CN104500400A - 一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于单螺杆或双螺杆压缩机，其特征在于，在气缸体沿轴向设置两至四个输液孔，并沿所述输液孔开设喷液窄缝通道，把输液孔与气缸内腔连通，当外界的压力液体向处在吸气状态下的螺杆齿槽工作容积内喷液时，使喷入气缸内的液体均匀散布在压缩腔室内，强化对气体压缩过程的冷却。

Description

一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构

技术领域

本发明涉及石油化工、制冷空调和空气动力用的压缩机结构，特别涉及螺杆式(单螺杆或双螺杆)压缩机气缸的喷液构造。

背景技术

螺杆式压缩机已经成为空气压缩机的主流机型被广泛应用，现今的国内外中小型空压机市场上，喷液冷却的螺杆式压缩机占到80％以上。众所周知，螺杆式压缩机工作过程中虽有连续不断的向气缸内的喷液冷却，但实际上喷入的液体只对气缸和转子的壁面起到了冷却、密封和润滑的作用。而对于螺杆齿槽中正在压缩的气体，冷却作用微乎其微。原因是喷入的液体通过一个或者几个小圆孔喷射到螺杆齿槽内，喷入的液体以柱状射入齿槽空间，与其中的气体的换热面积极小。为了使得喷入的液体能够在极短时间内以雾状与压缩气体均匀混合，多年来，国内外已有很多学者对螺杆式压缩机的喷液技术进行了研究，研究者都是通过设计特殊喷嘴，安置在气缸的内壁中，由于齿槽内的射入路径很短，按螺杆齿槽的深度大多都在40～100mm之内，柱状的一股液体很难散开形成雾状与周围的空气换热极少，故至今市场上的螺杆压缩机全部是采用圆柱孔口通道喷液。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于单螺杆压缩机或双螺杆压缩机气缸的喷液结构，通过在气缸内壁合适位置设置适当宽度和长度的窄缝通流截面，使喷入气缸内的液体均匀散布在压缩腔室内，强化对气体压缩过程的冷却。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于单螺杆压缩机，其特征在于，在气缸体排气端法兰面上沿轴向设置两个输液孔过气缸中心线上、下分布，沿所述上、下输液孔各开设一条喷液窄缝通道，把输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度为：

$L_2=(1.4~1.6)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

所述喷液窄缝通道的起点从气缸体吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向气缸体排气端。

上述方案中，所述输液孔允许垂直方向±20°的偏离。

一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于单螺杆压缩机，其特征在于，在气缸体排气端法兰面上沿轴向设置四个输液孔，气缸上半区域、下半区域分别设置两个输液孔，对于气缸中心线对称分布，各输液孔与气缸中心线夹角不超过30°，沿各输液孔均开设一条喷液窄缝通道，把各输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度为

$L_3=(0.7~1.0)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

所述喷液窄缝通道的起点从气缸体吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向气缸体排气端。

一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于双螺杆压缩机，其特征在于，在相连的阳转子气缸体和阴转子气缸体靠外侧位置，过双螺杆转子两轴线的水平连线，各设一个输液孔，沿所述输液孔各开设一条喷液窄缝通道，把输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度等于或稍短于螺杆转子的长度。

以上结构中，喷液窄缝通道允许在两转子水平线的夹角在±30°内偏离。

一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于双螺杆压缩机，其特征在于，在相连的阳转子气缸体和阴转子气缸体靠外侧位置，过双螺杆转子两轴线的水平连线，各设一个起始于排气端面的输液孔及与其连通的喷液窄缝通道，在阳、阴转子气缸的下部再各设置一个起始于吸气端面的输液孔及与其连通的喷液窄缝通道，每个气缸中的两个输液孔在气缸圆截面上相差45°。

与现有技术相比，本发明的优点在于将传统的一股柱状液体喷射改为雾状，大大提高了与周围空气的热交换效率，可有效提高压缩机的使用寿命。

附图说明

图1为单螺杆压缩机结构图。其中(a)为顶剖视图；(b)为正剖视图，图中：102、星轮；103、螺杆转子；104、气缸圆周；105、中心线。

图2为单螺杆压缩机气缸壁面上打有两个通液孔及对应两条喷液窄缝的通道结构。其中(b)图为(a)图的C-C向视图。

图3为单螺杆压缩机气缸壁面上打有四个通液孔及对应四条喷液窄缝的通道结构。其中(b)图为(a)图的A-A向视图；(c)图为(a)图的B-B向视图。

图4为双螺杆压缩机气缸上设置两个通液孔及对应两条喷液窄缝的通道结构。其中(b)图为(a)图的D-D向视图；图中106、螺杆转子的排气端面；107、螺杆转子的吸气端面。

图5为双螺杆压缩机气缸上设置四个通液孔及对应四条喷液窄缝的通道结构。其中(b)图为(a)图的E-E向视图。

具体实施方式

参考图1，一种典型的单螺杆压缩机，其气缸的两侧各有一个星轮102水平布置，把气缸圆周104从气缸轴向水平面处分为上下两个区域。在气缸体排气端法兰面上或者吸气端法兰面上沿气缸轴向钻两个对于气缸中心线107对称分布的输液孔以实现整个气缸的两孔喷液输送。

