CN105090041A - 具有油分离器的螺杆压缩机和冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有油分离器的螺杆压缩机，其包括：压缩机壳体，其具有供制冷剂气流流入的入口；油分离器壳体，其与压缩机壳体以紧固和密封的方式相连，并且具有供制冷剂气流流出的出口；压缩组件，其位于压缩机壳体内靠近入口处，用于压缩制冷剂气流；电动机，用于驱动压缩组件；以及供油装置，用于向压缩组件供给冷冻油；螺杆压缩机还包括油分离器，油分离器位于油分离器壳体内，并且包含第一分离器和第二分离器，其中第二分离器靠近所述出口处，并且第一分离器设置在压缩组件与第二分离器之间。本发明还提供了一种配置有该螺杆压缩机的冷水机组。本发明的具有油分离器的螺杆压缩机拥有油分离效率高和结构紧凑等诸多优势。

Description

具有油分离器的螺杆压缩机和冷水机组

技术领域

本发明涉及一种具有油分离器的螺杆压缩机，并且还涉及配置有该螺杆压缩机的冷水机组。

背景技术

董玲公开的中国专利申请CN202792748提出了一种套管旋风式油分离器。该专利公开的用于螺杆压缩热泵的套管旋风式油分离器，包括储油筒、多孔板，其特征在于还包括分离筒和套管旋风式油分离器，所述分离筒位于储油筒上部，储油筒的一端内部装有多孔板，分离筒内装有几组相同的套管旋风式油分离器。内外管同轴垂直安装，内管较短，是一中心通路，外管与内管形成一环形空间，环形面上端封闭，气流从环形空间上部切向进入，在环形空间内旋转并向下运动，离心力使气流中的油滴粘附于外壁内侧在重力作用向下流入储油筒，而气流出环形空间之后沿中心管向上在分离筒顶部汇集完成油气分离。

MAYOUNGCHAN等公开的美国专利申请US2012099966提出了一种具有内部油存储器和旋风分离器的压缩机。该专利公开的旋转式压缩机包括壳体，壳体限定了入口、低压腔体、出口和限定高压润滑油槽的高压腔体。驱动轴穿过壳体并且压缩元件偶联至低压腔体和高压腔体之间的驱动轴。第一路径将高压润滑油槽连接至低压腔体，使得润滑油通过第一路径从高压润滑油槽流动至低压腔体。低压润滑油槽定位在低压腔体内并且包括可移动的门，该可移动的门响应于低压润滑油槽内的润滑油的液体静压力从关闭位置移动至打开位置。第二路径连接润滑油分离器和低压润滑油槽。

HITACHI公司等公开的美国专利申请US6554595提出了一种具有油雾分离器的压缩机。在该专利公开的压缩机所包括的油雾分离器中，排气通道在混合气体到达室时引导该混合气体的流动轴线，上述混合气体包括润滑油雾和待在加压条件下从压缩机除去的气体，而用于从室中排放气体的排气口在室中敞开。

HITACHI公司等公开的美国专利申请US2004208771提出了一种螺杆压缩机。在该专利公开的螺杆压缩机中，与主壳体成一体地形成油分离器与油槽。另外，在油分离器的油分离空间下部的一部分形成与油槽连通的开口部。该开口部最好其宽度随着从油分离空间的中心部往外周侧而增大。另外，以连接安全阀与油分离器中心的线大致平行于螺旋转子的轴线的方式设置安全阀。

S·贝克等人转让与曼·胡默尔有限公司的德国专利申请DE102006017635提出了一种用于将液体从气体中分离出来的装置，该装置具有将原始气体区域与粗分离器气体区域隔开的粗分离器、包括用于增大液滴的聚结元件的主分离器以及精分离器。

HITACHI公司等公开的美国专利申请US2010028165提出了一种油冷式螺旋压缩机和马达驱动系统及马达控制装置。该专利公开的油冷式螺旋压缩机具有：壳体、安装在壳体内且具有螺纹牙状的齿槽的一对旋转体、旋转驱动这些旋转体的电动机、控制该电动机的控制装置、使一对旋转体的齿槽相啮合并向由旋转体和壳体包围形成的工作室内供给油的油供给机构、以及从由工作室排出的压缩气体中将油分离的油分离机构，其中，在直接起动的短时间内不增大转矩，以低速驱动将油排出之后，加速到通常的运转速度。或者，停止后在将残压释放后，通过使旋转体短时间旋转，将贮存在工作室内的油排出，减轻下一次的起动的负担。

然而，以上提及的螺杆压缩机不仅结构复杂、零件数目众多而且油分离效率较低，仅仅能满足对含油量要求较低的干式系统，而对于含油量要求较高的满液式系统而言，现有技术的螺杆压缩机的油分离效果普遍不佳，因此难以实现对螺杆压缩机内部的冷冻油进行分离并循环利用的最优化处理。

