CN102322421B - 车载无油螺杆空气压缩机及其油路自循环冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载无油螺杆空气压缩机及其油路自循环冷却方法，其针对同类产品自循环油路冷却效果、密封性、稳定性较差的技术问题而设计的。该无油螺杆空气压缩机的齿轮变速箱内设有油室自循环油路冷却装置，所述装置包括油泵、风叶、散热器、风叶罩、喷油嘴；其要点是该无油螺杆空气压缩机的压缩机体内设有三对五头的阴螺杆和阳螺杆，阴、阳螺杆与压缩机体之间设有全浮动迷宫密封件，中间体和端盖组成的齿轮变速箱内设有三级齿轮变速传动，阴、阳螺杆与三级齿轮连接，三级齿轮与中间体之间体设有喷油嘴，喷油嘴通过油路、散热器与端盖的油孔连接。其适合作为车载无油螺杆空气压缩机使用，及其同类螺杆空气压缩机的结构改进。
Description
技术领域
本发明涉及螺杆空压机，是一种车载无油螺杆空气压缩机及其油路自循环冷却方法。
背景技术
无油螺杆空气压缩机是指一种双轴容积式回转型的双螺杆压缩机，其核心是二级压缩主机，即其主要是主（阳）副（阴）两根转子配合，组成啮合副，主副转子齿形外部同机壳内壁构成封闭的基元容积。其中，一些无油螺杆空气压缩机专业用于罐式散装粉料卡车，作为装卸散装粉料的动力，替代现有目前广泛应用的摆式柱塞空气压缩机，此类无油螺杆空气压缩机或称为车载无油螺杆空气压缩机，亦可作为散装水泥、粮食、化工原料、火电厂灰粉等运输中起装卸作用的关键设备。如中国专利文献中披露的申请号201010185541.8，申请公布号CN101900119A，申请公布日2010年12月1日，发明名称“无油螺杆压缩机”；其防止了因在压缩工作空间为零之前排出端口关闭而产生的过压缩等问题，避免消耗动力的增大；无油螺杆压缩机具有：形成有多个螺旋的齿的一对阳螺旋转子以及阴螺旋转子，收纳这两转子并形成有吸入端口和排出端口的外壳，可旋转地支撑两转子的两轴端部并被保持在外壳上的轴承；与外壳的排出端口邻接地设置槽，该槽伴随着两转子的旋转，在由两转子和外壳形成的压缩工作空间的容量大致为零时，与排出端口连接。上述无油螺杆压缩机的结构改进主要在于阴、阳螺旋转子，解决了旧式柱塞空气压缩机连续运行时间短，工作效率低、振动大、能耗重的缺陷；但其自循环油路冷却效果、密封性、稳定性较差。
发明内容
为克服上述存在的不足，本发明旨在向本领域提供一种车载无油螺杆空气压缩机及其油路自循环冷却方法，使其解决现有同类产品自循环油路冷却效果、密封性、稳定性较差的技术问题，其目的是通过如下技术方案实现的。
一种车载无油螺杆空气压缩机，该无油螺杆空气压缩机的机体包括压缩机体、中间体、端盖，机体设有主动轴，中间体与端盖连接组成齿轮变速箱，齿轮变速箱内设有油室自循环油路冷却装置，油室自循环油路冷却装置包括油泵、风叶、散热器、风叶罩、喷油嘴，油泵包括油泵压盖、平键、油泵转子体、油泵泵体；电动机输入动力带动主动轴转动，主动轴通过三级齿轮带动阴、阳螺杆同步运转，阴、阳螺杆啮合高速旋转，空气从压缩机体的进口吸入机体内；阴、阳螺杆相互啮合和高速旋转压缩空气，从而产生空气压力，从压缩机体的出口排出。其结构设计要点是所述压缩机体内设有三对五头的阴螺杆和阳螺杆，阴、阳螺杆与压缩机体之间设有全浮动迷宫密封件，全浮动迷宫密封件由外套、浮动密封件、石墨摩擦环、卡簧、油封组件组成，压缩机体、阴螺杆、阳螺杆组成无油螺杆空气压缩机工作腔体，该腔体上设有空气进出口，阴、阳螺杆两端分别设有轴承和唇形密封件；中间体和端盖组成的齿轮变速箱内设有三级齿轮变速传动，阴、阳螺杆与三级齿轮连接，三级齿轮与中间体之间设有喷油嘴，喷油嘴通过油路、散热器与端盖的油孔连接；散热器与端盖、风叶罩连接，风叶罩内的风叶通过平键与三级齿轮连接，三级齿轮的主动轴设有油泵。