CN106762644A - 一种多级压缩式螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级压缩式螺杆压缩机，其气、水和水润滑管路布置合理，阻力损失小，故节能，减少了油污染，达到了环保要求，适用于医用、食品及气动仪表使用。它包括具有一级容腔的一级主机壳及具有二级容腔的二级主机壳、设于一级主机壳内的一级螺杆及一级星轮组件、用于驱动一级螺杆转动的主电机以及设于二级主机壳内的二级螺杆及二级星轮组件，传动机构连接于一级螺杆和二级螺杆之间，一级主机壳上开设有供润滑水进入一级容腔的润滑水喷水口，一级主机壳上还开设有供水、气排出一级容腔的一级排气口，二级主机壳上开设二级进气口和二级排气口，润滑水管和润滑水喷水口连接，一级排气口和二级进气口相互对接。

Description

一种多级压缩式螺杆压缩机

技术领域

本发明属于压缩机件领域，特别是一种多级压缩式螺杆压缩机。

背景技术

为满足吹瓶、医疗行业及军事工业中压(3~5MPa)气源之需，普遍采用如：往复空气压缩机、双螺杆空气压缩机三台机组或螺杆与往复空气压缩机串联机组。

往复空气压缩机具体采用V型、W型、L型及扇型等中压无油往复空气压缩机，四级压缩；或，二~四列对称平衡型空压机，四级压缩，其排气压力达3~5MPa。双螺杆空气压缩机二台机组由二台机组组合而成的中压空气压缩机，三~四级压缩，其排气压力达3~5MPa。上述三种机型级间设有缓冲器、冷却器、分离器（油、气、水分离装置），管路复杂、机型庞大，维修难度大。

而螺杆与往复空气压缩机串联机组，螺杆空气压缩机为一级压缩，其排气压力达0.6~1.2MPa；往复空气压缩机再进行一级或二级压缩，其排气压力达3~5MPa。在这种压缩机中，1)为达到工作压力3~5MPa，普遍采用了二级以上压缩方案方才可达到；2)为满足气源质量要求，气缸、气阀、活塞杆及管路等材料选用防腐材质，活塞环、填料均采用聚四氟乙烯材料；3)双螺杆空气压缩机，其转速达到18000r/min才能达到密封效果，转速高，排气温度高，机器可靠性差。具有如下的缺陷：1)上述结构气缸虽为无油润滑,但曲轴箱体内及十字头滑道均有油润滑，故活塞杆上会有油，机器在作往复运动时，油会从活塞杆上爬行进入气缸，为控制气源质量(油)指标必须在压缩机后设置多重(一组或多组)油过滤器；2)结构繁重，管路错综繁杂，系统中各类阀门多，控制系统繁锁(控制点多)；3)整机易损件多；4)整机运行效率低;5)噪声大、振动烈度高;6)相同排气量下功耗多;7)设备维修难.周期长；8)占地面积大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种多级压缩式螺杆压缩机，其气、水润滑管路布置合理，阻力损失小，故节能，减少了油污染，达到了环保要求，适用于医用、食品及气动仪表使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多级压缩式螺杆压缩机，包括具有一级容腔的一级主机壳及位于所述主机壳下方的具有二级容腔的二级主机壳、设于所述一级主机壳内的一级螺杆及一级星轮组件(星轮片、星轮体等)、用于驱动所述一级螺杆转动的主电机以及设于所述二级主机壳内的二级螺杆及二级星轮组件(星轮体、星轮片等)，主电机驱动一级螺杆,由一级螺杆带动一级星轮组件转动形成一级压缩容积，另则一级螺杆轴主轴端通过齿轮传动机构驱动二级螺杆主轴端，便二级螺杆转动，二级螺杆带动二级星轮组件转动形成二级压缩容积。所述一级主机壳上开设有润滑水喷水口，其作用润滑、密封螺杆、星轮片及壳体间的间隙、并冷却气体压缩热。水与气混合经一级压缩后，压缩气体从一级排气口通过二级进气口进入二级容腔,进行第二级压缩，压缩气体通过二级排气口排出机体，进入供气管道。该多级压缩式螺杆压缩机还包括润滑水管路。。

优选地，所述传动机构为齿轮传动机构或皮带传动机构。

优选地，所述润滑水管上设有断水阀，该多级压缩式螺杆压缩机还包括用于控制所述主电机和所述断水阀同步动作的控制器，所述控制器与所述主电机和所述断水阀分别相电连，其作用主电机断电时断水阀关闭。

