КОМПРЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С УЛУЧШЕННЫМ МАСЛЯНЫМ ИНЖЕКТОРОМ Российский патент 2023 года по МПК F04C29/02 

Область техники, к которой относится изобретение, связана с компрессорным элементом, содержащим, по меньшей мере, один компрессионный элемент, кожух и вращающийся вал, соединяющий с возможностью вращения, по меньшей мере, один компрессионный элемент с кожухом, при этом, по меньшей мере, один промежуточный элемент предоставляется между вращающимся валом и кожухом для облегчения вращения вращающегося вала в кожухе.

Компрессорные системы представляют собой механически или электромеханически приводимые в действие системы, выполненные с возможностью увеличивать давление газообразной текучей среды посредством уменьшения ее объема. Другими словами, компрессорная система выполняет процесс сжатия. Процесс сжатия может аппроксимироваться как адиабатический процесс, когда передача тепла или массы газообразной текучей среды практически не возникает между компрессорной системой и ее окружением. Когда компрессорная система адиабатически сжимает газообразные текучие среды, она вырабатывает отработанное тепло. Кроме того, компрессорная система, в частности, ее средство приведения в действие вырабатывает тепло через трение. Для оптимальной производительности средства приведения в действие и, в силу этого, компрессорной системы, требуется охлаждение.

US4780061 раскрывает винтовую компрессорную систему, имеющую секцию корпуса электромотора с приводным электромотором компрессора, компрессорную секцию с компрессорным элементом и маслоотделитель ниже выпускного порта компрессорного элемента. Приводной электромотор компрессора охлаждается посредством всасываемого газа, проходящего в рабочую камеру компрессорного элемента. В качестве системы охлаждения, охлаждающее масло либо непосредственно впрыскивается в рабочую камеру компрессорного элемента, либо доставляется через внутренние протоки в поверхности подшипника. Выполненная как единое целое конструкция теплообмена, которая используется для того, чтобы охлаждать масло, в свою очередь также охлаждается посредством всасываемого газа, проходящего в рабочую камеру.

В этой известной системе охлаждения, поверхности подшипника эффективно не охлаждаются, и в силу этого производительность компрессорной системы является субоптимальной.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять решение для любого из вышеуказанных и/или других недостатков.

Более конкретная цель вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы повышать производительность компрессорной системы.

Согласно аспекту изобретения, предоставляется компрессорный элемент, содержащий, по меньшей мере, один компрессионный элемент, кожух и вращающийся вал, соединяющий с возможностью вращения, по меньшей мере, один компрессионный элемент с кожухом, при этом, по меньшей мере, один промежуточный элемент предоставляется между вращающимся валом и кожухом для облегчения вращения вращающегося вала, при этом компрессорный элемент дополнительно содержит, по меньшей мере, один масляный инжектор, протягивающийся из впускного порта, по меньшей мере, в одно сопло через масляный канал, при этом масляный канал имеет такую форму, что он обеспечивает прохождение практически первичного потока масла через масляный канал для охлаждения, по меньшей мере, одного промежуточного элемента.

Посредством предоставления масляного инжектора, по меньшей мере, один промежуточный элемент может оптимально охлаждаться, поскольку удельная норма масла может применяться для каждого тепловырабатывающего промежуточного элемента. Кроме того, установка такого масляного инжектора является простой. Дополнительно, посредством формирования масляного канала таким образом, что формируется практически первичный поток масла, формирование вихрей в потоке масла уменьшается, и результирующая струя масла, выталкиваемая, по меньшей мере, из одного сопла, является однородной и непрерывной. Следовательно, масло может нацеливаться в промежуточном элементе более эффективно, за счет этого повышая эффективность компрессорного элемента. Таким образом, производительность охлаждения масляного инжектора повышается, как следствие, производительность компрессорного элемента повышается. Масло требуется для того, чтобы как смазывать, так и охлаждать подшипник в качестве промежуточного элемента в ходе работы. Вследствие сложности создания охлаждающих каналов на внешней/внутренней дорожке подшипника, впрыск масла необходим. Это обеспечивает возможность непосредственного охлаждения, а также смазки подшипника. Преимущественно уменьшать объем масла для охлаждения, поскольку масло перемещается посредством роликов по мере того, как они проходят мимо, вызывая трение и потери в масле. Изобретение позволяет иметь идентичный охлаждающий эффект с меньшим массовым расходом масла в подшипники по сравнению с уже известными масляными инжекторами.

Предпочтительно, практически первичный поток представляет собой поток, практически не содержащий вторичные потоки. В контексте заявки, первичный поток задается как поток, параллельный основному направлению движения текучей среды потока масла. Основное направление представляет собой направление, определенное посредством центральной линии масляного канала. В контексте заявки, вторичный поток задается как поток, имеющий поперечное направление перемещения, наложенное на первичное направление перемещения. Вторичный поток является перпендикулярным основному направлению движения текучей среды потока масла. Вторичный поток развивается вследствие центробежных нестабильностей и вихрей форм, наблюдаемых в плоскости, перпендикулярной основному направлению. Поскольку первичный поток практически не содержит вторичные потоки, первичный поток является практически однонаправленным. Другими словами, поток масла совмещается с направлением масляного канала. Потоки, не содержащие вторичные потоки, также могут считаться ламинарными потоками. Таким образом, результирующая струя масла является более однородной и непрерывной.

Предпочтительно, первичный поток содержит число Дина, которое меньше 75, предпочтительно, меньше 65, предпочтительно, меньше 60. В силу наличия меньшего числа Дина, развитие центробежных нестабильностей, приводящих к вторичным потокам, уменьшается или даже не случается. Это дополнительно улучшает однородность и неразрывность струи масла.

Предпочтительно, число Дина определяется посредством формулы:

,

- при этом Re представляет число Рейнольдса потока масла; при этом D_n представляет внутренний диаметр масляного канала; и при этом r представляет радиус кривизны масляного канала либо его части.

