轴向活塞高压压缩机/泵制造技术

一种轴向机，具有驱动多个活塞的楔子和用于维持滑靴接触所述楔子的保持板。一种用于所述保持板的中心定位机构，其中被设置在所述楔子上的所述滑靴具有通过所述保持板中的各自孔延伸的部分，其中所述滑靴中的每一个都结合其各自孔的侧面上的一点，以限制所述保持板与所述楔子的所述平面倾斜表面的平行地移动。还描述了一种油分离系统，以从待压缩的气体移除油，以便被移除的油排入油槽。一种油润滑系统，具有绕驱动轴的空腔，从而接收来自所述油槽的油，并且通过通道将油分配至所述楔子内的排出端口，从而在所述楔子的所述平面的倾斜表面上分配油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴向活塞高压压缩机/泵相关申请的交叉引用本申请基于和要求于2011年12月7日提交的美国临时专利申请61/467,884的优先权。
本专利技术涉及一种轴向活塞机，并且更具体地涉及一种轴向气体压缩机，该轴向气体压缩机能够在竖直或水平位置中运行，并且此外具有开放式驱动或密封密闭驱动构造的可选择选项，其都具体化为一种油润滑轴向机。本专利技术进一步涉及一种压缩机中的气体/液体分离系统以及一种轴向活塞保持环或板中心定位装置，该轴向活塞保持环或板中心定位装置不取决于中心柱，而是按活塞滑靴的动态几何位置来对中。本专利技术还公开了一种轴向活塞机，该轴向活塞机提供一种新型油润滑系统，该系统通过楔子将油分配至机器。
技术介绍
在各种环境和构造中，轴向活塞机已经作为压缩机和泵执行各种功能，并且已经由电动马达、液压马达和其它机械方法驱动。申请人提出的几何外形的机械可有利地以泵和压缩机两者应用；然而，在下文中，申请人的专利技术的优选实施例将主要是用于在蒸汽压缩循环中压缩工作制冷剂流体的优点说明。更特别地，优选实施例将涉及一种使用天然制冷剂CO2作为工作气体的高压气体压缩机。存在几种主要的改善CO2气体压缩机的技术和设计障碍；这些障碍是：(1)需要较高压力；(2)CO2的独特特性；(3)上两项导致的对工作组件的润滑；和(4)结果昂贵驱动器的可制造性，以及缺乏大规模生产的经济性。重要的是，在许多构造中，通轴将在灵活使用单一压缩机时具有极大优点；有利于实现大规模生产的经济性。已知CO2是一种非常有效的溶剂，并且在存在这种气体时，油趋向于稀释。油损耗和稀释导致油粘性减小，并且在承载时维持足够的润滑薄膜是对动力部分的关键考虑因素。分流是影响蒸汽压缩系统中的这种和类似压缩机的耐久性和运行效率的条件。这对于将CO2气体制冷剂高压蒸汽压缩为跨临界状态从而用于热泵和/或制冷的热动力学循环特别重要。将工作制冷剂气体从润滑(油)分离，并且从外部蒸汽压缩系统回路和相关组件隔离排出高度有利。主要原因在于，已知油(液体)覆盖热交换器的壁，降低热动力学循环的传热效率，和/或油在气体回路的不期望点汇聚，这可导致压缩机内的油降低到非常低的水平。不存在用于将油与工作气体分离的油分离外部装置以及用于管理油和使油返回至压缩机的组件。通常，这在系统中的压缩机的外部完成；然而，出于许多原因，在运行过程中在压缩机的内部分离油和气体是有利的。这既不需要也不排除在系统中使用外部油管理部件。低油输出压缩机的益处导致外部油管理系统组件尺寸缩小或消失。向系统提供尽可能纯的并且无油的气体始终有利，在经济地实现的情况下尤其如此。许多传统压缩机设计包括油槽和内部泵，以确保系统油损失情况下的润滑，同时向机器的摩擦工作组件提供用于循环的充足油量，并且建立返回库，从而补充从系统返回的油。大多数传统设计允许通过下列方式不良的地且大量的气体混合，即，与油润湿动力部分和/或搅动油泡沫和/或雾滴的大的内部接触区域、被油覆盖的大表面暴露以及自由流入和流出机器的含润滑区域，包括油槽。在现有技术中已知，许多油润滑压缩机采用具有活塞环或采用内部油槽的其它设计的滚动活塞或机轴使活塞往复移动，其中如果不能完全避免，气体/油的暴露和混合就困难。对于所列的大部分应用类型的压缩机，这都存在。出于该原因，特定机器(特别是一些CO2轴向、涡旋、滚动活塞、机轴和螺杆压缩机)完全忽略该问题，允许依靠夹带空气的油的大量穿过全部系统运输的油润滑工作部分，和/或在系统中需要重要和昂贵的另外油分离方法。这种方法的不利方面在于，接收高油循环比(OCR)规定接收系统和压缩机低效和其它不良结果。