CN102042225A - 水润滑单螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械产品中的水润滑单螺杆压缩机，包括相互啮合的螺杆和星轮机构，两套星轮机构互为相反方向安装在螺杆的左右两侧，螺杆与星轮之间构成的压缩腔中通过冷却水进行冷却，在螺杆轴两端制有多个缩径环槽，该缩径环槽与左密封座相应的环槽、左轴承座，右密封座相应的环槽、右轴承座配合构成多个迷宫密封腔，其中靠近两端轴承的密封腔与外界相通；内筒的高压端下部有多个通口与排气口连通，低压端多个通口与进气口连通，进气口、排气口均设置于机体的顶部，设置于机体顶部和底部的两个喷水口的轴线垂直于螺杆轴线。本发明结构紧凑，无机械密封和滑动轴承等易损件，使用寿命长，成本低，可靠性高，高效且易于组装及维修，以水代油，节约资源，便于推广。

Description

水润滑单螺杆压缩机 

技术领域

本发明属于通用机械产品中的无油水润滑单螺杆压缩机，可以压缩空气、油气等多种气体和冷媒，并可用作蒸汽等多种气体膨胀机。 

背景技术

无油水润滑单螺杆压缩机广泛应用于化工、制药、纺织、食品、电子、精密喷涂、包装、航空航天等需要无油压缩空气的行业，是通用型机电一体化产品，与无油活塞式压缩机和无油干式双螺杆压缩机相比，具有结构简单、运转可靠、噪音低、功耗省等优点。现有的无油水润滑单螺杆压缩机因为机体内腔喷水的需要，在螺杆轴上安装有两付机械密封，如图1中标记1、2所示；由于左右两侧的星轮机构对称设置结构，限制了结构优化改进的空间，两星轮轴依靠滑动轴承定位，如图2中滑动轴承标记3、4、5、6所示，而机械密封和滑动轴承均为易损件，使用寿命约为八千小时，在压缩机的全工作寿命过程中需多次运输至专业工厂大修，提高了运行和维修成本；同时机械密封和滑动轴承使用中均需系统提供大量润滑冷却水，降低了压缩机的效率，也降低了压缩机的性能和可靠性。另外，整体式不锈钢的水润滑压缩机主机机体铸造难度很大，成品率低，导致整机成本升高。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有水润滑单螺杆压缩机的不足，提供一种无机械密封和无滑动轴承且使用寿命长、成本低、高效、 高可靠性的水润滑单螺杆压缩机。 

本发明一种水润滑单螺杆压缩机，包括相互啮合的螺杆和星轮机构，两套星轮机构互为相反方向安装在螺杆的左右两侧，螺杆与星轮之间构成的压缩腔中通过润滑冷却水进行冷却，螺杆轴左端通过左轴承支承在左轴承座上，右端通过右轴承支承在右轴承座上，其特征在于，在靠近螺杆轴两端制有多个缩径环槽，该缩径环槽与左密封座相应的环槽、左轴承座，右密封座相应的环槽、右轴承座配合构成多个迷宫密封腔，其中靠近两端轴承的密封腔与外界相通；机体的内筒的高压端下部有多个泄压通口与进气口连通，进气口、排气口均设置于机体的顶部，设置于机体顶部和底部的两个喷水口的轴线垂直于螺杆轴线。 

为了克服了传统结构中滑动轴承易损坏，螺杆轴两端的左轴承、右轴承以及星轮轴的上下轴承均为滚动轴承，要防止润滑冷却水对滚动轴承造成损坏，需要采取密封措施。本发明在靠近螺杆轴的两端直接在轴上切割出缩径环槽，该缩径环槽与密封座配合构成迷宫密封腔，其中靠近螺杆端面的迷宫密封腔向机体内溢水，靠近轴承的密封腔向外溢水泄压，这样就防止润滑冷却水进入轴承，可以取消了传统结构中的机械密封，彻底解决了机械密封易损坏的问题。机体内筒的高压端下部有多个泄压通口与机体的进气口连通，使压缩过程中泄漏的少量压缩空气通过这几个通口回到没有压力的进气口，因为这几个通口面积足够大，使靠近轴承的两个迷宫密封腔内已经没有压力，也就避免了水向外溢，保证了对两端轴承的有效密封。由于下外壳与内筒之间的间隔及制于内筒的连通口构成的反馈通道这种结构，使排气口无法按传统方式制于在机体下部，只能放在机体上部，所以本发明机体的进气口、排气口均置于机体上部或顶部。机体顶部和底部的两个喷水口的轴线垂直于螺杆轴线，没有按传统结构做成斜口，以便于铸造和焊接。 

