CN108343610A - 双螺杆压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双螺杆压缩机，其包括电机和主机，所述电机输出动力，所述电机包括电机外壳，所述电机外壳具有电机容腔；所述主机包括主机外壳；所述主机外壳具有主机容腔；所述主机容腔内设置有双螺杆；所述电机驱动所述双螺杆旋转；其特征在于，还包括液体循环管路，所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有第一入口；所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有出口；所述液体循环管路与所述第一入口及所述出口连通；电机容腔和/或主机容腔内的冷却液通过出口流出电机容腔和/或主机容腔之外进入液体循环管路内，再经自所述第一入口进入电机容腔和/或主机容腔内；所述冷却液为无油液体。本发明采用防冻液剂中不含油，供气端气液分离，压缩供气端为纯无油气体，无需特殊处理，可靠性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种双螺杆压缩机。
背景技术
在全球提倡绿色环保节能加大保护环境力度的大背景下，传统技术采用有润滑油润滑和干式无油两种类型产品，因油、油分、油过滤器等耗材过寿命期需大量回收，环保处理的现实工业垃圾问题已经是越来越严峻后工业化的社会问题，而不使用油，无需废油处理；无油过滤器、油气分离器，减少了工业废弃物，避免油气爆炸，引起火灾的危险。而干式无油机的轴承、齿轮箱、中冷等都需要有油参与润滑与密封，机组温度超高，容易造成漏油并污染压缩空气，属于半无油压缩机。本发明防冻液润滑的纯无油双螺杆压缩机效率最高，没有易燃、易爆隐患，运行温度不超过45℃，干式半无油螺杆机排气温度200℃以上，高温使轴承、螺杆、机体、密封材使用寿命非常短，必须使用昂贵的材料。机组在有润滑油高温下高转速运行下，会结焦、积碳、静电等引发火灾、爆炸等事故。传统有油压缩机在低温下低于露点温度还会有冷凝液析出，导致机组润滑完全失效风险。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种双螺杆压缩机。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
双螺杆压缩机，包括电机和主机，所述电机输出动力，所述电机包括电机外壳，所述电机外壳具有电机容腔；所述主机包括主机外壳；所述主机外壳具有主机容腔；所述主机容腔内设置有双螺杆；所述电机驱动所述双螺杆旋转；其特征在于，还包括液体循环管路，所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有第一入口；所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有出口；所述液体循环管路与所述第一入口及所述出口连通；电机容腔和/或主机容腔内的冷却液通过出口流出电机容腔和/或主机容腔之外进入液体循环管路内，再经自所述第一入口进入电机容腔和/或主机容腔内；所述冷却液为无油液体。
根据本发明的一个实施例，所述液体循环管路上设置有冷却器；所述冷却器用于冷却所述液体循环管路中的冷却液。
根据本发明的一个实施例，所述液体循环管路上设置有恒温控制阀和旁通管路，所述旁通管路与所述冷却器并联设置；所述恒温控制阀用于控制冷却液经过旁通管路还是水冷却器。
根据本发明的一个实施例，所述液体循环管路上设置有第一输送液泵装置，所述第一输送液泵装置为液体循环管路内的冷却液提供动力。
根据本发明的一个实施例，所述电机外壳与所述主机外壳一体成型。
根据本发明的一个实施例，所述电机外壳容腔与所述主机容腔连通。
根据本发明的一个实施例，所述电机外壳设置有第一凹槽和/或第一轴向孔，所述主机外壳设置第二凹槽和/或第二轴向孔；所述第一凹槽与所述第二凹槽和/或第二轴向孔连通，或者所述第一轴向孔与所述第二凹槽和/或第二轴向孔连通，所述电机容腔与所述主机容腔通过第一凹槽和/或第一轴向孔及第二凹槽和/或第二轴向孔连通。
根据本发明的一个实施例，所述电机外壳与所述主机外壳一体成型；所述电机外壳内壁设置有第一凹槽，所述主机外壳内壁设置第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽连通。
根据本发明的一个实施例，还包括第二输送装置，所述电机的外壳和/或所述主机的外壳设置有第二入口；所述第二输送装置将冷却液自所述第二进口输送至所述电机的外壳内和/或主机的外壳内。
