CN103388583A - 一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其在动涡旋盘和支架之间安装一个具有径向柔性的波纹形橡胶膜片，该膜片的径向柔性用于补偿做平动运动的动涡旋盘与静止的支架之间形成的周期性变化偏心圆环形状的间隙，该膜片将从偏心轴油孔喷出并滑落的润滑油与压缩机的工作腔完全隔开，实现密封并且保证了压缩机的工作腔完全无油从而生产纯净的气体；该涡旋压缩机的封闭式结构使得压缩机整体结构更加紧凑，更有助于防止气体工质的泄露。

Description

一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种涡旋压缩机，尤其是一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机。

背景技术

无油涡旋压缩机，是指在压缩腔内没有润滑油。相对的滑动运动依靠固体自润滑材料实现润滑，而曲轴轴承等传动机构仍然依靠润滑油实现润滑；即被压缩的气体不与润滑油相接触，以保证压缩机所输送气体的干净。

现有技术中比较常见的是有油润滑的涡旋压缩机，有油润滑的涡旋压缩机存在一下缺点：1）被压缩气体必须与润滑油接触，所输送的压缩气体中必然含油；2）增加压缩系统中的外围设备，如增加油气分离器和油冷却器；3）压缩气体中所含有的润滑油凝结在压缩系统中的其他设备上，影响其他设备的正常工作；4）使得压缩机供油系统复杂，增加了通往压缩腔的油路。

与其他无油涡旋压缩机相比，本发明中的动涡旋盘利用一块具有径向柔性的膜片来进行密封完全实现了静密封，而其他的无油压缩机中大多采用一道或者多道密封环进行密封（如CN 1570388A），本质上属于动密封，仍然具有一定的泄露。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，该压缩机在润滑油与气体工质接触的通路中增加具有径向柔性的密封膜片，用于将润滑油与气体工质完全隔离开，从而生产出纯净的不含油的气体，并且该涡旋压缩机的封闭式的结构也适用于各种有毒有害的气体的增压。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，包括压缩机主体，在压缩机主体内的动涡旋盘和支架之间安装一个具有径向柔性的波纹形橡胶膜片，该波纹形橡胶膜的径向柔性用于补偿做平动运动的动涡旋盘与静止的支架之间形成的周期性变化偏心圆环形状的间隙，所述波纹形橡胶膜将从偏心轴油孔喷出并滑落的润滑油与压缩机的工作腔完全隔开，实现密封并且保证压缩机的工作腔完全无油从而生产纯净的气体。

上述压缩机主体包括构成密闭的内部低压空间的圆筒状的壳体；所述壳体上设置有注油口；所述壳体构成的低压空间内配置有由定子环、电机定子和电机转子组成的驱动机构，以及由动涡旋盘、静涡旋盘和用于防止动涡旋盘自转的十字环组成的压缩机构；所述静涡旋盘与壳体通过法兰连接；所述静涡旋盘开设有吸气口、进气接管和排气接管；所述静涡旋盘和动涡旋盘涡旋齿顶安装动盘密封条和静盘密封条；所述压缩机构和驱动机构通过主轴连接用于传递动力以驱动压缩机构；用于支撑主轴的支架和底座处分别安装滑动轴承和止推轴承；所述主轴的内部轴向开设有油孔，在止推轴承和滑动轴承上分别开设有与油孔相通的油孔分支一和油孔分支二用于对两幅轴承进行润滑；所述主轴底端设置有完全浸入储油池的沉孔；沉孔内安装有油升压器；所述主轴顶端设置有驱动压缩机构的偏心轴；偏心轴上设置的偏心轴轴套与动涡旋盘涡旋齿背部安装的偏心轴轴承相互配合，并且偏心轴的端面与动涡旋盘的底面形成油槽；所述主轴上安装有上平衡重和下平衡重用于平衡压缩机构产生的不平衡力；所述上平衡重处于支架形成的油腔内；所述支架内开设有连通油腔的导油孔；支架的上端用螺栓固定有止推盘；所述止推盘与支架将波纹形橡胶膜片的外周紧紧夹住；所述波纹形橡胶膜片的内周则用动盘压圈固定于动涡旋盘。

