一种压缩机主轴和具有其的压缩机的制作方法

本实用新型属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机主轴和具有其的压缩机。

背景技术：

目前传统滑片式压缩机滑片背压油路中，背压油通过泵体底部的油泵旋转泵油进入主轴中心孔，进入主轴中心孔的油借助主轴旋转带来的离心力作用进入到主轴的径向油孔，最后经过间隙通道进入滑片背压槽，为滑片提供背压，且主轴中心孔上端安装有控制油出口流量的油塞，能一定程度上防止油直接从主轴中心孔上端流失。

但是，由于油泵是容积泵，随着压缩机转速的提升，油泵的泵油量也会增加，这会导致在压缩高速运行时，油的泵油量会大大增加，虽然油塞有节流效果，但由于其孔径是一定的，即当油泵泵油量不一致时，油塞不能对主轴中心孔中的油进行压力调控，会使进入背压槽的油压不一致，产生背压波动；

油塞孔径难以确认，若油塞孔径过大，则会导致主轴中心孔的油大部分从主轴上端流失，无法为滑片提供背压，若油塞孔径过小，则会使主轴中心孔的油压过大，造成背压增加，会使滑片头部功耗增加，造成压缩机能效降低；

单纯靠主轴离心力使主轴中心孔中的油进入主轴径向孔的方式不可靠，在压缩机低速运行时，由于主轴中心孔孔径有限，离心力有限，且间隙通道流阻大，会使油大部分从主轴上端流失，而不会走流阻大的主轴径向孔，造成背压供油不足；

由于现有技术中的滑片式压缩机的背压油存在背压波动、背压不稳定，不能提供充足的背压油等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种压缩机主轴和具有其的压缩机。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的压缩机的背压油存在背压波动、背压不稳定，不能提供充足的背压油的缺陷，从而提供一种压缩机主轴和具有其的压缩机。

本实用新型提供一种压缩机主轴，其包括位于其内部沿轴向方向开设的主轴中心孔、以及沿径向方向与所述主轴中心孔相连通的主轴径向油孔；

在所述主轴中心孔的上部设置有油塞，且在所述主轴中心孔中、位于所述油塞与所述主轴径向油孔之间还设置有阀组件；

所述阀组件设置成为：当所述主轴中心孔中的油压大于所述阀组件所提供的背压时，所述阀组件打开、以容许油从所述主轴中心孔中流至所述油塞；当所述主轴中心孔中的油压小于所述阀组件所提供的背压时，所述阀组件关闭、以阻止油从所述主轴中心孔中流至所述油塞。

优选地，所述阀组件包括阀体和弹性组件，所述阀体可沿主轴轴向移动以打开所述主轴中心孔的流路和关闭该流路；所述弹性组件的下端连接至所述阀体上、上端连接至所述油塞。

优选地，所述阀体为球阀。

优选地，所述弹性组件为弹簧，所述弹簧的刚度系数为K，其被所述阀体和所述油塞相向地压缩的位移量定义为X，产生的弹簧背压力F＝K*X。

优选地，所述主轴中心孔包括主孔和与所述主孔上端相连的两段以上不同内径的阶梯孔，且所述阀体位于所述阶梯孔中的第一阶梯孔的位置处，且该第一阶梯孔为上部孔径比下部的孔径大的孔，所述阀体向下运动时能卡止于所述第一阶梯孔的位置处。

优选地，所述第一阶梯孔为沿轴向上至下内径逐渐减小的、沿轴向截面形状成喇叭口形状的圆台孔。

优选地，所述阶梯孔还包括容纳所述弹性组件的弹簧容纳孔，所述弹簧容纳孔上端与所述油塞下端相接、下端与所述第一阶梯孔相接，且所述弹簧容纳孔为圆柱孔、其内径与所述圆台孔上端的内径相同。