优选地，所述主电机为开关磁阻电机。

优选地，所述一级星轮组件和/或所述二级星轮组件包括具有椭圆曲面包络型线的星轮片。

优选地，所述主电机的输出轴和所述一级螺杆以及所述一、二级螺杆轴通过陶瓷滑动轴承连接。

优选地，所述一级主机壳的润滑水喷水口处和/或二级主机壳的所述二级进气口处设置有多孔喷雾头。

优选地，该多级压缩式螺杆压缩机还包括与所述润滑水相连通的用于向润滑水管供水的水过滤器。

更优选地，该多级压缩式螺杆压缩机还包括通过管路与所述二级排气口相连通的水气分离器。

进一步地，该多级压缩式螺杆压缩机还包括设于所述水过滤器和所述水气分离器之间的润滑水冷却器。。

本发明采用上述技术方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明系统结构简单,气、水和水润滑管路布置合理,阻力损失小,故节能。润滑剂采用水,减少了油污染,达到了环保要求.适用于医用、食品及气动仪表使用。采用二级压缩,一、二级主机壳上下布置，终压达到3~5MPa,结构紧凑, 两级压缩比单级压缩省功6~10%，适用于吹瓶行业、艇船等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明的一种多级压缩式螺杆压缩机的示意图；

附图2为附图1所示的多级压缩式螺杆压缩机部分的分解示意图；

附图3为附图1所示的多级压缩式螺杆压缩机的一级压缩机构的示意图；

附图4为附图1所示的多级压缩式螺杆压缩机的P-V图。

上述附图中，

1、底盘；2、主电机；3、一级压缩壳；30、一级螺杆；31、一级星轮组件；32、润滑水喷水口；33、一级进气口；4、二级压缩壳；40、二级进气口；5、水过滤器；50、润滑水管；51、断水阀；6、水气分离器；60、波纹伸缩管；61、单向阀；7、冷却器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

本发明中述及的上、下等方位词是根据本领域技术人员的惯常观察视角以及为了叙述方便而定义的，不限定具体的方向。如，分别对应于附图1中纸面的上侧、下侧。

参照附图1所示，本发明的一种多级压缩式螺杆压缩机，包括具有一级容腔的一级主机壳3及位于一级主机壳3下方的具有二级容腔的二级主机壳4、设于一级主机壳3内的一级螺杆30及一级星轮组件31、用于驱动一级螺杆30转动的主电机2以及设于二级主机壳4内的二级螺杆及二级星轮组件。一级主机壳3和二级主机壳4都安装在底盘1上，一级主机壳3内的一级螺杆30以及一级星轮组件31构成一级压缩机构，二级主机壳4内的二级螺杆以及二级星轮组件构成二级压缩机构。其中，一级螺杆30的一端和主电机2相连而被主电机2驱动转动，一级螺杆30的另一端则通过传动机构和二级螺杆连接而带动二级螺杆转动。传动机构具体为齿轮传动机构或皮带传动机构。

参照附图1、2所示，该多级压缩式螺杆压缩机采用水作为润滑剂，因而该多级压缩式螺杆压缩机还相应地包括水过滤器5、水气分离器6以及润滑水冷却器7。且一级主机壳3上开设有分别供润滑水进入一级容腔的润滑水喷水口32、供空气进入一级容腔的一级进气口33，一级压缩后，水气混合而自开设在一级主机壳3上的一级排气口排出，二级主机壳4上开设有二级进气口40和二级排气口。润滑水喷水口32通过润滑水管50连通水过滤器5，由于二级主机壳4设于一级主机壳3的正下方且二者相接设置，因而可将一级排气口和二级进气口40相互对接以连通第一容腔和第二容腔，二级进气口40则通过一段弹性波纹伸缩管60连通水气分离器6，自水气分离器6流出的水则通过管路进入润滑水冷却器7中和冷却水进行换热从而释放润滑水所吸收的气体压缩热量达到降低润滑水温度的目的，经换热冷却后的水通过管路进入水过滤器5中以滤除混入润滑水中的细小纤维和尘埃，便于回收再次进入一级容腔用作润滑剂。其中，水过滤器5和一级主机壳3之间的润滑水管50设有电磁断水阀51，该电磁断水阀51和主电机2通过同一个控制器控制进行同步动作，二者分别与该控制器电连接，当主电机2停止运转，断水阀51即切断润滑水路以防止主机呛水影响下次开机。润滑水喷水口32和二级进气口40上均设置有多孔喷雾头，具体为微多孔喷雾头，润滑水经过多孔喷雾头后，被分散成雾状喷入第一容腔/第二容腔内，且喷液均匀，冷却效果好，提高润滑、密封性能。此外，连接于二级排气口和水气分离器6之间的管路上则设置有防水水气倒流至第二容腔内的单向阀61。

