CN105464989A - 一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供油装置，包括旋转部件(2)，设置于所述旋转部件(2)下端的背压油池(21)，其还包括设置于所述旋转部件(2)内部的且能够连通所述背压油池(21)和所述旋转部件(2)上端面之间的供油通道(15)，及设置于所述供油通道(15)中能根据所述旋转部件(2)转速的大小而控制该供油通道(15)接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构。通过本发明能够对尤其是涡旋压缩机的供油量进行控制，能够根据旋转部件尤其是涡旋压缩机的动涡旋盘的转速而调节供油量，使得供油装置无需施加驱动力，利用旋转部件速度的变化，便能实现供油通道的开闭。本发明还涉及具有该供油装置的涡旋压缩机及控制方法。

Description

一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及控制方法
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及控制方法。
背景技术
一般来说，涡旋压缩机由密闭外壳、动涡旋盘、静涡旋盘、曲轴、机座、防自转机构及电机等组成。动、静涡旋盘的型线均是螺旋形，动涡旋盘相对静涡旋盘偏心并相差180度安装，理论上它们轴向会在几条直线上接触(在横截面上则为几个点接触)，涡旋体型线的端部与相对的涡旋体底部相接触，于是在动、静涡旋盘间形成了一系列月牙形空间，即基元容积。在动涡旋盘以静涡旋盘的中心为旋转中心并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动，此时，冷媒被逐渐推向中心空间，其容积不断缩小而压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体。
随着空调机组负荷变化范围越来越大，使得涡旋压缩机的运转频率范围越来宽，为保证各摩擦副的可靠性，油路系统的设计很关键。轴承处的供油主要通过曲轴中心油孔和径向油孔保证，能够实现油量的精确控制。泵体涡旋压缩腔内的摩擦副主要由背压腔的油气进行润滑，当背压腔外围由吸气压力组成时，背压腔的油气混合气体可以顺利进入压缩腔，从而能够带油进入压缩腔，保证动静涡旋盘在运转过程中的润滑和密封性能。
但背压腔采用中间压力的气体时(中间压力指介于吸气和排气压力之间的气体压力)，由于背压腔与吸气腔隔断，背压腔的油路不能顺利进入压缩腔，容易造成压缩腔缺油现象，特别是高频运转时，压缩腔的需油量更大，严重降低了涡旋压缩机的可靠性。
由于现有技术中的涡旋压缩机存在向吸气腔供油量不稳定的问题，特别是当背压腔与吸气腔不连通时，存在供油量不可控的缺点；并且现有动盘尾部的供油通路不能根据转速调节供油量，吸气腔供油量与动静盘腔体的实际需油量操作不一致等的技术问题，因此本发明研究设计出一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及控制方法。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的涡旋压缩机存在供油量不可控且动盘尾部的供油通路不能根据转速调节供油量的缺陷，从而提供一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及控制方法。
本发明提供一种供油装置，包括旋转部件，设置于所述旋转部件下端的背压油池，其还包括设置于所述旋转部件内部的且能够连通所述背压油池和所述旋转部件上端面之间的供油通道，及设置于所述供油通道中能根据所述旋转部件转速的大小而控制该供油通道接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构。