优选地，所述阶梯孔还包括位于所述圆台孔下端且与所述圆台孔相接的圆柱形的过渡孔，所述过渡孔的内径与所述圆台孔下端的内径相同，且小于所述主孔的内径。

优选地，所述油塞为套筒式结构，包括位于其下部的能够容纳所述弹性组件进入的容纳空间、以及位于其上端部的用于抵靠所述弹性组件的上端部。

优选地，所述油塞的上端部设置有与所述容纳空间相连通的能够排出油的溢出孔，所述容纳空间呈圆柱形状、且所述溢出孔的孔径小于所述容纳空间的直径。

优选地，套筒式的所述油塞的周向外壁设置有外螺纹，所述主轴中心孔上端的内壁上设置有能与所述外螺纹相匹配作用的内螺纹。

优选地，还包括设置于主轴下端的能与油泵进行匹配相接的油泵连接头。

本实用新型还提供一种压缩机，其包括前述的压缩机主轴。

优选地，所述压缩机为滑片式压缩机。

本实用新型提供的一种压缩机主轴和具有其的压缩机具有如下有益效果：

1.本实用新型的一种压缩机主轴和具有其的压缩机，通过在主轴中心孔中油塞与主轴径向油孔之间的位置设置阀组件，使得当油压大于阀组件背压时打开阀组件以泄压，当油压小于阀组件背压时关闭阀组件停止泄压，能够使得在主轴转速不一致的情况下最终进入主轴径向油孔的背压油的背压也能达到稳定、不会产生背压波动，不会由于背压过小而供油不足，同时也不会由于背压过大而导致从油塞上端流失而使得供油不足、或背压过大而进入气缸(优选滑片头部)的压力功耗增加而导致压缩机能效降低的情况发生；

2.本实用新型的压缩机主轴和具有其的压缩机，通过设计一定的弹簧刚度和压缩量能够控制获得所需的背压力的大小，从而有效地实现对主轴中心孔中的油进行精确压力调控的目的；

3.本实用新型的压缩机主轴和具有其的压缩机，在压缩机低速运行、低离心力时，也能保证充足的油量进入主轴径向油孔，保证充足的背压、提供充足的背压油。

附图说明

图1是本实用新型的压缩机的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型的压缩机泵体主轴部分在阀组件位于第一状态位置时的内部剖视图；

图3是图2中的A部分的局部放大结构示意图；

图4是本实用新型的压缩机泵体主轴部分在阀组件位于第二状态位置时的内部剖视图；

图5是图4中的B部分的局部放大结构示意图；

图6a是本实用新型的油塞立体结构示意图；图6b是本实用新型的油塞主视图；图6c是图6b的竖直方向内部剖视图；图6d为油塞的俯视图；

图7a是本实用新型的弹簧的立体结构示意图；图7b是本实用新型的球阀的正面结构示意图；

图8a是本实用新型的压缩机主轴的正面剖视图；图8b是本实用新型的压缩机主轴的立体结构示意图；图8c是图8b的D部分的放大结构示意图。

图中附图标记表示为：

1—主轴中心孔，11—主孔，12—第一阶梯孔，13—弹簧容纳孔，14—过渡孔，15—内螺纹，2—主轴径向油孔，3—油塞，31—容纳空间，32—上端部，33—溢出孔，34—外螺纹，4—阀组件，41—阀体，411—球阀，42—弹性组件，421—弹簧，5—主轴，6—上法兰，7—下法兰，8—气缸，9—滑片，10—下盖板，100—油泵，101—排气阀，102—螺钉，103—油泵连接头。

具体实施方式

如图1-8c所示，本实用新型提供一种压缩机主轴，其包括位于其内部沿轴向方向开设的能够容许背压油流过的主轴中心孔1、以及沿径向方向与所述主轴中心孔1相连通的主轴径向油孔2，所述主轴径向油孔2用于将油输送出所述主轴5以提供需要的背压和润滑；

