油泵自带旁通油路的应用研究

刘进亮，夏航，王亚利

（武汉新世界制冷工业有限公司，湖北武汉 430023）

1 前言

通常所称的螺杆制冷压缩机即指双螺杆制冷压缩机。与活塞式制冷压缩机等其他类型的制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机是一种比较新颖的压缩机。就气体压力提高的原理而言，螺杆式制冷压缩机与活塞式压缩机相同，都属于容积式压缩机。就主要部件的运动形式而言，又与透平压缩机相似。所以，螺杆式压缩机同时兼有上述两类压缩机的特点，可靠性高，操作维护方便，动力平衡性能好，适应性强，并且可以实现流体的多相混输。由于螺杆式压缩机所具有的上述众多优点，使得它被广泛应用于空调、冷冻、啤酒、化工、水利、冻结等各个工业领域。

在螺杆式制冷压缩机组中，由于机组正常运行时不停地压缩制冷工质气体（通常是氨或氟利昂），这会使得被压缩的气体温度升得很高；同时螺杆式制冷压缩机中支撑阴阳转子的轴承、密封工质气体的轴封等零件都在高速地摩擦旋转发热。这些热量都必须即时排走，否则热量在螺杆式制冷压缩机局部累积，使局部的温度升得很高，导致螺杆式制冷压缩机出现故障损坏。因此在螺杆式制冷压缩机组运行时必须要不停地喷入温度较低的润滑油，以带走产生的热量。

目前常用的是两种方式喷入润滑油：一种是外接油泵常开，靠油泵产生的高压强制性地向螺杆式制冷压缩机中喷入高压油，此方式通常简称为强制供油运行方式；另一种是油泵只在螺杆式制冷压缩机开机前短时间运行，向螺杆式制冷压缩机内喷入高压油。待螺杆式制冷压缩机正常运行后，油泵即停止运转，靠螺杆式制冷压缩机自身产生的高压推动润滑油喷入到压缩机的低压部位，此方式通常简称为压差供油运行方式。靠压差供油运行的螺杆式制冷压缩机组必须在油泵油路旁平行并列一个旁通油路，当油泵运转时，此旁通油路在单向阀的作用下自动关闭；当油泵停止运转时，此旁通油路靠压缩机产生的高压自动开启运行。

2 螺杆式制冷压缩机组油泵旁通油路结构的改进设计

外接的旁通油路不但要占用螺杆式制冷压缩机组的安装空间，使得螺杆式制冷压缩机组的油路系统变得复杂，同时此旁通油路上还需要安装一截止止回阀以控制润滑油的单向流动，不但增加机组成本，而且接管与阀需要焊接联接，这会增加机组的装配工时，焊接时的焊渣还有可能残留在油的管道内，从而污染螺杆式制冷压缩机润滑油。如何避免压差供油运行的螺杆式制冷压缩机组必须在油泵油路旁平行并列一个旁通油路，已经成为本领域技术人员亟待解决的问题，外接的旁通油路基本结构如图1所示。

图1 油泵与带旁通油路结构

本文的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种结构简单、稳定且安全性高的自带旁通油路的螺杆式制冷压缩机组用油泵如图2所示。

图2 自带旁通油路的油泵体结构

油泵体上主要设有进油道、出油道、阀芯、阀芯活动通道、旁通油路、阀芯限位套、弹簧、阀盖、密封垫。改进后的油泵主要是在油泵体上设置有进油道和与螺杆式制冷压缩机连通的出油道，泵体内设置有阀芯活动的通道和旁路油路，阀芯活动通道沿垂直设置于进油道的顶部且与进油道连通，阀芯活动通道内设置有能在阀芯活动通道沿垂直方向运动的阀芯，阀芯活动通道的底部与进油道交汇处设置有阀芯限位套，旁通油路呈水平布置且其一端与阀芯活动通道的下部连通，旁通的油路的另一端与螺杆式制冷压缩机连通。阀芯限位套为环状铜套嵌置在阀芯活动通道底部内壁上，阀芯活动通道顶部设置有阀盖，阀盖与阀芯活动通道的阀芯之间设置有弹簧，阀盖与阀芯活动通道顶部周围设置有密封垫。

设计的泵体有旁通的铸造通道，阀芯安装在泵体的旁通通道内，铜套与阀芯配合，可以形成密封；为适应制冷压缩机的使用工况，铜套的材质要求能够耐各种常用的制冷工质和冷冻机油；弹簧安装在阀芯内，精确设计计算确定的弹簧力，可以使阀芯在泵体内运动自如，而开启时又不会产生过大的阻力损失；阀盖和密封垫将泵体密封，防止流体介质向大气泄露。

自带旁通油路的螺杆式制冷压缩机组用油泵的工作原理为：当螺杆式制冷压缩机启动时，泵体启动运转，阀芯在自重与弹簧的共同作用停留在底端底部，从而关闭旁通油路，润滑油从油道吸入，经由出油道直接排出。当螺杆式制冷压缩机组启动完成毕，进入正常运动状态后，泵体停止运转，此时泵体内的高压润滑油会推动阀芯在阀芯活动通道内向上运动，从而使旁通油路通过阀芯活动通道与进油道连通，润滑油经由旁通油路直接流入螺杆式制冷压缩机中。

3 结论

新设计的自带旁通油路的螺杆式制冷压缩机组用油泵，结构简单，通过在泵体内设置旁通油路的结构，避免了现有技术中在油泵油路旁外接一个旁通油路情况，使得整体结构更加紧凑，降低了制造成本及工时，同时将旁通油路直接集成在泵体内，整个自带旁通油路的螺杆式制冷压缩机组用泵体可以一次冲压成型，整体结构稳定性高、运行安全；打开油泵阀盖即可将更换阀芯，并对阀芯活动通道以及旁通油路进行清洁。改进后的自带旁通油路的油泵可以在功能上达到与原来带旁通油路的螺杆式制冷压缩机组的效果完全相同，而螺杆式制冷压缩机组的制造成本则更低，控制更简单，也减少机器的故障率，从而能够增加螺杆式制冷压缩机组制造商的效益。