые могут проходить радиально и могут быть расположены на одинаковом расстоянии друг от друга в радиальном направлении, как показано на фиг.10. Указанные направляющие каналы 5356′ могут гидравлически сообщаться с маслоприемной камерой 5305′. Также, в рабочем колесе в сборе 530′ может быть выполнен осевой канал 5306′, проходящий сквозь него в продольном направлении. Нижний конец осевого канала 5306′ гидравлически сообщается с маслоприемной камерой 5305′. Нижний конец патрубка для уравновешивания давления 520′ может быть вставлен в осевой канал 5306′. Средняя секция патрубка для уравновешивания давления 520′ может проходить через маслоподающий канал 127′ в нижней концевой части 126′ коленчатого вала 120′. Верхний конец патрубка для уравновешивания давления 520′ может быть соединен с вертикальным участком вентиляционного отверстия 508′, которое образовано в нижней концевой части 126′ коленчатого вала 120′. Вход вентиляционного отверстия 508′ на наружной стенке коленчатого вала 120′ находится выше уровня масла в маслоотстойнике. Таким образом, пространство над уровнем масла в маслоотстойнике сообщается с маслоприемной камерой 5305′ через патрубок для уравновешивания давления 520′, как показано пунктирной стрелкой на фиг.9.

Кроме того, разгрузочная камера для масла 5308′ образована между четвертой внутренней периферийной областью 5108′ и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса 535′. Статический канал 5506′ образован между второй и третьей внутренними периферийными областями 5104′, 5106′ и наружной периферийной поверхностью средней секции 533′ рабочего колеса в сборе 530′. Также, с обеих сторон от осевого канала 5306' образованы масловыпускные отверстия 509′, проходящие через верхнюю секцию 531′ рабочего колеса в сборе 530′. Соответственно, после завершения сборки масловпускное отверстие 507′, маслоприемная камера 5305′, направляющий канал 5356′, разгрузочная камера для масла 5308′, статический канал 5506′ и масловыпускное отверстие 509′ последовательно соединены так, что определяют проток для масла масляного насоса 500′, как показано сплошной стрелкой на фиг.9. Кроме того, масловыпускное отверстие 509′ масляного насоса 500′ в нижней концевой части 126′ коленчатого вала 120′ гидравлически сообщается с маслоподающим каналом 127′ для подачи масла к верхней концевой части коленчатого вала 120′.

В данном примерном варианте осуществления, когда масло течет по протоку для масла согласно фиг.9 (т.е., по протоку, обозначенному сплошной стрелкой), маслоприемная камера 5305′ может содержать некоторое количество газа и давление в ней может быть равным давлению газа над уровнем масла в маслоотстойнике за счет патрубка для уравновешивания давления 520′. Патрубок для уравновешивания давления 520′ обеспечивает то, что давление газа над маслоотстойником не будет влиять на скорость потока масла в масловпускное отверстие 507′. Масло в маслоотстойнике постоянно поступает в маслоприемную камеру 5305′. Скорость потока зависит от разницы высот между уровнем масла и масловпускным отверстием 507′ (в данном случае эффектом вязкости масла можно пренебречь). Как правило, разница высот колеблется в узком диапазоне. Другими словами, когда компрессор работает стабильно, разница высот H в основном постоянная и, следовательно, скорость потока может считаться постоянной. Следует отметить, что как масляный насос 500, так и масляный насос 500′ могут обеспечить по существу постоянный расход масла через маслоподающий канал 127′ при разных скоростях вращения коленчатого вала 120′.

Следует отметить, что принципы настоящего изобретения не ограничиваются конкретным примером конструкции, описанным и проиллюстрированным в данном документе. Другие модификации и изменения могут быть осуществлены без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Например, согласно некоторым вариантам осуществления осевой канал 5306′ и вентиляционное отверстие 508′ могут отсутствовать, вместо этого один конец патрубка для уравновешивания давления может входить в маслоприемную камеру 5305′ через масловпускное отверстие 507′, а другой конец патрубка для уравновешивания давления может проходить над уровнем масла в маслоотстойнике.

