CN218760431U - 一种轴向压力平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴向压力平衡装置，包括安装在一起的壳体与阀体，壳体内安装有平衡活塞与轴承，轴承与平衡活塞对应设置，阀体侧壁设置有阀腔，平衡活塞滑动安装在阀腔内，阀腔底面与平衡活塞之间留有空腔，阀体设置有滑腔，滑腔活动安装有阀杆，通过阀杆在阀体内移动控制平衡活塞在阀腔内活动。与用单一气源作动力相比，本平衡装置具有以下优点：无排气浪费效率高，油箱内无泄漏气体，密封无漏油；与用单一油压作动力相比，产生的轴向力随排气压力波动而变化，不会过低过高；保证了最小排气压力时，轴承最低负载需求，最大排气压力时，轴承最大负载在允许范围内；全部是自身气源和油压无额外动力消耗；自动控制，无额外信号处理，简单，免维护。

Description

一种轴向压力平衡装置

技术领域

本实用新型涉及压缩机设备领域，具体地说，是涉及一种轴向压力平衡装置。

背景技术

螺杆压缩机是一种容积式双转子回转压缩机，通过阴阳转子啮合相对转动完成气体的吸入，压缩和排气，气体在压缩的过程中以及终了时会产生轴向力，排气压力越高，轴向力越大，尤其是阳转子，因其截面积大，轴向力相较于阴转子更大。一般中小型螺杆压缩机通常会选用滚动轴承作为转子的回转及轴向支撑，承受径向力和轴向力，滚动轴承精度高，经济性好，使得压缩机效率高成本低，但是滚动轴承特别是承受轴向力的能力不能随着排气压力和转子直径的提高而有同比例的提升，机型越大越难满足，虽然有的机型在结构设计上通过斜齿轮的合理布置抵消部分轴向力，仍然不足以稳定长期运行，所以在螺杆压缩机中高压范围内普遍采用轴向力平衡装置，尤其在阳转子上，用以反向抵消部分气体轴向力，使滚动轴承的轴向力在允许的范围内，整体寿命达到设计值。

目前在用的轴向力平衡装置的动力来源有两种，一是用气压，二是用油压，无论哪种使用过程中都有一定的局限性。用排气气源会消耗部分流量，降低效率，同时气源温度较高，泄漏进主机内部，会使油温升高，油箱内气压升高，导致密封失效，在无油螺杆压缩机中尤为明显。使用润滑油油压作动力，因油压始终为一定值，导致产生的轴向力固定，当气体压力负载波动时产生的气体轴向力也随之波动，最终的结果当气体压力小时，由油压产生的轴向力会大于所需的值，而轴承需要一定的预紧力即最低的负载，当实际的轴承负载小于最低负载时，轴承同样会很快失效，出现故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种轴向压力平衡装置，可有效解决上述技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来达到的：一种轴向压力平衡装置，所述阀体内安装有平衡活塞，所述阀体侧壁设置有阀腔，所述平衡活塞滑动安装在阀腔内，所述阀腔底面与平衡活塞之间留有空腔，所述阀体设置有滑腔，所述滑腔与空腔相连通，所述滑腔内活动安装有阀杆，通过阀杆在阀体内移动控制平衡活塞在阀腔内活动。