Преимущество настоящего документа состоит в том, что таким способом практически идентичный или более высокий массовый расход первичного потока может достигаться, например, для практически идентичной мощности накачки, чтобы проводить масло через масляный канал. Таким образом, производительность компрессорного элемента повышается. Кроме того, стабильность числа Дина может поддерживаться для более высоких и/или более низких массовых расходов и/или более острых радиусов кривизны. Таким образом, масляное сопло имеет очень высокий уровень удобства и простоты использования в отношении гибкости. Дополнительно, результирующая струя масла является компактной.

Предпочтительно, по меньшей мере, один промежуточный элемент содержит, по меньшей мере, одно из подшипника качения и шестерни. Более предпочтительно, по меньшей мере, один промежуточный элемент содержит, по меньшей мере, один подшипник качения. Подшипники качения типично вырабатывают тепло вследствие трения между шариками подшипника и беговой дорожкой подшипника. Трение внутренне присутствует. В подшипниках качения, оно может ухудшаться посредством циклического механического напряжения, развивающегося в ходе работы компрессорного элемента. Подшипники качения могут охлаждаться с использованием внутренне интегрированной трассы для масла. Недостаток настоящего документа заключается в том, что подшипник качения охлаждается в недостаточной степени, в частности, в случае вариантов применения с высокой нагрузкой и высокой скоростью, таких как компрессорные системы. Кроме того, интегрированные трассы вводят нежелательные тракты утечки по всей компрессорной системе, через которые может утекать масло. Альтернативно, могут использоваться гидравлические подшипники. Тем не менее, гидравлические подшипники имеют предрасположенность к быстрому выходу из строя вследствие загрязнителей, таких как гравий или пыль. Кроме того, гидравлические подшипники являются дорогими, сложными в изготовлении и требуют большей энергии для работы, чем подшипники качения. Посредством использования подшипников качения и охлаждения упомянутых подшипников качения с использованием масляного инжектора согласно изобретению, компрессорная система может проще производиться.

Предпочтительно, масляный канал содержит, по меньшей мере, два сопла. Таким образом, несколько областей, которые должны охлаждаться, по меньшей мере, для одного промежуточного элемента или нескольких промежуточных элементов могут охлаждаться одновременно с использованием двух сопел. Предпочтительно, масляный канал разветвляется. Посредством разветвления масляного канала, несколько областей, по меньшей мере, одного промежуточного элемента или нескольких промежуточных элементов могут охлаждаться с использованием разветвленного масляного канала. Один масляный инжектор задается, в контексте заявки, в качестве масляного инжектора, имеющего один впускной порт. Один масляный инжектор может содержать один или более масляных каналов, и каждый масляный канал может содержать одно или более сопел. Таким образом, один масляный инжектор может использоваться для того, чтобы охлаждать несколько промежуточных элементов, размещаемых поблизости друг от друга, либо может охлаждать несколько областей промежуточного элемента. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что несколько областей нескольких промежуточных элементов могут охлаждаться с использованием одного масляного ответвления. Дополнительное преимущество состоит в том, что каждое ответвление является индивидуально настраиваемым таким образом, что оно протягивается в различный промежуточный элемент.

Предпочтительно, радиус кривизны масляного канала больше, по меньшей мере, 5 мм, предпочтительно, больше, по меньшей мере, 10 мм, предпочтительно, больше 20 мм. В контексте изобретения, радиус кривизны задается как радиус окружности, которая касается кривой масляного канала в точке на центральной линии масляного канала и имеет касательную и кривизну, идентичную касательной и кривизне масляного канала в упомянутой точке. Другими словами, он представляет собой показатель того, насколько масляный канал изгибается в направлении в этой точке. Масляные инжекторы могут отливаться из металла. Масляные инжекторы дополнительно обрабатываются через технологии микромашинной обработки, к примеру, через CNC-технологии. Подвергнутые машинной CNC-обработке масляные каналы внутренне формируют острые, тупые или развернутые углы при пересечении с одним и другим. Это приводит к формированию вихрей в масляном инжекторе и в итоге, к нежелательной дисперсии капель масла. Эта дисперсия масла уменьшает эффективность масла, наталкивающегося на промежуточный элемент, и в силу этого уменьшает производительность охлаждения масляного инжектора. Дополнительно, масляные инжекторы размещаются в областях компрессорной системы с очень ограниченным пространством. Масляные инжекторы в силу этого являются компактными и существенно ограниченными по размеру и форме.

В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один масляный инжектор размещается на кожухе на определенном расстоянии, по меньшей мере, от одного промежуточного элемента, и, по меньшей мере, одно масляное сопло смещается, по меньшей мере, к одному промежуточному элементу и выполнено с возможностью выталкивать масло, по меньшей мере, из одного масляного сопла, при этом выталкиваемое масло выполнено с возможностью ударяться о местоположение впрыска, при этом площадь местоположения впрыска меньше 10 мм², предпочтительно, меньше 5 мм². Посредством размещения масляного инжектора на определенном расстоянии, по меньшей мере, от одного промежуточного элемента и выталкивания практически первичного масляного потока в местоположении впрыска, области, которых в противном случае должно быть затруднительно достигать с использованием традиционного средства, могут охлаждаться простым способом. Посредством выталкивания в местоположении впрыска с ограниченной площадью, теплопередача между маслом и, по меньшей мере, одним промежуточным элементом улучшается. Таким образом, охлаждение компрессорного элемента улучшается. Кроме того, в частности, посредством удара о местоположение впрыска, области, в которых вырабатывается тепло, могут охлаждаться с использованием минимального объема текучей среды. Другими словами, промежуточные элементы охлаждаются с относительно высокой точностью. Охлаждение областей, которые не вырабатывают тепло, в силу этого исключается, что уменьшает общий объем масла, требуемого для охлаждения компрессорного элемента.

Предпочтительно, масляное уплотнение размещается между компрессионным элементом и, по меньшей мере, одним промежуточным элементом на вращающемся валу. Таким образом, охлаждающее масло не внедряется в компрессионный элемент. Охлаждение компрессорного элемента с маслом в силу этого не загрязняет сжатую текучую среду. Следовательно, оборудование, такое как клапаны или поршни, которые могут быть расположены ниже компрессорного элемента, не принимает загрязненную сжатую текучую среду. Кроме того, пищевые продукты и непищевые продукты, подвергаемые воздействию сжатого воздуха, не загрязняются посредством масла. Таким образом, безопасность, гигиена и долговечность оборудования, а также потребительских продуктов, расположенных ниже и соединенных с компрессорным элементом, улучшается.

