CN108150392B - 一种一体式无油压缩机及无油压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式无油压缩机及无油压缩方法。在无油机型的研发中，水润滑无油螺杆空气压缩机将成为市场的主流，目前还没有该类产品。本发明包括压缩主机，其特点在于：还包括水箱和气水分离器，水箱与压缩主机连接，气水分离器安装在水箱上，气水分离器包括分离罐，底座，旋风轮装置，进气管路，水分离管路，出气管路；分离罐通过底座固定在水箱上，旋风轮装置和分离罐固定，进气管路的一端与水箱连通，另一端与旋风轮装置配合，出气管路的一端与旋风轮装置配合，另一端与外界相通，水分离管路的一端与旋风轮装置配合，另一端和水箱连通。本发明的结构设计合理，布局科学，使用方便，能够解决现有水润滑无油压缩机存在的问题，且集成度高。

Description

一种一体式无油压缩机及无油压缩方法

技术领域

本发明涉及一种一体式无油压缩机及无油压缩方法，属于压缩机技术领域。

背景技术

因为润滑油是化工制品，对人体有伤害、对纺织染料等工艺会产生影响，因此在一些纺织行业，特别是在食品、医疗等行业中，对压缩空气含油量要求很高。空气压缩机在应用的过程中，有许多工艺系统早就被压缩空气中的润滑油所困扰，在油气分离技术不过关的情况下，这个弊病甚至在某种程度上延缓了技术进步的速度，致使很多工艺流程长期停滞不前，随着科学技术的不断进步、制造工艺过程的创新、产品质量水平的提高，要求压缩气体无油的工艺流程越来越普遍。这无疑使无油空气压缩机的市场前景更加广阔。在某种意义上来讲，这是空气压缩机的发展方向。在无油机型的研发浪潮中，水润滑无油螺杆空气压缩机无疑将成为市场的主流。

目前水润滑压缩机存在以下问题：（1）在低温环境下使用，系统容易产生润滑水结冰的情况，导致设备再启动时损坏；分散系统中，需要加热的部件太多而零散分布，加热效率低；（2）压缩机采用常规水气分离装置，分离效率低，分离器内部空间大，系统建压慢，压缩机轴承需要的润滑水无法及时压出，影响轴承的使用寿命；（3）压缩机及水气分离器等辅助部件多，系统接口管路复杂，一方面会增加成本，另一方面存在漏水的隐患。

现在也有一些其他结构的无油压缩机，如公开日为2016年09月07日，公开号为CN105927507A的中国专利中，公开了一种无油压缩机，该无油压缩机包括驱动电机、箱体、曲轴、气缸和活塞组件，驱动电机与箱体相接，气缸安装于箱体内；曲轴与驱动电机连接，位于压缩机箱体；活塞组件设置于缸体内，并与曲轴连接；无油压缩机为单缸结构，驱动电机上安装散热风叶，压缩机箱体内设有气缸安装环座，气缸安装环座通过多根散热筋条与压缩机箱体连接；压缩机箱体顶部设有缸盖，缸盖上设有多块第一散热翅片；该无油压缩机的结构复杂，集成度低，安装和拆卸不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种一体式无油压缩机及无油压缩方法，该一体式无油压缩机及无油压缩方法的结构设计合理，布局科学，使用方便，能够解决现有水润滑无油压缩机存在的问题，且集成度高。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该一体式无油压缩机包括压缩主机，其结构特点在于：还包括水箱和气水分离器，所述水箱与压缩主机连接，所述气水分离器安装在水箱上，所述气水分离器包括分离罐，底座，用于实现精细化气水分离的旋风轮装置，将压缩主机在水箱壁喷射撞击实现水气粗分离后的气水混合物导入气水分离器中的进气管路，将气水分离器内部经过精细化气水分离而完全分离后的水回流到水箱内部的水分离管路，以及，将气水分离器内部经过精细化气水分离而完全分离后的气体排出的出气管路；所述分离罐通过底座固定在水箱上，所述旋风轮装置和分离罐固定，所述进气管路的一端与水箱连通，该进气管路的另一端与旋风轮装置配合，所述出气管路的一端与旋风轮装置配合，该出气管路的另一端与外界相通，所述水分离管路的一端与旋风轮装置配合，该水分离管路的另一端和水箱连通。