本发明设计的左右两侧的星轮机构结构不一样，所述的星轮机构中左星轮架带防水套，右星轮架的星轮轴上另行安装防水盖，与左星轮架的防水套同向安装在右星轮架的下方。这是因为润滑冷却水主要位于星轮架的下方，若采用传统的左右两侧的星轮机构互为相反方向对称设置结构，则右侧的防水套位于星轮架的上方，导致防水性能变劣。本星轮机构分别由左上、左下、右上、右下轴承座、迷宫座、迷宫垫，以及左右调整螺丝、星轮轴、星轮架组成，它们均采用迷宫密封，但左上、左下、右上、右下各轴承座及其迷宫密封结构互不对称；各迷宫座和轴承座中间的腔体通过轴承座上的孔与外界联通，使溢水和溢气时不会影响滚动轴承。 

由于排气单向阀外形为矩形，故与其配合的机体排气口也为相应的矩形。机体的内筒的高压端下部和低压端下部的多个通口为矩形，这样，无需采用矩形-圆形转换接头。 

所述的机体由上外壳、下外壳组成，上外壳、下外壳、内筒各不锈钢零件分别铸造，其中上下两个喷水口与内筒一体铸造成型，然后焊接而成整体，所有焊缝均位于无压力区。这样单个铸件工艺简单，单件重量轻，成品率高，可解决整体式不锈钢机体铸造难度大，废品率高的问题，而且对焊缝的要求无需过于苛刻。 

本发明水润滑单螺杆压缩机的有益效果是：结构紧凑，无机械密封和滑动轴承等易损件，使用寿命长，成本低，可靠性高，高效且易于组装及维修，以水代油，节约资源，便于推广。 

附图说明

图1是传统水润滑单螺杆压缩机纵截面结构示意图。 

图2是传统水润滑单螺杆压缩机横截面结构示意图。 

图3是本发明水润滑单螺杆压缩机纵截面结构示意图。 

图4是本发明水润滑单螺杆压缩机横截面结构示意图。 

图5是本发明机体的外形示意图。 

图6是图5基本上的右视外形示意图。 

具体实施方式

参照图3，机体8内紧配合安装内筒9，其中进气口81一体制于机体8，排气口91一体制于内筒9，进气口81、排气口91均设置于机体8的顶部，靠近进气口的内筒左处为低压端，靠近排气口的内筒右处为高压端，内筒9内装入螺杆15，螺杆轴14的左端通过左轴承18支承在左轴承座11上，右端通过右轴承19支承在右轴承座10上，轴承座11上设有轴承端盖111，右轴承座10上设有右轴承端盖101。靠近螺杆轴14的两端制有多个缩径环槽，该缩径环槽与左密封座12相应的环槽、左轴承座11，右密封座13相应的环槽、右轴承座10配合构成多个迷宫密封腔，如图中标记1、2为左密封腔，标记3、4、17为右密封腔，左密封腔2因为处于进气端，没有压力，在正常运行时，润滑水不会溢出机体外部，但在系统的溢水阀发生故障的极端情况下，由于左密封腔1与外界相通而被泄压，可防止非正常溢出的润滑水进入左轴承18。右密封腔3和4通过多个泄压通口6及下外壳2与内筒9之间的间隔经通口7与进气端连通，右密封腔4通常没有压力，在正常运行时，润滑水不会溢出机体外部，但在系统的溢水阀发生故障的极端情况下，由于右密封腔17与外界相通而被泄压，防止非正常溢出的润滑水进入右轴承19。 

参照图4，螺杆与星轮机构之间构成的压缩腔中通过润滑冷却水进行冷却，本发明设计的与螺杆啮合的左右两侧的星轮机构结构不同，星轮机构分别主要由左上，左下，右上，右下四种形式的轴承座，迷宫座，迷宫垫，调整螺丝和左右两种星轮轴、星轮架组成，它们均采用迷宫密封。具体的说，左右两星轮机构分别主要由左上轴承座1，右上轴承座2，左下轴承座3，右下轴承 座4，左上迷宫座5，右上迷宫座6，左下迷宫座7，右下迷宫座8，左上迷宫垫9、右上迷宫垫10、左下迷宫垫11、右下迷宫垫12、左调整螺丝13、右调整螺丝14和左星轮轴19、右星轮轴20和左右星轮架组成，其中带防水套26的左星轮架17用螺钉与左星轮片22密贴紧固于左星轮轴19上，右星轮架18用螺钉与右星轮片23、防水盖21与左星轮架的防水套26同向安装在右星轮架18的下方并密贴紧固于右星轮轴20上，并通过左下迷宫座7和右下迷宫座8的上端使防水套26、防水盖21与星轮轴之间均构成迷宫密封，这种结构可方便安装，防水效果更好。在左星轮轴19上端与左上轴承之间通过左上迷宫座5与左上迷宫垫9构成迷宫密封，下端与左下轴承之间通过左下迷宫座7下端与左下迷宫垫11构成迷宫密封；在右星轮轴20上端与右上轴承之间通过右上迷宫座6与右上迷宫垫10构成迷宫密封，下端与右下轴承之间通过右下迷宫座8下端与右下迷宫垫12构成迷宫密封。左上迷宫座5和左上轴承座1之间的腔体通过左上轴承座1上的溢水孔25与外界联通，左下迷宫座7下端和左下轴承座3之间的腔体通过左下轴承座3上的溢水孔16与外界联通，右上迷宫座6和右上轴承座2之间的迷宫腔通过右上轴承座2上的溢水孔24与外界联通，右下迷宫座8下端和右下轴承座4之间的迷宫腔通过右下轴承座4上的溢水孔15与外界联通。本发明的这种结构，是因为上部迷宫腔要防止水向上溢入上轴承，下部迷宫腔防止水流入下轴承，所以左上和右上、左下和右下的迷宫腔和轴承座结构相似，但互不对称，而不同于传统结构那样做成左上和右下，左下和右上对称，轴承座和星轮架等能通用，克服了传统结构右下部位防水性能不佳的问题。各迷宫座和轴承座中间的迷宫腔通过轴承座上的溢水孔与外界联通，使溢水和溢气时不会影响上、下轴承。左调整螺丝13、右调整螺丝14可以方便调节左右星轮轴各迷宫腔的泄压压力。由于采用迷宫密封所需的较大空间，把气道由传 统矩形设计成一个梯形带弧形斜面结构，可以使机体星轮轴承座整个通孔足够大。 