Предпочтительно, компрессорный элемент дополнительно содержит, по меньшей мере, одну компрессионную камеру и, по меньшей мере, одну секцию приведения в действие, отделенные посредством разделительной стенки; при этом, по меньшей мере, одна компрессионная камера содержит, по меньшей мере, один компрессионный элемент, и, по меньшей мере, одна секция приведения в действие содержит, по меньшей мере, один промежуточный элемент, размещаемый в разделительной стенке, и при этом вращающийся вал протягивается через разделительную стенку. Таким образом, предотвращается вхождение масла, выталкиваемого из масляного канала в промежуточный элемент, в компрессионную камеру. Предпочтительно, масляное уплотнение может размещаться в разделительной стенке, улучшающей предотвращение вхождения масла в компрессионную камеру.

Изобретение дополнительно относится к способу для изготовления компрессорного элемента, содержащего, по меньшей мере, один компрессионный элемент, кожух и вращающийся вал, соединяющий с возможностью вращения, по меньшей мере, один компрессионный элемент с кожухом, при этом способ содержит предоставление, по меньшей мере, одного промежуточного элемента между вращающимся валом и кожухом для облегчения вращения вращающегося вала, при этом способ дополнительно содержит предоставление компрессорного элемента, по меньшей мере, с одним масляным инжектором, протягивающимся из впускного порта, по меньшей мере, в одно сопло через масляный канал, при этом способ дополнительно содержит формирование масляного канала, чтобы обеспечивать возможность практически первичного потока масла через канал для охлаждения, по меньшей мере, одного промежуточного элемента. Предпочтительно, масляный канал имеет такую форму, что он обеспечивает прохождение потока, который практически не содержит вторичные потоки, и предпочтительно с числом Дина, меньшим 75, более предпочтительно, меньшим 65, наиболее предпочтительно, меньшим 60.

Прилагаемые чертежи используются для того, чтобы иллюстрировать настоящие предпочтительные неограничивающие примерные варианты осуществления устройств настоящего изобретения. Вышеуказанные и другие преимущества признаков и целей изобретения должны становиться более очевидными, и изобретение должно лучше пониматься из нижеприведенного подробного описания при прочтении в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 является схематичным представлением примерного варианта осуществления компрессорного элемента, содержащего масляный инжектор;

Фиг. 2 является схематичным представлением примерного варианта осуществления компрессорного элемента, содержащего масляный инжектор и масляное уплотнение;

Фиг. 3A является схематичным видом в поперечном сечении примерного варианта осуществления масляного инжектора;

Фиг. 3B является схематичным видом в перспективе примерного варианта осуществления масляного инжектора;

Фиг. 4 является схематичным видом в перспективе примерного варианта осуществления масляного инжектора, размещаемого в части компрессорного элемента;

Фиг. 5 является схематичным представлением масла, выталкиваемого из масляного сопла в местоположении впрыска согласно примерному варианту осуществления;

Фиг. 6 является схематичным видом в перспективе другого примерного варианта осуществления масляного инжектора, размещаемого в части компрессорного элемента;

Фиг. 7 является схематичным видом в поперечном сечении примерного варианта осуществления масляного инжектора.

Фиг. 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления компрессорного элемента 1. Компрессорный элемент 1 выполнен с возможностью сжатия текучих сред. В контексте заявки, текучие среды могут считаться включающими в себя газы либо комбинации газа и жидкости. Например, компрессорный элемент 1 может быть выполнен с возможностью сжимать воздух с низкого давления до высокого давления со ссылкой на низкое давление. По этой причине, компрессорный элемент 1 содержит компрессионный элемент 2.

Компрессорный элемент 1 дополнительно содержит кожух 3 и вращающийся вал 4, соединяющий с возможностью вращения, по меньшей мере, один компрессионный элемент 2 с кожухом 3. Кожух 3 может, по меньшей мере, частично формировать кожух компрессионной камеры 14 компрессионного элемента 2 и/или может формировать конструктивный каркас, поддерживающий вспомогательное компрессорное средство, например, управляемый впускной клапан (не показан) или теплообменник (не показан).

Компрессионный элемент 2 может представлять собой любое из следующего либо комбинацию вышеозначенного: вращательный компрессионный элемент, возвратно-поступательный компрессионный элемент, центробежный компрессионный элемент или осевой компрессионный элемент. Например, компрессионный элемент 2 может представлять собой вращательный винтовой компрессорный элемент с двумя вводимыми в зацепление спиральными винтами, либо альтернативно, компрессионный элемент 2 может представлять собой возвратно-поступательный компрессорный элемент. Кроме того, множество компрессионных элементов 2 могут использоваться таким образом, что формируется многоступенчатый компрессорный элемент. Компрессионный элемент 2 содержит впуск 12 компрессора, выполненный с возможностью принимать или вовлекать текучую среду при давлении на впуске в компрессионную камеру 14. Компрессионный кожух разграничивает компрессионную камеру 14 (показана на фиг. 2), в которой размещается компрессионный элемент 2. Компрессионный элемент 2, например, может представлять собой два вводимых в зацепление спиральных винта 2a, 2b. Альтернативно, например, в случае центробежного компрессионного элемента, компрессионный элемент 2 может представлять собой рабочее колесо центробежного компрессора. Компрессионный элемент 2 дополнительно содержит выпуск 13 компрессора, из которого текучая среда выталкивается при более высоком давлении на выпуске относительно давления на впуске. Компрессионный элемент 2 может представлять собой безмасляный компрессионный элемент. В контексте заявки, безмасляный компрессионный элемент задается как компрессионный элемент 2, в котором промежуточный элемент 5, такой как картер двигателя или редуктор, изолируется от компрессионной камеры 14. Ниже подробнее описывается промежуточный элемент 5. Чтобы достигать безмасляного компрессионного элемента, масляное уплотнение 11 может предоставляться между вращающимся валом 4 и кожухом 3; например, см. фиг. 2. Масляное уплотнение 11 выполнено с возможностью предотвращать утечку масла в компрессионную камеру 14. Кроме того, компрессионный элемент 2 может представлять собой безмасляный компрессионный элемент, он задается как компрессионный элемент 2 без использования масла. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что другие альтернативные охлаждающие текучие среды могут использоваться практически идентичным образом с маслом. Например, может использоваться вода. Предпочтительный вариант осуществления компрессорного элемента 1 представляет собой воздушный компрессорный элемент.