这种成本和设计权衡可易于导致更昂贵的外部油分离和管理组件的相关成本，同时产出可疑的满意结果。无论是故意的还是无意的，如果阀设计不适合液体制冷剂或出于任何原因产生的油条件，则已知液体通过量表现导致对压缩机的有害影响。如果流经阀的过量液体变得非常充足，则进口阀可能被油密封、变形或破裂，和/或出口阀可能同样变形，和/或取决于背衬(backer)结构的强度而可能地阀背衬故障。直接活塞漏气到含动力学组件的油润湿壳体区域，导致通过暴露于油浸湿元件和/或大量暴露的油槽区域产生的油夹带工作气体。另外，从压缩机进口至进口阀的进气气体的路径应保持尽可能无油，并且促进油分离，以抵抗提高油夹带工作气体。关于油分离和工作气体的温度控制，极大地忽略了该路径，并且在不危及工作部分的润滑的情况下，降低了推动工作气体流入和流出压缩机的最终效率。理想的构造应在进气/压缩循环之前，并且在通过进气阀之前，将进气气体与压缩机的内部含油和润湿区域隔离，同时在该过程中促进分离夹带的油。理想的压缩机应在水平或竖直方向上完成这些任务。因此，应最小化和快速排空进入压缩机承油区域中的活塞漏气，从而限制不适当地暴露于润滑油。另外，返回的进气气体应不必被直接引导进入或通过作为到进气阀的主气体通道的压缩机的富油内部区域，这是因为这显著提高气体的油夹带。在外部回路故障或者返回制冷剂的过热不足时，应采用油分离方法，液体(油和/或制冷剂)可导致高OCR或液体嵌于压缩机进口端口。压缩机故障或损伤可能是因为液体油和/或液体制冷剂产生下列液压表现，即，由于化合物的液体中间状态，该液压表现有效地不允许正常气体压缩。被认为是不可压缩的结果泵送液体向可能破裂或以其它方式变形的薄簧片阀组件施加冲击应力。出于这些原因，非常优选在压缩机内部的进口气体端口之间，并且在通过进气阀进入压缩室中之前，发生气/油隔离和气/油分离的内部措施。油润滑压缩机(排除自润滑或密封润滑的组件)必须依赖四种措施的任何组合，以向工作摩擦接触部分提供液体润滑，并且确保在运行时充分供应和补充油。这些措施是：(1)油泵；(2)飞溅式润滑；或(3)油雾循环，其被设计成向移动部分供应润滑油；和(4)浸润运行操作。油润滑压缩机的运行设计将重力特别规定为第一和主要考虑因素。通常，对于竖直轴向取向的马达、泵、压缩机和其它轴驱动装置，将润滑剂从贮油器/槽泵送至较高区域需要油泵，作为可能低效的油浸操作的常规选项。主动正排量泵增加费用和重量，以及其它设计和维护后勤负担。然而，在本领域中已知，可设计不需要附加零件的离心泵，其始于轴的中心端且朝着外径直线镗削离轴孔，并且在某轴向远距离竖直点处离开轴。已知使这种轴在竖直取向中旋转以将油从槽区域离心提升。然而，这种离心泵送概念还未应用于提高轴向活塞楔子驱动的压缩机的设计效果。其活塞在竖直位置中向上指向的轴向压缩机内在确定了这种摇板式压缩机的最干燥区域是楔子的上方的中央空间区域。油槽低于楔子，这实际上“隐藏”了活塞和滑靴以及内部活塞保持支撑机构，使其不受笔直向上的飞溅式润滑操作的影响。尽管能够绕楔子周边分配油，但是还未发现下列解决方案，即，飞溅式润滑楔子的内表面，并且维持连续均匀的静压薄膜，同时旋转的楔子将油在相反方向上甩离那些表面。使问题复杂化的是下列事实，即，楔子是倾斜的，并且因此当停止时，油从该表面快速排出。不能依赖对绕楔子以及处于楔子顶部的飞溅式润滑的依靠，从而充分涂覆楔子，并且始终如一地开始干燥，并且保持长期耐久性。合理的传统替代方式是将为从轴润滑。应指出，使用用于离心润滑的轴需要离开轴的孔与许多孔对准并定位孔，并且适当地设计孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴向机，所述轴向机具有楔子，所述楔子具有相对于所述轴向机中的多个活塞的平面倾斜表面，所述楔子与所述活塞驱动接合，用于保持板的中心定位机构包括：多个滑靴，所述滑靴被设置在所述楔子的平面倾斜表面上；所述多个活塞中的每一个活塞，所述每一个活塞都具有可操作地连接至所述滑靴的一端以及可滑动地接收在缸中的另一端；接合所述滑靴的保持板，用于维持所述滑靴接触所述楔子；所述保持板中的多个孔，其中一个孔对准并且接收所述滑靴中的一个滑靴，从而每个滑靴都被接收在互补的孔中；所述滑靴中的每一个滑靴都接合各自孔的一侧上的一点，其中随着所述楔子驱动所述活塞，所述滑靴在接合点绕其各自孔移动的情况下被接收，所述滑靴上的接合点处于它们各自的孔中，从而限制所述保持板与所述楔子的平面倾斜表面平行地移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.07 US 61/567,8841.