作为优选，本发明所述一体式无油压缩机还包括监测装置和/或加热装置，所述监测装置安装在水箱上，所述加热装置安装在水箱上。

作为优选，本发明所述旋风轮装置包括导流罩，将粗分离后的气水混合物形成高速旋转气流并旋风至导流罩表面以实现完全气水分离的涡旋叶轮，以及用于将气水混合物引导至涡旋叶轮的导流面；所述导流面、涡旋叶轮和导流罩从上往下依次排列，所述导流面为弧面结构。

作为优选，本发明所述涡旋叶轮设置有叶尖端，所述涡旋叶轮的叶尖端朝上，并与水平面呈30°-80°角，以便于形成高速旋转气流。

作为优选，本发明所述涡旋叶轮与旋风轮装置为一体式结构，或者，所述涡旋叶轮通过螺纹或压紧装置连接在旋风轮装置上。

作为优选，本发明所述涡旋叶轮的材质为金属、塑料、高分子材料中的一种；和/或，所述压缩主机和气水分离器均通过法兰与水箱连接。

一种一体式无油压缩机的无油压缩方法，其特点在于：所述无油压缩方法如下：所述压缩主机采用纯水润滑完成气体压缩，吸入气体，排出气水混合物，在水箱壁喷射撞击实现水气粗分离；所述进气管路将粗分离后的气水混合物导入气水分离器，经过旋风轮装置实现精细化气水分离；所述导流面对气水分离器内部进气进行导流，将气水混合物引导至涡旋叶轮，以形成高速旋转气流，并旋风至导流罩表面，实现完全气水分离；所述气水分离器内部完全分离后的气体通过出气管路排出，完全分离后的水通过水分离管路回流到水箱内部，进入循环。

作为优选，本发明进入气水分离器的气水混合物，通过导流面的弧面导流至涡旋叶轮的叶尖端，通过涡旋叶轮形成旋转以加速气流，实现部分气水分离，最终在导流罩上实现最终分离。

作为优选，本发明所述监测装置实时监测水箱内部的水位高度、温度、压力，为水位、温度、压力调节提供信号；所述加热装置采用加热管放置在水箱底部，当监测装置监测到温度低于0℃时，运行加热，确保水箱内部的温度不低于0℃，以避免冰冻危害。

作为优选，本发明所述压缩主机和气水分离器均通过法兰与水箱连接，以形成一个一体式压缩机结构，压缩主机排气朝上喷射在水箱的顶部，完成初步水气分离，再通过气水分离器完成精细分离，最终向外部输送干净气体。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：将复杂的系统设计成一体式结构，集成度高、结构简单、拆装方便；减少了系统接口和外接管路，降低气水泄露的风险；在一体式结构内部安装加热装置，可以实现系统整体加热和保温，避免低温结冰破坏；采用叶轮式分离装置，气水分离效率高，内部空间小，气水分离器过流空间小，压缩机开机后系统内部能迅速建立压力，系统建压时间短，将润滑水压回到压缩机轴承腔，对轴承进行润滑，轴承润滑水能快速供应，有利于压缩主机轴承润滑。

一体式无油压缩机采用水润滑，实现完全无油压缩，输出的压缩空气中含油量为0；压缩机与水气分离系统集成为一体，结构更加紧凑、拆装方便；可以在压缩机水箱底部装有加热装置，在冬季环境温度低于零下时，可以通过加热装置对系统进行加热保温，防止因系统中水结冰导致设备损坏；一体式无油压缩机可以带有自动液位监测装置，实时监测水箱液位，防止系统缺水或多水。经过粗分离的气水混合物，通过进气管路从水箱进入气水分离器内部，经过旋风轮装置进行旋转分离以实现气水分离，分离出来的水靠重力作用经过水分离管路流回至水箱，分离出来的气体经过出气管路向外排放。

