CN105673506A - 一种多功能水气两相压缩机及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能水气两相压缩机及其应用，该压缩机包括压缩机主机、与压缩机主机传动连接的电动机、电气控制柜、气路运行系统、水润滑循环系统、水润滑自动补偿控制系统以及水气两相输出系统；所述的压缩机用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理。与现有技术相比，本发明整体结构紧凑，结合空气压缩机和高压清洗泵的工作原理，采用压缩机主机压缩空气，使用压缩空气作为动力源，使水、气混合后，并通过射流式喷枪实现清洗机功能，还能同时兼具空气压缩机的功能，运行可靠性好，容积效率高，无油零排放，无环境污染，常温下运行，环保节能，维护成本低，具有很好的应用前景。

Description

一种多功能水气两相压缩机及其应用

技术领域

本发明属于机械设计技术领域，涉及一种多功能水气两相压缩机及其应用。

背景技术

目前，市场上提供洗车用清洗泵主要以动力源带动水泵，形成高压水，通过高压水柱清理污垢。但市场上现有的清洗泵装置结构较为复杂，体积庞大(不便于携带)，功能单一，使用过程中只能用于清洗功能。

空气压缩机是一种用途广泛的流体机械，用来压缩气体，借以提高气体压力。目前，市场上提供压缩空气所用的空气压缩机主要包括主机运行系统、气路运行系统。其中，主机运行系统主要是提供压缩空气，是空压机的核心系统；气路运行系统是空压机气路所运行通路，为压缩后的气体分离、运行、排放提供通路，从而实现整个压缩机压缩空气的功能。

然而，现有的空气压缩机主要存在以下不足之处：1)产品功能单一，现有的空气压缩机主要是通过主机系统将压缩后的空气，在气路系统的作用下，只能提供压缩空气的功能；2)产品结构复杂，体积庞大。针对上述问题，水润滑无油空气压缩机由于无油零排放，无环境污染，环保节能，维护成本低，是空气压缩机发展终极目标的主要选择机型。

目前，有关水润滑的空气压缩机的研究成果也越来越多。例如，申请号为201310019867.7的中国专利公布了一种单螺杆水润滑无油空气压缩机一体化装置，包括储气罐本体、气输出口接头、进气接头、左隔板、液位控制开关、右隔板、水过滤器、安全阀、放水口接头、第一排水口接头、第一阀门、第二排水口接头、第二阀门、排污口接头、第三阀门、进气管接头和加水口；所述储气罐本体内腔被所述左隔板和右隔板依次分隔为储气罐区、气水分离区和水过滤区；所述气输出口接头装设于所述储气罐区的储气罐本体上，所述进气接头设于所述储气罐区的储气罐本体顶部，所述液位控制开关装设于所述气水分离区的储气罐本体内部，所述水过滤器设于所述水过滤区的储气罐本体内部，所述安全阀设于所述水过滤区的储气罐本体上端侧，所述放水口接头设于所述水过滤区的储气罐本体下端侧，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门分别装设于所述水过滤区、气水分离区和储气罐区的主体底部的第一排水口接头、第二排水口接头和排污口接头上；所述储气罐本体的气水分离区上部设有进气管接头，所述水过滤区的储气罐本体上部设有加水口。

随着水润滑无油空气压缩机技术的不断发展，水润滑无油空气压缩机现已广泛应用于制药、医疗、食品、生化、电子芯片、光伏、纺织、军工、科研等要求纯净空气的行业。然而，目前将水润滑无油空气压缩机与高压清洗泵的工作原理相结合，开发兼具压缩机功能和清洗功能的压缩机装置鲜有报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、经济实用，采用水作为润滑介质，能实现润滑水自动增添，并兼具清洗功能的多功能水气两相压缩机及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多功能水气两相压缩机，该压缩机包括压缩机主机、与压缩机主机传动连接的电动机、电气控制柜、气路运行系统、水润滑循环系统、水润滑自动补偿控制系统以及水气两相输出系统；

