CN101922449A - 一种喷水涡旋式压缩机 - Google Patents

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本发明公开了一种喷水涡旋式压缩机，包括壳体，在所述的壳体内设有工作腔，所述的工作腔内装有一端伸出壳体的主轴，所述的主轴伸在工作腔内的一端上设有偏心轴，所述的偏心轴上套装有随所述的偏心轴转动的动涡盘，所述的壳体1上设有将所述的工作腔与外界大气连通的进气口及伸入工作腔内与所述的动涡盘啮合的静涡盘，所述的静涡盘与所述的动涡盘之间形成压缩腔，所述的压缩腔包括初级压缩腔和高压腔，所述的静涡盘上设有与所述的高压腔相通的排气口，其技术方案的要点是，所述的静涡盘上设有与所述的初级压缩腔相通的喷水口。

Description

一种喷水涡旋式压缩机
【技术领域】
本发明涉及一种压缩机。
【背景技术】
涡旋式压缩机是一种新兴的容积式压缩机，有着高效率、低能耗、小体积以及低噪音等优点，已被广泛地应用于动力、制冷与空调，以及新能源领域。目前涡旋式空气压缩机仅局限于喷油润滑的2m3/min以下的小排量机器，而对于某些特殊领域，例如食品、医疗、电子、纺织、塑料、燃料等行业要求压缩空气中禁止含有油份，因此必然要求压缩机压缩空气过程无油化，需要有无油压缩机产品。虽然在压缩机市场早已经有无油螺杆压缩机、喷水单螺杆压缩机、无油活塞式压缩机等产品，然而，对于小排量空气压缩机而言，涡旋压缩机在制造成本、工作效率、低耗环保等等方面有不可比拟的优势。但是现有或已有学术研究的无油涡旋压缩机存在高温、密封困难、制造困难、噪音较大等诸多问题：要么动、静涡盘间填充密封材料直接摩擦而造成磨损、脱落、熔化、卡死等现象或隐患；要么压缩热不易散发，使动、静涡盘及相关机件高温而容易变形，影响压缩机的正常工作及使用寿命；或者因干的压缩空气排气噪音较大；还如涡盘中间加工冷却盘管散热的，因加工盘管工艺复杂而使成本升高。已有学术文献中所描述的喷水涡旋式压缩机，其喷水口与进气口相通，水汽将占据了工作腔的大量容积，使气缸容积的有效值减少，容积效率下降；由于实际水的润滑性能极差而采用全水润滑需要选用特殊的轴承，制造成本也将升高；涡盘叶片根部厚度与顶部厚度相同，其抗变形能力差，根部应力集中。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术中动涡盘和静涡盘间填充密封材料直接摩擦而易造成磨损、脱落、熔化、卡死，干排气噪音较大，制造工艺复杂成本高，以及喷水口喷入的水汽减少气缸有效工作容积的不足；提供一种将进水口与初级压缩腔相通，喷水冷却、密封与降噪，油脂润滑，更高容积效率和压缩比，更低噪音的喷水涡旋式压缩机。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种喷水涡旋式压缩机，包括壳体1，在所述的壳体1内设有工作腔101，所述的工作腔101内装有一端伸出壳体1的主轴2，所述的主轴2伸在工作腔101内的一端上设有偏心轴201，所述的偏心轴201上套装有随所述的偏心轴201转动的动涡盘3，所述的壳体1上设有将所述的工作腔101与外界大气连通的进气口102及伸入工作腔101内与所述的动涡盘3啮合的静涡盘4，所述的静涡盘4与所述的动涡盘3之间形成压缩腔5，所述的压缩腔5包括初级压缩腔501和高压腔502，所述的静涡盘4上设有与所述的高压腔502相通的排气口103，其特征在于：所述的静涡盘4上设有与所述的初级压缩腔501相通的喷水口401。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的主轴2伸出所述的壳体1的伸出部分与所述的壳体1之间设有机械密封装置6。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的机械密封装置6包括安装在所述的主轴2与所述的壳体1之间的静止环601，所述的静止环601背向工作腔101一侧端面顶压有旋转环602，所述的旋转环602包括固定在主轴2上的止推环6023和套装在主轴2上可沿主轴2轴向滑动的顶压环6024，所述的止推环6023与顶压环6024之间设有弹性元件6022。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的静止环601和旋转环602外圆周上均设有辅助密封的O形密封圈。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的动涡盘3的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形，所述的静涡盘4的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的动涡盘3的涡旋叶片根部设有圆弧倒角，所述的静涡盘4的涡旋叶片根部设有圆弧倒角。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的初级压缩腔501包括外侧的空气收集腔5011和靠近高压腔502的加压腔5012，所述的喷水口401与所述的加压腔5012相通。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的偏心轴201与所述的机械密封装置6的之间设有套装在主轴2上的自润滑滑动轴承7。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的机械密封装置6外设有将其包覆的副壳体9，所述的副壳体9，所述的副壳体9下方设有与所述的机械密封装置6相通的防机械密封泄漏的回水孔901。
