油泵自帶旁通油路的應用研究

劉進亮，夏航，王亞利

（武漢新世界制冷工業有限公司，湖北武漢 430023）

1 前言

通常所稱的螺桿制冷壓縮機即指雙螺桿制冷壓縮機。與活塞式制冷壓縮機等其他類型的制冷壓縮機相比，螺桿式制冷壓縮機是一種比較新穎的壓縮機。就氣體壓力提高的原理而言，螺桿式制冷壓縮機與活塞式壓縮機相同，都屬于容積式壓縮機。就主要部件的運動形式而言，又與透平壓縮機相似。所以，螺桿式壓縮機同時兼有上述兩類壓縮機的特點，可靠性高，操作維護方便，動力平衡性能好，適應性強，并且可以實現流體的多相混輸。由于螺桿式壓縮機所具有的上述眾多優點，使得它被廣泛應用于空調、冷凍、啤酒、化工、水利、凍結等各個工業領域。

在螺桿式制冷壓縮機組中，由于機組正常運行時不停地壓縮制冷工質氣體（通常是氨或氟利昂），這會使得被壓縮的氣體溫度升得很高；同時螺桿式制冷壓縮機中支撐陰陽轉子的軸承、密封工質氣體的軸封等零件都在高速地摩擦旋轉發熱。這些熱量都必須即時排走，否則熱量在螺桿式制冷壓縮機局部累積，使局部的溫度升得很高，導致螺桿式制冷壓縮機出現故障損壞。因此在螺桿式制冷壓縮機組運行時必須要不停地噴入溫度較低的潤滑油，以帶走產生的熱量。

目前常用的是兩種方式噴入潤滑油：一種是外接油泵常開，靠油泵產生的高壓強制性地向螺桿式制冷壓縮機中噴入高壓油，此方式通常簡稱為強制供油運行方式；另一種是油泵只在螺桿式制冷壓縮機開機前短時間運行，向螺桿式制冷壓縮機內噴入高壓油。待螺桿式制冷壓縮機正常運行后，油泵即停止運轉，靠螺桿式制冷壓縮機自身產生的高壓推動潤滑油噴入到壓縮機的低壓部位，此方式通常簡稱為壓差供油運行方式?？繅翰罟┯瓦\行的螺桿式制冷壓縮機組必須在油泵油路旁平行并列一個旁通油路，當油泵運轉時，此旁通油路在單向閥的作用下自動關閉；當油泵停止運轉時，此旁通油路靠壓縮機產生的高壓自動開啟運行。

2 螺桿式制冷壓縮機組油泵旁通油路結構的改進設計

外接的旁通油路不但要占用螺桿式制冷壓縮機組的安裝空間，使得螺桿式制冷壓縮機組的油路系統變得復雜，同時此旁通油路上還需要安裝一截止止回閥以控制潤滑油的單向流動，不但增加機組成本，而且接管與閥需要焊接聯接，這會增加機組的裝配工時，焊接時的焊渣還有可能殘留在油的管道內，從而污染螺桿式制冷壓縮機潤滑油。如何避免壓差供油運行的螺桿式制冷壓縮機組必須在油泵油路旁平行并列一個旁通油路，已經成為本領域技術人員亟待解決的問題，外接的旁通油路基本結構如圖1所示。

圖1 油泵與帶旁通油路結構

本文的目的是為了解決上述背景技術存在的不足，提出一種結構簡單、穩定且安全性高的自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機組用油泵如圖2所示。

圖2 自帶旁通油路的油泵體結構

油泵體上主要設有進油道、出油道、閥芯、閥芯活動通道、旁通油路、閥芯限位套、彈簧、閥蓋、密封墊。改進后的油泵主要是在油泵體上設置有進油道和與螺桿式制冷壓縮機連通的出油道，泵體內設置有閥芯活動的通道和旁路油路，閥芯活動通道沿垂直設置于進油道的頂部且與進油道連通，閥芯活動通道內設置有能在閥芯活動通道沿垂直方向運動的閥芯，閥芯活動通道的底部與進油道交匯處設置有閥芯限位套，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連通。閥芯限位套為環狀銅套嵌置在閥芯活動通道底部內壁上，閥芯活動通道頂部設置有閥蓋，閥蓋與閥芯活動通道的閥芯之間設置有彈簧，閥蓋與閥芯活動通道頂部周圍設置有密封墊。

設計的泵體有旁通的鑄造通道，閥芯安裝在泵體的旁通通道內，銅套與閥芯配合，可以形成密封；為適應制冷壓縮機的使用工況，銅套的材質要求能夠耐各種常用的制冷工質和冷凍機油；彈簧安裝在閥芯內，精確設計計算確定的彈簧力，可以使閥芯在泵體內運動自如，而開啟時又不會產生過大的阻力損失；閥蓋和密封墊將泵體密封，防止流體介質向大氣泄露。

自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機組用油泵的工作原理為：當螺桿式制冷壓縮機啟動時，泵體啟動運轉，閥芯在自重與彈簧的共同作用停留在底端底部，從而關閉旁通油路，潤滑油從油道吸入，經由出油道直接排出。當螺桿式制冷壓縮機組啟動完成畢，進入正常運動狀態后，泵體停止運轉，此時泵體內的高壓潤滑油會推動閥芯在閥芯活動通道內向上運動，從而使旁通油路通過閥芯活動通道與進油道連通，潤滑油經由旁通油路直接流入螺桿式制冷壓縮機中。

3 結論

新設計的自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機組用油泵，結構簡單，通過在泵體內設置旁通油路的結構，避免了現有技術中在油泵油路旁外接一個旁通油路情況，使得整體結構更加緊湊，降低了制造成本及工時，同時將旁通油路直接集成在泵體內，整個自帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機組用泵體可以一次沖壓成型，整體結構穩定性高、運行安全；打開油泵閥蓋即可將更換閥芯，并對閥芯活動通道以及旁通油路進行清潔。改進后的自帶旁通油路的油泵可以在功能上達到與原來帶旁通油路的螺桿式制冷壓縮機組的效果完全相同，而螺桿式制冷壓縮機組的制造成本則更低，控制更簡單，也減少機器的故障率，從而能夠增加螺桿式制冷壓縮機組制造商的效益。