所述的气路运行系统包括与压缩机主机的进气口相连通的空气过滤器、与压缩机主机的排气口相连通的水气分离器以及用于将水气分离器中压缩空气导出的排气单元；

所述的水润滑循环系统包括与压缩机主机的排气口相连接的水气分离器、与水气分离器的出水口依次连接的水冷却器及水过滤器，该水过滤器通过管路返回连接至压缩机主机的喷液口；

所述的水润滑自动补偿控制系统包括软水器、将软水器与水气分离器相连接的第一供水管、将软水器与压缩机主机的喷液口相连接的第二供水管以及与水气分离器配合使用的浮控开关；

所述的水气两相输出系统包括射流式喷枪、与射流式喷枪的进水口相连接的储水箱以及与射流式喷枪的进气口相连接的输气管，并且所述的射流式喷枪的进气口通过输气管与排气单元相连接。

所述的压缩机主机为单螺杆压缩机，该单螺杆压缩机的螺杆轴通过联轴器与电动机的转轴传动连接。

所述的排气单元包括设置在水气分离器上的最小压力阀、压力传感器及排气管，所述的压力传感器通过电路与电气控制柜电连接，所述的射流式喷枪的进气口通过输气管与排气管相连通。

所述的排气单元还包括与排气管相连接的气冷却器，所述的射流式喷枪的进气口通过输气管与气冷却器的出气口相连接。

所述的水过滤器的两端设有压差开关，并且所述的水过滤器与压缩机主机的喷液口之间设有电磁断水阀，所述的压差开关及电磁断水阀分别通过电路与电气控制柜电连接。

所述的第一供水管上设有手动加水阀，所述的第二供水管上设有与电气控制柜电连接的电磁给水阀。

所述的压缩机主机的排气口与水气分离器之间设有排气单向阀。

所述的空气过滤器与压缩机主机的进气口之间设有进气阀。

所述的水气分离器的顶部设有安全阀，底部设有与电气控制柜电连接的电磁泄水阀。

一种多功能水气两相压缩机的应用，所述的压缩机用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理。

本发明多功能水气两相压缩机中还设有排污真空泵，该排污真空泵通过管路与电磁泄水阀相连通，当对水气分离器进行清洗时，可将水气分离器中的清洗液及时排出，也可用于将水气分离器中受污染的水排出。

所述的水冷却器采用的冷却介质为冷却水，在实际设计过程中，为了提高冷却水对润滑水的冷却效果，并降低能耗，在水冷却器的冷却水出口设置流量控制开关，用于根据实际工况来调控水冷却器中冷却水的流量，避免因流量过大而造成的资源浪费，或因流量过小而使得冷却效率低的技术问题。

在实际应用过程中，气路运行系统的工作过程为：外界空气经空气过滤器过滤除尘后，由进气阀进入压缩机主机中，后经压缩成高温高压气体，并与压缩机主机喷液口喷射入的润滑水混合在一起，形成水气混合物，该水气混合物再由排气单向阀进入水气分离器中，进行水气分离，分离后的压缩空气通过水气分离器上的排气管直接排出使用或经气冷却器冷却后排出使用；在实际运行时，压力传感器会将最小压力阀处的气压压力实时传送至电气控制柜，保证最小压力阀的正常使用。

水润滑循环系统的工作过程为：由排气单向阀进入水气分离器中的水气混合物进行水气分离后，分离后的润滑水经水冷却器冷却降温、水过滤器过滤净化后，再通过电磁断水阀进入到压缩机主机的喷液口中，与经过滤除尘后的空气混合，再经压缩机主机压缩(在此过程中，润滑水起到润滑作用)，并与压缩气体一起经排气单向阀进入水气分离器中，润滑水与压缩气体分离后，滞留在水气分离器中，并重复进行上述水润滑循环过程。