该无油螺杆空气压缩机的润滑、冷却和密封方式分别是：油孔注入油，油泵内的油由于电动机输入动力带动主动轴高速旋转产生热油，电动机输入动力带动主动轴、三级齿轮、阴螺杆、阳螺杆旋转产生油压，热油从齿轮变速箱的底部吸入，热油通过机体内的油路，经过散热器进入齿轮变速箱内的喷油嘴喷洒在三级齿轮和同步齿轮上，冷却、润滑三级齿轮和同步齿轮。热油从喷油嘴的过程中，经过安装在端盖背部的风叶和散热器的冷却，即风叶通过从动轴带动旋转产生风量，由风叶罩的进口吸入冷空气，冷却散热器内的热油，并从风叶罩的出口排出热空气。压缩机体与阴、阳螺杆的轴间密封采用全浮动迷宫密封件，全浮动迷宫密封件保证了高速旋转的阴、阳螺杆不咬合密封件，阻止高压空气通过轴间泄漏；螺杆两端由轴承支承，并由唇形密封件和浮动密封件密封腔体内的高压空气。
所述主动轴通过油泵与一级主动齿轮连接，一级主动齿轮与一级从动齿轮啮合，一级从动齿轮通过从动轴与二级主动齿轮连接，二级主动齿轮与二级从动齿轮啮合，二级从动齿轮通过阳螺杆的阳螺杆同步齿轮啮合，阳螺杆同步齿轮与齿轮架的阴螺杆同步齿轮啮合。上述三级齿轮的一级齿轮传动由电动机提供动力，经过齿轮变速提高转速，再经过二级逐级变速以达到螺杆设计的转速；阳螺杆上的三级同步齿轮与阴螺杆上的同步齿轮啮合以达到阴螺杆的设计转速。
所述从动轴的一端通过内六角圆柱头螺钉、风叶压板与风叶连接，风叶的风叶罩与散热器连为一体。风叶通过三级齿轮中的其中一传动轴带动，本发明的风叶通过从动轴作为风叶的传动轴。
所述散热器内设有油散热器。通过油散热器进一步提高散热器内油路的散热效果。
所述中间体内设有1～2只喷油嘴，油路对称设置于所述齿轮变速箱的两侧。2只喷油嘴进一步提高三级齿轮和同步齿轮的润滑效果，而过多喷油嘴又不便于油路的对应设置，以及油路压强的保证。
所述油孔设有调节螺栓，油路与油泵相通。调节螺栓用于进入机体内油量的控制，油通过油泵存储和导入油路，并便于油泵对于主动轴的润滑。
所述压缩机体的空气进口设有过滤器，压缩机体的空气出口通过出口弯头与消声器连接。过滤器由于压缩机体空气进口的空气过滤，消声器用于压缩机体空气出口高压空气的消声。
其油路自循环冷却方法是：所述分别设置于齿轮变速箱的外径、风叶罩和散热器的内径，油路的两端分别与中间体的喷油嘴和油孔连接，所述油路内的油通过电动机输入动力带动主动轴、三级齿轮、阴螺杆、阳螺杆旋转产生油压，并通过风叶罩内的风叶和散热器冷却后从喷油嘴雾化喷出。上述方法利用该无油螺杆空气压缩机的原理使油路产生压强差而形成自循环，同时，通过油泵、风叶、散热器、风叶罩、喷油嘴构成的油室自循环油路冷却装置为油路中的热油冷却，从而使用于三级齿轮和同步齿轮的润滑要求。其雾化后的油既保证了该无油螺杆空气压缩机内的无油化，又提供了三级齿轮和同步齿轮的润滑。
所述散热器至端盖、散热器和风叶罩的油路通过外置管路的方式实现，中间体内的油路通过机体管路的方式实现。上述结构设计接保证了热油在管路内的充分冷却，有保证了油使用的安全。
本发明自循环冷却效果好，结构稳定性、安全性、密封性好，油路自循环冷却方式可行；适合作为车载无油螺杆空气压缩机使用，及其同类螺杆空气压缩机的结构改进。
附图说明
图1是本发明的总装剖视结构示意图。
图2是本发明的使用状态结构示意图，图中机体设有过滤器和消声器。
