CN115405491A - 一种自动调节泵油量的曲轴组件及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动调节泵油量的曲轴组件及其工作方法，包括曲轴，曲轴包含长轴，所述长轴包含内孔和螺旋油槽，所述螺旋油槽的底端开有与内孔连通的油孔一，其特征在于，内孔中设置有控油机构，所述控油机构包含可升降的设置于内孔顶部的控油阀；所述控油阀包含与内孔配合的带内腔的阀体，阀体的顶部外圈设置有与油孔一配合的油环，油环上开有与内腔连通的油孔二，控油阀的升降高度小于油孔一的直径与油孔二的直径之和，所述阀体的底面开有与内腔连通的进油口；所述控油机构还包含有位于控油阀的底部的导油管，所述导油管内活动设置有螺旋油泵，螺旋油泵的底部设置有固定部；有着泵油量自动调节、结构简单、功耗低的优点。
Description
技术领域
本发明属于压缩机曲轴组件技术领域，具体涉及到一种自动调节泵油量的曲轴组件及其工作方法。
背景技术
曲轴是压缩机的动力传动部件，同时也是泵油系统的重要组成。压缩机通过曲轴的转动，利用螺旋升角结构将压缩机底部的油液泵送到各个机构处进行润滑和降温。
中国发明专利(CN201911121901.5)公开了一种用于曲轴的泵油系统，包括：曲轴，及曲轴内部的主油孔；螺旋油泵，螺旋油泵伸入主油孔内，用于将油泵送至油孔内；固定装置，固定装置固定螺旋油泵，使螺旋油泵无法随曲轴旋转。本发明的泵油系统，有效改善高频90HZ以上的搅油问题，保证油池液面的稳定，实现高频转速与泵油量的有效匹配，增强润滑效果，减小主轴承配合长度，曲轴内径细化，降低高频运行的轴承温升，降低轴承的粘性损耗，提高机械效率，从而提高了压缩机的性能，但是泵油结构固定，随着曲轴转速的增加或减少，泵油量也会大幅变化，无法保持各个机构间恒定的油量供应。
中国实用新型专利(CN201721590762.7)公开了一种压缩机泵油调节装置，包括曲轴分离泵和阀门调节机构，曲轴分离泵包括分离泵油路和曲拐出油孔，分离泵油路的末端与曲拐出油孔相连，阀门调节机构包括阀块、螺旋弹簧和导流管，螺旋弹簧的两端分别与阀块和导流管相连接，阀门调节机构设于分离泵油路中，导流管与分离泵油路的上端或曲拐出油孔固定连接，阀块通过螺旋弹簧与分离泵油路形成滑动连接。其在曲轴偏心轴内设置阀门调节机构，结构相对复杂，不便于曲轴的安装制造。
现有技术的问题在于，压机泵油量随着曲轴转速的增加会发生大幅的加大，无法稳定在有效的泵油量范围内；压缩机泵油结构恒定，无法在压缩机运行过程中对泵油量进行有效的调控；泵油过多会增加压机功率的功耗。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种自动调节泵油量的曲轴组件及其工作方法，有着泵油量自动调节、结构简单、功耗低的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动调节泵油量的曲轴组件，包括曲轴，所述曲轴包含长轴，所述长轴包含内孔和螺旋油槽，所述螺旋油槽的底端开有与内孔连通的油孔一，所述内孔中设置有控油机构，所述控油机构包含可升降的设置于内孔顶部的控油阀；所述控油阀包含与内孔配合的带内腔的阀体，所述阀体的顶部外圈设置有与油孔一配合的油环，所述油环上开有与内腔连通的油孔二，所述控油阀的升降高度小于油孔一的直径与油孔二的直径之和，所述阀体的底面开有与内腔连通的进油口；所述控油机构还包含有位于控油阀的底部的导油管，所述导油管内活动设置有螺旋油泵，所述螺旋油泵的底部设置有用于使螺旋油泵无法随曲轴转动的固定部。
上述方案中曲轴内孔用于安装泵油组件，内孔的机油通过油孔一进入螺旋油道，螺旋油槽作为油流动通道，同时对曲轴外圈进行润滑，在内孔中设置控油机构，通过活动设置控油阀来对泵油量进行自动调节，来对油的流动进行控制，阀体设置为圆柱体与内孔形状对应，控油阀的升降高度设置，使控油阀升降过程中油孔一不会完全关闭，压缩机运行时，曲轴带动导油管转动，螺旋油泵通过固定部保持不转，机壳内的机油通过导油管和螺旋油泵向上泵送，通过进油口流入到控油阀的内腔，内腔中的油通过油孔二流到油环处，接着从油孔一流到螺旋油槽中，接着泵送到机构处，油流到内腔时向内腔顶部提供顶升力，控油阀会随之而向上移动，油环与油孔一的连通面积会发生变化，曲轴转速过高时，油流速增加，顶升力增大，控油阀的油环高度升高，油环与油孔一的连通面积逐渐减小，降低油量的泵送面积，从而实现保持泵油流量恒定的功能，保证各机构润滑和降温油量，降低压缩机泵油的功耗。