润滑水自动补偿控制系统的工作过程为：水气分离器中的润滑水的水位通过浮控开关进行控制，当润滑水的水位超过水气分离器的最高水位值时，浮控开关将水位信号传递至电气控制柜，电气控制柜根据接收的水位信号控制电磁泄水阀开启，及时将水气分离器中多余的润滑水排出，直至润滑水的水位低于既定最高值；而当润滑水的水位低于水气分离器的最低水位值时，浮控开关将水位信号传递至电气控制柜，电气控制柜根据接收的水位信号控制电磁泄水阀关闭，同时，开启手动加水阀，通过软水器向水气分离器中补给润滑水；在实际运行过程中，电气控制柜还可以控制电磁给水阀的开合度，直接将软水器中的润滑水补给至压缩机主机的喷液口处，进而实现对水气分离器的间接补水，使得水气分离器中的润滑水的水位控制在设定值以内，保证水气分离器的正常运转。

水气两相输出系统的工作过程为：射流式喷枪上设有增压喷头及模式切换阀，当模式切换阀切换至“水洗”模式时，由输气管输送至射流式喷枪进气口处的压缩空气与由储水箱输送至射流式喷枪进水口处的自来水混合后，再经增压喷头向外喷射，可用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理；而当模式切换阀切换至“吹洗”模式时，此时，由储水箱输送至射流式喷枪进水口处的自来水被截留住，而增压喷头仅向外喷射出压缩空气，可实现清洗过程中的吹干功能。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)在空气压缩过程中，采用自来水作为润滑剂，结合空气压缩机和高压清洗泵的工作原理，采用压缩机主机压缩空气，使用压缩空气作为动力源，使水、气混合后，并通过射流式喷枪实现清洗机功能，还能同时兼具空气压缩机的功能，使用范围更广，实用性好；

2)系统模块化清晰，在电气控制柜的控制下，可以实现气路运行系统、水润滑循环系统、水润滑自动补偿控制系统及水气两相输出系统之间的相互协同运行，自动化程度高，操控方便，安全可靠，运行噪音低；

3)在水气分离器上设置最小压力阀，能有效防止压力泄漏，建立机组内压，能够有效防止压缩空气的倒流，并保证水润滑循环系统的正常运行，延长使用寿命；

4)采用本发明多功能水气两相压缩机清洗汽车，较之现有的清洗泵，可节省2/3的用水量，节水性突出，可明显降低清洗作业的经济成本；

5)实用性好，能够实现“水洗”模式与“吹洗”模式的相互转换，水洗完之后，能迅速转换为吹洗模式，及时将杂质吹除掉，而且便于快速吹干，简单实用；

6)整体结构紧凑，采用单螺杆压缩机，并以自来水作为润滑剂，运行可靠性好，容积效率高，无油零排放，无环境污染，常温下运行，环保节能，维护成本低，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明气路运行系统的工作原理示意图；

图3为本发明水润滑循环系统的工作原理示意图；

图4为本发明润滑水自动补偿控制系统的工作原理示意图；

图5为本发明射流式喷枪的结构示意图；

图中标记说明：

1—压缩机主机、2—电动机、3—水气分离器、4—水过滤器、5—第一供水管、6—第二供水管、7—浮控开关、8—排气单向阀、9—排气管、10—进气阀、11—压差开关、12—电磁断水阀、13—手动加水阀、14—电磁给水阀、15—安全阀、16—电磁泄水阀、17—流量控制开关、18—水冷却器、19—自来水进水管、20—射流式喷枪、21—增压喷头、22—射流式喷枪的进气口、23—射流式喷枪的进水口、24—储水箱、25—注水口、26—射流式喷枪接头、27—空气过滤器、28—最小压力阀、29—软水器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种多功能水气两相压缩机，该压缩机包括压缩机主机1、与压缩机主机1传动连接的电动机2、电气控制柜、气路运行系统、水润滑循环系统、水润滑自动补偿控制系统以及水气两相输出系统。压缩机主机1为单螺杆压缩机，该单螺杆压缩机的螺杆轴通过联轴器与电动机2的转轴传动连接。