上述支架上端面设有固定止推盘的内螺纹沉孔；支架沿着上平衡重旋转轨迹的切向均匀分布开设数个导油孔，导油孔的中心线处于垂直于上述主轴轴向的同一平面内。

上述动涡旋盘与静涡旋盘的工作面均喷涂自润滑材料；所述止推盘与动涡旋盘构成摩擦副的摩擦面处喷涂自润滑材料。

进一步，以上用于限制动涡旋盘自转的十字环由自润滑材料制成。

上述静涡旋盘上的进气接管与吸气口相隔180°布置，用于增强对压缩机构的冷却。

进一步，在壳体和底盖之间安装有视油镜（12）。

上述壳体上还设置有接线盒。

上述静涡旋盘与壳体之间设置有密封圈。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明压缩机在润滑油与气体工质接触的通路中增加具有径向柔性的密封膜片，用于将润滑油与气体工质完全隔离开，从而生产出纯净的不含油的气体，从而实现了气体的绝对无油的压缩过程，是被压缩气体工质与润滑油完全分离，从而生产出高纯度的洁净气体，而且其封闭式结构允许其应用于特殊的场合如压缩有毒工质；

2）本发明作为涡旋压缩机的一种，其结构简单，可靠性高；

3）本发明避免了有油润滑压缩中润滑油被污染失效的问题；

4）本发明气体压缩并冷却后的凝结水不含油因此可以回收。

附图说明

图1为本发明第1实施例的装配体剖视图。

图2为本发明第1实施例装配体A-A剖视图。

图3为本发明第1实施例的B-B剖视图。

其中，1为壳体，2为底盖，3为储油池，4为支架，5为定子环，6电机定子，7为电机转子，8为底座，9为油升压器，10为主轴，11为油孔，12为视油镜，13为油孔分支1，14为注油口，15为注油口堵头，16为接线盒，17为支架油腔，18为导油孔，19为波纹形橡胶膜片，20为上平衡重，21为十字环，22为膜片压圈，23为止推盘，24为曲轴油腔，25为静涡旋盘，26为曲轴，27为吸气口，28为动涡旋盘，29为进气管，30为排气管，31为止推轴承，32为密封用o型圈，33为动涡旋盘密封条，34为静涡旋盘密封条，35为滑动轴承，36为油孔分支2,37为工作腔，38为下平衡重，39为偏心轴轴套，40为由定子环5、电机定子6和电机转子7组成的驱动机构，41为由静涡旋盘，25、动涡旋盘28和十字环21组成的压缩机构。42为壳体法兰，43为静盘法兰，44为沉孔，45为导油槽，46为配合孔，47偏心轴轴承。

具体实施方式

本发明的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，包括压缩机主体，在该压缩机主体内的动涡旋盘28和支架4之间安装一个具有径向柔性的波纹形橡胶膜片19，该波纹形橡胶膜19的径向柔性用于补偿做平动运动的动涡旋盘28与静止的支架4之间形成的周期性变化偏心圆环形状的间隙，波纹形橡胶膜19将从偏心轴油孔喷出并滑落的润滑油与压缩机的工作腔完全隔开，实现密封并且保证压缩机的工作腔完全无油从而生产纯净的气体。

下面结合附图对本发明的涡旋压缩机做进一步详细描述：

图1-图3所示的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机由构成密闭的内部低压空间的圆筒状的壳体1，底盖2，安装在壳体1内的驱动机构，由该驱动机构提供动力的压缩机构，用于固定膜片19外圈的支架4和止推盘23，以及用于固定膜片19内圈的动盘压圈22组成。具体结构如下：

壳体1上设置有注油口14，接线盒16以及与安装于上述壳体1和底盖2之间的视油镜12；上述壳体1构成的低压空间内配置有由定子环5、电机定子6和电机转子7组成的驱动机构，以及由表面喷涂自润滑材料的动涡旋盘28、表面喷涂自润滑材料的静涡旋盘25和完全用自润滑材料构成的用于防止上述动涡旋盘28自转的十字环21组成的压缩机构41；上述静涡旋盘25上述壳体1通过法兰连接，并用密封圈32密封；上述静涡旋盘25开设有吸气口27、进气接管29和排气接管30；上述静涡旋盘25和上述动涡旋盘28涡旋齿顶安装动盘密封条33和静盘密封条34；连接在上述压缩机构和上述驱动机构的主轴10用于传递动力以驱动上述压缩机构41；用于支撑上述主轴10的支架4和底座8处分别安装滑动轴承39和止推轴承31；上述主轴10内部开设的油孔11在上述止推轴承31和上述滑动轴承35分别开设油孔分支一13和油孔分支二36用于对两幅轴承的润滑；上述主轴10底端设置有沉孔44；完全浸入储油池3中上述沉孔44内安装有油升压器9；上述主轴10顶端设置有驱动压缩机构41的偏心轴26；上述偏心轴26上设置的偏心轴轴套39与上述动涡旋盘28涡旋齿背部安装的偏心轴轴承47相互配合，并且上述偏心轴26的端面与上述动涡旋盘28的底面形成小的油槽24；上述主轴10上安装有上平衡重20和下平衡重38用于平衡压缩机构产生的不平衡力；上述上平衡重20处于支架4形成的油腔17内；上述支架4内开设有连通油腔17的导油孔18；止推盘23用螺栓固定于上述支架4；上述止推盘23与上述支架4将具有径向柔性的膜片19的外周紧紧夹住；上述膜片19的内周则用动盘压圈22紧紧固定于上述动涡旋盘28。工作过程中，上述升压器9将润滑油从上述储油池3中抽出并泵入上述油孔11，进入上述油孔11的部分润滑油通过上述油路分支一13和上述油路分支二36供给上述止推轴承31和上述滑动轴承39，供给上述止推轴承31的润滑油完成润滑后直接落回上述储油池3，供给上述滑动轴承39的润滑油完成润滑后通过上述主轴10上开设的导油槽45进入上述油腔17，其余部分润滑油在对上述主轴10冷却后上升进入上述油槽24，上述油槽24中的润滑油通过上述偏心轴轴套39与上述偏心轴轴承47之间的配合间隙滑落到上述油腔17中，高速旋转的上述上平衡重20带动上述油腔17中的润滑油高速运动，润滑油通过上述支架4上的上述导油孔18喷洒在上述壳体1的内壁面并沿着上述壳体1的内壁滑落入上述储油池3，润滑油滑落的过程中通过上述壳体1与外界换热得到冷却；上述动涡旋盘28在上述偏心轴26的驱动下做平面平动运动，并与上述静涡旋盘25形成数个周期性变化的月牙形工作腔37；上述工作腔37通过上述静涡旋盘25上开设的上述吸气口27吸入压缩工质，经压缩机构41压缩后排出到排气接管30。