根据本发明的一个实施例，还包括储液箱，所述储液箱用于储存冷却液；所述第二输送装置与所述储液箱连通，所述第二输送装置将所述储液箱内的冷却液输送至所述电机的外壳内和/或主机的外壳内。
根据本发明的一个实施例，所述储液箱与所述电机的外壳和/或主机的外壳之间的连通管路上设置有反渗透过滤器。
根据本发明的一个实施例，所述储液箱与所述电机的外壳和/或主机的外壳之间的连通管路上设置有反渗透液罐。
根据本发明的一个实施例，所述电机包括定子和转子，所述转子连接有锥轴；所述双螺杆包括阳转子和阴转子；所述锥轴与所述阳转子连接一体；所述阳转子和/或阴转子通过水轴承可转动地设置。
根据本发明的一个实施例，所述无油冷却液选自来水、防冻液、冷却液、防锈液、皂化液、醇醚酸碱类水溶液、醇醚酸碱类水溶剂、纯软水或硬水等。
根据本发明的一个实施例，所述双螺杆压缩机为车载双螺杆压缩机。
根据本发明的一个实施例，所述双螺杆包括阳转子和阴转子，所述阳转子型线坐标为：
阴转子型线坐标为：
本发明设计的纯无油双螺杆压缩机，减少了压力损失，节能又环保。此外采用防冻液剂中不含油，无需特殊处理，所以本发明产品终生绝对无油，可靠性好，不会造成压缩空气的油污染属于纯无油双螺杆压缩机。
采用防冻液剂润滑留有工作间隙不磨损的双螺杆主机，在空气品质、能源节约、运转的高可靠度，验证其先进的技术品质。由于其本身的完美结构，使它震动更小，噪音更低。整机全无油，而用防冻液剂取代油，实现润滑、冷却、密封、降噪、防锈、防乳化、防泡沫等作用，提供优质纯无油压缩空气，无污染，符合环保要求。由于防冻液剂的作用，其压缩又是理想的等温压缩，采用特种材料设计防冻液剂润滑的轴承，加之防冻液剂的润滑，提高了可靠性。此外防冻液剂管路逻辑控制采用微电脑全自动控制，包括自动补防冻液剂、自动泄放防冻液剂，防冻液剂过滤器自动检测等，加之采用高精密的过滤器可以有效地保障压缩机的连续运转。冷却系统所有机型均可实现风冷与防冻液剂结合冷却，不局限于内套式冷却，这也是其他所有无油压缩机所不可比拟的。冷却器采用特铝板翅式热交换器，热交换器能量高、体积小、无维修成本，并采用低温差设计，避免造成高温停机。由于防冻液剂的作用，其压缩又是理想的等温压缩，其能效较一般的半无油干式压缩机提高20％。理想的等温压缩，当20℃的空气以绝热过程压缩至0.8Mpa；干式压缩机由于没有冷却介质参与压缩，排出的空气将高于200℃以上。而我们用具有冷却效用的润滑防冻液剂注入压缩室，排气温度将会降至45℃以下，达到高效率的等温压缩。压缩空气中的防冻液剂分含量也会由于温度的降低而降低。同时，润滑防冻液剂将进一步带走空气中的尘埃。符合环保要求空气压缩机和其他配件都使用防锈材质并经过处理以防止生锈，高精密度的防冻液剂过滤器高效过滤杂质，确保润滑防冻液剂保持纯净。
采用防冻液作为冷却液时，阳转子及阴转子采用本发明中的型线可以克服防冻液的低粘度解决啮合间隙密封，同时考虑主机采用防冻液润滑的工作工况、工作驱动区域、压力温度变形系数的选择性添加区、加工装配精度、介质特性及部件材质等具体条件加辅以数据修正。考虑在螺旋转子空间工作间隙很小时，保证该对空间轭合螺旋转子可以获得的空间曲面接触线短、封闭容积小、过渡光滑、噪音低，能有效减小动力损失，并且耐磨，因而整体性能达到最优化设计。
本发明采用防冻液作为冷却液时，更加适合作为车载压缩机。因为车辆通常备有防冻液或者维修时更易获得防冻液，方便为本发明中的双螺杆压缩机添加防冻液循环使用。
本发明中的冷却液既用于冷却、还用于润滑、密封、降低噪音、防锈、防乳化、防泡沫等作用，供气端气液分离。
冷却液可自来水、防冻液、冷却液、防锈液、皂化液、醇醚酸碱类水溶液、醇醚酸碱类水溶剂、纯软水或硬水等。
附图说明
图1为本发明中的双螺杆压缩机的电机及主机结构示意图。
图2为本发明中的双螺杆压缩机的电机及主机结构剖视示意图。
图3为本发明中的冷却液循环管路及输送管路结构及使用原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
如图1至图3所示，双螺杆压缩机，包括电机100和主机200。所述电机100输出动力，所述电机100包括电机外壳101，所述电机外壳101具有电机容腔102。电机容腔102内设置有定子103和电机转子105。电机转子105连接有锥轴106。电机转子105驱动锥轴106旋转。电机外壳101设置第一凹槽107。第一凹槽107与电机容腔102连通。电机外壳101设置有第一入口108和第二入口109。第一入口108和第二入口109均与电机容腔102连通。