Вращающийся вал 4 размещается в компрессорном элементе 1 таким образом, что его вращательное движение, по меньшей мере, приводит в действие компрессионный элемент 2. Другими словами, вращающийся вал 4 соединяет с возможностью вращения, по меньшей мере, один компрессионный элемент 2 с кожухом 3 и вращается вокруг его продольной оси. По этой причине, вращающийся вал 4 может поддерживаться с возможностью вращения посредством, по меньшей мере, одного промежуточного элемента 5. Вращающийся вал 4 может приводиться в действие с использованием, по меньшей мере, одного промежуточного элемента 5 или, альтернативно, средства 16 приведения в действие (показано на фиг. 2), так что он вращается, типично с предварительно определенной скоростью. В проиллюстрированном варианте осуществления, компрессионный элемент 2 размещается непосредственно на вращающемся валу 4. Альтернативно, вращающийся вал 4 может размещаться на определенном расстоянии от компрессионного элемента 2, например, в случае возвратно-поступательного компрессионного элемента. Множество вращающихся валов 4a, 4b, как показано на фиг. 2, 4, 6 и 7, также могут предоставляться. Как показано на фиг. 2, вращающиеся валы 4a, 4b могут протягиваться из секции 15 приведения в действие в компрессионную камеру 14. Первичная функция секции 15 приведения в действие приводит в действие компрессионные элементы 2a, 2b. Ниже поясняются дополнительные сведения, связанные с секцией 15 приведения в действие.

Компрессорный элемент 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один промежуточный элемент 5. Промежуточный элемент 5 предоставляется между вращающимся валом 4 и кожухом 3 для облегчения вращения вращающегося вала 4. Промежуточный элемент 5 может быть выполнен с возможностью поддерживать с возможностью вращения вращающийся вал 4 относительно кожуха 3. Промежуточный элемент 5 может представлять собой любое из подшипника или шестерни. В проиллюстрированном варианте осуществления, показаны радиальный подшипник, осевой подшипник и шестерня. Осевой подшипник размещается предпочтительно в случае безмасляного компрессорного элемента таким образом, что практически осевая нагрузка поддерживается посредством осевого подшипника.

Компрессорный элемент 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один масляный инжектор 6. Масляный инжектор 6 выполнен с возможностью охлаждения, по меньшей мере, одного промежуточного элемента 5 и/или вращающегося вала 4. Масляный инжектор 6 содержит впускной порт 7 и масляный канал 9, протягивающийся из впускного порта 7, по меньшей мере, в одно сопло 8. Масляный инжектор 6 размещается на кожухе 3, предпочтительно на определенном расстоянии от промежуточного элемента 5, и, по меньшей мере, одно сопло 8 смещается к промежуточному элементу 5 либо, по меньшей мере, к части промежуточного элемента 5, например, к контактной области двух шестерней либо к области между беговыми дорожками подшипника. Масляное сопло 8 выполнено с возможностью направлять поток масла в промежуточный элемент 5. В предпочтительном варианте осуществления, масляный инжектор 6 изготавливается с использованием технологий аддитивного изготовления. Масляный инжектор 6 предпочтительно изготавливается с использованием металла. Другими словами, масляный инжектор 6 формируется как единое целое таким образом, что масляный инжектор 6 не содержит тракты утечки.

Впускной порт 7 размещается на кожухе 3 либо, по меньшей мере, на его части и поддерживает соединение для обмена текучими средами с системой масляного охлаждения (не показана). Впускной порт 7 выполнен с возможностью принимать масло из системы масляного охлаждения через каналы подачи. Система масляного охлаждения может содержать средство циркуляции текучей среды, средство теплообмена и средство фильтрации. Средство циркуляции текучей среды выполнено с возможностью подачи масла во впускной порт 7 через каналы подачи (не показаны). Средство теплообмена выполнено с возможностью охлаждать подаваемое масло до требуемой температуры для оптимальной производительности охлаждения, и средство фильтрации выполнено с возможностью фильтровать нежелательное отложение и частицы, которые могут повреждать промежуточные элементы 5 и/или вращающийся вал 4. Впускной порт 7 может быть присоединяемым к кожуху 3 через болтовое соединение или средство фиксации либо может формироваться как единое целое с кожухом 3 или, по меньшей мере, частью кожуха 3.

Масляный канал 9 имеет такую форму, что он обеспечивает возможность практически первичного потока масла через себя. Масляный канал 9 содержит ближний конец, расположенный на впускном порту 7, и протягивается в сопло 8, расположенное на дальнем конце масляного канала 9. Масляный канал 9 может протягиваться в любом направлении трехмерного пространства. Масляный канал 9 содержит стенку масляного канала, разграничивающую полую центральную часть масляного канала 9. Масляный канал 9 может быть прямым или искривленным. Кроме того, масляный канал 9 также может содержать транспортировочную секцию 18 и сопловую секцию 19, показанные на фиг. 5. Транспортировочная секция 18 и сопловая секция 19 могут быть частично прямыми и/или частично искривленными либо комбинацией вышеозначенного, что дополнительно поясняется ниже.

В предпочтительном варианте осуществления, масляный канал 9 разветвляется таким образом, что формируются множество масляных каналов 9a, 9b, 9c. Каждый из множества масляных каналов 9a, 9b, 9c может содержать, по меньшей мере, одно сопло 8a, 8b, 8c. В силу наличия множества масляных каналов 9a, 9b, 9c, один масляный инжектор 6 может использоваться для того, чтобы охлаждать множество промежуточных элементов 5 или множество частей промежуточного элемента 5 либо комбинацию вышеозначенного. В проиллюстрированном варианте осуществления по фиг. 1, масляный инжектор 6 используется для того, чтобы охлаждать и смазывать радиальный подшипник, осевой подшипник и шестерню.