上述所称的轴承均为滚动轴承。 

参照图5、图6，机体由上外壳1、下外壳2组成，且将内筒9紧固抱合，上喷水口3、下喷水口4分别伸出上外壳1、下外壳2并垂直于螺杆和内筒的轴线，排气口91伸出上外壳1并垂直于螺杆或内筒的轴线，使进气口81和排气口91均位于机体的顶部。内筒9的高压端下部有多个矩形通口6与排气口91连通，低压端有多个通口5与进气口81连通。因为机体排气口和排气单向阀外形为方形，故进气口81、排气口91和矩形通口6均设计成相配合的矩形，便于铸造和焊接。为了降低铸造成本，提高铸件成品率，机体的上外壳1、下外壳2、内筒9各不锈钢零件分别铸造，其中上喷水口3、下喷水口4及排气口91与内筒9一体铸造成型并垂直于螺杆轴线，然后焊接而成整体，从图3中可以看出，所有焊缝均位于无压力区，可以满足高压工作状态的要求。 

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 

Claims (8)

1.一种水润滑单螺杆压缩机，包括相互啮合的螺杆和星轮机构，两套星轮机构互为相反方向安装在螺杆的左右两侧，螺杆与星轮之间构成的压缩腔中通过润滑冷却水进行冷却，螺杆轴左端通过左轴承支承在左轴承座上，右端通过右轴承支承在右轴承座上，其特征在于，在靠近螺杆轴两端制有多个缩径环槽，该缩径环槽与左密封座相应的环槽、左轴承座，右密封座相应的环槽、右轴承座配合构成多个迷宫密封腔，其中靠近两端轴承的密封腔与外界相通；机体的内筒的高压端下部有多个泄压连通口与进气口连通，进气口、排气口均设置于机体的顶部，设置于机体顶部和底部的两个喷水口的轴线垂直于螺杆轴线。

2.根据权利要求1所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于星轮机构其中左星轮架带防水套，右星轮架的星轮轴上另行安装防水盖，该防水盖与左星轮架的防水套同向安装在右星轮架的下方。

3.根据权利要求1所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于所述螺杆轴两端的左端、右轴承以及星轮轴的上、下轴承均为滚动轴承。

4.根据权利要求1或2或3所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于星轮机构分别主要由左上、左下、右上、右下轴承座、迷宫座、迷宫垫，以及左右调整螺丝、星轮轴、星轮架组成。

5.根据权利要求4所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于在左星轮轴上端与左上轴承之间通过左上迷宫座与左上迷宫垫构成迷宫密封，下端与左下轴承之间通过左下迷宫座下端与左下迷宫垫构成迷宫密封；在右星轮轴上端与右上轴承之间通过右上迷宫座与右上迷宫垫构成迷宫密封，下端与右下轴承之间通过右下迷宫座下端与右下迷宫垫构成迷宫密封，各迷宫座和轴承座中间的腔体通过该轴承座上的溢水孔与外界联通。

6.根据权利要求5所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于左上迷宫座和左上轴承座之间的腔体通过左上轴承座上的溢水孔与外界联通，左下迷宫座下端和左下轴承座之间的腔体通过左下轴承座上的溢水孔与外界联通，右上迷宫座和右上轴承座之间的迷宫腔通过右上轴承座上的溢水孔与外界联通，右下迷宫座下端和右下轴承座之间的迷宫腔通过右下轴承座上的溢水孔与外界联通。

7.根据权利要求1所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于机体的排气口和排气单向阀外形均为矩形，机体的内筒的高压端下部和低压端下部的多个通口均为矩形。

8.根据权利要求1所述水润滑单螺杆压缩机，其特征在于机体由上外壳、下外壳组成，上外壳、下外壳、内筒各不锈钢零件分别铸造，其中上下两个喷水口与内筒一体铸造成型，然后焊接而成整体，所有焊缝均位于无压力区。

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