Изобретение относится к области компрессоростроения, к компрессорам с переменной скоростью вращения. Компрессор содержит коленчатый вал, подшипник, маслоотстойник, масляный насос и патрубок для уравновешивания давления. Коленчатый вал включает маслоподающий канал, выполненный в нем в продольном направлении. Подшипник поддерживает с возможностью вращения нижнюю часть коленчатого вала. Маслоотстойник размещен вблизи нижней части коленчатого вала. Масляный насос включает масловпускное отверстие, масловыпускное отверстие, маслоприемную камеру и разгрузочную камеру для масла. Масловпускное отверстие может быть расположено ниже уровня масла в маслоотстойнике и гидравлически сообщаться с маслоприемной камерой. Разгрузочная камера для масла может гидравлически сообщаться с маслоподающим каналом в нижней части коленчатого вала через масловыпускное отверстие. Патрубок для уравновешивания давления обеспечивает гидравлическое сообщение между пространством над уровнем масла в маслоотстойнике и маслоприемной камерой. Расход масла существенно не зависит от скорости вращения коленчатого вала. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Компрессор, содержащий:
коленчатый вал, содержащий первый конец, второй конец и маслоподающий канал, проходящий через первый и второй концы;
подшипник, поддерживающий с возможностью вращения второй конец коленчатого вала;
маслоотстойник, расположенный вблизи второго конца коленчатого вала;
масляный насос, содержащий масловпускное отверстие, масловыпускное отверстие, маслоприемную камеру и разгрузочную камеру для масла, причем масловпускное отверстие расположено ниже уровня масла в маслоотстойнике и гидравлически сообщается с маслоприемной камерой, и разгрузочная камера для масла гидравлически сообщается с маслоподающим каналом через масловыпускное отверстие; и
патрубок для уравновешивания давления, обеспечивающий гидравлическое сообщение между пространством над уровнем масла в маслоотстойнике и маслоприемной камерой.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что патрубок для уравновешивания давления расположен снаружи масляного насоса и коленчатого вала.

3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
нижний подшипниковый узел, причем его верхняя часть образует подшипник, а его нижняя часть, продолжаясь, образует корпус масляного насоса;
рабочее колесо в сборе, содержащее верхнюю секцию для прикрепления ко второму концу коленчатого вала таким образом, чтобы рабочее колесо в сборе вращалось совместно с коленчатым валом, нижнюю секцию для образования рабочего колеса, а также среднюю секцию, расположенную между верхней и нижней секциями, причем маслоприемная камера ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе и внутренней периферийной поверхностью корпуса, а разгрузочная камера для масла ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью рабочего колеса и внутренней периферийной поверхностью корпуса; и
крышку насоса, установленную в корпусе и расположенную под рабочим колесом.

4. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
по меньшей мере один направляющий канал, выполненный на одной торцевой поверхности рабочего колеса, примыкающей к средней секции рабочего колеса в сборе; и
статический канал, выполненный на одной торцевой поверхности крышки насоса, примыкающей к рабочему колесу,
причем рабочее колесо в сборе содержит осевой канал, выполненный в нем в продольном направлении, при этом верхний конец осевого канала образует масловыпускное отверстие, а нижний конец осевого канала приспособлен для гидравлического сообщения со статическим каналом; причем маслоприемная камера, направляющий канал, разгрузочная камера для масла, статический канал и осевой канал последовательно определяют проток для масла масляного насоса.

5. Компрессор по п.4, отличающийся тем, что внутренняя стенка нижнего подшипникового узла определяет первую периферийную область для поддерживания коленчатого вала, вторую периферийную область, диаметр которой меньше диаметра первой периферийной области, и третью периферийную область, диаметр которой больше диаметра первой периферийной области; и
маслоприемная камера образована между второй периферийной областью и наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе, причем масловпускное отверстие масляного насоса проходит радиально через вторую периферийную область от наружной стенки нижнего подшипникового узла.

6. Компрессор по п.5, отличающийся тем, что вентиляционное отверстие проходит радиально через вторую периферийную область от наружной стенки нижнего подшипникового узла и патрубок для уравновешивания давления гидравлически сообщается с маслоприемной камерой через вентиляционное отверстие.

7. Компрессор по п.6, отличающийся тем, что патрубок для уравновешивания давления характеризуется по существу L-образной формой, причем конец поперечной части патрубка для уравновешивания давления вставлен в вентиляционное отверстие, а конец вертикальной части патрубка для уравновешивания давления проходит над уровнем масла в маслоотстойнике.

