油泵自帶旁通油路的應(yīng)用研究

劉進(jìn)亮，夏航，王亞利

（武漢新世界制冷工業(yè)有限公司，湖北武漢 430023）

1 前言

通常所稱的螺桿制冷壓縮機(jī)即指雙螺桿制冷壓縮機(jī)。與活塞式制冷壓縮機(jī)等其他類型的制冷壓縮機(jī)相比，螺桿式制冷壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)。就氣體壓力提高的原理而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)與活塞式壓縮機(jī)相同，都屬于容積式壓縮機(jī)。就主要部件的運(yùn)動(dòng)形式而言，又與透平壓縮機(jī)相似。所以，螺桿式壓縮機(jī)同時(shí)兼有上述兩類壓縮機(jī)的特點(diǎn)，可靠性高，操作維護(hù)方便，動(dòng)力平衡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，并且可以實(shí)現(xiàn)流體的多相混輸。由于螺桿式壓縮機(jī)所具有的上述眾多優(yōu)點(diǎn)，使得它被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、冷凍、啤酒、化工、水利、凍結(jié)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。

在螺桿式制冷壓縮機(jī)組中，由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)不停地壓縮制冷工質(zhì)氣體（通常是氨或氟利昂），這會(huì)使得被壓縮的氣體溫度升得很高；同時(shí)螺桿式制冷壓縮機(jī)中支撐陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的軸承、密封工質(zhì)氣體的軸封等零件都在高速地摩擦旋轉(zhuǎn)發(fā)熱。這些熱量都必須即時(shí)排走，否則熱量在螺桿式制冷壓縮機(jī)局部累積，使局部的溫度升得很高，導(dǎo)致螺桿式制冷壓縮機(jī)出現(xiàn)故障損壞。因此在螺桿式制冷壓縮機(jī)組運(yùn)行時(shí)必須要不停地噴入溫度較低的潤(rùn)滑油，以帶走產(chǎn)生的熱量。

目前常用的是兩種方式噴入潤(rùn)滑油：一種是外接油泵常開(kāi)，靠油泵產(chǎn)生的高壓強(qiáng)制性地向螺桿式制冷壓縮機(jī)中噴入高壓油，此方式通常簡(jiǎn)稱為強(qiáng)制供油運(yùn)行方式；另一種是油泵只在螺桿式制冷壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)前短時(shí)間運(yùn)行，向螺桿式制冷壓縮機(jī)內(nèi)噴入高壓油。待螺桿式制冷壓縮機(jī)正常運(yùn)行后，油泵即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，靠螺桿式制冷壓縮機(jī)自身產(chǎn)生的高壓推動(dòng)潤(rùn)滑油噴入到壓縮機(jī)的低壓部位，此方式通常簡(jiǎn)稱為壓差供油運(yùn)行方式?？繅翰罟┯瓦\(yùn)行的螺桿式制冷壓縮機(jī)組必須在油泵油路旁平行并列一個(gè)旁通油路，當(dāng)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此旁通油路在單向閥的作用下自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此旁通油路靠壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓自動(dòng)開(kāi)啟運(yùn)行。

2 螺桿式制冷壓縮機(jī)組油泵旁通油路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

外接的旁通油路不但要占用螺桿式制冷壓縮機(jī)組的安裝空間，使得螺桿式制冷壓縮機(jī)組的油路系統(tǒng)變得復(fù)雜，同時(shí)此旁通油路上還需要安裝一截止止回閥以控制潤(rùn)滑油的單向流動(dòng)，不但增加機(jī)組成本，而且接管與閥需要焊接聯(lián)接，這會(huì)增加機(jī)組的裝配工時(shí)，焊接時(shí)的焊渣還有可能殘留在油的管道內(nèi)，從而污染螺桿式制冷壓縮機(jī)潤(rùn)滑油。如何避免壓差供油運(yùn)行的螺桿式制冷壓縮機(jī)組必須在油泵油路旁平行并列一個(gè)旁通油路，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題，外接的旁通油路基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 油泵與帶旁通油路結(jié)構(gòu)