附图说明

图1是本发明实施例中的一体式无油压缩机的主视结构示意图。

图2是本发明实施例中的一体式无油压缩机的左视结构示意图。

图3是图2中D-D面的剖面放大结构示意图，主要为气水分离器的结构示意图。

图4是本发明实施例中旋风轮装置的结构示意图。

图中：1-压缩主机、2-水箱、3-气水分离器、4-监测装置、5-加热装置、6-分离罐、7-底座、8-旋风轮装置、9-进气管路、10-水分离管路、11-出气管路、12-导流面、13-涡旋叶轮、14-导流罩。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4，本实施例中的一体式无油压缩机包括压缩主机1、水箱2、气水分离器3、监测装置4和加热装置5，水箱2与压缩主机1连接，气水分离器3安装在水箱2上，监测装置4安装在水箱2上，加热装置5安装在水箱2上。

本实施例中的气水分离器3包括分离罐6，底座7，用于实现精细化气水分离的旋风轮装置8，将压缩主机1在水箱2壁喷射撞击实现水气粗分离后的气水混合物导入气水分离器3中的进气管路9，将气水分离器3内部经过精细化气水分离而完全分离后的水回流到水箱2内部的水分离管路10，以及，将气水分离器3内部经过精细化气水分离而完全分离后的气体排出的出气管路11。其中，分离罐6通过底座7固定在水箱2上，旋风轮装置8和分离罐6固定，进气管路9的一端与水箱2连通，该进气管路9的另一端与旋风轮装置8配合，出气管路11的一端与旋风轮装置8配合，该出气管路11的另一端与外界相通，水分离管路10的一端与旋风轮装置8配合，该水分离管路10的另一端和水箱2连通。分离罐6和底座7实现气体导流和固定功能。

本实施例中的旋风轮装置8包括导流罩14，将粗分离后的气水混合物形成高速旋转气流并旋风至导流罩14表面以实现完全气水分离的涡旋叶轮13，以及用于将气水混合物引导至涡旋叶轮13的导流面12；导流面12、涡旋叶轮13和导流罩14从上往下依次排列，导流面12为弧面结构。涡旋叶轮13设置有叶尖端，涡旋叶轮13的叶尖端朝上，并与水平面呈30°-80°角，以便于形成高速旋转气流。涡旋叶轮13与旋风轮装置8为一体式结构，或者，涡旋叶轮13通过螺纹或压紧装置连接在旋风轮装置8上。涡旋叶轮13的材质可以为金属、塑料、高分子材料中的一种；和/或，压缩主机1和气水分离器3均通过法兰与水箱2连接。

本实施例中一体式无油压缩机的无油压缩方法如下：压缩主机1采用纯水润滑完成气体压缩，吸入气体，排出气水混合物，在水箱2壁喷射撞击实现水气粗分离；进气管路9将粗分离后的气水混合物导入气水分离器3，经过旋风轮装置8实现精细化气水分离；导流面12对气水分离器3内部进气进行导流，将气水混合物引导至涡旋叶轮13，以形成高速旋转气流，并旋风至导流罩14表面，实现完全气水分离；气水分离器3内部完全分离后的气体通过出气管路11排出，完全分离后的水通过水分离管路10回流到水箱2内部，进入循环。

本实施例中进入气水分离器3的气水混合物，通过导流面12的弧面导流至涡旋叶轮13的叶尖端，通过涡旋叶轮13形成旋转以加速气流，实现部分气水分离，最终在导流罩14上实现最终分离。

本实施例中的监测装置4实时监测水箱2内部的水位高度、温度、压力等参数，为水位、温度、压力调节提供信号；加热装置5采用加热管放置在水箱2底部，当监测装置4监测到温度低于0℃时，运行加热，确保水箱2内部的温度不低于0℃，以避免冰冻危害。