其中，气路运行系统包括与压缩机主机1的进气口相连通的空气过滤器27、与压缩机主机1的排气口相连通的水气分离器3以及用于将水气分离器3中压缩空气导出的排气单元；

水润滑循环系统包括与压缩机主机1的排气口相连接的水气分离器3、与水气分离器3的出水口依次连接的水冷却器18及水过滤器4，该水过滤器4通过管路返回连接至压缩机主机1的喷液口；

水润滑自动补偿控制系统包括软水器29、将软水器29与水气分离器3相连接的第一供水管5、将软水器29与压缩机主机1的喷液口相连接的第二供水管6以及与水气分离器3配合使用的浮控开关7；

水气两相输出系统包括射流式喷枪20、与射流式喷枪的进水口23相连接的储水箱24以及与射流式喷枪的进气口22相连接的输气管，并且射流式喷枪的进气口22通过输气管与排气单元相连接。在实际设计时，储水箱24上可分别设置射流式喷枪接头26及注水口25。

排气单元包括设置在水气分离器3上的最小压力阀28、压力传感器及排气管9，压力传感器通过电路与电气控制柜电连接，射流式喷枪的进气口22通过输气管与排气管9相连通。排气单元还包括与排气管9相连接的气冷却器，射流式喷枪的进气口22通过输气管与气冷却器的出气口相连接。

水过滤器4的两端设有压差开关11，并且水过滤器4与压缩机主机1的喷液口之间设有电磁断水阀12，压差开关11及电磁断水阀12分别通过电路与电气控制柜电连接。第一供水管5上设有手动加水阀13，第二供水管6上设有与电气控制柜电连接的电磁给水阀14。压缩机主机1的排气口与水气分离器3之间设有排气单向阀8。空气过滤器27与压缩机主机1的进气口之间设有进气阀10。水气分离器3的顶部设有安全阀15，底部设有与电气控制柜电连接的电磁泄水阀16。

本实施例多功能水气两相压缩机中还设有排污真空泵，该排污真空泵通过管路与电磁泄水阀16相连通，当对水气分离器3进行清洗时，可将水气分离器3中的清洗液及时排出，也可用于将水气分离器3中受污染的水排出。

水冷却器18采用的冷却介质为冷却水，在实际设计过程中，为了提高冷却水对润滑水的冷却效果，并降低能耗，在水冷却器18的冷却水出口设置流量控制开关17，用于根据实际工况来调控水冷却器18中冷却水的流量，避免因流量过大而造成的资源浪费，或因流量过小而使得冷却效率低的技术问题。

在实际应用过程中，气路运行系统的工作过程为(如图2所示)：外界空气经空气过滤器27过滤除尘后，由进气阀10进入压缩机主机1中，后经压缩成高温高压气体，并与压缩机主机1喷液口喷射入的润滑水混合在一起，形成水气混合物，该水气混合物再由排气单向阀8进入水气分离器3中，进行水气分离，分离后的压缩空气通过水气分离器3上的排气管9直接排出使用或经气冷却器冷却后排出使用；在实际运行时，压力传感器会将最小压力阀28处的气压压力实时传送至电气控制柜，保证最小压力阀28的正常使用。

水润滑循环系统的工作过程为(如图3所示)：由排气单向阀8进入水气分离器3中的水气混合物进行水气分离后，分离后的润滑水经水冷却器18冷却降温、水过滤器4过滤净化后，再通过电磁断水阀12进入到压缩机主机1的喷液口中，与经过滤除尘后的空气混合，再经压缩机主机1压缩(在此过程中，润滑水起到润滑作用)，并与压缩气体一起经排气单向阀8进入水气分离器3中，润滑水与压缩气体分离后，滞留在水气分离器3中，并重复进行上述水润滑循环过程。