一种轴向机，所述轴向机具有楔子，所述楔子具有相对于所述轴向机中的多个活塞的平面倾斜表面，所述楔子与所述活塞驱动接合，用于保持板的中心定位机构包括：多个滑靴，所述滑靴在所述楔子的平面倾斜表面上滑动；所述多个活塞中的每一个活塞，所述每一个活塞都具有可操作地连接至所述滑靴的一端以及可滑动地接收在缸中的另一端；接合所述滑靴的保持板，用于维持所述滑靴接触所述楔子；所述保持板中的多个钻孔，其中每一个钻孔接收所述滑靴中的一个滑靴，从而每个滑靴都被接收在互补的钻孔中；在每一个滑靴和其各自钻孔之间的接合点，其中随着所述楔子驱动所述活塞，所述滑靴在所述接合点绕其各自钻孔移动的情况下被接收，所述滑靴中的每一个滑靴在所述接合点处对于保持板移动提供不同的瞬时径向约束，从而完全限制所述保持板与所述楔子的平面倾斜表面平行地移动。2.根据权利要求1所述的轴向机，其中，所述滑靴相对于彼此相等地径向布置。3.根据权利要求1所述的轴向机，进一步包括被连接至所述楔子的驱动装置，所述驱动装置用于使所述楔子旋转，从而使得随着驱动所述楔子的倾斜表面横跨所述滑靴，所述活塞往复移动。4.根据权利要求1所述的轴向机，进一步包括：筒，其中所述缸被布置在所述筒中；和筒驱动装置，所述筒驱动装置被连接至所述筒用于使所述筒旋转，从而使得随着驱动所述滑靴横跨所述楔子的倾斜表面，所述活塞往复移动。5.根据权利要求1所述的轴向机，进一步包括：驱动轴，所述驱动轴被安装在所述轴向机的中心中，以向所述轴向机提供旋转动力；保持套筒，所述保持套筒被安装成与所述驱动轴轴向平行对准，所述套筒具有顶部和底部，所述保持套筒的底部接合所述保持板并且限制所述保持板与所述驱动轴的轴线平行地移动，所述保持板将所述滑靴固定在所述保持板之下，从而维持所述滑靴接触所述楔子的倾斜表面。6.根据权利要求5所述的轴向机，进一步包括弹簧装置，所述弹簧装置接合所述套筒，以维持所述套筒的底部接触所述保持板。7.根据权利要求5所述的轴向机，进一步包括所述套筒的底部上的带斜面表面以及所述保持板上的互补带斜面表面，所述互补带斜面表面接合所述套筒的底部上的所述带斜面表面，由此，随着所述保持板在所述轴向机运行期间相对于所述活塞改变其角度取向，两个带斜面表面在连续滚动接合中彼此接合。8.根据权利要求5所述的轴向机，进一步包括所述套筒的底部或保持板中的一个上的带斜面表面，所述带斜面表面接合所述套筒的底部或保持板中的另一个的不带斜面表面，其中，随着所述保持板在所述轴向机运行期间相对于所述活塞改变其角度取向，两个表面在连续滚动接合中彼此接合。9.根据权利要求1所述的轴向机，其中，所述轴向机具有顶部端和底部端，并且所述轴完全穿过所述轴向机的顶部端和底部端延伸。10.一种轴向机，包括：轴向机外壳；中心安装的驱动轴；安装在所述轴向机外壳中的楔子，所述楔子具有平面倾斜表面；多个滑靴，所述多个滑靴被设置在所述楔子的平面倾斜表面上；多个缸，所述多个缸被设置在缸筒中；设置在所述缸中的每一个缸中的活塞，每个活塞都具有可操作地连接至所述滑靴的一端以及可滑动地接收在所述缸中的另一端；驱动装置，用于使得所述楔子驱动接合所述活塞，由此使得所述活塞往复移动；保持板，所述保持板接合所述滑靴，用于维持所述滑靴接触所述楔子；所述保持板中的多个钻孔，其中每一个钻孔接收所述滑靴中的一个滑靴，以便每个滑靴都被接收在互补的钻孔中；在每一个滑靴和其各自钻孔之间的接合点，其中随着所述楔子摇动，所述滑靴在所述接合点绕其各自钻孔移动的情况下被接收，所述滑靴中的每一个滑靴在所述接合点处对于保持板移动提供不同的瞬时径向约束，从而完全限制所述保持板与所述楔子的平面倾斜表面平行地移动。11.根据权利要求10所述的轴向机，其中，用于使得所述楔子驱动接...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·W·里迪格，凯特·A·文宁格，马克·S·阿尔贝廷，斯瓦普纳·R·奇卢库里，
申请(专利权)人：艾科瑟米克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US