优选地，所述供油通道设置于所述旋转部件上的靠近所述旋转部件径向外缘端的位置。
优选地，所述供油通道为“Z”形结构，包括与所述旋转部件下端面相连通且沿所述旋转部件旋转轴向方向设置的进油孔、与所述旋转部件上端面相连通且沿所述旋转部件轴向方向设置的出油孔及设置于所述旋转部件内部沿其径向设置且能够连通所述进油孔和所述出油孔的导油通道。
优选地，在所述供油通道中还分别设置有用于调节油流量大小的节流结构和用于储存油及封堵供油通道一端的油塞。
优选地，所述控制机构包括在所述旋转部件下端面上沿其径向方向开设的且与所述进油孔相连通的滑块槽以及设置于所述滑块槽中能通过沿径向运动而使得所述进油孔关闭、打开及调节打开开度的滑块。
优选地，在所述滑块槽内靠近所述旋转部件的径向外缘一端设置有连接所述旋转部件和所述滑块的弹簧。
优选地，所述滑块的上端面与所述滑块槽的上端面贴合设置。
优选地，所述旋转部件的下端面还设置有密封圈，所述密封圈的上端面将所述滑块槽密封且与所述滑块的下端面贴合。
优选地，在所述密封圈上与所述旋转部件上的进油孔对应位置处还设置有与该进油孔相连通的导油孔。
优选地，所述滑块采用圆柱销的结构形式。
优选地，所述滑块和弹簧采用一体式结构镶嵌在所述旋转部件的下端面。
本发明还提供一种涡旋压缩机，其包括前述的供油装置，且所述旋转部件为所述涡旋压缩机的动涡旋盘，所述背压油池为形成在所述动涡旋盘下端的背压腔，所述供油通道用于导通所述涡旋压缩机的压缩腔与所述背压腔。
优选地，在所述涡旋压缩机的静涡旋盘上设置有与所述压缩腔相连通设置的静涡旋油孔和与所述静涡旋油孔相连通的静涡旋油槽，所述静涡旋油槽设置于所述静涡旋盘的端面，连通至压缩机的吸气口。
本发明还提供一种涡旋压缩机的供油控制方法，其使用具有前述供油装置的涡旋压缩机对所述涡旋压缩机的供油过程进行控制。
优选地，当所述动涡旋盘转速较低时，所述供油通道被所述控制机构关闭，此时油被隔离在动涡旋盘下端的背压腔中；
当所述动涡旋盘转速较高时，所述供油通道被所述控制机构打开，此时背压腔中的油经由所述供油通道进入动涡旋盘与静涡旋盘之间的压缩腔中对相应的部件进行润滑。
本发明提供的一种供油装置、具有其的涡旋压缩机及供油控制方法具有如下有益效果：
1.能够对尤其是涡旋压缩机的供油量进行控制，并且能够根据旋转部件尤其是涡旋压缩机的动涡旋盘的转速而调节供油量；
2.还能够使得尤其是涡旋压缩机的吸气腔的供油量稳定，产生稳定地供油，并且使得吸气腔的供油量与动、静涡旋盘腔体的实际需油量达到一致的有益效果；
3.本发明提供了一种稳定可靠的压缩腔供油方式，能够根据压缩腔或吸气腔的需油量随频率变化的特点，该供油方式能够自动调节供油量，满足吸气腔低频和高频的实际需油量；控制机构能够根据转速不同，自动调节供油量大小，低频时供油通路关闭，高频时供油通路打开；
4.使得供油装置无需施加驱动力，利用动涡旋盘速度变化，便能实现供油通道的开闭。
附图说明
图1是现有技术中的一般涡旋压缩机构成的剖面图；
图2是本发明结构供油通道关闭状态下的剖视图；
图3是本发明结构供油通道打开状态下的剖视图；
图4是本发明供油装置供油孔关闭的俯视图；
图5是本发明供油装置供油孔打开的俯视图；
图6是本发明动盘供油通道剖视图；
图7是本发明静盘供油通道俯视图。
图中附图标记表示为：