Фиг. 2 иллюстрирует примерный вариант осуществления компрессорного элемента 1. Аналогичные или идентичные части указаны со ссылками с номерами, идентичными ссылкам с номерами на фиг. 1, и описание, приведенное выше для фиг. 1, также применяется для компонентов по фиг. 2.

Компрессорный элемент 1, проиллюстрированный на фиг. 2, содержит, по меньшей мере, одну компрессорную секцию 14 и, по меньшей мере, одну секцию 15 приведения в действие. По меньшей мере, одна компрессионная камера 14 и, по меньшей мере, одна секция 15 приведения в действие отделяются друг от друга посредством разделительной стенки 23. Разделительная стенка 23 может формироваться посредством кожуха 3 либо, по меньшей мере, его части. Компрессионная камера 14 содержит впуск 12 компрессора и выпуск 13 компрессора и компрессионный элемент 2. Компрессионный элемент 2 может содержать несколько компрессионных элементов 2a, 2b, например, в проиллюстрированном случае вращательного винтового компрессорного элемента. Каждый из компрессионных элементов 2a, 2b соединяется через соответствующий вращающийся вал 4a, 4b с кожухом 3.

Множество вращающихся валов 4a, 4b, соединяющих с возможностью вращения два компрессионных элемента 2a, 2b с кожухом 3, показаны ка протягивающиеся из секции 15 приведения в действие в компрессионную камеру 14. Секция 15 приведения в действие содержит множество промежуточных элементов 5a-5f. Вращающийся вал 4a соединяется со средством 16 приведения в действие, размещаемым за пределами компрессорного элемента 1. Вращающийся вал 4a в силу этого протягивается через кожух 3. Средство 16 приведения в действие выполнено с возможностью приводить в действие вращающийся вал 4a и, как следствие, компрессионные элементы 2a, 2b. По этой причине, компрессорный элемент 1 может содержать промежуточный элемент 5e, размещаемый на вращающемся валу 4a для переноса вращательного движения упомянутого вращающегося вала 4a, через промежуточное звено 5e на вращающийся вал 4b с использованием промежуточного элемента 5f, например, редуктора. Дополнительная секция приведения в действие (не показана), типично осуществляющая хронометрические шестерни или синхронизирующие шестерни, может быть расположена на другой стороне компрессионной камеры 14 напротив секции 15 приведения в действие. Вращающиеся валы 4a, 4b могут протягиваться в дополнительной секции приведения в действие таким образом, что конец вращающихся валов 4a, 4b может содержать промежуточные элементы 5 между вращающимися валами 4a, 4b и кожухом 3, например, промежуточные элементы 5 между вращающимися валами 4a, 4b могут представлять собой вариант осуществления в качестве набора хронометрических шестерней. Другими словами, вращающиеся валы 4a, 4b соединяются с возможностью вращения с кожухом 3, по меньшей мере, на обоих концах. В примерном варианте осуществления, дополнительная секция приведения в действие может соответствовать корпусу подшипника.

Каждый из промежуточных элементов 5a-5d предоставляется прямо или косвенно между вращающимися валами 4a, 4b и кожухом 3, соответственно, для облегчения вращения вращающихся валов 4a, 4b. В примерном варианте осуществления по фиг. 2, множество масляных инжекторов 6a, 6b размещаются в компрессорном элементе 1. Каждый из масляных инжекторов 6a, 6b выполнен с возможностью охлаждения, по меньшей мере, одного промежуточного элемента 5a-5d. Масляные инжекторы 6a, 6b могут размещаться на идентичной стороне секции 15 приведения в действие либо, как показано на фиг. 2, размещаться на противоположных сторонах.

Необязательно, масляное уплотнение 11a, 11b может размещаться между компрессионным элементом 2a, 2b и промежуточным элементом 5a, 5c на вращающемся валу 4a, 4b. Как проиллюстрировано на фиг. 2 секция 15 приведения в действие, содержащая множество промежуточных элементов 5a-f, отделяется от компрессионной камеры 14. Масляные уплотнения 11a, 11b могут размещаться на каждом из соответствующих вращающихся валов 4a, 4b таким образом, что маслу, выталкиваемому из множества масляных инжекторов 6a, 6b, не разрешается входить в компрессионную камеру 14. В случае если дополнительная секция приведения в действие (не показана) размещается на другой стороне компрессионной камеры 14 напротив секции 15 приведения в действие, дополнительные масляные уплотнения могут предоставляться таким образом, что маслу, впрыскиваемому с использованием еще одного другого дополнительного масляного инжектора, размещаемого в дополнительной секции приведения в действие, не разрешается входить в компрессионную камеру 14.

Фиг. 3A иллюстрирует схематичный вид в поперечном сечении другого примерного варианта осуществления масляного инжектора 6. В варианте осуществления по фиг. 3A, масляный канал 9 показывается как разветвляющийся на первый масляный канал 9a и второй масляный канал 9b. Каждый первый и второй масляный канал 9a, 9b содержит, по меньшей мере, одно сопло 8a, 8b, соответственно. Необязательно, первый и второй масляный канал 9a, 9b могут совместно использовать общий масляный канал 9, протягивающийся из впускного порта 7.

Кроме того, фиг. 3A иллюстрирует то, что внутренний диаметр масляного канала 9 является практически постоянным для каждой его секции. Чтобы обеспечивать возможность практически первичного потока масла, масляный канал 9, в частности, его изгиб содержит радиус кривизны 20, показанный на фиг. 3A, в центральной линии CL масляного канала 9, который больше 5 мм, предпочтительно, больше 10 мм, более предпочтительно, больше 20 мм. Должно быть очевидным, что такой радиус кривизны 20 применяется ко всей длине масляного канала 9. Таким образом, острые, тупые или развернутые углы не формируются посредством масляного канала 9. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что масляный канал 9 может содержать множество радиусов кривизны 20, например, когда масляный канал 9 содержит множество изгибов. В этом примерном случае, каждый из множества изгибов может содержать радиус кривизны 20, которые могут отличаться друг от друга. Таким образом, направление, в котором протягивается масляный канал 9, является индивидуально настраиваемым таким образом, что труднодоступные области по-прежнему могут охлаждаться с использованием вышеуказанного масляного инжектора 6, при том, что поддерживается практически первичный поток масла.