在所述主轴中心孔1的上部设置有油塞3，且在所述主轴中心孔1中、位于所述油塞3与所述主轴径向油孔2之间的位置还设置有阀组件4，所述阀组件4上端与所述油塞3相连；

所述阀组件设置成为：当所述主轴中心孔中的油压大于所述阀组件所提供的背压时，所述阀组件打开、以容许油从所述主轴中心孔中流至所述油塞3；当所述主轴中心孔中的油压小于所述阀组件所提供的背压时，所述阀组件关闭、以阻止油从所述主轴中心孔中流至所述油塞3。

通过在主轴中心孔中、油塞与主轴径向油孔之间的位置设置阀组件，使得当油压大于阀组件背压时打开阀组件以泄压，当油压小于阀组件背压时关闭阀组件停止泄压，能够使得在主轴转速不一致的情况下最终进入主轴径向油孔的背压油的背压也能达到稳定、不会产生背压波动，不会由于背压过小而供油不足，同时也不会由于背压过大而导致从油塞上端流失而使得供油不足、或背压过大而进入气缸(优选滑片头部)的压力功耗增加而导致压缩机能效降低的情况发生；在压缩机低速运行、低离心力时，也能保证充足的油量进入主轴径向油孔，保证充足的背压、提供充足的背压油。

优选地，所述阀组件4包括阀体41和弹性组件42，所述阀体41可沿主轴轴向移动以打开所述主轴中心孔1的流路和关闭该流路；所述弹性组件42的下端连接至所述阀体41上、上端连接至所述油塞3。通过将阀组件设置为包括阀体和弹性组件的结构形式，能够通过弹性组件带动阀体进行轴向移动以进而通过阀体打开或关闭主轴中心孔的流路，实现背压油稳定调控的目的和作用。

优选地，所述阀体41为球阀411。这是本实用新型的阀体的优选结构形式，能够起到阻挡流体经过以及打开流体流路的目的。进一步地，优选该球阀为实体钢珠。

优选地，所述弹性组件42为弹簧421，所述弹簧的刚度系数为K，其被所述阀体41和所述油塞3相向地压缩的位移量定义为X，产生的弹簧背压力F＝K*X。通过将弹性组件选择为弹簧的结构形式，是本实用新型的压缩机主轴的优选结构形式，能够通过弹簧的固有刚度系数K以及弹簧初始的压缩量X获得需要的弹簧背压力F，也能够根据所需的已知背压力F选择适当刚度系数K的弹簧、进而再获得相应的压缩量X，因此能够获得所需的稳定的背压压力。通过设计一定的弹簧刚度和压缩量能够控制获得所需的背压力的大小，从而有效地实现对主轴中心孔中的油进行精确压力调控的目的。

本实用新型在压缩机高速运行时，油泵泵油量大大增加，此时的主轴中心孔油压会增加，当油压P1>P2时，球阀打开，高压油会从球阀处流出中心孔，使主轴中心孔内的油压降低，避免了滑片背压过大，即避免了滑片头部功耗的增加，当油压低于P时，球阀又会关闭，保证主轴中心孔内的油压始终保持在设定背压P的范围内，防止了不同转速下滑片背压的波动，提高了压缩机背压控制的可靠性；

优选地，所述主轴中心孔1包括主孔11和与所述主孔11上端相连的两段以上不同内径的阶梯孔(主孔位于主轴中心孔的偏下的段、阶梯孔位于主轴中心孔偏上的段)，且所述阀体41位于所述阶梯孔中的第一阶梯孔12的位置处，且该第一阶梯孔为上部孔径比下部的孔径大的孔，所述阀体41向下运动时能通过重力卡止于所述第一阶梯孔12的位置处。通过设置阶梯孔的结构形式，能够有效地将阀体通过重力的作用由上至下运动时被卡止于该阶梯孔位置处，起到固定阀体的作用、防止其向下滑落；由于主轴中心孔中油的流动方向是由下至上，则向上的油压若能克服弹性组件的弹性力的作用和阀体重力的作用的和(但通常阀体重力相对于油压力和弹性力而言较小、一般可以忽略不计)，则能推开阀体、进而通过油塞排出进行泄压。