本方案中自动的控油机构可以是金属与/或非金属材料制作而成，其中包括钢质、有色金属、合金、陶瓷、尼龙、特氟龙、PBT、橡胶、石墨类材料；其形状结构可以是环、圆球、圆柱、圆锥的形状。本发明与传统压缩机泵油机构相比较，自动的控油机构可有效的控制机油流量随转速升高而恒定不变，体现出更好的节油控制理念，而且降低了压缩机运行的功率的消耗，提升压缩机运行效率。
采用一种全新的自动调节泵油理念，设计和安装一个浮动控油阀，当曲轴转速在不超过1200r/min的低转速层次时，控油阀出油孔为低压位，此时压缩机本体的油道为全开流量，能供给压缩机低速运转所需的正常油量；当曲轴转速在不低于4500r/min的高转速层次时，控油阀通过油泵的油压带动控油阀上升，就切换到高压位，控油阀的油环与油孔一连通，而本体的油道为半开节流状态，则供给压缩机高速运转的油量得到节流控制。其泵油量不再随着曲轴转速的提高而增加，通过采用这样的全新自动调节泵油机构，可有效的控制机油流量，随转速升高而恒定不变；能更好的节油，可以降低压缩机运行的功率，从而达到提高压缩机的能效等级的作用。
进一步的，所述内孔的顶部开设有与曲轴的平衡块顶面连接的分油道，所述螺旋油泵顶部开有与内腔连通的油孔三，所述油孔三的横截面积小于内腔的横截面积。
设置油孔三使内腔中的部分油从分油道流到平衡块处，对部件进行润滑和降温，油孔三的横截面积设置，保证油对控油阀顶面的顶升力。
进一步的，所述分油道包含轴向油道一和与轴向油道一顶端连接的斜油道二。
设置轴向油道一和斜油道二来将油导向平衡块顶面。
进一步的，所述油环的横截面呈直角梯形设置，所述进油口的直径与导油管的内径相匹配，所述进油口处设有锥形结构。
油环截面形状设置，使油环和油孔一的连接过渡顺畅，方便油流动，方便加工，进油口直径与导油管内径相等，设置锥形结构，方便导油管的油进入到内腔。油环的横截面也可以设置为其他带倒角结构。进油口的直径与导油管的内径可相等设置。
进一步的，所述螺旋油泵包含至少一圈沿螺旋线设置的凸起部，固定部包含连接孔。
设置凸起部配合曲轴和导油管，使机油沿着凸起部向上泵送，通过固定部的连接孔对螺旋油泵底部进行固定，使螺旋油泵不随着曲轴转动。
进一步的，所述凸起部上开有漏油口，所述漏油口垂直于曲轴的轴向设置。
设置漏油口来减少从螺旋油泵处向上泵送的机油，垂直于轴向设置，方便加工，漏油效果好。
进一步的，所述导油管与内孔过盈配合，所述螺旋油泵与导油管间隙配合。
导油管与内孔保持相对固定，螺旋油泵与导油管保持间隙，方便相对转动。
一种上述的自动调节泵油量的曲轴组件的工作方法，包含如下步骤：
S1:压缩机启动后，压缩机内底部的机油在曲轴底端的螺旋油泵与导油管的作用下沿着曲轴的内孔向上输送；
S2：机油到达内孔顶部的控油阀的内腔中，向控油阀施加向上的油压，随着曲轴转速的提升或降低，油压也逐渐提升或降低，控油阀的高度随之升高或降低；
S3：随着控油阀的高度升高或降低，油孔一与油环连通的油路横截面积的大小随之减小或增大，从而调节机油流量。
上述方案中，S1步骤通过曲轴带动导油管转动，配合螺旋油泵，将机油向上泵送，曲轴的转速越快，泵油量越大；S2中当机油到达控油阀的内腔时，通过油压克服控油阀的重力，来改变控油阀的高度，曲轴转速越快，油压越大，控油阀越高，油流速也越快，反之，曲轴转速越慢，油压越小，控油阀越低，油流速越慢；S3中，控油阀没升高时，油孔一与油环连通的油路横截面积最大，而此时油流速较慢；随着控油阀升高，油孔一与油环连通的油路横截面积逐渐减小，而此时油流速较快，从而使油道内保持适中的机油流量，保证各机构润滑和降温油量，降低压缩机泵油的功耗。
进一步的，当曲轴转速在低转速层次时，控油阀为低压位，油路横截面积为全开状态；当曲轴转速超出低转速层次时，油压带动控油阀上升，控油阀的油环与油孔一部分重合，油路横截面积为节流状态。