以上附图序号及名称：1、平键，2、主动轴，3、唇形密封件，4、轴套，5、内六角圆柱头螺钉，6、圆柱滚子轴承，7、油泵压盖，8、平键，9、油泵转子体，10、油泵泵体，11、内六角圆柱头螺钉，12、一级主动齿轮，13、内六角圆柱头螺钉，14、圆螺母，15、平键，16、二级主动齿轮，17、轴承，18、风叶罩，19、风叶，20、唇形密封件，21、平键，22、轴承，23、内六角圆柱头螺钉，24、风叶压板，25、平键，26、圆螺母，27、一级从动齿轮，28、右轴承压盖，29、阳螺杆同步齿轮，30、圆螺母，31、散热器，32、锁紧螺母，33、二级从动齿轮，34、圆螺母，35、齿轮调整压环，36、齿轮调整内环，37、齿轮调整外环，38、内六角圆柱头螺钉，39、阴螺杆同步齿轮，40、齿轮架，41、端盖，42、圆螺母，43、左轴承压盖，44、定位销，45、中间体，46、轴承，47、唇形密封件，48、轴套，49、全浮动迷宫密封件，50、轴套，51、阴螺杆，52、轴承，53、孔用弹性挡圈，54、轴用弹性挡圈，55、阳螺杆，56、防尘盖，57、唇形密封件，58、压缩机体，59、出口弯头，60、内六角圆柱头螺钉，61、圆螺母，62、从动轴，63、轴承，64、平键，65、喷油嘴，66、调节螺栓，67、油孔，68、油路，69、过滤器，70、消声器。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的结构和使用进一步描述。如图1所示，该无油螺杆空气压缩机的机体主要包括压缩机体58、中间体45、端盖41，压缩机体与中间体通过内六角圆柱头螺钉60连接，中间体与端盖通过内六角圆柱头螺钉13连接。机体设有主动轴2，主动轴与中间体之间设有油泵、唇形密封件3、轴套4、圆柱滚子轴承6，主动轴的一端通过圆螺母14、平键15与一级主动齿轮12连接，主动轴的另一端与端盖之间设有轴承17，一级主动齿轮与一级从动齿轮27啮合，一级从动齿轮通过从动轴62、圆螺母61、平键64与二级主动齿轮16连接，通过从动轴平键25、圆螺母26与二级主动齿轮连接，从动轴与中间体连接处设有轴承63，二级主动齿轮与二级从动齿轮33啮合，二级从动齿轮通过圆螺母34、齿轮调整压环35、齿轮调整内环36、齿轮调整外环37与阳螺杆55连接，二级从动齿轮通过阳螺杆的阳螺杆同步齿轮29啮合，阳螺杆同步齿轮与齿轮架40的阴螺杆同步齿轮39啮合，齿轮架通过内六角圆柱头螺钉38、圆螺母42固定于中间体。上述一级主动齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮、二级从动齿轮和齿轮架的同步齿轮构成三级齿轮，三级齿轮通过主动轴三级齿轮变速传动带动阳、阴螺杆旋转，中间体与端盖连接组成齿轮变速箱，齿轮变速箱内设有油室自循环油路冷却装置，油室自循环油路冷却装置包括油泵、风叶19、散热器31、风叶罩18、喷油嘴65，油泵包括油泵压盖7、平键8、油泵转子体9、油泵泵体10，油泵通过内六角圆柱头螺钉11固定于中间体，泵压盖与油泵泵体通过内六角圆柱头螺钉5固定为一体。
压缩机体内设有三对五头的阴螺杆51和阳螺杆，阴、阳螺杆与压缩机体之间设有全浮动迷宫密封件49，全浮动迷宫密封件由外套、浮动密封件、石墨摩擦环、卡簧、油封组件组成，压缩机体、阴螺杆、阳螺杆组成无油螺杆空气压缩机工作腔体，该腔体上设有空气进出口，阴、阳螺杆两端分别设有轴承46、、52和唇形密封件47、57，以及轴套48、50，并通过孔用弹性挡圈53、轴用弹性挡圈54固定于压缩机体，阴、阳螺杆末端的压缩机体分别设有防尘盖56。三级齿轮与中间体之间体设有喷油嘴65，喷油嘴通过油路68、散热器31与端盖41的油孔67连接；散热器与端盖、风叶罩18连接，从动轴的一端通过内六角圆柱头螺钉23、平键21、风叶压板24与风叶19连接，从动轴与端盖之间设有唇形密封件20、轴承22，风叶的风叶罩与散热器连为一体。油路68对称设置于所述齿轮变速箱的两侧，压缩机体58的空气进口设有过滤器69，压缩机体的空气出口通过出口弯头59与消声器70连接。