1—静涡旋盘，2—动涡旋盘(旋转部件)，3—上支架，4—曲轴，5—十字滑环，6—下支架，7—电机转子，8—电机定子，9—静盘吸气口，10—吸气管，11—密封圈，12—排气管，13—滑块，14—弹簧，15—供油通道，16—油塞，17—吸油管，18—导油片，19—曲轴油孔，20—曲轴头部出油孔，21—背压腔(背压油池)，22—进油孔，23—节流结构，24—导油通道，25—出油孔，26—滑块槽，27—静涡旋油孔，28—静涡旋油槽。
具体实施方式
如图4-6所示，本发明提供一种供油装置，包括旋转部件2，设置于所述旋转部件2下端的背压油池，其还包括设置于所述旋转部件2内部的且能够连通所述背压油池和所述旋转部件2上端面之间的供油通道15，及设置于所述供油通道15中能根据所述旋转部件2转速的大小而控制该供油通道15接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构。
通过本发明的设置于所述供油通道中能根据所述旋转部件转速的大小而控制该供油通道接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构，能够对尤其是涡旋压缩机的供油量进行控制，并且能够根据旋转部件尤其是涡旋压缩机的动涡旋盘的转速而调节供油量；还能够使得尤其是涡旋压缩机的吸气腔的供油量稳定，产生稳定地供油，并且使得吸气腔的供油量与动、静涡旋盘腔体的实际需油量达到一致的有益效果；使得供油装置无需施加驱动力，利用旋转部件速度的变化，便能实现供油通道的开闭。
优选地，所述供油通道15设置于所述旋转部件2上的靠近所述旋转部件2径向外缘端的位置。将供油通道设置于旋转部件上靠近径向外缘端的位置能够使得供油通道中的控制机构能够在旋转部件旋转时产生较大的离心力，从而使得能够在旋转部件转速较大时，产生足够的离心力以实现供油通道的自动打开，达到无需施加驱动力而提升控制供油通道开、闭的作用。
优选地，所述供油通道15为“Z”形结构，包括与所述旋转部件2下端面相连通且沿所述旋转部件2旋转轴向方向设置的进油孔22、与所述旋转部件2上端面相连通且沿所述旋转部件2轴向方向设置的出油孔25及设置于所述旋转部件2内部沿其径向设置且能够连通所述进油孔22和所述出油孔25的导油通道24。通过将供油通道设置成“Z”形结构能够加大油路长度，减缓流通速度，方便很好有效地对油路进行控制作用。
优选地，在所述供油通道15中还分别设置有用于调节油流量大小的节流结构23和用于储存油及封堵供油通道一端的油塞16。通过设置节流结构能够有效地对油路的流量进行控制作用；油塞作用是用于和供油通道一起储存油，且具有封堵供油通道的一端的作用。
优选地，所述控制机构包括在所述旋转部件2下端面上沿其径向方向开设的且与所述进油孔22相连通的滑块槽26以及设置于所述滑块槽26中能通过沿径向运动而使得所述进油孔22关闭、打开及调节打开开度的滑块13。通过在上述位置设置上述结构的滑块槽及设置于滑块槽中的滑块，能够通过旋转部件在旋转时使得滑块产生一定的离心力，从而在滑块槽中作径向运动，从而达到打开或关闭进油孔的目的和作用，有效地起到了无需驱动力而根据转速(或旋转频率)进行控制供油通道开、闭或调节开度大小的作用。
优选地，在所述滑块槽26内靠近所述旋转部件2的径向外缘一端设置有连接所述旋转部件2和所述滑块13的弹簧14。通过在上述位置设置弹簧是为了有效地对滑块产生一定的弹性推力，在转速较小的情况下，弹簧处于压缩状态，将滑块推至左端而将进油孔22堵住，此时供油通道不进油；而当转速较大时，滑块向右的离心力克服了弹簧的弹性推力等力后使得滑块向右运动，将进油孔22打开，起到了根据转速有效控制滑块运动的目的，进而达到控制供油通道随着转速大小而是否供油的目的。
优选地，所述滑块13的上端面与所述滑块槽26的上端面贴合设置。将滑块的上端面与滑块槽的上端面贴合设置是为了增大滑块运动的摩擦力，使得滑块要能产生向右运动除了需要克服弹簧弹性推力之外还要克服该摩擦力的作用，从而增大了供油通道进行供油的转速条件，起到有效控制供油的作用。