低转速层次通常包含曲轴转速不超过1200r/min的层次，此时油压较小，控油阀为低压位位置，油孔一与油环连通的油路横截面积为全开状态；曲轴转速超出1200r/min时，油压带动控油阀上升，油孔一与油环连通的油路横截面积为部分打开状态，对油流量进行节流。
进一步的，当曲轴转速在高转速层次时，控油阀为高压位，油压带动控油阀上升到上止点，油路横截面积为半开节流状态。
高转速层次通常包含曲轴转速不低于4500r/min的层次，此时油路横截面积为半开节流状态，油路横截面积为全开状态的一半，保证油流量的有效性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过在曲轴内孔中设置可升降的控油阀，控油阀根据曲轴转速及对应的泵油的流速，配合自身重力作用在内孔顶部上下移动，来调节油孔二的开口大小，实现泵油量自动调节；
2.提供一种全新的压缩机泵油调节思路，在压缩机原有泵油结构上，通过给曲轴孔内设计控油装置，设计和安装一个浮动控油阀，控油阀的出油口根据油压自动调节到不同的压力位，调节油孔通路的大小，来实现油量调节功能；
3.通过对曲轴高转速情况下的泵油量进行控制，减少压缩机在泵油部分的功耗；
4.在现有曲轴组件的基础上进行改进，结构简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的实施例1的仰视图；
图2为图1的A-A视图；
图3为图1的B-B视图；
图4为本发明的实施例1的螺旋油泵的结构示意图；
图5为图4的仰视图；
图6为本发明的实施例1的控油阀的结构示意图；
图7为本发明的实施例2的仰视图；
图8为图7的C-C视图；
图9为图7的D-D视图；
图中：1、长轴；2、内孔；3、螺旋油槽；4、油孔一；5、油孔二；6、控油阀；7、油环；8、进油口；9、导油管；10、螺旋油泵；11、固定部；12、分油道；13、油孔三；14、锥形结构；15、凸起部；16、连接孔；17、漏油口。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语前、后、左、右等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-6所示，一种自动调节泵油量的曲轴组件，包括曲轴，所述曲轴包含长轴1，所述长轴1包含内孔2和螺旋油槽3，所述螺旋油槽3的底端开有与内孔2连通的油孔一4，所述内孔2中设置有控油机构，所述控油机构包含可升降的设置于内孔2顶部的控油阀6；所述控油阀6包含与内孔配合的带内腔的阀体，所述阀体的顶部外圈设置有与油孔一4配合的油环7，所述油环7上开有与内腔连通的油孔二5，所述控油阀6的升降高度小于油孔一4的直径与油孔二5的直径之和，所述阀体的底面开有与内腔连通的进油口8；所述控油机构还包含有位于控油阀6的底部的导油管9，所述导油管9内活动设置有螺旋油泵10，所述螺旋油泵10的底部设置有用于使螺旋油泵10无法随曲轴转动的固定部11。
上述方案中曲轴内孔2用于安装泵油组件，内孔2的机油通过油孔一4进入螺旋油道，螺旋油槽3作为油流动通道，同时对曲轴外圈进行润滑，在内孔2中设置控油机构，通过活动设置控油阀6来对泵油量进行自动调节，设置控油阀6来对油的流动进行控制，控油阀6的升降高度设置，使控油阀6升降过程中油孔一4不会完全关闭，压缩机运行时，曲轴带动导油管9转动，螺旋油泵10通过固定部11保持不转，机壳内的机油通过导油管9和螺旋油泵10向上泵送，通过进油口8流入到控油阀6的内腔，内腔中的油通过油孔二5流到油环7处，接着从油孔一4流到螺旋油槽3中，接着泵送到机构处，油流到内腔时向内腔顶部提供顶升力，控油阀6会随之而向上移动，油环7与油孔一4的连通面积会发生变化，曲轴转速过高时，油流速增加，顶升力增大，控油阀6的油环7高度升高，油环7与油孔一4的连通面积逐渐减小，降低油量的泵送面积，从而实现保持泵油流量恒定的功能，保证各机构润滑和降温油量，降低压缩机泵油的功耗。实施例中，内孔2的直径为9.6mm，导油管9外径10mm，内径8.5mm，螺旋油泵10外径8mm。油孔一4直径3.2mm，油孔二5直径2mm。