实施例一

对于图1的单螺杆压缩机来说，本发明一种窄缝状喷液结构参考图2，上半区域内的输液孔05和下半区的输液孔06在中心线105(图1)的±20°范围内，沿气缸轴向各开设一条窄缝，使输液孔05通过窄缝05’、输液孔06通过窄缝06’与气缸内腔连通[图2(b)]，当外界的压力液体向处在吸气状态下的螺杆齿槽工作容积内喷液时，就实现了整个旋转中的螺杆齿槽容积内的全面喷液冷却。作为喷液通道的窄缝05’、06’的长度为：

$L_2=(1.4~1.6)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

窄缝05’、06’的宽度与其长度相乘得到通道截面积，在给定的喷液压差下，直接决定着喷液的流量。窄缝喷液通道的起点从吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向排气端。

实施例二

对于图1的单螺杆压缩机来说，本发明另一种窄缝状喷液结构参考图3，在气缸体排气端法兰面上沿轴向钻4个输液孔来实现整个气缸的四孔喷液输送。上半区域内的输液孔01、03和下半区的输液孔02、04对于气缸中心轴对称分布，输液孔在中心线105方向的30°范围内，沿着气缸轴向各开设窄缝01’、03’(上半区域)，以及窄缝02’、04’(下半区域)作为喷液通道，分别把输液孔01、03以及02、04与气缸内腔连通，当外界的压力液体向处在吸气状态下的螺杆齿槽工作容积内喷液，就实现了整个旋转的螺杆齿槽容积内的喷液冷却。各窄缝的长度为：

$L_3=(0.7~1.0)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

窄缝01’～04’的宽度与其长度相乘得到通道截面积，在给定的喷液压差下，直接决定着喷液的流量。窄缝通道的起点从吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向排气端。

实施例三、四

类似于单螺杆压缩机，对于双螺杆压缩机来说，有两种窄缝通道结构，一种是两条窄缝结构，参考图4(a)，阳转子和阴转子对应的气缸筒体上各设一条喷液窄缝通道，当双螺杆转子两轴线平面为水平面时，窄缝通道设置在两个转子气缸筒体靠外侧水平位置，与水平线的夹角在±30°，喷液通道的两窄缝07’、08’长度等于螺杆转子长度或略短[图4(b)]。窄缝长度乘以宽度为通道通流面积，该通流面积可根据喷液流量来选择。

另一种为四条窄缝通道结构，参考图5(a)，阴转子气缸(图5中的左缸、小缸)和阳转子气缸(图5中的右缸、大缸)中各设置两条窄缝09’和11’、10’和12’，其中窄缝09’与10’的位置与图4中窄缝07’、08’的位置相同(与其连通的输液孔09、10起始于排气端面106)，窄缝11’和12’分别设置在阴、阳转子气缸的下部(与其连通的输液孔11、12起始于吸气端面107)；并且窄缝11’与09’在阴转子气缸圆截面上相差45°；窄缝12’与10’在阳转子气缸圆截面上相差45°。当然，向窄缝通道供给液体的孔道可以在轴向端面上与管道相连，也可以从气缸外径向直接与管道相连,此时需要用丝堵将轴向通孔口堵住。

对于上述发明内容，共同之处在于气缸壁面上排气端法兰或吸气端法兰面上沿轴向的钻孔，钻孔的面积应至少是对应窄缝通道截面积的3倍以上，钻孔可用普通钻头完成。然后在气缸筒体内壁的轴向钻孔位置采用薄片状电极片，进行电火花加工，把气缸内腔与气缸壁中的轴向钻孔连通起来。薄片状电极加工的位置和长度与上述发明中的喷液窄缝通道的位置和长度一致。

Claims (6)

1.一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于单螺杆压缩机，其特征在于，在气缸体排气端法兰面上沿轴向设置两个输液孔过气缸中心线上、下分布，沿所述上、下输液孔各开设一条喷液窄缝通道，把输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度为：

$L_2=(1.4~1.6)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

所述喷液窄缝通道的起点从气缸体吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向气缸体排气端。

2.如权利要求1所述的螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，其特征在于，所述输液孔允许垂直方向±20°的偏离。

3.一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于单螺杆压缩机，其特征在于，在气缸体排气端法兰面上沿轴向设置四个输液孔，气缸上半区域、下半区域分别设置两个输液孔，对于气缸中心线对称分布，各输液孔与气缸中心线夹角不超过30°，沿各输液孔均开设一条喷液窄缝通道，把各输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度为

$L_3=(0.7~1.0)\sqrt{A({2R}_1-A)}$

式中，A——螺杆与星轮中心距；

R₁——螺杆半径；

所述喷液窄缝通道的起点从气缸体吸气端的螺杆齿顶倒角点开始，沿轴向伸向气缸体排气端。

4.一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于双螺杆压缩机，其特征在于，在相连的阳转子气缸体和阴转子气缸体靠外侧位置，过双螺杆转子两轴线的水平连线，各设一个输液孔，沿所述输液孔各开设一条喷液窄缝通道，把输液孔与气缸内腔连通，所述喷液窄缝通道的长度等于或稍短于螺杆转子的长度。

5.如权利要求4所述的螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，其特征在于，所述喷液窄缝通道允许在两转子水平线的夹角±30°内偏离。

6.一种螺杆压缩机气缸的窄缝状喷液结构，适用于双螺杆压缩机，其特征在于，在相连的阳转子气缸体和阴转子气缸体靠外侧位置，过双螺杆转子两轴线的水平连线，各设一个起始于排气端面的输液孔及与其连通的喷液窄缝通道，在阳、阴转子气缸的下部再各设置一个起始于吸气端面的输液孔及与其连通的喷液窄缝通道，每个气缸中的两个输液孔在气缸圆截面上相差45°。