本发明具有采用二级压缩，采用大小不同的一级、二级螺杆以及一级、二级星轮组件，实现合理的压力分配，降低每级的压力比，低压比能降低内泄漏，提高容积效率，使轴承受力小并均匀，提高了轴承寿命，延长了压缩机寿命。参照附图3所示，一级压缩机构由圆柱形的一级螺杆30和两个对称配置的平面一级星轮组件31组成的啮合副装在一级主机壳3内。一级螺杆30的螺槽、一级主机壳3的内壁、一级星轮组件31的齿面三者围成的空间构成了压缩机的一级工作容积。主电机2直接带动一级螺杆30转动，一级螺杆30再带动一级星轮组件31旋转。气体由一级主机壳3上的吸气口进入螺槽内，经压缩后再由一级主机壳3上的一级排气口排出。二级压缩机构由二级螺杆和二级星轮组件组成的啮合副装在二级主机壳4内，二级螺杆的螺槽、二级主机壳4的内壁、二级星轮组件的齿面三者围成的空间构成了压缩机的二级工作容积，二级螺杆由一级螺杆30通过传动机构带动转动，二级螺杆再带动二级星轮组件旋转，气体由与一级排气口相对接的二级进气口40进入，经进一步压缩后由二级排气口排出。

主电机2选用开关磁阻电机。开关磁阻电动机一种新型调速驱动系统，具有结构简单、起动转矩大、运行可靠及效率高等突出特点，继变频调速系统、永磁直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统。

一级星轮组件31和二级星轮组件包括具有椭圆曲面包络型线的星轮片。不是以原始的星轮齿侧工作面作为母线，而是以螺杆作为刀具，这样星轮齿侧面不存在棱边，使其水膜承载能力将大大提高，水亲和力较好。实现单螺杆空气压缩机高效率及可靠性。

主电机2的输出轴和一级螺杆30通过陶瓷滑动轴承连接。采用高硬度、高强度、抗腐蚀和低密度及优异的化学稳定性的新型陶瓷滑动轴承结构，保证运行的安全性和可靠性。

一级常压吸气,压缩至0.5~1.2MPa；随之进入二级压缩，压缩至3~5MPa，每级进气口处均强化喷冷却液（水）降低进气温度,利于功耗降低,因两级压缩趋于最省功的等温压缩,从理论上讲两级压缩比单级压缩省功6～10%，附图4阴影部分所示为省功部分。

本发明的多级压缩式螺杆压缩机结构简单，气、水和水润滑管路布置合理,阻力损失小，故节能。本发明润滑剂采用水，减少了油污染，达到了环保要求。适用于医用、食品及气动仪表使用。采用二级压缩，一级、二级压缩机构上下布置，终压达到3~5MPa(中压级)，结构紧凑，两级压缩比单级压缩省功6~10%。适用于吹瓶行业、艇船等。主机壳内空间大，空气循环畅通，另外冷热室分离，整机散热效果好，延长了整机使用寿命。整机无需基础,便于运输,安装。采用整体可拆卸的主机壳。主机壳内附有环保隔音的海绵，既消音又便于清洗。设有微多孔雾喷结构,润滑均匀,冷却效率高,降低机组消耗功率。采用椭圆曲面包络型线，减少螺杆与星轮组件间接触间隙,增强了水的亲和力,保证了润滑条件。选用新型电动驱动源―――开关磁阻电机调速系统。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级压缩式螺杆压缩机，包括具有一级容腔的一级主机壳及位于所述主机壳下方的具有二级容腔的二级主机壳、设于所述一级主机壳内的一级螺杆及一级星轮组件、用于驱动所述一级螺杆转动的主电机以及设于所述二级主机壳内的二级螺杆及二级星轮组件，其特征在于：该多级压缩式螺杆压缩机还包括用于由所述一级螺杆驱动所述二级螺杆转动的传动机构，所述传动机构连接于所述一级螺杆和所述二级螺杆之间，所述一级主机壳上开设有供润滑水进入所述一级容腔的润滑水喷水口，所述一级主机壳上还开设有供水、气排出所述一级容腔的一级排气口，所述二级主机壳上开设二级进气口和二级排气口，该多级压缩式螺杆压缩机还包括润滑水管，所述润滑水管和所述润滑水喷水口连接，所述一级排气口和所述二级进气口相互对接以连通所述第一容腔和第二容腔使水、气进入二级容腔内。

2.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述传动机构为齿轮传动机构或皮带传动机构。

3.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述润滑水管上设有断水阀，该多级压缩式螺杆压缩机还包括用于控制所述主电机和所述断水阀同步动作的控制器，所述控制器与所述主电机和所述断水阀分别相电连。

4.根据权利要求1或3所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述主电机为开关磁阻电机。

5.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述一级星轮组件和/或所述二级星轮组件包括具有椭圆曲面包络型线的星轮片。

6.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述主电机的输出轴与所述一级螺杆或所述一级螺杆与所述二级螺杆通过陶瓷滑动轴承连接。

7.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：所述润滑水喷水口处和/或所述二级进气口处设置有多孔喷雾头。

8.根据权利要求1所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：该多级压缩式螺杆压缩机还包括与所述润滑水相连通的用于向润滑水管供水的水过滤器。

9.根据权利要求8所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：该多级压缩式螺杆压缩机还包括通过管路与所述二级排气口相连通的水气分离器。

10.根据权利要求9所述的多级压缩式螺杆压缩机，其特征在于：该多级压缩式螺杆压缩机还包括设于所述水过滤器和所述水气分离器之间的润滑水冷却器。