本方案中自动的控油机构可以是金属与/或非金属材料制作而成，其中包括钢质、有色金属、合金、陶瓷、尼龙、特氟龙、PBT、橡胶、石墨类材料；其形状结构可以是环、圆球、圆柱、圆锥的形状。本发明与传统压缩机泵油机构相比较，自动的控油机构可有效的控制机油流量随转速升高而恒定不变，体现出更好的节油控制理念，而且降低了压缩机运行的功率的消耗，提升压缩机运行效率。
采用一种全新的自动调节泵油理念，设计和安装一个浮动控油阀6，当曲轴转速在不超过1200r/min层次时，控油阀6出油孔为低压位，此时压缩机本体的油道为全开流量，能供给压缩机低速运转所需的正常油量；当曲轴转速在不低于4500r/min层次时，控油阀6通过油泵的油压带动控油阀6上升，就切换到高压位，控油阀6的油环7与油孔一4连通，而本体的油道为半开节流状态，则供给压缩机高速运转的油量得到节流控制。其泵油量不再随着曲轴转速的提高而增加，通过采用这样的全新自动调节泵油机构，可有效的控制机油流量，随转速升高而恒定不变；能更好的节油，可以降低压缩机运行的功率，从而达到提高压缩机的能效等级的作用。
进一步的，所述油环7的横截面呈直角梯形设置，所述进油口8的直径与导油管9的内径相等，所述进油口8处设有锥形结构14。
油环7截面形状设置，使油环7和油孔一4的连接过渡顺畅，方便油流动，方便加工，进油口8直径与导油管9内径相等，设置锥形结构14，方便导油管9的油进入到内腔。
进一步的，所述螺旋油泵10包含至少一圈沿螺旋线设置的凸起部15，固定部11包含连接孔16。
设置凸起部15配合曲轴和导油管9，使机油沿着凸起部15向上泵送，通过固定部11的连接孔16对螺旋油泵10底部进行固定，使螺旋油泵10不随着曲轴转动。
进一步的，所述凸起部15上开有漏油口17，所述漏油口17垂直于曲轴的轴向设置。
设置漏油口17来减少从螺旋油泵10处向上泵送的机油，垂直于轴向设置，方便加工，漏油效果好。
进一步的，所述导油管9与内孔2过盈配合，所述螺旋油泵10与导油管9间隙配合。
导油管9与内孔2保持相对固定，螺旋油泵10与导油管9保持间隙，方便相对转动。
一种上述的自动调节泵油量的曲轴组件的工作方法，包含如下步骤：
S1:压缩机启动后，压缩机内底部的机油在曲轴底端的螺旋油泵10与导油管9的作用下沿着曲轴的内孔2向上输送；
S2：机油到达内孔2顶部的控油阀6的内腔中，向控油阀6施加向上的油压，随着曲轴转速的提升或降低，油压也逐渐提升或降低，控油阀6的高度随之升高或降低；
S3：随着控油阀6的高度升高或降低，油孔一4与油环7连通的油路横截面积的大小随之减小或增大，从而调节机油流量。
上述方案中，S1步骤通过曲轴带动导油管9转动，配合螺旋油泵10，将机油向上泵送，曲轴的转速越快，泵油量越大；S2中当机油到达控油阀6的内腔时，通过油压克服控油阀6的重力，来改变控油阀6的高度，曲轴转速越快，油压越大，控油阀6越高，油流速也越快，反之，曲轴转速越慢，油压越小，控油阀6越低，油流速越慢；S3中，控油阀6没升高时，油孔一4与油环7连通的油路横截面积最大，而此时油流速较慢；随着控油阀6升高，油孔一4与油环7连通的油路横截面积逐渐减小，而此时油流速较快，从而使油道内保持适中的机油流量，保证各机构润滑和降温油量，降低压缩机泵油的功耗。
进一步的，当曲轴转速在低转速层次时，控油阀6为低压位，油路横截面积为全开状态；当曲轴转速超出低转速层次时，油压带动控油阀6上升，控油阀6的油环7与油孔一4部分重合，油路横截面积为节流状态。
低转速层次通常包含曲轴转速不超过1200r/min的层次，此时油压较小，控油阀6为低压位位置，油孔一4与油环7连通的油路横截面积为全开状态；曲轴转速超出1200r/min时，油压带动控油阀6上升，油孔一4与油环7连通的油路横截面积为部分打开状态，对油流量进行节流。
进一步的，当曲轴转速在高转速层次时，控油阀6为高压位，油压带动控油阀6上升到上止点，油路横截面积为半开节流状态。
高转速层次通常包含曲轴转速不低于4500r/min的层次，此时油路横截面积为半开节流状态，油路横截面积为全开状态的一半，保证油流量的有效性。