优选地，所述第一阶梯孔12为沿轴向方向由上至下内径逐渐减小的、沿轴向截面形状成喇叭口形状的圆台孔。这是本实用新型的第一阶梯孔的具体且优选的结构形式，通过喇叭口形状的圆台孔结构的设置形式，能够对阀体的轴向运动起到一个导向和过渡的作用，使得阀体优选为球阀能够从边缘的位置滑落到中部、以堵住下方的来油，起到阀体应有的阻挡的作用，并且将圆台孔下端内径设置为比球阀的直径要小、可以有效地使得球阀被卡设于圆台孔的下端位置而不至于向下滑落。

优选地，所述阶梯孔还包括容纳所述弹性组件42的弹簧容纳孔13，所述弹簧容纳孔13上端与所述油塞3下端相接、下端与所述第一阶梯孔12相接，且所述弹簧容纳孔13为沿轴向内径均相同的圆柱孔、其内径与所述圆台孔上端的内径相同。通过弹簧容纳孔的能够将下端与阀体(优选球阀)相连的弹性组件(优选弹簧)容纳于其中并在其中做轴向伸缩运动，由于弹簧上端抵接于油塞上不能再往上运动，为弹性部件的压缩进而产生相应的弹性力提供了条件。

优选地，所述阶梯孔还包括位于所述圆台孔下端且与所述圆台孔相接的圆柱形的过渡孔14，所述过渡孔14的内径与所述圆台孔下端的内径相同，且小于所述主孔11的内径。所述过渡孔起到的作用是使得从下端主孔流上的油通过过渡孔进行适应性的调节作用，使得油压油速能够达到与圆台孔下端面相同的管道截面积所产生的油压和油速，减小油由于流动截面积骤变而产生压力、能量损失的情况。

本实用新型优选地通过在主轴中心孔上安装弹簧和球阀，控制主轴中心孔内的油压，能保证压缩机在不同频率下实现相同的背压，降低由于油泵泵油量改变而引起的背压波动，且通过弹簧球阀能实现在压缩机低转速时能提供足够的背压油，保证背压的可靠性。

本实用新型弹簧球阀装置全部设置在主轴中心孔上，即：所述主轴的中心孔为多段不同内径的中心孔，在能实现通油的前提下又能保证主轴的强度要求，球阀设置在主轴中心孔上端的喇叭孔处，弹簧前端与球阀接触，弹簧尾端由阀油塞实现限位，阀油塞通过螺纹固定在主轴上端，球阀的开关取决于主轴中心孔的油压和弹簧的预压力的大小关系，整个装置结构简单，不会对压缩机结构造成过多的干涉，工艺上容易实现，且无复杂的控制系统；

本实用新型弹簧初始长度由所需的背压决定，当确定滑片背压力和弹簧刚度之后，通过公式：F＝K·X(L：背压力，K：弹簧刚度，X:弹簧长度)，可求出弹簧初始的压缩量，进而可以确定球阀与阀油塞的距离，从而通过限位保证弹簧的初始压缩量，即确定了滑片背压P2，背压P2的确定方式简单可靠；

本实用新型在压缩机低速运行时，油泵泵油量较小，此时主轴中心孔的油压P1会较低，此时P1<P2，即主轴中心孔的油压低于弹簧背压，此时球阀处于关闭状态，主轴中心孔的油会全部从径向孔进入背压槽，即保证了在压缩机低速状态时也能保证足够的油量进入背压，避免了传统方案在压缩机低速、低离心力时的背压油量不足的现象。

如图6a-图6d所示，优选地，所述油塞3为套筒式结构，包括位于其下部的能够容纳所述弹性组件42进入的容纳空间31、以及位于其上端部的用于抵靠所述弹性组件的上端部32。通过设置套筒式结构、能够有效形成容纳弹性组件进入的容纳空间31，并且通过上端部的抵靠作用，使得弹性组件能够通过上端部产生向下的压紧力，从而产生所需的弹性力，为提供稳定的背压提供了条件。