Фиг. 3A дополнительно иллюстрируют то, что каждый из масляных каналов 9a, 9b и/или сопла 8a, 8b может иметь различную форму в зависимости от местоположения впрыска; см. фиг. 5 для получения дополнительных сведений относительно местоположения впрыска. Предпочтительно, если форма масляных каналов 9a, 9b и/или масляных сопел 8a, 8b является такой, что масляный поток представляет собой практически первичный поток масла. В контексте заявки, первичный поток задается как поток, параллельный основному направлению движения текучей среды потока масла, т.е. центральной линии CL масляного канала 9. Первичный поток в силу этого может интерпретироваться как поток, который является практически однонаправленным. Другими словами, поток масла совмещается с направлением масляного канала 9.

Первичный поток предпочтительно представляет собой поток с числом Дина, меньшим 75, предпочтительно, меньшим 65, предпочтительно, меньшим 60. Число Дина определяется посредством формулы:

,

- при этом Re представляет число Рейнольдса потока масла; при этом D_n представляет внутренний диаметр масляного канала 9; и при этом r представляет радиус кривизны 20 масляного канала 9 либо его части.

Альтернативно, число Дина определяется посредством формулы:

,

- при этом μ представляет динамическую вязкость масла; D_n представляет внутренний диаметр масляного канала 9; и m представляет массовый расход.

Дополнительно альтернативно, число Дина определяется посредством формулы:

,

- при этом ρ представляет плотность масла; μ представляет динамическую вязкость масла; r представляет радиус кривизны 20 масляного канала 9 либо его части; P представляет мощность накачки насоса, подающего поток масла; D_n представляет внутренний диаметр масляного канала 9; и K представляет коэффициент коррекции. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что различные масляные каналы 9 могут иметь различные формы, массовые расходы и размеры при поддержании первичного потока на основе вышеприведенной формулы либо комбинацию вышеозначенного:

Эксперименты демонстрируют то, что идентичный массовый расход может поддерживаться при одновременном понижении, например, мощности накачки. Таким образом, эффективность компрессорного элемента 1 дополнительно повышается, в дополнение к улучшенному охлаждению промежуточных элементов 5 вследствие первичного потока масла.

Фиг. 3B иллюстрирует вид в перспективе еще одного другого отличающегося примерного варианта осуществления масляного инжектора 6. В варианте осуществления по фиг. 3B масляный инжектор 6 показывается, чтобы содержать три масляных канала 9a, 9b, 9c. Каждый из трех масляных каналов 9a, 9b, 9c содержит ближний конец, размещаемый на одном впускном порту 7, и протягивается от соответствующего ближнего конца до дальнего конца. На дальнем конце, может размещаться сопло 8a-h. Каждый из масляных каналов 9a, 9b, 9c может содержать множество сопел 8a-8h, соответственно. В примерном случае, сопло 8a размещается на дальнем конце масляного канала 9a. Необязательно, сопло, например, сопло 8b может размещаться в промежуточной секции масляного канала 9a. Необязательно, множество сопел 8c-d и 8f-h могут размещаться, соответственно, на дальнем конце масляных каналов 9b, 9c. Необязательно, множество сопел 8c-d могут размещаться на дальнем конце масляного канала 9b, и сопло 8e может размещаться в промежуточной секции масляного канала 9b. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что множество сопел (не показаны) также могут размещаться в промежуточной секции. Таким образом, как первая сторона, так и вторая сторона промежуточного элемента (не показан) могут охлаждаться. Это дополнительно описывается на фиг. 5 и 6. Комбинация обоих вариантов осуществления показывается в масляном канале 9b, при этом его дальний конец формируется посредством двух сопел 8c, 8d, и сторона масляного канала 9b содержит сопло 8e. Кроме того, также должно быть очевидным, что более трех сопел могут размещаться на масляном канале 9a, 9b, 9c, например, пять масляных сопел могут размещаться на масляном канале 9a, 9b, 9c.

Фиг. 4 иллюстрирует вид в перспективе стороны кожуха 3 компрессорного элемента 1. В варианте осуществления по фиг. 4, два вращающихся вала 4a, 4b протягиваются через сторону, например, компрессионной камеры 14 в дополнительную секцию приведения в действие, например, в корпус подшипника. Промежуточный элемент 5a, 5b предоставляется между кожухом 3 и каждым из вращающихся валов 4a, 4b. Промежуточные элементы 5a, 5b проиллюстрированы в качестве простых подшипников, содержащих элементы качения, такие как шарики или цилиндрические ролики. Вариант осуществления по фиг. 4 иллюстрирует, в частности, то, что один впускной порт 7 может использоваться для того, чтобы охлаждать множество промежуточных элементов 5a, 5b. В примерном варианте осуществления, первый масляный канал 9a протягивается из впускного порта 7 в сопла 8a, 8b. Сопла 8a-b смещаются в направлении вращающегося вала 4a. Второй масляный канал 9b протягивается из впускного порта 7 в сопло 8c, которое в примерном случае, смещается к вращающемуся валу 4b. Следует отметить, что область, в которой вращающийся вал 4a, 4b выступает, типично ограничивается вследствие встроенных ограничений и оптимизации веса компрессорного элемента 1, в силу чего пространство для компоновки масляного инжектора 6 ограничено. Как проиллюстрировано на фиг. 4, масляный инжектор 6 размещается на стороне кожуха 3 на определенном расстоянии, по меньшей мере, от одного промежуточного элемента 5a, 5b. Масляные сопла 8a-c выполнены с возможностью выталкивать масло в направлении промежуточного элемента 5a, 5b. Выталкиваемое масло формирует, по меньшей мере, первоначально при выталкивании из сопла 8a-c, практически первичный поток. Другими словами, в примерном варианте осуществления по фиг. 4, три масляных потока выталкиваются в направлении двух промежуточных элементов 5a-b.