优选地，所述旋转部件2的下端面还设置有密封圈11，所述密封圈11的上端面将所述滑块槽26密封且与所述滑块13的下端面贴合。通过密封圈的设置对旋转部件的下端面起到了很好的密封作用，防止了旋转部件上方的气体泄漏至其下方，并且增大了滑块下端面的摩擦力，使得旋转部件转速达到一定程度、滑块的离心力大到克服滑块与滑块槽的摩擦力、滑块与密封圈端面的摩擦力、滑块尾部的弹簧力之和时，才能打开供油孔，从而使得背压油池中的油能够通过供油通道进入旋转部件的上端面，起到了有效的控制作用。进一步优选该密封圈的材料为PTFE。
优选地，所述密封圈11在位于所述旋转部件2上的进油孔22位置处设置有与该进油孔22相连通的导油孔。通过设置该导油孔能够起到将背压油池中的油通过该导油孔进入该进油孔，从而进入供油通道中的作用。
优选地，所述滑块13采用圆柱销的结构形式，将滑块设置成圆柱销的形式减小了其与滑块槽和密封圈之间的接触面积，减小滑动过程的阻力，提高了供油装置打开的频率，还便于加工。
优选地，所述滑块13和弹簧14采用一体式结构镶嵌在所述旋转部件2的下端面，这样能够更加方便地加工，实现供油通道15的打开或关闭。
如图2-3所示，本发明还提供一种涡旋压缩机，其包括前述的供油装置，且所述旋转部件2为所述涡旋压缩机的动涡旋盘2，所述背压油池21为形成在所述动涡旋盘2下端的背压腔21，所述供油通道用于导通所述涡旋压缩机的压缩腔与所述背压腔21。
通过本发明的包括前述供油装置的涡旋压缩机，经设置于所述供油通道中能根据所述动涡旋盘2转速的大小而控制该供油通道接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构，能够对涡旋压缩机的供油量进行控制，并且能够根据动涡旋盘的转速而调节供油量；还能够使得涡旋压缩机的吸气腔的供油量稳定，产生稳定地供油，并且使得吸气腔的供油量与动、静涡旋盘腔体的实际需油量达到一致的有益效果；使得供油装置无需施加驱动力，利用动涡旋盘速度的变化，便能实现供油通道的开闭。
本发明提供了一种稳定可靠的压缩腔供油方式，能够根据压缩腔的需油量随频率变化的特点，该供油方式能够自动调节供油量，满足压缩腔低频和高频的实际需油量；控制机构能够根据转速不同，自动调节供油量大小，低频时供油通路关闭，高频时供油通路打开；使得供油装置无需施加驱动力，利用动涡旋盘速度变化，便能实现供油通道的开闭。
如图7所示，优选地，在所述涡旋压缩机的静涡旋盘1上设置有与所述压缩腔相连通设置的静涡旋油孔27和与所述静涡旋油孔27相连通的静涡旋油槽28，所述静涡旋油槽28设置于所述静涡旋盘1的端面，围绕旋转中心以圆弧形状的形式连通至压缩机的吸气口9。能够对动静盘端面的摩擦副和压缩腔供油，从而降低摩擦副的摩擦和磨损，同时对涡旋压缩机吸气腔供油能够提供泵体的密封性；还能够对吸气腔进行供油，能够根据或吸气腔的需油量随频率变化的特点，该供油方式能够自动调节供油量，满足吸气腔低频和高频的实际需油量。
本发明还提供一种涡旋压缩机的供油控制方法，其使用具有前述供油装置的涡旋压缩机对所述涡旋压缩机的供油过程进行控制。通过本发明的控制方法，经设置于所述供油通道中能根据所述动涡旋盘2转速的大小而控制该供油通道接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构，能够对涡旋压缩机的供油量进行控制，并且能够根据动涡旋盘的转速而调节供油量；还能够使得涡旋压缩机的吸气腔的供油量稳定，产生稳定地供油，并且使得吸气腔的供油量与动、静涡旋盘腔体的实际需油量达到一致的有益效果；使得供油装置无需施加驱动力，利用动涡旋盘速度的变化，便能实现供油通道的开闭。