优选地，所述油塞3的上端部设置有与所述容纳空间31相连通的能够排出油的溢出孔33，所述容纳空间31呈圆柱形状、且所述溢出孔33的孔径小于所述容纳空间31的直径。通过在油塞上端部设置与容纳空间相连通的溢出孔，能够将超出背压值的油通过油塞排出主轴外，以降低对压缩机其他部件的不利影响，并且溢出孔孔径小于容纳空间的直径是为了使得弹簧能够安全地被抵靠于上端部下方、避免从溢出孔伸出而起不到弹性力，进一步优选地，弹簧的直径大于溢出孔的直径。

优选地，套筒式的所述油塞3的周向外壁设置有外螺纹34，所述主轴中心孔1上端的内壁上设置有能与所述外螺纹相匹配作用的内螺纹15。通过油塞径向外侧(即周向外壁)设置的外螺纹与主轴中心孔内壁设置的内螺纹，能够有效地将油塞通过螺纹连接的方式固定于所述主轴的上端，为向上运动的油提供泄压阻力的同时，还保证了对对阀组件施加固定弹性力的作用，从而有效地产生稳定的背压压力的油。

优选地，还包括设置于主轴下端的能与油泵进行匹配相接的油泵连接头103。通过油泵连接头能够将主轴有效地与油泵进行连接，并且将油泵中产生的油泵送至主轴中的主轴中心孔中，从而产生相应的背压力的作用，以及起到润滑、冷却等的作用。

本实用新型还提供一种压缩机，其包括前述的压缩机主轴。通过在主轴中心孔中、油塞与主轴径向油孔之间的位置设置阀组件，使得当油压大于阀组件背压时打开阀组件以泄压，当油压小于阀组件背压时关闭阀组件停止泄压，能够使得在主轴转速不一致的情况下最终进入主轴径向油孔的背压油的背压也能达到稳定、不会产生背压波动，不会由于背压过小而供油不足，同时也不会由于背压过大而导致从油塞上端流失而使得供油不足、或背压过大而进入气缸(优选滑片头部)的压力功耗增加而导致压缩机能效降低的情况发生；在压缩机低速运行、低离心力时，也能保证充足的油量进入主轴径向油孔，保证充足的背压、提供充足的背压油。

由于采用了本实用新型的背压控制方式，通过控制弹簧球阀的弹簧刚度能实现得到理想的主轴中心孔内的油压，即实现背压压力值设计控制。另外，通过弹簧球阀，能保证在压缩机在各个频率段运行时滑片背压值一定，降低滑片背压波动，且在压缩机低速运行、低离心力时，保证有足够的油量进入主轴径向油孔，保证充足的背压。

优选地，所述压缩机为滑片式压缩机。这是本实用新型的压缩机的优选结构形式，能够进一步优选地实现对滑片式压缩机的背压进行精确稳定的控制。

如图1是本实用新型泵体组件爆炸图，组件包括油塞3、弹簧421、球阀411、主轴5、气缸8、上法兰6、下法兰7、下盖板10、油泵100、滑片、螺钉102等零件。如图2是本实用新型的泵体剖视图，压缩机工作时，主轴旋转带动油泵工作泵油，油被油泵吸入并排出进入主轴中心孔，中心孔内的油受离心作用和油泵背压进入主轴径向油孔，最后经过间隙通道进入滑片背压槽，为滑片提供背压。

具体的：

本实用新型所述的阀油塞如图6a-6d，其中间是供油流通的中心孔，其中心孔有不同内径的两段，形成的台阶面用于限位弹簧尾部，阀油塞底端外侧攻有与主轴连接的螺纹，阀油塞上端是一段方形结构，是用于安装时装夹拧紧用的结构；

本实用新型所述弹簧和球阀如图7a-7b，球阀411是一个实体钢珠，弹簧是一种头部收口形式的弹簧，收口与球阀外径形成配合，能保证弹簧能顶住球阀而不发生打滑脱离，弹簧尾部是平面端，方便阀油塞贴紧配合；