本文的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定且安全性高的自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機(jī)組用油泵如圖2所示。

圖2 自帶旁通油路的油泵體結(jié)構(gòu)

油泵體上主要設(shè)有進(jìn)油道、出油道、閥芯、閥芯活動(dòng)通道、旁通油路、閥芯限位套、彈簧、閥蓋、密封墊。改進(jìn)后的油泵主要是在油泵體上設(shè)置有進(jìn)油道和與螺桿式制冷壓縮機(jī)連通的出油道，泵體內(nèi)設(shè)置有閥芯活動(dòng)的通道和旁路油路，閥芯活動(dòng)通道沿垂直設(shè)置于進(jìn)油道的頂部且與進(jìn)油道連通，閥芯活動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置有能在閥芯活動(dòng)通道沿垂直方向運(yùn)動(dòng)的閥芯，閥芯活動(dòng)通道的底部與進(jìn)油道交匯處設(shè)置有閥芯限位套，旁通油路呈水平布置且其一端與閥芯活動(dòng)通道的下部連通，旁通的油路的另一端與螺桿式制冷壓縮機(jī)連通。閥芯限位套為環(huán)狀銅套嵌置在閥芯活動(dòng)通道底部?jī)?nèi)壁上，閥芯活動(dòng)通道頂部設(shè)置有閥蓋，閥蓋與閥芯活動(dòng)通道的閥芯之間設(shè)置有彈簧，閥蓋與閥芯活動(dòng)通道頂部周圍設(shè)置有密封墊。

設(shè)計(jì)的泵體有旁通的鑄造通道，閥芯安裝在泵體的旁通通道內(nèi)，銅套與閥芯配合，可以形成密封；為適應(yīng)制冷壓縮機(jī)的使用工況，銅套的材質(zhì)要求能夠耐各種常用的制冷工質(zhì)和冷凍機(jī)油；彈簧安裝在閥芯內(nèi)，精確設(shè)計(jì)計(jì)算確定的彈簧力，可以使閥芯在泵體內(nèi)運(yùn)動(dòng)自如，而開(kāi)啟時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的阻力損失；閥蓋和密封墊將泵體密封，防止流體介質(zhì)向大氣泄露。

自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機(jī)組用油泵的工作原理為：當(dāng)螺桿式制冷壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，泵體啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，閥芯在自重與彈簧的共同作用停留在底端底部，從而關(guān)閉旁通油路，潤(rùn)滑油從油道吸入，經(jīng)由出油道直接排出。當(dāng)螺桿式制冷壓縮機(jī)組啟動(dòng)完成畢，進(jìn)入正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)后，泵體停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)泵體內(nèi)的高壓潤(rùn)滑油會(huì)推動(dòng)閥芯在閥芯活動(dòng)通道內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，從而使旁通油路通過(guò)閥芯活動(dòng)通道與進(jìn)油道連通，潤(rùn)滑油經(jīng)由旁通油路直接流入螺桿式制冷壓縮機(jī)中。

3 結(jié)論

新設(shè)計(jì)的自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機(jī)組用油泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)在泵體內(nèi)設(shè)置旁通油路的結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在油泵油路旁外接一個(gè)旁通油路情況，使得整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，降低了制造成本及工時(shí)，同時(shí)將旁通油路直接集成在泵體內(nèi)，整個(gè)自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機(jī)組用泵體可以一次沖壓成型，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、運(yùn)行安全；打開(kāi)油泵閥蓋即可將更換閥芯，并對(duì)閥芯活動(dòng)通道以及旁通油路進(jìn)行清潔。改進(jìn)后的自帶旁通油路的油泵可以在功能上達(dá)到與原來(lái)帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機(jī)組的效果完全相同，而螺桿式制冷壓縮機(jī)組的制造成本則更低，控制更簡(jiǎn)單，也減少機(jī)器的故障率，從而能夠增加螺桿式制冷壓縮機(jī)組制造商的效益。