实施例2
如图7-9所示，本实施例的一种自动调节泵油量的曲轴组件，在实施例1的基础上进行进一步的优化：
进一步的，所述内孔2的顶部开设有与曲轴的平衡块顶面连接的分油道12，所述螺旋油泵10顶部开有与内腔连通的油孔三13，所述油孔三13的横截面积小于内腔的横截面积。
设置油孔三13使内腔中的部分油从分油道12流到平衡块处，对部件进行润滑和降温，油孔三13的横截面积设置，保证油对控油阀6顶面的顶升力。油孔三13直径2mm。
进一步的，所述分油道12包含轴向油道一和与轴向油道一顶端连接的斜油道二。
设置轴向油道一和斜油道二来将油导向平衡块顶面。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种自动调节泵油量的曲轴组件，包括曲轴，所述曲轴包含长轴，所述长轴包含内孔和螺旋油槽，所述螺旋油槽的底端开有与内孔连通的油孔一，其特征在于，所述内孔中设置有控油机构，所述控油机构包含可升降的设置于内孔顶部的控油阀；所述控油阀包含与内孔配合的带内腔的阀体，所述阀体的顶部外圈设置有与油孔一配合的油环，所述油环上开有与内腔连通的油孔二，所述控油阀的升降高度小于油孔一的直径与油孔二的直径之和，所述阀体的底面开有与内腔连通的进油口；所述控油机构还包含有位于控油阀的底部的导油管，所述导油管内活动设置有螺旋油泵，所述螺旋油泵的底部设置有用于使螺旋油泵无法随曲轴转动的固定部。
2.根据权利要求1所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述内孔的顶部开设有与曲轴的平衡块顶面连接的分油道，所述螺旋油泵顶部开有与内腔连通的油孔三，所述油孔三的横截面积小于内腔的横截面积。
3.根据权利要求2所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述分油道包含轴向油道一和与轴向油道一顶端连接的斜油道二。
4.根据权利要求1所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述油环的横截面呈直角梯形设置，所述进油口的直径与导油管的内径相匹配，所述进油口处设有锥形结构。
5.根据权利要求1所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述螺旋油泵包含至少一圈沿螺旋线设置的凸起部，固定部包含连接孔。
6.根据权利要求5所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述凸起部上开有漏油口，所述漏油口垂直于曲轴的轴向设置。
7.根据权利要求1所述的自动调节泵油量的曲轴组件，其特征在于，所述导油管与内孔过盈配合，所述螺旋油泵与导油管间隙配合。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的自动调节泵油量的曲轴组件的工作方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1:压缩机启动后，压缩机内底部的机油在曲轴底端的螺旋油泵与导油管的作用下沿着曲轴的内孔向上输送；
S2：机油到达内孔顶部的控油阀的内腔中，向控油阀施加向上的油压，随着曲轴转速的提升或降低，油压也逐渐提升或降低，控油阀的高度随之升高或降低；
S3：随着控油阀的高度升高或降低，油孔一与油环连通的油路横截面积的大小随之减小或增大，从而调节机油流量。
9.根据权利要求8所述的自动调节泵油量的曲轴组件的工作方法，其特征在于，当曲轴转速在低转速层次时，控油阀为低压位，油路横截面积为全开状态；当曲轴转速超出低转速层次时，油压带动控油阀上升，控油阀的油环与油孔一部分重合，油路横截面积为节流状态。
10.根据权利要求8所述的自动调节泵油量的曲轴组件的工作方法，其特征在于，当曲轴转速在高转速层次时，控油阀为高压位，油压带动控油阀上升到上止点，油路横截面积为半开节流状态。
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