作为一种优选方案，所述平衡活塞与阀体侧壁之间设置有空腔，所述阀体内侧侧壁安装有进油喷嘴，所述阀体外侧侧壁安装有进油接头，所述进油喷嘴与进油接头相连通。

作为一种优选方案，所述阀体内设置有滑腔，所述阀杆滑动安装在滑腔内，所述阀杆与滑腔底部安装有弹簧。

作为一种优选方案，所述阀杆设置有杆腔，所述弹簧一端安装在杆腔内，所述弹簧另一端与滑腔底部相接触。

作为一种优选方案，所述阀杆设置有第一通孔，所述第一通孔贯穿杆腔。

作为一种优选方案，所述阀体侧壁设置有第二通孔，所述滑腔通过第二通孔与空腔相连通。阀体另一侧侧壁设置有旁通口，旁通口内安装有回油接头。旁通口与第二通孔位置相对应。

作为一种优选方案，所述阀体设置有进气孔，所述进气孔安装有连接块，所述连接块安装有进气接头，所述进气接头与滑腔相连通。

本随排气压力自动调节轴向压力平衡装置用压缩机自带的润滑油油泵产生的固定油压作为动力推动平衡活塞反向抵消部分气体轴向力，以压缩机自身的排气压力为控制压力，用以控制润滑油流量及压力，达到平衡装置产生的轴向力随排气压力的波动而上下变化，同时保证轴承始终有一个固定的最低轴向力，当气体压力低时，油压旁通为零或很小平衡装置不起作用或产生的轴向力小，确保最低负载，当气体压力高时，旁通回油逐渐关闭，油压逐渐升高，平衡装置产生的轴向力也逐渐增大，使得抵消后的轴向力在轴承的承受范围内，压缩机得以高速运转，效率提高，寿命延长。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1.与用单一气源作动力相比，无排气浪费效率高，油箱内无泄漏气体，密封无漏油；

2.与用单一油压作动力相比，产生的轴向力随排气压力波动而变化，不会过低过高；

3.保证了最小排气压力时，轴承最低负载需求；

4.保证了最大排气压力时，轴承最大负载在允许的范围内；

5.全部是自身气源和油压无额外动力消耗；

6.自动控制，无额外信号处理，简单，免维护。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

附图1是本实用新型一种轴向压力平衡装置的侧视结构示意图。

附图2是附图1中A-A结构剖视图；

附图3是本实用新型一种轴向压力平衡装置的侧视结构示意图；

附图4是附图3中B-B结构剖视图；

附图5是附图3中C-C结构剖视图；

附图6是附图3中D-D结构剖视图；

附图7是本实用新型一种轴向压力平衡装置中阀杆剖视结构示意图；

附图8是本实用新型一种轴向压力平衡装置的结构分解示意图。

图中：壳体-1；轴承-2；阳转子-3；空腔-4；平衡活塞-5；连接块-6；阀杆-7；进油喷嘴-8；进油接头-9；弹簧-10；阀体-11；滑腔-12；固定螺丝-13；回油接头-14；杆腔-15；第一通孔-16；第二通孔-17；进气孔-18；进气接头-19。

具体实施方式

实施例：如附图1至附图8所示，一种轴向压力平衡装置与压缩机的壳体1配合使用，内壳体1内安装有阳转子3与轴承2，阀体11内安装有平衡活塞5，阳转子3与平衡活塞5对应设置，具体的，阳转子与平衡活塞通过螺栓固定连接，轴承2位于阳转子3与壳体1内壁之间，阀体侧壁设置有阀腔，平衡活塞5滑动安装在阀腔内，阀体11侧壁平衡活塞5之间留有空腔4，阀体11设置有滑腔12，滑腔内活动安装有阀杆7，空腔4与滑腔12相连通，通过阀杆7在阀体11内活动控制平衡活塞在阀腔内移动。

本实施例中，平衡活塞与轴承、阳转子共同结合，运行时气体轴向力推动阳转子向右移动。

平衡活塞5，通过螺栓固定在阳转子3上，与阳转子3同轴运转，背面油压推动平衡活塞5，继而推动阳转子3向左移动，抵消气体轴向力。

平衡活塞5与阀体11侧壁之间设置有空腔4，阀体11内侧侧壁安装有进油喷嘴8，阀体11外侧侧壁安装有进油接头9，进油喷嘴8与进油接头9相连通。

进油接头9与压缩机相连接，从压缩机润滑油泵接过来一路压力油为平衡活塞5提供动力。

阀体11内设置有滑腔12，阀杆7滑动安装在滑腔12内，阀杆7与滑腔12底部安装有弹簧10。

阀杆7设置有杆腔15，弹簧10一端安装在杆腔15内，弹簧10另一端与滑腔12底部相接触。

具体的，滑腔12底部固定安装有固定螺丝13，将滑腔12一端封闭，弹簧10底部与固定螺丝13相接触。

阀杆7，安装在阀体11内，由弹簧10顶住，由进气接头19进入的压力气体控制克服弹簧10上下移动，用以节流乃至关闭回油接头14，实现平衡活塞5和阀体11形成的空腔4里油量油压控制，继而实现轴向力的控制。

回油接头14与阀体11和平衡活塞5形成的空腔4相通，排气压力低时不需要平衡装置工作，油从此回油接头回流至油箱。

阀杆7设置有第一通孔16，第一通孔16贯穿杆腔15。阀体11侧壁设置有第二通孔17，滑腔12通过第二通孔17与空腔4相连通。阀体11另一侧侧壁设置有旁通口，旁通口内安装有回油接头14。旁通口与第二通孔17位置相对应。