发明内容

有鉴于此，根据本发明的第一方面，它提供了一种具有油分离器的螺杆压缩机，从而有效地解决了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题。在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机中，所述螺杆压缩机包括：

压缩机壳体，其具有供制冷剂气流流入的入口；

油分离器壳体，其与所述压缩机壳体以紧固和密封的方式相连，并且具有供所述制冷剂气流流出的出口；

压缩组件，其位于所述压缩机壳体内靠近所述入口处，用于压缩所述制冷剂气流；

电动机，用于驱动所述压缩组件；以及

供油装置，用于向所述压缩组件供给冷冻油；

所述螺杆压缩机还包括油分离器，所述油分离器位于所述油分离器壳体内，并且包含用于一次分离所述冷冻油的第一分离器和用于二次分离所述冷冻油的第二分离器，其中所述第二分离器靠近所述出口处，并且所述第一分离器设置在所述压缩组件与所述第二分离器之间。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的一个实施方式中，在所述压缩机壳体的底部设置有油箱，并且所述油箱位于所述压缩组件和所述电动机的下方，且与所述压缩组件和所述电动机间隔开。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的又一个实施方式中，所述油箱设置成延伸至所述第一分离器和所述第二分离器的下方，并且与所述第一分离器和所述第二分离器间隔开。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的另一个实施方式中，所述第二分离器是由金属丝网或玻璃纤维编制成的过滤元件。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的再一个实施方式中，所述第一分离器是由喇叭状的导流板和所述油分离器壳体的至少一部分组成的离心式分离器。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的另一个实施方式中，所述压缩机壳体的所述入口和所述油分离器壳体的所述出口处于同一轴线上。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的又一个实施方式中，所述第一分离器和所述第二分离器之间腔体设置有通向所述油箱的回油管。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的再一个实施方式中，所述第一分离器和所述第二分离器的所述导流板通过栓接或焊接的方式固定在所述油分离器壳体的内侧壁上。

在根据本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的另外一个实施方式中，在所述第一分离器的所述导流板的进气口处设置有扩口结构。

另外，根据本发明的第二方面，它也提供了一种冷水机组。所述冷水机组配置有上述的具有油分离器的螺杆压缩机，所述冷水机组是风冷机组或水冷机组或冷冻机组。

本发明所提供的技术方案的有益效果在于：与现有技术相比，利用本发明的具有油分离器的螺杆压缩机，可以获得更高的分油效率。进一步地，有利于循环回收冷冻油。进一步地，使结构更紧凑。进一步地，降低制造和安装成本。进一步地，大大提高了安全性和可靠性能。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1是本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的一个实施例的截面示意图。

图2是本发明的具有油分离器的螺杆压缩机的另一个实施例的截面示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，在本文中所提到的上、下、前、后、左、右、横向和纵向等方位用语是相对于各附图中所示的具有油分离器的螺杆压缩机或者它的组成部分进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

其次，还应当指出的是，对于在本文提及到的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征、或者被显示或隐含在附图中的任意单个技术特征，在这些技术特征(或其等同物)之间仍然可以继续进行组合，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

请参考图2，在该图中示意性地显示了本具有油分离器的螺杆压缩机的一个实施例的基本结构。在这个实施例中，该螺杆压缩机具有压缩机壳体1和油分离器壳体2，它们构成了螺杆压缩机的空间主体，并且提供了容纳其他部件的内部空间，在压缩机壳体1的内部设置有用于压缩制冷剂的压缩组件3、用于驱动压缩组件3的电动机4、用于向压缩组件3供给冷冻油的供油装置(未示出)，而在油分离器壳体2的内部设置有油分离器。如图所示，压缩机壳体1和油分离器壳体2以紧固并且密封的方式相连，此外压缩机壳体1和油分离器壳体2可以作为整体被横向放置，其中在压缩机壳体1的端部处设置有用于供制冷剂气流流入的入口5，在油分离器壳体2的端部处设置有用于供制冷剂气流流出的出口6。需要指出的是，压缩组件3、电动机4以及供油装置位于压缩机壳体1内靠近入口5一侧，它们都是本领域技术人员所熟知的部件，因此在本说明书中仅以示意性的方式绘制出并且不再进行过多赘述。油分离器包括用于一次分离冷冻油的第一分离器7和用于二次分离冷冻油的第二分离器8，并且第二分离器8位于油分离器壳体2内靠近出口6一侧，第一分离器7则布置在压缩组件3与第二分离器8之间，并且同样可以位于油分离器壳体2的内部或者靠近压缩机壳体1和油分离器壳体2的接合处。关于作为粗分离用的第一分离器7和作为精分离用的第二分离器8的结构和工作原理将在后文详细介绍。