本实施例中的压缩主机1和气水分离器3均可以通过法兰与水箱2连接，以形成一个一体式压缩机结构，压缩主机1排气朝上喷射在水箱2的顶部，完成初步水气分离，再通过气水分离器3完成精细分离，最终向外部输送干净气体。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种一体式无油压缩机，包括压缩主机，其特征在于：还包括水箱和气水分离器，所述水箱与压缩主机连接，所述气水分离器安装在水箱上，所述气水分离器包括分离罐，底座，用于实现精细化气水分离的旋风轮装置，将压缩主机在水箱壁喷射撞击实现水气粗分离后的气水混合物导入气水分离器中的进气管路，将气水分离器内部经过精细化气水分离而完全分离后的水回流到水箱内部的水分离管路，以及，将气水分离器内部经过精细化气水分离而完全分离后的气体排出的出气管路；所述分离罐通过底座固定在水箱上，所述旋风轮装置和分离罐固定，所述进气管路的一端与水箱连通，该进气管路的另一端与旋风轮装置配合，所述出气管路的一端与旋风轮装置配合，该出气管路的另一端与外界相通，所述水分离管路的一端与旋风轮装置配合，该水分离管路的另一端和水箱连通；所述一体式无油压缩机还包括监测装置和/或加热装置，所述监测装置安装在水箱上，所述加热装置安装在水箱上；所述旋风轮装置包括导流罩，将粗分离后的气水混合物形成高速旋转气流并旋风至导流罩表面以实现完全气水分离的涡旋叶轮，以及用于将气水混合物引导至涡旋叶轮的导流面；所述导流面、涡旋叶轮和导流罩从上往下依次排列，所述导流面为弧面结构。

2.根据权利要求1所述的一体式无油压缩机，其特征在于：所述涡旋叶轮设置有叶尖端，所述涡旋叶轮的叶尖端朝上，并与水平面呈30°-80°角，以便于形成高速旋转气流。

3.根据权利要求1所述的一体式无油压缩机，其特征在于：所述涡旋叶轮与旋风轮装置为一体式结构，或者，所述涡旋叶轮通过螺纹或压紧装置连接在旋风轮装置上。

4.根据权利要求1所述的一体式无油压缩机，其特征在于：所述涡旋叶轮的材质为金属、塑料中的一种；和/或，所述压缩主机和气水分离器均通过法兰与水箱连接。

5.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的一体式无油压缩机的无油压缩方法，其特征在于：所述无油压缩方法如下：所述压缩主机采用纯水润滑完成气体压缩，吸入气体，排出气水混合物，在水箱壁喷射撞击实现水气粗分离；所述进气管路将粗分离后的气水混合物导入气水分离器，经过旋风轮装置实现精细化气水分离；所述导流面对气水分离器内部进气进行导流，将气水混合物引导至涡旋叶轮，以形成高速旋转气流，并旋风至导流罩表面，实现完全气水分离；所述气水分离器内部完全分离后的气体通过出气管路排出，完全分离后的水通过水分离管路回流到水箱内部，进入循环。

6.根据权利要求5所述的无油压缩方法，其特征在于：进入气水分离器的气水混合物，通过导流面的弧面导流至涡旋叶轮的叶尖端，通过涡旋叶轮形成旋转以加速气流，实现部分气水分离，最终在导流罩上实现最终分离。

7.根据权利要求5所述的无油压缩方法，其特征在于：所述监测装置实时监测水箱内部的水位高度、温度、压力，为水位、温度、压力调节提供信号；所述加热装置采用加热管放置在水箱底部，当监测装置监测到温度低于0℃时，运行加热，确保水箱内部的温度不低于0℃，以避免冰冻危害。

8.根据权利要求5所述的无油压缩方法，其特征在于：所述压缩主机和气水分离器均通过法兰与水箱连接，以形成一个一体式压缩机结构，压缩主机排气朝上喷射在水箱的顶部，完成初步水气分离，再通过气水分离器完成精细分离，最终向外部输送干净气体。

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