8. Компрессор по п.6, отличающийся тем, что разгрузочная камера для масла образована между третьей периферийной областью и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса.

9. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что патрубок для уравновешивания давления расположен внутри масляного насоса и коленчатого вала.

10. Компрессор по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
нижний подшипниковый узел, причем его верхняя часть образует подшипник, а его нижняя часть, продолжаясь, образует корпус масляного насоса;
рабочее колесо в сборе, содержащее верхнюю секцию для прикрепления к нижней части коленчатого вала таким образом, чтобы рабочее колесо в сборе вращалось совместно с коленчатым валом, нижнюю секцию для образования рабочего колеса и среднюю секцию, расположенную между верхней и нижней секциями, причем маслоприемная камера образована посредством выполнения выемки по центру нижней части рабочего колеса, а разгрузочная камера для масла ограничена пространством между наружной периферийной поверхностью рабочего колеса и внутренней периферийной поверхностью корпуса; и
крышку насоса, установленную в корпусе и расположенную под рабочим колесом, причем масловпускное отверстие образовано центральным отверстием в крышке насоса.

11. Компрессор по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
по меньшей мере один направляющий канал, выполненный на одной торцевой поверхности рабочего колеса, примыкающей к крышке насоса; и
статический канал, ограниченный пространством между наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе и внутренней периферийной поверхностью корпуса,
причем масловыпускное отверстие образовано проходящим в продольном направлении через верхнюю секцию рабочего колеса в сборе, и
маслоприемная камера, направляющий канал, разгрузочная камера для масла, статический канал и масловыпускное отверстие последовательно определяют проток для масла масляного насоса.

12. Компрессор по п.11, отличающийся тем, что внутренняя стенка нижнего подшипникового узла определяет первую периферийную область для поддерживания коленчатого вала, вторую периферийную область, диаметр которой меньше диаметра первой периферийной области, третью периферийную область, диаметр которой больше диаметра первой периферийной области, и четвертую периферийную область, диаметр которой больше диаметра третьей периферийной области;
причем статический канал образован между второй и третьей периферийными областями и наружной периферийной поверхностью средней секции рабочего колеса в сборе, а разгрузочная камера для масла образована между четвертой периферийной областью и наружной периферийной поверхностью рабочего колеса.

13. Компрессор по п.12, отличающийся тем, что рабочее колесо в сборе содержит осевой канал, выполненный в нем в продольном направлении и гидравлически сообщающийся с маслоприемной камерой, а нижний конец патрубка для уравновешивания давления вставлен в осевой канал.

14. Компрессор по п.13, отличающийся тем, что масловыпускное отверстие, которое образовано в верхней секции рабочего колеса в сборе и гидравлически сообщается с маслоподающим каналом, расположено за пределами осевого канала в радиальном направлении рабочего колеса в сборе.

15. Компрессор по п.14, отличающийся тем, что вентиляционное отверстие образовано в нижней части коленчатого вала, вход вентиляционного отверстия на наружной стенке коленчатого вала находится над уровнем масла в маслоотстойнике, а верхний конец патрубка для уравновешивания давления вставлен в часть вентиляционного отверстия через маслоподающий канал.

16. Способ работы компрессора, включающий:
вращение коленчатого вала компрессора с первой скоростью вращения;
вращение указанного коленчатого вала со второй скоростью вращения;
подачу масла через маслоподающий канал, проходящий между первым и вторым концами указанного коленчатого вала, с некоторым расходом при вращении указанного коленчатого вала с указанной первой скоростью вращения; и
подачу масла через указанный маслоподающий канал по существу с тем же расходом при вращении указанного вала с указанной второй скоростью вращения.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанные первая скорость вращения и вторая скорость вращения составляют от приблизительно 1800 до 3900 оборотов в минуту.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанная первая скорость вращения приблизительно в два раза больше указанной второй скорости вращения.

19. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно включает вращение рабочего колеса масляного насоса с указанной первой скоростью вращения при вращении указанного коленчатого вала с указанной первой скоростью вращения, и вращение указанного рабочего колеса с указанной второй скоростью вращения при вращении указанного коленчатого вала с указанной второй скоростью вращения.

20. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно включает передачу газообразной среды между камерой масляного насоса и пространством над уровнем масла в маслоотстойнике компрессора.