如上所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的副壳体9与所述的主轴2之间设有能承受径向力和轴向力的油脂润滑滚动轴承10。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明将喷水口与初级压缩腔相通，用水冷却、密封和润滑涡盘，保证容积效率；采用梯形涡盘截面，强度好，压缩比高；在空气压缩阶段向压缩腔喷入冷却水对被压缩气体直接冷却，冷却水填充动、静涡盘之间的间隙，实现良好的密封，利用液体的阻尼作用降低噪音；
2、本发明在壳体与主轴之间设有机械密封装置，轴承可以采用油脂润滑，利用机械密封将工作腔与轴承分隔开，杜绝冷却水泄漏于轴承而破坏润滑脂质量或引起机件生锈，轴承端润滑脂亦无法渗漏到工作腔；
3、本发明在主轴的偏心轴与机械密封之间增设有铜质或粉末冶金或高分子材料等自润滑滑动轴承作辅助支点，以使轴受力均衡，减轻主轴承的负荷；
4、涡盘叶片采用根部厚顶部薄的梯形截面，根部并有圆角过渡，增强其抗变形能力，可增大叶片高度以增大工作容积，或者加大压缩比提高工作压力。
【附图说明】
图1是本发明剖视图；
图2是本发明涡盘横截面示意图；
图3是本发明使用状态示意图。
【具体实施方式】
一种喷水涡旋式压缩机，包括壳体1，在所述的壳体1内设有工作腔101，所述的工作腔101内装有一端伸出壳体1的主轴2，所述的主轴2伸在工作腔101内的一端上设有偏心轴201，所述的偏心轴201上套装有随所述的偏心轴201转动的动涡盘3，所述的壳体1上设有将所述的工作腔101与外界大气连通的进气口102及伸入工作腔101内与所述的动涡盘3相啮合的静涡盘4，所述的动涡盘3基圆中心绕所述的静涡盘4的基圆中心作圆周转动，所述的动涡盘3在所述的静涡盘4内移动形成由大到小的若干个封闭的压缩腔，所述的压缩腔5包括刚离开进气口而形成的最大封闭容积的初级压缩腔501和接近中心排气口最小容积的高压腔502，所述的静涡盘4上设有与所述的高压腔502相通的排气口103，还设有与所述的初级压缩腔501相通的喷水口401。
所述的动涡盘3与壳体1之间设有导向十字环11，所述的导向十字环11两端的凸爪分别卡入动涡盘3和壳体1所设的凹槽内作左右或上下滑动，使所述动涡盘3在运动中可以自由调整定位，因而使压缩机始终保持最佳磨合状态。
所述的主轴2伸出所述的壳体1的伸出部分与所述的壳体1之间设有机械密封装置6。
所述的机械密封装置6包括安装在所述的主轴2与所述的壳体1之间的静止环601，所述的静止环601背向工作腔101一侧端面顶压有旋转环602，所述的旋转环602包括固定在主轴2上的止推环6023和套装在主轴2上可沿主轴2轴向滑动的顶压环6024，所述的止推环6023与顶压环6024之间设有弹性元件6022。
所述的静止环601和旋转环602外圆周上均设有辅助密封的O形密封圈。
所述的动涡盘3的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形，所述的静涡盘4的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形。
所述的动涡盘3的涡旋叶片根部设有圆弧倒角，所述的静涡盘4的涡旋叶片根部设有圆弧倒角。
所述的初级压缩腔501包括外侧的空气收集腔5011和靠近高压腔502的加压腔5012，所述的喷水口401与所述的加压腔5012相通。
所述的偏心轴201与所述的机械密封装置6的之间设有套装在主轴2上的自润滑滑动轴承7。
所述的机械密封装置6外设有将其包覆的副壳体9，所述的副壳体9下方设有与所述的机械密封装置6相通的防机械密封泄漏的回水孔901。
所述的副壳体9与所述的主轴2之间设有能承受径向力和轴向力的油脂润滑滚动轴承10。
所述的副壳体9上方或侧面开有与所述的油脂润滑主轴承相通的润滑脂加注口；所述油脂润滑滚动轴承10的外端设有油封及压盖。
压缩腔由固定在机体上的静盘与动涡盘组成，两涡盘相互啮合形成由大到小的空间完成吸气、压缩和排气过程。气体被压缩后产生大量热量，使动、静涡盘及相关机件温度升高。由于涡盘承受气体压力，高温时容易变形，影响压缩机的正常工作及寿命。因此在静盘上设有喷水口向压缩腔喷入冷却水，水被雾化膨胀与压缩空气混合吸收压缩空气中的大量热量以使主机冷却；冷却水进入压缩室后，及时填充动静涡盘间的侧面及端面间隙，形成良好的密封，使压缩空气不易泄漏，从而保证了良好的容积效率。在压缩终了水随空气一起从静涡盘中心的排气口排出，经由一冷却分离器冷却并分离为水气两相，因密度原因，水走冷却分离器的下方通道冷却后顺下流入集水槽内，在压力下循环喷入涡旋压缩机初级压缩腔；而压缩空气走冷却分离器的上方通道，高湿度的压缩空气被冷却后将大部分的水分凝结成水滴流入集水槽进入循环，而较为干燥的压缩空气从冷却分离器出气口经最小压力维持阀排出；在压缩终了排气阶段，强烈的气流脉冲和惯性力产生了很大的振动和噪音，利用冷却水对声能和声波的吸收和阻尼作用降低噪音。
本发明解决了现有无油涡旋压缩机高温、噪音、密封、制造困难等问题，既避免了使用动、静涡盘间填充密封材料直接摩擦而造成的磨损、脱落、熔化、卡死等风险，也避免了如某些无油涡旋压缩机因在涡盘上加工冷却盘管而削弱了涡片强度和加工工艺复杂等缺陷。该喷水涡旋压缩机具有结构简单、制造容易、使用方便、高效节能环保等特点。
动静涡盘始终不直接接触因而两涡盘几乎永无磨损，在机体的轴承部位开有润滑脂加注口，用户只需定期检查和加注润滑脂而无需消耗高价的压缩机专用润滑油及相应设备。本发明机器无一易损件，无需耗材，加工制作简单，运行费用极低，真正实现终身免维护。