使用时，主动轴通过三级齿轮带动阴、阳螺杆同步运转，即三级齿轮的一级齿轮传动由电动机提供动力，经过齿轮变速提高转速，再经过二级逐级变速以达到螺杆设计的转速；阳螺杆上的三级同步齿轮与阴螺杆上的同步齿轮啮合以达到阴螺杆的设计转速；阴、阳螺杆啮合高速旋转，空气从压缩机体的进口吸入机体内；阴、阳螺杆相互啮合和高速旋转压缩空气，从而产生空气压力，从压缩机体的出口排出。上述过程中，油孔注入油，电动机输入动力带动主动轴转动，大流量压缩空气通过空气出口的膨胀压力达到0.2Mpa时，会产生200℃左右高温而产生热油，电动机输入动力带动主动轴、三级齿轮、阴螺杆、阳螺杆旋转产生油压，热油从齿轮变速箱的底部吸入，热油通过机体内的油路，经过散热器进入齿轮变速箱内的喷油嘴喷洒在三级齿轮和同步齿轮上，冷却、润滑三级齿轮和同步齿轮。同时，热油从喷油嘴的过程中，经过安装在端盖背部的风叶和散热器的冷却，即风叶通过从动轴带动旋转产生风量，由风叶罩的进口吸入冷空气，冷却散热器内的热油，并从风叶罩的出口排出热空气。
本发明极大地提高了车载空气压缩机的工作效率，连续工作时间从原来的一小时提高到4小时以上，节约能源在40%以上；同时，由于本发明采用无接触的螺杆啮合工作，寿命使原来柱塞空气压缩机的一年提高到五年以上。
Claims (2)
1.一种车载无油螺杆空气压缩机，该无油螺杆空气压缩机的机体包括压缩机体（58）、中间体（45）、端盖（41），机体设有主动轴（2），中间体（45）与端盖（41）连接组成齿轮变速箱，齿轮变速箱内设有油室自循环油路冷却装置，油室自循环油路冷却装置包括油泵、风叶（19）、散热器（31）、风叶罩（18）、喷油嘴（65），油泵包括油泵压盖（7）、平键、油泵转子体（9）、油泵泵体（10）；其特征在于所述压缩机体（58）内设有三对五头的阴螺杆（51）和阳螺杆（55），阴、阳螺杆与压缩机体之间设有全浮动迷宫密封件（49），全浮动迷宫密封件由外套、浮动密封件、石墨摩擦环、卡簧、油封组件组成，压缩机体、阴螺杆、阳螺杆组成无油螺杆空气压缩机工作腔体，该腔体上设有空气进出口，阴、阳螺杆两端分别设有轴承和唇形密封件；中间体（45）和端盖（41）组成的齿轮变速箱内设有三级齿轮变速传动，阴、阳螺杆与三级齿轮连接，三级齿轮与中间体之间设有喷油嘴（65），喷油嘴通过油路（68）、散热器（31）与端盖（41）的油孔（67）连接；散热器与端盖、风叶罩（18）连接，风叶罩内的风叶（19）通过平键与三级齿轮连接，三级齿轮的主动轴（2）设有油泵；
所述主动轴（2）通过油泵与一级主动齿轮（12）连接，一级主动齿轮与一级从动齿轮（27）啮合，一级从动齿轮通过从动轴（62）与二级主动齿轮（16）连接，二级主动齿轮与二级从动齿轮（33）啮合，二级从动齿轮通过阳螺杆（55）的阳螺杆同步齿轮（29）啮合，阳螺杆同步齿轮与齿轮架（40）的阴螺杆同步齿轮（39）啮合；
所述从动轴（62）的一端通过内六角圆柱头螺钉、风叶压板（24）与风叶（19）连接，风叶的风叶罩（18）与散热器（31）连为一体；
所述散热器（31）内设有油散热器；
所述中间体（45）内设有1～2只喷油嘴（65），油路（68）对称设置于所述齿轮变速箱的两侧；
所述油孔（67）设有调节螺栓（66），油路（68）与油泵相通；
所述压缩机体（58）的空气进口设有过滤器（69），压缩机体的空气出口通过出口弯头（59）与消声器（70）连接。
2.根据权利要求1所述车载无油螺杆空气压缩机的油路自循环冷却方法，其特征在于所述油路（68）分别设置于齿轮变速箱的外径、风叶罩（18）和散热 器（31）的内径，油路的两端分别与中间体（45）的喷油嘴（65）和油孔（67）连接，所述油路内的油通过电动机输入动力带动主动轴（2）、三级齿轮、阴螺杆（51）、阳螺杆（55）旋转产生油压，并通过风叶罩内的风叶（19）和散热器冷却后从喷油嘴雾化喷出；
所述散热器（31）至端盖（41）、散热器和风叶罩（18）的油路（68）通过外置管路的方式实现，中间体（45）内的油路通过机体管路的方式实现。
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