阀体11设置有进气孔18，进气孔安装有连接块6，连接块6安装有进气接头19，进气接头19与滑腔12相连通。气体通过进气孔18进入到滑腔，推动阀杆运动。

本随排气压力自动调节轴向压力平衡装置工作原理为：螺杆压缩机通过阴阳转子相互啮合相对转动完成吸气，压缩，排气过程，在压缩过程和终了时由于气体压力的升高，会产生径向力和轴向力，因阳转子的截面积大于阴转子在相同压力下阳转子承受的轴向力更大，中小型压缩机需要高速运行来确保高效，由于滚动轴承成本低，精度高被广泛采用，但是滚动轴承的承载能力不能随机型的逐渐增大而有相同提升，特别是轴向承载能力，因此在高压时会采用轴向力平衡装置，产生与气体轴向力方向相反的力抵消部分轴向力，保证轴承的负载在合理允许的范围内，长期可靠运行。

如图2所示，气体被压缩产生向右的反作用力推动阳转子3向右移动，为使阳转子固定不能有位移，图示阳转子另外一端的推力轴承承受了这部分轴向力，当气体压力较高时，轴向推力轴承的负载增大超过安全值，就需要有一个与气体轴向力相反的平衡轴向力来部分抵消，减轻轴承负载。压缩机自身所带的润滑油泵提供压力油一般为3.5bar左右，这部分压力油通过进油接头9再经进油喷嘴8进入平衡活塞5和阀体11之间形成的空腔4，当压缩机排气压力较低，气体轴向力较小，在轴承的允许范围内，同时轴承也需要一定的最低负载来保持正常的油膜，这时平衡装置就不参与工作，根据轴承选型数值不同，最低压力也不同。当排气压力低于最低值时，由压缩机排气端引过来的气体通过进气接头15进入阀体11的滑腔12，推动阀杆7向下压缩弹簧10，由于弹簧10的初始设定值为最低排气压力，此时阀杆7保持不动状态，平衡活塞5和阀体11之间的空腔里的油通过回油接头14旁通回流至油箱，无法建立油压，产生不了轴向力，保持了轴承最低负载的需求。当压缩机排气压力逐渐升高，超过最低设定的压力值后，阀杆7在气体压力作用下逐步压缩弹簧10，安装回油接头14的旁通口逐渐缩小，回油量逐渐减少，平衡活塞5与阀体11之间的空腔4油压逐渐升高，产生轴向力，推动平衡活塞5向左移动，部分抵消气体轴向力。当排气压力达到最大时，阀杆7完全关闭旁通口，使油压产生的平衡轴向力达到最大。这样就保证了一个轴承运行最低负载的需求，随着排气压力逐渐升高，气体轴向力升高，平衡轴向力也随之升高，同步变化，轴承最终的负载不超限，在整个运行工况下，轴承的负载控制在运行许可的范围内，保证了轴承寿命，保障了压缩机安全可靠高效运。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种轴向压力平衡装置，包括阀体，其特征在于：所述阀体内安装有平衡活塞，所述阀体侧壁设置有阀腔，所述平衡活塞滑动安装在阀腔内，所述阀腔底面与平衡活塞之间留有空腔，所述阀体设置有滑腔，所述滑腔与空腔相连通，所述滑腔内活动安装有阀杆，通过阀杆在阀体内移动控制平衡活塞在阀腔内活动。

2.根据权利要求1所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀体内侧侧壁安装有进油喷嘴，所述进油喷嘴与空腔相连通，所述阀体外侧侧壁安装有进油接头，所述进油喷嘴与进油接头相连通。

3.根据权利要求1所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀杆滑动安装在滑腔内，所述阀杆与滑腔底部安装有弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀杆设置有杆腔，所述弹簧一端安装在杆腔内，所述弹簧另一端与滑腔底部相接触。

5.根据权利要求1所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀杆设置有第一通孔，所述第一通孔贯穿杆腔。

6.根据权利要求3所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀体侧壁设置有第二通孔，所述滑腔通过第二通孔与空腔相连通。

7.根据权利要求6所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀体另一侧侧壁设置有旁通口，所述旁通口内安装有回油接头，所述旁通口与第二通孔位置相对应。

8.根据权利要求3所述的一种轴向压力平衡装置，其特征在于：所述阀体设置有进气孔，所述进气孔安装有连接块，所述连接块安装有进气接头，所述进气接头与滑腔相连通。

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