润滑水自动补偿控制系统的工作过程为(如图4所示)：水气分离器3中的润滑水的水位通过浮控开关7进行控制，当润滑水的水位超过水气分离器3的最高水位值时，浮控开关7将水位信号传递至电气控制柜，电气控制柜根据接收的水位信号控制电磁泄水阀16开启，及时将水气分离器3中多余的润滑水排出，直至润滑水的水位低于既定最高值；而当润滑水的水位低于水气分离器3的最低水位值时，浮控开关7将水位信号传递至电气控制柜，电气控制柜根据接收的水位信号控制电磁泄水阀16关闭，同时，开启手动加水阀13，通过软水器29(软水器29上连接有自来水进水管19)向水气分离器3中补给润滑水；在实际运行过程中，电气控制柜还可以控制电磁给水阀14的开合度，直接将软水器29中的润滑水补给至压缩机主机1的喷液口处，进而实现对水气分离器3的间接补水，使得水气分离器3中的润滑水的水位控制在设定值以内，保证水气分离器3的正常运转。

如图5所示，射流式喷枪20上设有增压喷头21及模式切换阀，当模式切换阀切换至“水洗”模式时，由输气管输送至射流式喷枪的进气口22处的压缩空气与由储水箱24输送至射流式喷枪的进水口23处的自来水混合后，再经增压喷头21向外喷射，可用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理；而当模式切换阀切换至“吹洗”模式时，此时，由储水箱24输送至射流式喷枪的进水口23处的自来水被截留住，而增压喷头21仅向外喷射出压缩空气，可实现清洗过程中的吹干功能。

本实施例多功能水气两相压缩机可用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，该压缩机包括压缩机主机(1)、与压缩机主机(1)传动连接的电动机(2)、电气控制柜、气路运行系统、水润滑循环系统、水润滑自动补偿控制系统以及水气两相输出系统；

所述的气路运行系统包括与压缩机主机(1)的进气口相连通的空气过滤器(27)、与压缩机主机(1)的排气口相连通的水气分离器(3)以及用于将水气分离器(3)中压缩空气导出的排气单元；

所述的水润滑循环系统包括与压缩机主机(1)的排气口相连接的水气分离器(3)、与水气分离器(3)的出水口依次连接的水冷却器(18)及水过滤器(4)，该水过滤器(4)通过管路返回连接至压缩机主机(1)的喷液口；

所述的水润滑自动补偿控制系统包括软水器(29)、将软水器(29)与水气分离器(3)相连接的第一供水管(5)、将软水器(29)与压缩机主机(1)的喷液口相连接的第二供水管(6)以及与水气分离器(3)配合使用的浮控开关(7)；

所述的水气两相输出系统包括射流式喷枪(20)、与射流式喷枪的进水口(23)相连接的储水箱(24)以及与射流式喷枪的进气口(22)相连接的输气管，并且所述的射流式喷枪的进气口(22)通过输气管与排气单元相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的压缩机主机(1)为单螺杆压缩机，该单螺杆压缩机的螺杆轴通过联轴器与电动机(2)的转轴传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的排气单元包括设置在水气分离器(3)上的最小压力阀(28)、压力传感器及排气管(9)，所述的压力传感器通过电路与电气控制柜电连接，所述的射流式喷枪的进气口(22)通过输气管与排气管(9)相连通。

4.根据权利要求3所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的排气单元还包括与排气管(9)相连接的气冷却器，所述的射流式喷枪的进气口(22)通过输气管与气冷却器的出气口相连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的水过滤器(4)的两端设有压差开关(11)，并且所述的水过滤器(4)与压缩机主机(1)的喷液口之间设有电磁断水阀(12)，所述的压差开关(11)及电磁断水阀(12)分别通过电路与电气控制柜电连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的第一供水管(5)上设有手动加水阀(13)，所述的第二供水管(6)上设有与电气控制柜电连接的电磁给水阀(14)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的压缩机主机(1)的排气口与水气分离器(3)之间设有排气单向阀(8)。

8.根据权利要求7所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的空气过滤器(27)与压缩机主机(1)的进气口之间设有进气阀(10)。

9.根据权利要求8所述的一种多功能水气两相压缩机，其特征在于，所述的水气分离器(3)的顶部设有安全阀(15)，底部设有与电气控制柜电连接的电磁泄水阀(16)。

10.一种如权利要求1所述的多功能水气两相压缩机的应用，其特征在于，所述的压缩机用于汽车清洗、家庭疏通泄水或油污管道清理。