优选地，当所述动涡旋盘转速较低时，所述供油通道被所述控制机构关闭，此时油被隔离在动涡旋盘下端的背压腔中；
当所述动涡旋盘转速较高时，所述供油通道被所述控制机构打开，此时背压腔中的油经由所述供油通道进入动涡旋盘与静涡旋盘之间的压缩腔中对相应的部件进行润滑。实现了根据转速的变化而打开或关闭供油通道以及调节供油通道打开的开度大小的作用和目的。
下面介绍一下本发明的优选实施例
如图1所示，压缩机在运转过程中，冷媒由吸气管10进入压缩机静涡旋盘1的吸气口9，在静涡旋盘1和动涡旋盘2形成的月牙型空间内进行压缩，压缩终了冷媒气体由静涡旋盘1的中心排气口排出，进入上部空间，经静涡旋盘1和上支架3的排气通道(未给出)进入电机8上部空间，冷却电机8后的气体进入排气管12，排出壳体外部空间。
一般涡旋压缩机中的油路系统为，压缩机底部油池通过吸油管17和导油片18进入曲轴的内部供油通孔19，当曲轴油孔19是偏心布置，所以在曲轴旋转过程中，由于离心力的作用，共有孔19中的油上升到曲轴头部的出油孔20，润滑动盘轴承后流入背压油池21，通过设置回油孔(回油管)使背压油池的油回流到压缩机底部油池，形成一个油路循环。其中背压油池中的油部分可以通过密封圈11进入中压腔(未给出)，在十字滑环5的搅动作用下进入吸气腔，但通过密封圈的油量无法控制，不能满足转速变化时压缩腔的实际需油量。
图2和3为本发明的供油装置在压缩机中的关闭和打开状态，通过在背压油池21和密封圈11的区域设置供油装置，当打开时，供油通道中的进油孔22与背压油池21连通，把背压油池21中的油引流到动静盘端面，从而进入压缩腔实现腔体的润滑和密封。供油装置处于关闭状态时，虽然供油装置仍然处于背压腔区域，但进油孔22被堵住，无法连通背压油池与动静盘端面，不会增大压缩腔的供油量。
本发明供油装置的具体实施形式，如图4～7所示，通过在动盘基板设置供油通道15，通道一端出油孔25位于基板正面连通动静盘接触面，通道另一端进油孔22位于基板背面，负责连通背压油池21区域，同时进油孔22在PTFE密封圈11运动区域的内部。当供油装置中的滑块13由于离心力的作用向右移动，此时供油通道15能够与PTFE内部的高压油池贯通，由于背压油池与动盘正面的吸气压力存在压差，背压油池21内的润滑油能够通过进油孔22、导油通道24和出油孔25(三者统称为供油通道15)到动盘正面，结合静盘端面的油槽27和28，能够对动静盘端面的摩擦副和压缩腔供油，从而降低摩擦副的摩擦和磨损，同时对涡旋压缩机吸气腔供油能够提供泵体的密封性。
本发明的供油装置，通过速度(角速度与频率对应)来控制滑块13的移动，从而实现进油孔22的打开或关闭，当涡旋压缩机转速较大时(频率高于80Hz)，由于动涡旋盘2和滑块13相对于曲轴中心属于偏心结构，频率大时，离心力也同步增加，由于离心力与频率的平方成正比，所以频率越高、滑块13的离心力越大，从而能够顺利克服滑块13与动盘滑块槽26的摩擦力、滑块与PTFE密封圈11端面的摩擦力、滑块13尾部的弹簧14弹性力之和。当压缩机的转速较低时，由于滑块13的离心力小于滑块与动盘、PTFE密封圈的摩擦力、弹簧力之和，滑块被压紧在左端，实现进油孔22的关闭。
本发明结构中的滑块13可以采用圆柱销的形式，便于加工和减小滑动过程的阻力，提高供油装置打开的频率。
本发明的滑块+弹簧的控制方式，也可以采用一体式结构，然后镶嵌在动盘背面，实现供油通道15的打开或关闭。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种供油装置，包括旋转部件(2)，设置于所述旋转部件(2)下端的背压油池(21)，其特征在于：还包括设置于所述旋转部件(2)内部的且能够连通所述背压油池(21)和所述旋转部件(2)上端面之间的供油通道(15)，及设置于所述供油通道(15)中能根据所述旋转部件(2)转速的大小而控制该供油通道(15)接通、关闭或调节导通开度大小的控制机构。