本实用新型所述主轴如图8a-8c，主轴开设有主轴中心孔，所述中心孔为多段不同内径的孔，其中最上端有供阀油塞安装的螺纹孔，螺纹孔下端有放置球阀的喇叭形孔，在压缩机工作时中心孔的底端与油泵出油孔连通，在主轴长短轴上各开设有两个径向油孔，在主轴底端有与油泵连接用的油泵连接头，如局部放大图，其D型结构方便与油泵连接；

本实用新型的油泵为常见齿轮油泵，油泵通过D型孔与主轴上的油泵连接头配合，并通过主轴带动旋转泵油。

如图2泵体剖视图，压缩机运行时，电机带动主轴旋转(电机未示出)，主轴通过底端的油泵连接头带动油泵旋转，油泵底端插入油池(油池未示出)，油泵旋转实现泵油，油池中的油通过油泵泵油进入主轴中心孔。

当主轴中心油孔的油压P1小于弹簧产生的压力P2，即设定背压时，如图3，球阀保持关闭状态，中心孔的油会全部通过主轴径向油孔进入背压油槽，不会从球阀流失，保证低转速时的供油量，且主轴中心孔的油压会在油泵的持续泵油下会慢慢增加，最终达到设定背压P2，实现对滑片背压的控制。

当压缩机运行频率较高时，油泵供油迅速，主轴中心孔的油压P1会大于P2，此时如图4-5，球阀会打开，主轴中心孔的油会从打开的球阀两侧流出中心孔，从而降低中心孔的油压，保持中心孔的油压。

本实用新型的特点为：

a.本实用新型只需通过控制弹簧刚度和主轴喇叭口与阀油塞的距离就能设计想要得到的滑片背压，原理简单可靠；

a.本实用新型弹簧球阀装置全部设置在主轴中心孔上，即：所述主轴的中心孔为多段不同内径的中心孔，在能实现通油的前提下又能保证主轴的强度要求，球阀设置在主轴中心孔上端的喇叭孔处，弹簧前端与球阀接触，弹簧尾端由阀油塞实现限位，阀油塞通过螺纹固定在主轴上端，球阀的开关取决于主轴中心孔的油压和弹簧的预压力的大小关系，整个装置结构简单，不会对压缩机结构造成过多的干涉，工艺上容易实现，且无复杂的控制系统；

b.本实用新型弹簧初始长度由所需的背压决定，当确定滑片背压力和弹簧刚度之后，通过公式：F＝K·X(L：背压力，K：弹簧刚度，X:弹簧长度)，可求出弹簧初始的压缩量，进而可以确定球阀与阀油塞的距离，从而通过限位保证弹簧的初始压缩量，即确定了滑片背压P2，背压P2的确定方式简单可靠；

c.本实用新型在压缩机低速运行时，油泵泵油量较小，此时主轴中心孔的油压P1会较低，此时P1>P2，即主轴中心孔的油压低于弹簧背压，此时球阀处于关闭状态，主轴中心孔的油会全部从径向孔进入背压槽，即保证了在压缩机低速状态时也能保证足够的油量进入背压，避免了传统方案在压缩机低速、低离心力时的背压油量不足的现象；

d.本实用新型在压缩机高速运行时，油泵泵油量大大增加，此时的主轴中心孔油压会增加，当油压P1>P2时，球阀打开，高压油会从球阀处流出中心孔，使主轴中心孔内的油压降低，避免了滑片背压过大，即避免了滑片头部功耗的增加，当油压低于P时，球阀又会关闭，保证主轴中心孔内的油压始终保持在设定背压P的范围内，防止了不同转速下滑片背压的波动，提高了压缩机背压控制的可靠性。

本实用新型油泵类型和泵油方式不限定，可以采用其他类型油泵，亦可以采用其他方式泵油；本实用新型油塞形式及与主轴的连接方式不限定，只要能实现对弹簧的限位即可。

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。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。