从图1或图2的箭头可以清楚地看到制冷剂气流在螺杆压缩机内部的流动顺序：来自蒸发器的制冷剂气流经由螺杆压缩机的压缩机壳体1的入口5流入，首先到达电动机4和压缩组件3，制冷剂气流均匀流过电动机壳体，带走其部分热量，接着进入压缩组件3内部的螺杆转子空间，并且被进一步压缩，同时供油装置向压缩腔内的螺杆转子喷出冷冻油，冷冻油与压缩过程的制冷剂气流混合。压缩完成后的夹带冷冻油的制冷剂气流从压缩组件3的排气端9排出进入油分离器。最后，经过二级分离，制冷剂气流以“无油”状态从螺杆压缩机的油分离器壳体2的出口6流出并进入冷凝器。可以理解，这种从右往左的流动形式使得制冷剂气流的流动损失很小。优选地，入口5和出口6处于同一轴线上，使得制冷剂气流的最小流动距离尽可能的短并且气体流动损失更小，进而使整个螺杆压缩机的性能更佳。

应说明的是，本发明所采用的制冷剂介质可选择为NH3、氟利昂和烃类或其他，而冷冻油可以是例如IcematicSW系列的多元醇酯的合成冷冻机油，其不易于制冷剂产生化学反应，同时起到良好的冷却、润滑、密封和降噪等作用。

请再次参阅图1，在压缩机壳体1的底部设置有油箱11，并且该油箱11位于压缩组件3和电动机4的下方，并且与它们间隔开，其中油箱11与第一分离器7和压缩组件3之间的腔体是流体连通的，从而使得由第一分离器7回收的冷冻油油滴通过自身重力的作用直接回流至油箱11，具体的回油方式将在下文进行说明。由于上述的油箱布置不仅使冷冻油的循环仅在螺杆压缩机的内部进行，无需增加额外的部件，而且可以避免气体流量较大时油面剧烈波动而导致冷冻油被气流带走。

此外，为了更合理地利用螺杆压缩机的内部空间，在如图2所示的第二实施例中，油箱11'设置成延伸至第一分离器7和第二分离器8的下方，并且与第一分离器7和第二分离器8间隔开，以便获得更紧凑的结构。当压缩机突然停机或反转等运行工况下，由于压力突然下降，制冷剂在冷冻油中的溶解度大大降低，使其容易析出、起泡，因此在这种不利的情况下，若油箱位于离吸排气口较远的地方有利于避免泡沫被气流带走。在该实施例中，仅对油箱的结构位置进行改型，因此除油箱11'之外的其它部件的结构布置包括附图标记等都可参照上述实施例，在此不作重复说明。

需要进一步强调的是，油分离器的第一分离器7和第二分离器8都是本发明的重要组成部分，正是通过它们之间的协同作用而最终实现了油分离的基本功能，以下将对这两个部件的基本构造及其工作原理进行介绍。

第一分离器7是基于离心原理的旋风式分离器，其是由导流板10和至少一部分油分离器壳体2的内侧壁组成的，当制冷剂和冷冻油的混合物从压缩组件3的排气端9流出时借助于排气端9处的气流速度在油分离器壳体2内围绕导流板10旋转，从而将气体中的大油滴通过离心力甩到油分离器壳体2的内壁上，而最终气流会通过导流板10的开口流向下一级分离器。正如上文所述的那样，油箱11与第一分离器7和压缩组件3之间的腔体是流体连通的，从而使得在油分离器壳体2的内壁上积聚的冷冻油油滴通过自身重力的作用沿着内壁向下跌落并且直接回流至油箱11。如图所示，该导流板10是形状类似于喇叭的部件，并且它的开口沿着气流流动的方向逐渐张大，其原理类似于文丘里管能使气流均匀流过第一分离器7并且具有稳流、降噪等作用。应当理解，出于使第一次分离效果更佳的目的，导流板10可以延伸至油分离器壳体2的内侧壁，以便增大气旋面积，使得悬浮态的大颗油滴尽可能多地被分离出来。经试验验证，第一分离器7能够有效分离直径在5微米以上的冷冻油油滴，并且初级分离能实现分离90%以上油滴的效果。