所述膜片19的径向柔性用于补偿在上述偏心轴26驱动下做平动运动的动涡旋盘28与支架4形成的周期性变化的偏心圆环形间隙，继而可以将从偏心轴轴套39与偏心轴轴承47的配合间隙滑落的润滑油与压缩机构41的吸气、压缩以及排气过程完全隔离开，实现工作腔37无油压缩从而生产出纯净的气体。

所述动涡旋盘28、上述静涡旋盘25和上述十字环21等组成的上述压缩机构与由上述电机定子6、上述电机转子7和上述定子环5组成的上述驱动机构40同处于圆筒状的上述壳体1所构成的封闭空间中，压缩机的结构属于封闭式结构。

安装在上述主轴10底端沉孔44内部的上述升压器9完全浸没于上述储油池3并从中抽取润滑油，泵入上述主轴10的内部上述油孔11，并通过上述油路分支一13和上述油路分支二36分别向上述止推轴承31和上述滑动轴承39供给润滑油；润滑油经上述主轴10的上述油孔11冷却上述主轴10之后进入由上述偏心轴26和上述动涡旋盘28底面构成的上述油槽24，上述油槽24中的润滑油对上述动涡旋盘28的底面冷却之后从上述偏心轴26与上述动涡旋盘28的配合间隙滑落至上述支架4内部构成的上述油腔17，上述上平衡重20的高速旋转搅动上述油腔17中的润滑油，使得润滑油流过均匀分布在上述支架4内的上述导油孔18后沿上述壳体1的内壁面滑落至下方的储油池3，滑落的过程中润滑油吸收驱动机构的热量并通过上述壳体1与外界环境换热得到冷却。

支架4内部形成油腔17；支架4上设有使用止推盘23固定膜片19的内螺纹沉孔；支架4沿着上平衡重20旋转轨迹的切向均匀分布开设数个导油孔18，导油孔18的中心线处于垂直于上述主轴10轴向的同一平面内。动涡旋盘28与上述静涡旋盘25的工作面均喷涂自润滑材料；上述止推盘23上与上述动涡旋盘28构成摩擦副的摩擦面处喷涂自润滑材料。用于限制上述动涡旋盘28自转的上述十字环21完全由自润滑材料构成。静涡旋盘25上的进气接管29与吸气口27相隔180°布置，用于增强对压缩机构41的冷却。