2.根据权利要求1所述的供油装置，其特征在于：所述供油通道(15)设置于所述旋转部件(2)上的靠近所述旋转部件(2)径向外缘端的位置。
3.根据权利要求1或2所述的供油装置，其特征在于：所述供油通道(15)为“Z”形结构，包括与所述旋转部件(2)下端面相连通且沿所述旋转部件(2)旋转轴向方向设置的进油孔(22)、与所述旋转部件(2)上端面相连通且沿所述旋转部件(2)轴向方向设置的出油孔(25)及设置于所述旋转部件(2)内部沿其径向设置且能够连通所述进油孔(22)和所述出油孔(25)的导油通道(24)。
4.根据权利要求1-3之一所述的供油装置，其特征在于：在所述供油通道(15)中还分别设置有用于调节油流量大小的节流结构(23)和用于储存油及封堵供油通道一端的油塞(16)。
5.根据权利要求3所述的供油装置，其特征在于：所述控制机构包括在所述旋转部件(2)下端面上沿其径向方向开设的且与所述进油孔(22)相连通的滑块槽(26)以及设置于所述滑块槽(26)中能通过沿径向运动而使得所述进油孔(22)关闭、打开及调节打开开度的滑块(13)。
6.根据权利要求5所述的供油装置，其特征在于：在所述滑块槽(26)内靠近所述旋转部件(2)的径向外缘一端设置有连接所述旋转部件(2)和所述滑块(13)的弹簧(14)。
7.根据权利要求5-6之一所述的供油装置，其特征在于：所述滑块(13)的上端面与所述滑块槽(26)的上端面贴合设置。
8.根据权利要求5-7之一所述的供油装置，其特征在于：所述旋转部件(2)的下端面还设置有密封圈(11)，所述密封圈(11)的上端面将所述滑块槽(26)密封且与所述滑块(13)的下端面贴合。
9.根据权利要求8所述的供油装置，其特征在于：在所述密封圈(11)上与所述旋转部件(2)上的进油孔(22)对应位置处还设置有与该进油孔(22)相连通的导油孔。
10.根据权利要求5-9之一所述的供油装置，其特征在于：所述滑块(13)采用圆柱销的结构形式。
11.根据权利要求6所述的供油装置，其特征在于：所述滑块(13)和弹簧(14)采用一体式结构镶嵌在所述旋转部件(2)的下端面。
12.一种涡旋压缩机，其特征在于：包括权利要求1-11之一所述的供油装置，且所述旋转部件为所述涡旋压缩机的动涡旋盘(2)，所述背压油池为形成在所述动涡旋盘(2)下端的背压腔(21)，所述供油通道(15)用于导通所述涡旋压缩机的压缩腔与所述背压腔(21)。
13.根据权利要求12所述的涡旋压缩机，其特征在于：在所述涡旋压缩机的静涡旋盘(1)上设置有与所述压缩腔相连通设置的静涡旋油孔(27)和与所述静涡旋油孔(27)相连通的静涡旋油槽(28)，所述静涡旋油槽(28)设置于所述静涡旋盘(1)的端面，连通至压缩机的吸气口(9)。
14.一种涡旋压缩机的供油控制方法，其特征在于：使用权利要求12-13之一的具有所述供油装置的涡旋压缩机对所述涡旋压缩机的供油过程进行控制。
15.根据权利要求14所述的供油控制方法，其特征在于：当所述动涡旋盘转速较低时，所述供油通道被所述控制机构关闭，此时油被隔离在动涡旋盘下端的背压腔中；
当所述动涡旋盘转速较高时，所述供油通道被所述控制机构打开，此时背压腔中的油经由所述供油通道进入动涡旋盘与静涡旋盘之间的压缩腔中对相应的部件进行润滑。
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