Фиг. 5 иллюстрирует схематичное поперечное сечение вращающегося вала 4, при этом промежуточный элемент 5 предоставляется между вращающимся валом 4 и кожухом 3. Фиг. 5, в частности, иллюстрирует то, что масляный канал 9 содержит, по меньшей мере, одно сопло 8, которое выполнено с возможностью выталкивать масло по охвату. Масляный поток 21, выталкиваемый из сопла 8, выполнен с возможностью ударяться о местоположение 10 впрыска (показано на фиг. 4). Охват задается как расстояние между соплом 8 и промежуточным элементом 5. Масляный поток 21, выталкиваемый из сопла 8, представляется посредством стрелок. Масляный поток 21 выполнен с возможностью ударяться о местоположение 10 впрыска на промежуточном элементе 5. Площадь местоположения 10 впрыска предпочтительно меньше 10 мм², более предпочтительно, меньше 5 мм². Другими словами, предпочтительно, если компактный поток масла поддерживается без формирования капель. Кроме того, предпочтительно, если компактный поток масла поддерживается практически по всему охвату. Местоположение 10 впрыска, например, может представлять собой секцию подшипника между двумя беговыми дорожками упомянутого подшипника. Таким образом, масляный поток 21 может использоваться для одновременного охлаждения и смазывания промежуточного элемента 5. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что после того как масляный поток 21 ударяется о местоположение 10 впрыска, масляный поток 21 может диспергировать. Предпочтительно, если, по меньшей мере, одно сопло 8 размещается в очень близкой окрестности от местоположения 10 впрыска. Очень близкая окрестность может задаваться как область, в которой охват меньше 20 мм, предпочтительно, меньше 15 мм, более предпочтительно, меньше 10 мм. Таким образом, гарантируется то, что выталкиваемый масляный поток 21 ударяется о намеченное местоположение 10 впрыска. Это повышает эффективность охлаждения промежуточного элемента 5. Поскольку масляный канал 9 протягивается из впускного порта 7 в сопло 8, длина масляного канала 9 может быть существенной. Кроме того, может требоваться включать множество изгибов, например, чтобы исключать контакт с промежуточными элементами 5. Это увеличивает затраты и сложность масляного сопла 8. В варианте осуществления, в котором такая сложность является нежелательной или невозможной, масляный канал 9 и сопло 8 могут быть выполнены с возможностью выталкивать масляный поток 21 по большому охвату, по меньшей мере, в 20 мм, предпочтительно, по меньшей мере, в 30 мм, более предпочтительно, по меньшей мере, в 40 мм. Таким образом, масляное сопло 8 является более компактным и менее сложным. Это уменьшает затраты на производство масляного сопла 8.

Фиг. 5 дополнительно иллюстрирует то, что масляный канал 9 может содержать транспортировочную секцию 18 и сопловую секцию 19. Транспортировочная секция 18 задается как секция между ближним концом и сопловой секцией 19 масляного канала 9. Транспортировочная секция 18 может протягиваться в любом направлении. Должно быть очевидным, что масляный канал 9 может быть искривлен по всей длине транспортировочной секции 18.

Сопловая секция 19 задается как дальний конец масляного канала 9, содержащего масляное сопло 8. Сопловая секция 19 имеет длину, по меньшей мере, в 2 мм, более предпочтительно, по меньшей мере, в 5 мм, наиболее предпочтительно, в 10 мм. Предпочтительно, если сопловая секция 19 является практически прямой таким образом, что масло, выталкиваемое из сопла 8, формирует практически первичный поток.

Фиг. 6 и 7 иллюстрируют дополнительные варианты осуществления компрессорного элемента 1, содержащего масляный инжектор 6. На фиг. 6, проиллюстрирован редуктор компрессионного элемента 2, содержащий два вращающихся вала 4a, 4b и два промежуточных элемента 5a, 5b, проиллюстрированных в качестве ведущей и ведомой шестерни. Промежуточные элементы 5a, 5b монтируются на вращающихся валах 4a, 4b, соответственно, на межцентровом расстоянии друг от друга и взаимодействуют в местоположении введения шестерней в зацепление. Масляный инжектор 6 показывается как размещающийся на стороне кожуха 3 и содержит масляный канал 9a, который протягивается в направлении от кожуха 3 и поверх ведущей шестерни 5a. Масляное сопло 8a смещается в направлении вращающегося вала 4a таким образом, что масляный поток, выталкиваемый из сопла, ударяется о местоположение 10 впрыска, расположенное на вращающемся валу 4a. Масляный инжектор 6 дополнительно содержит второй масляный канал 9b, который протягивается в области между кожухом 3 и промежуточным элементом 5a. Таким образом, один масляный инжектор 6 может использоваться для того, чтобы охлаждать первую сторону ведущей шестерни и вторую сторону, противоположную первой стороне.

Фиг. 7 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления компрессионного элемента 2, содержащего редуктор, при этом один впускной порт 7 используется для того, чтобы охлаждать множество промежуточных элементов 5a-f. Фиг. 7 иллюстрирует, в частности, ограниченное доступное пространство. Фиг. 7 иллюстрирует три масляных канала 9a, 9b, 9c. Каждый из множества масляных каналов 9a, 9b, 9c, соответственно, содержит множество масляных сопел 8a-f. Первый масляный канал 9a содержит два масляных сопла 8a, 8b на своем дальнем конце, которые смещаются к промежуточным элементам 5h и 5g. Необязательно, третье сопло (не показано) может размещаться в первом масляном канале 9a и может смещаться к пересечению промежуточного элемента 5b и вращающегося вала 4b. Таким образом, охлаждение может предоставляться для промежуточного элемента 5b. Фиг. 7 дополнительно иллюстрирует второй масляный канал 9b, который протягивается поверх взаимодействующих промежуточных элементов 5b и 5a. Первое масляное сопло 8d может размещаться на дальнем конце масляного канала 9b и может смещаться к промежуточному элементу 5c для его охлаждения и смазки. Второе масляное сопло 8c может размещаться на стороне второго масляного канала 9b и может смещаться к секции введения в зацепление двух промежуточных элементов 5b, 5a. Необязательно и/или дополнительно, третье масляное сопло (не показано) может размещаться на дальнем конце масляного канала 9b и может смещаться к промежуточному элементу 5f (не показан). Третий масляный канал 9c является аналогичным первому масляному каналу и отличается тем, что он протягивается в противоположном направлении относительно первого масляного канала 9a таким образом, что второй вращающийся вал 4a и промежуточные элементы 5d и 5e, которые упрощают его вращение, могут охлаждаться и смазываться.