可以了解，第二分离器8是滤网式油分离器，它是具有一定厚度的紧密过滤元件，可由细的金属丝编织成网后紧密缠绕而成，或用玻璃纤维制成，正是由于这种独特的结构优势使其能够过滤或分离直径小于5微米的油滴，在另一方面，由于流经滤网前后的气流流动方向一致，也使得气流在流动时更均匀稳定。应当理解，为了有效利用整个丝网的过滤面积，第二分离器8的主体部分(即滤网)可以延伸至油分离器壳体2的内侧壁，以便增大过滤和流通面积，使得悬浮态的小颗油滴分离出来，从而使第二次油分离的效果更佳。显然，对于小颗粒油滴而言，滤网式油分离器的油分离效率远大于旋风式分离器，但是值得注意的是，正因为第一分离器7在先将大部分油滴分离或过滤，使得在后经过第二分离器8的油颗粒更少，因而大大提高了第二分离器8的油分离效率，换而言之，油分离器的二级分离(即，旋风式分离器和滤网式分离器相结合的形式)可以使整个螺杆压缩机的内部的油分离效果显著提高。

本领域普通技术人员可以认识到的是，本发明的螺杆压缩机的压缩机壳体1和油分离器壳体2可以通过铸造而成，并且在这种情形下，第一分离器7和第二分离器8的导流板10在安装时可借助于挡板(未示出)以栓接的方式固定在油分离器壳体2的内侧壁上。另外，若螺杆压缩机的油分离器壳体2是由钢管制成，则可采用焊接的形式将第一分离器7和第二分离器8的导流板10固定在其内侧壁上。考虑到离心力使气流中的油滴粘附于油分离器壳体2的内壁上并且在重力作用向下流，在第一分离器7和第二分离器8之间的腔体可能会积聚一定量的冷冻油，因此在挡板处可以设置有与油箱11连通的回油管用于流油，以便在最大程度上回收冷冻油。

作为一种优选情形，第一分离器7的导流板10的进口处可以设置有扩口结构，就是说在该导流板10的进气口处设置小型的喇叭口。可理解的是，制冷剂和冷冻油的混合气体通过离心力往外甩至导流板10，至少有一部分油滴会在导流板10的进气口处积聚，经过一段时间可能会流到进气口的边缘而不会被气流带走。因此，上述的扩口结构能够避免分离出的油滴被气流再次带走并且可以很好地引导这些残余的油滴汇集并向下跌落而回流至油箱11。

如上所述，由于本具有油分离器的螺杆压缩机在整体构造、细节结构等方面都具有诸多优点，不仅能够有效利用螺杆压缩机的内部空间，同时提高螺杆压缩机内部的油分离效果，而且可以有利地将冷冻油回收并进行循环处理。所以，配置有该螺杆压缩机十分适合应用于对于油分离器效果要求十分高的满液式冷水机组，特别是冷冻、中温、低温的风冷机组或水冷机组或冷冻机组。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的具有油分离器的螺杆压缩机，以及配置有该螺杆压缩机的冷水机组，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而不应将它们理解为对本发明形成任何的限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可以在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种具有油分离器的螺杆压缩机，所述螺杆压缩机包括：

压缩机壳体，其具有供制冷剂气流流入的入口；

油分离器壳体，其与所述压缩机壳体以紧固和密封的方式相连，并且具有供所述制冷剂气流流出的出口；

压缩组件，其位于所述压缩机壳体内靠近所述入口处，用于压缩所述制冷剂气流；

电动机，用于驱动所述压缩组件；以及

供油装置，用于向所述压缩组件供给冷冻油；

其特征在于，所述螺杆压缩机还包括油分离器，所述油分离器位于所述油分离器壳体内，并且包含用于一次分离所述冷冻油的第一分离器和用于二次分离所述冷冻油的第二分离器，其中所述第二分离器靠近所述出口处，并且所述第一分离器设置在所述压缩组件与所述第二分离器之间。

2.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，在所述压缩机壳体的底部设置有油箱，并且所述油箱位于所述压缩组件和所述电动机的下方，且与所述压缩组件和所述电动机间隔开。

3.根据权利要求2所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述油箱设置成延伸至所述第一分离器和所述第二分离器的下方，并且与所述第一分离器和所述第二分离器间隔开。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述第二分离器是由金属丝网或玻璃纤维编制成的过滤元件。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述第一分离器是由喇叭状的导流板和所述油分离器壳体的至少一部分组成的离心式分离器。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述压缩机壳体的所述入口和所述油分离器壳体的所述出口处于同一轴线上。

7.根据权利要求2-3中任一项所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述第一分离器和所述第二分离器之间腔体设置有通向所述油箱的回油管。

8.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其特征在于，所述第一分离器和所述第二分离器的所述导流板通过栓接或焊接的方式固定在所述油分离器壳体的内侧壁上。

9.根据权利要求5所述的螺杆压缩机，其特征在于，在所述第一分离器的所述导流板的进气口处设置有扩口结构。

10.一种冷水机组，其特征在于，所述冷水机组配置有根据权利要求1-9中任一项所述的螺杆压缩机，所述冷水机组是风冷机组或水冷机组或冷冻机组。