Claims (10)

1.一种喷水涡旋式压缩机，包括壳体(1)，在所述的壳体(1)内设有工作腔(101)，所述的工作腔(101)内装有一端伸出壳体(1)的主轴(2)，所述的主轴(2)伸在工作腔(101)内的一端上设有偏心轴(201)，所述的偏心轴(201)上套装有随所述的偏心轴(201)转动的动涡盘(3)，所述的壳体(1)上设有将所述的工作腔(101)与外界大气连通的进气口(102)及伸入工作腔(101)内与所述的动涡盘(3)啮合的静涡盘(4)，所述的静涡盘(4)与所述的动涡盘(3)之间形成压缩腔(5)，所述的压缩腔(5)包括初级压缩腔(501)和高压腔(502)，所述的静涡盘(4)上设有与所述的高压腔(502)相通的排气口(103)，其特征在于：所述的静涡盘(4)上设有与所述的初级压缩腔(501)相通的喷水口(401)。
2.根据权利要求1所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的主轴(2)伸出所述的壳体(1)的伸出部分与所述的壳体(1)之间设有机械密封装置(6)。
3.根据权利要求2所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的机械密封装置(6)包括安装在所述的主轴(2)与所述的壳体(1)之间的静止环(601)，所述的静止环(601)背向工作腔(101)一侧端面顶压有旋转环(602)，所述的旋转环(602)包括固定在主轴(2)上的止推环(6023)和套装在主轴(2)上可沿主轴(2)轴向滑动的顶压环(6024)，所述的止推环(6023)与顶压环(6024)之间设有弹性元件(6022)。
4.根据权利要求3所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的静止环(601)和旋转环(602)外圆周上均设有辅助密封的O形密封圈。
5.根据权利要求1所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的动涡盘(3)的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形，所述的静涡盘(4)的涡旋叶片纵截面为根部宽顶部窄的梯形。
6.根据权利要求5所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的动涡盘(3)的涡旋叶片根部设有圆弧倒角，所述的静涡盘(4)的涡旋叶片根部设有圆弧倒角。
7.根据权利要求1所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的初级压缩腔(501)包括外侧的空气收集腔(5011)和靠近高压腔(502)的加压腔(5012)，所述的喷水口(401)与所述的加压腔(5012)相通。
8.根据权利要求1所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的偏心轴(201)与所述的机械密封装置(6)的之间设有套装在主轴(2)上的自润滑滑动轴承(7)。
9.根据权利要求2所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的机械密封装置(6)外设有将其包覆的副壳体(9)，所述的副壳体(9)，所述的副壳体(9)下方设有与所述的机械密封装置(6)相通的防机械密封泄漏的回水孔(901)。
10.根据权利要求8所述的喷水涡旋式压缩机，其特征在于：所述的副壳体(9)与所述的主轴(2)之间设有能承受径向力和轴向力的油脂润滑滚动轴承(10)。
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