На основе чертежей и описания, специалисты в данной области техники должны иметь возможность понимать работу и преимущества изобретения, а также его различных вариантов осуществления. Тем не менее, следует отметить, что описание и чертежи предназначаются просто для понимания изобретения, а не для ограничения изобретения конкретными вариантами осуществления или примерами, используемыми в данном документе. В силу этого, следует подчеркнуть, что объем изобретения должен задаваться только в формуле изобретения.

Компрессорный элемент (1), содержащий по меньшей мере один компрессионный элемент (2), кожух (3) и вращающийся вал (4), соединяющий с возможностью вращения по меньшей мере один компрессионный элемент (2) с кожухом (3), при этом по меньшей мере один промежуточный элемент (5) предоставляется между вращающимся валом (4) и кожухом (3) для облегчения вращения вращающегося вала (4), при этом компрессорный элемент (1) дополнительно содержит по меньшей мере один масляный инжектор (6), протягивающийся из впускного порта (7) по меньшей мере в одно сопло (8a, 8b, 8c) через масляный канал (9), при этом масляный канал (9) имеет такую форму, что он обеспечивает возможность практически первичного потока масла через канал (9) для охлаждения по меньшей мере одного промежуточного элемента (5). 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Компрессорный элемент (1), содержащий по меньшей мере один компрессионный элемент (2), кожух (3) и вращающийся вал (4), соединяющий с возможностью вращения по меньшей мере один компрессионный элемент (2) с кожухом (3), при этом по меньшей мере один промежуточный элемент (5), содержащий по меньшей мере одно из подшипника качения и шестерни, предоставляется между вращающимся валом (4) и кожухом (3) для облегчения вращения вращающегося вала (4), при этом компрессорный элемент (1) дополнительно содержит по меньшей мере один масляный инжектор (6), протягивающийся из впускного порта (7) в по меньшей мере одно сопло (8a, 8b, 8c) через масляный канал (9), при этом масляный канал (9) имеет форму с радиусом кривизны (20), большим 5 мм, чтобы обеспечивать прохождение потока масла через канал (9) для охлаждения по меньшей мере одного промежуточного элемента (5), который совмещается с направлением, определенным посредством центральной линии масляного канала (9).

2. Компрессорный элемент по п. 1, в котором поток имеет число Дина, меньшее 75, предпочтительно меньшее 65, предпочтительно меньшее 60, при этом число Дина определяется посредством формулы

,

при этом Re представляет число Рейнольдса потока масла; при этом D_n представляет внутренний диаметр канала (9) и при этом r представляет радиус кривизны (20) канала (9) либо его части.

3. Компрессорный элемент по п. 1 или 2, в котором масляный канал (9) содержит по меньшей мере два сопла (8a, 8b).

4. Компрессорный элемент по любому из предшествующих пп. 1-3, в котором масляный канал (9) разветвляется (9a, 9b, 9c).

5. Компрессорный элемент по любому из предшествующих пп. 1-4, в котором радиус кривизны (20) масляного канала (9) больше 10 мм, предпочтительно больше 20 мм.

6. Компрессорный элемент по любому из предшествующих пп. 1-5, в котором по меньшей мере один масляный инжектор (6) размещен на кожухе (3) на расстоянии от по меньшей мере одного промежуточного элемента (5), и при этом по меньшей мере одно масляное сопло (8a, 8b, 8c) смещено к по меньшей мере одному промежуточному элементу (5) и выполнено с возможностью выталкивать масло из по меньшей мере одного масляного сопла (8a, 8b, 8c), при этом выталкиваемое масло выполнено с возможностью ударяться о местоположение (10) впрыска, при этом площадь местоположения (10) впрыска меньше 10 мм², предпочтительно меньше 5 мм².

7. Компрессорный элемент по любому из предшествующих пп. 1-6, в котором масляное уплотнение (11) размещено между компрессионным элементом (2) и по меньшей мере одним промежуточным элементом (5).

8. Компрессорный элемент по любому из предшествующих пп. 1-7, в котором кожух (3) содержит компрессионную камеру (14) и секцию (15) приведения в действие, отделенные посредством разделительной стенки (23); при этом компрессионная камера (14) содержит по меньшей мере, один компрессионный элемент (2), и секция (15) приведения в действие содержит по меньшей мере один промежуточный элемент (5), и при этом вращающийся вал (4) протягивается через разделительную стенку (23).

9. Компрессорный элемент по пп. 7 и 8, в котором масляное уплотнение (11) размещено в разделительной стенке (23).

10. Способ для изготовления компрессорного элемента (1), содержащего по меньшей мере один компрессионный элемент (2), кожух (3) и вращающийся вал (4), соединяющий с возможностью вращения по меньшей мере один компрессионный элемент (2) с кожухом (3), при этом способ содержит этап, на котором предоставляют по меньшей мере один промежуточный элемент (5), содержащий по меньшей мере одно из подшипника качения и шестерни между вращающимся валом (4) и кожухом (3) для облегчения вращения вращающегося вала (4), при этом способ дополнительно содержит этап, на котором предоставляют компрессорный элемент (1) с по меньшей мере одним масляным инжектором (6), протягивающимся из впускного порта (7) в по меньшей мере одно сопло (8a, 8b, 8c) через масляный канал (9), при этом способ дополнительно содержит этап, на котором:

- формируют масляный канал (9) с радиусом кривизны (20), большим 5 мм, чтобы обеспечивать прохождение потока масла через канал (9) для охлаждения по меньшей мере одного промежуточного элемента (5), который совмещается с направлением, определенным посредством центральной линии масляного канала (9).

11. Способ по п. 10, в котором масляный канал (9) выполнен с такой формой, чтобы обеспечивать поток с числом Дина, меньшим 75, более предпочтительно меньшим 65, наиболее предпочтительно меньшим 60, при этом число Дина определяется посредством формулы:

,

при этом Re представляет число Рейнольдса потока масла; при этом D_n представляет внутренний диаметр канала (9) и при этом r представляет радиус кривизны (20) канала (9) либо его части.