本发明的工作工程如下：

本发明在运行时，润滑油在高速旋转的主轴10内的油升压器9的作用下将底部油池3中的润滑油泵入油孔11，部分润滑油通过油孔分支一13和油孔分支二36时分别润滑止推轴承31和滑动轴承35，其中供给止推轴承31的润滑油直接滑落回到油池3中，供给滑动轴承35的润滑油通过导油槽45进入油腔17，其余部分润滑油经油孔11上升到偏心轴24顶端的过程中吸收驱动机构的传递给主轴10的热量后进入油压空间24并在冷却动涡旋盘28的底部之后从偏心轴轴套39与偏心轴轴承47的配合间隙滑落至油腔17中。油腔17中的高温润滑油在安装于主轴10上高速旋转的上平衡重20的带动下从导油孔18均匀喷洒在壳体1的内壁，润滑油顺着壳体1的内壁滑落到油池3的过程中通过壳体1与外界环境换热得到冷却。润滑油在从偏心轴套39与偏心轴轴承47的配合间隙滑落出后，被紧固在动涡旋盘28上的膜片19的完全隔离在油腔的一侧，只能下落到支架4内的油腔17中；油腔17中由于上平衡重20的高速转动而带起的润滑油油滴、油雾等也被膜片19完全隔离在了油腔17一侧，由于膜片19的内圈和外圈都是如上所述的静密封，从而完全消除了润滑油会进入压缩机构的可能性，实现了工作腔37的无油压缩过程，生产出纯净的气体。该涡旋压缩机压缩机的封闭式结构具有结构紧凑，噪声小的特点，更加适合对纯净度及气密性要求高如有毒气体的增压。

Claims (9)

1.一种压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，包括压缩机主体，其特征在于，在压缩机主体内的动涡旋盘（28）和支架（4）之间安装一个具有径向柔性的波纹形橡胶膜片（19），该波纹形橡胶膜（19）的径向柔性用于补偿做平动运动的动涡旋盘（28）与静止的支架（4）之间形成的周期性变化偏心圆环形状的间隙，所述波纹形橡胶膜（19）将从偏心轴油孔喷出并滑落的润滑油与压缩机的工作腔完全隔开，实现密封并且保证压缩机的工作腔完全无油从而生产纯净的气体。

2.根据权利要求1所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述压缩机主体包括构成密闭的内部低压空间的圆筒状的壳体（1）；所述壳体（1）上设置有注油口（14）；所述壳体（1）构成的低压空间内配置有由定子环（5）、电机定子（6）和电机转子（7）组成的驱动机构，以及由动涡旋盘（28）、静涡旋盘（25）和用于防止动涡旋盘（28）自转的十字环（21）组成的压缩机构；所述静涡旋盘（25）与壳体（1）通过法兰连接；所述静涡旋盘（25）开设有吸气口（27）、进气接管（29）和排气接管（30）；所述静涡旋盘（25）和动涡旋盘（28）涡旋齿顶安装动盘密封条（33）和静盘密封条（34）；所述压缩机构和驱动机构通过主轴（10）连接用于传递动力以驱动压缩机构；用于支撑主轴（10）的支架（4）和底座（8）处分别安装滑动轴承（35）和止推轴承（31）；所述主轴（10）的内部轴向开设有油孔（11），在止推轴承（31）和滑动轴承（35）上分别开设有与油孔（11）相通的油孔分支一（13）和油孔分支二（36）用于对两幅轴承进行润滑；所述主轴（10）底端设置有完全浸入储油池（3）的沉孔（44）；沉孔（44）内安装有油升压器（9）；所述主轴（10）顶端设置有驱动压缩机构的偏心轴（26）；偏心轴（26）上设置的偏心轴轴套（39）与动涡旋盘（28）涡旋齿背部安装的偏心轴轴承（47）相互配合，并且偏心轴（26）的端面与动涡旋盘（28）的底面形成油槽（24）；所述主轴（10）上安装有上平衡重（20）和下平衡重（38）用于平衡压缩机构产生的不平衡力；所述上平衡重（20）处于支架（4）形成的油腔（17）内；所述支架（4）内开设有连通油腔（17）的导油孔（18）；支架（4）的上端用螺栓固定有止推盘（23）；所述止推盘（23）与支架（4）将波纹形橡胶膜片（19）的外周紧紧夹住；所述波纹形橡胶膜片（19）的内周则用动盘压圈（22）固定于动涡旋盘（28）。

3.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述支架（4）上端面设有固定止推盘（23）的内螺纹沉孔；支架（4）沿着上平衡重（20）旋转轨迹的切向均匀分布开设数个导油孔（18），导油孔（18）的中心线处于垂直于上述主轴（10）轴向的同一平面内。

4.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述动涡旋盘（28）与静涡旋盘（25）的工作面均喷涂自润滑材料；所述止推盘（23）与动涡旋盘（28）构成摩擦副的摩擦面处喷涂自润滑材料。

5.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，用于限制动涡旋盘（28）自转的十字环（21）由自润滑材料制成。

6.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述静涡旋盘（25）上的进气接管（29）与吸气口（27）相隔180°布置，用于增强对压缩机构（41）的冷却。

7.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，在壳体（1）和底盖（2）之间安装有视油镜（12）。

8.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述壳体（1）上还设置有接线盒（16）。

9.根据权利要求2所述的压缩腔无油的封闭式涡旋压缩机，其特征在于，所述静涡旋盘（25）与壳体（1）之间设置有密封圈（32）。

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