所述主机200包括主机外壳201；所述主机外壳201具有主机容腔202。所述主机容腔202内设置有双螺杆。所述双螺杆包括阳转子203和阴转子(图中未示出)。阳转子203与锥轴106连接。阳转子203通过水轴承204可转动地设置。在如图所示的示例中，阳转子203两端均设置有水轴承204。在本发明的优选实施例中，阴转子也通过水轴承可转动地设置。主机外壳201设置有第二轴向孔205。第二轴向孔205与主机容腔202连通。电机容腔101与主机容腔201通过第一凹槽107和第二轴向孔205连通。主机外壳201上设置有出口206。出口206与主机容腔202连通。电机外壳101与主机外壳201一体式结构，铸造成型。
本发明中的双螺杆压缩机还包括液体循环管路300。所述液体循环管路300与所述第一入口108及所述出口206连通。主机容腔202内的冷却液自出口206流出，再经第一入口108进入电机容腔102内。所述液体循环管路300上设置有冷却器301；所述冷却器301用于冷却所述液体循环管路300中的冷却液。所述冷却器301可以采用水冷器、风冷器或者其它冷却装置。
所述液体循环管路300上设置有恒温控制阀302和旁通管路303。所述旁通管路303与所述冷却器301并联设置。冷却液自主机容腔102流出后先经过恒温控制阀302，再进入旁通管路303或冷却器301。所述恒温控制阀302用于控制冷却液经过旁通管路303还是冷却器301。恒温控制阀302根据冷却液温度控制冷却液走向，如冷却液温度低于设定温度，恒温控制阀302使冷却液经过旁通管路303而不经过冷却器301即循环进入主机容腔202内；如冷却液温度高于设定温度，恒温控制阀302使冷却液经过冷却器301冷却后再进入主机容腔202内。所述液体循环管路300上设置有第一输送液泵装置304，第一输送液泵装置304用于为液体循环管路300内的冷却液提供动力，帮助冷却液更好地循环。
本发明中的双螺杆压缩机还包括储液箱400及第二输送装置(图中未示出)，所述储液箱400用于储存冷却液。所述第二输送装置通过连通管路401与所述储液箱400连通，所述第二输送装置通过连通管路401将所述储液箱400内的冷却液输送至电机容腔102内。所述储液箱400与所述电机容腔401之间的连通管路401上设置有反渗透过滤器402和反渗透液罐403。
所述冷却液选冷却液可自来水、防冻液、冷却液、防锈液、皂化液、醇醚酸碱类水溶液、醇醚酸碱类水溶剂、纯软水或硬水等。所述冷却液采用防冻液时，本发明的双螺杆压缩机优选作为车载双螺杆压缩机使用。
在使用防冻液作为冷却液时，所述阳转子型线坐标优选为：
在使用防冻液作为冷却液时，所述阴转子型线坐标优选为：
本发明设计的纯无油双螺杆压缩机，减少了压力损失，节能又环保。此外采用防冻液剂中不含油，供气端气液分离，无需特殊处理，所以本发明产品终生绝对无油，可靠性好，不会造成压缩空气的油污染属于纯无油双螺杆压缩机。
采用防冻液剂润滑留有工作间隙不磨损的双螺杆主机，在空气品质、能源节约、运转的高可靠度，验证其先进的技术品质。由于其本身的完美结构，使它震动更小，噪音更低。整机全无油，而用防冻液剂取代油，实现润滑、冷却、密封、降噪、防锈、防乳化、防泡沫等作用，提供优质纯无油压缩空气，无污染，符合环保要求。由于防冻液剂的作用，其压缩又是理想的等温压缩，采用特种材料设计防冻液剂润滑的轴承，加之防冻液剂的润滑，提高了可靠性。此外防冻液剂管路逻辑控制采用微电脑全自动控制，包括自动补防冻液剂、自动泄放防冻液剂，防冻液剂过滤器自动检测等，加之采用高精密的过滤器可以有效地保障压缩机的连续运转。冷却系统所有机型均可实现风冷与防冻液剂结合冷却，不局限于内套式冷却，这也是其他所有无油压缩机所不可比拟的。冷却器采用特铝板翅式热交换器，热交换器能量高、体积小、无维修成本，并采用低温差设计，避免造成高温停机。由于防冻液剂的作用，其压缩又是理想的等温压缩，其能效较一般的半无油干式压缩机提高20％。理想的等温压缩，当20℃的空气以绝热过程压缩至0.8Mpa；干式压缩机由于没有冷却介质参与压缩，排出的空气将高于200℃以上。而我们用具有冷却效用的润滑防冻液剂注入压缩室，排气温度将会降至45℃以下，达到高效率的等温压缩。压缩空气中的防冻液剂分含量也会由于温度的降低而降低。同时，润滑防冻液剂将进一步带走空气中的尘埃。符合环保要求空气压缩机和其他配件都使用防锈材质并经过处理以防止生锈，高精密度的防冻液剂过滤器高效过滤杂质，确保润滑防冻液剂保持纯净。
采用防冻液作为冷却液时，阳转子及阴转子采用本发明中的型线可以克服防冻液的低粘度解决啮合间隙密封，同时考虑主机采用防冻液润滑的工作工况、工作驱动区域、压力温度变形系数的选择性添加区、加工装配精度、介质特性及部件材质等具体条件加辅以数据修正。考虑在螺旋转子空间工作间隙很小时，保证该对空间轭合螺旋转子可以获得的空间曲面接触线短、封闭容积小、过渡光滑、噪音低，能有效减小动力损失，并且耐磨，因而整体性能达到最优化设计。
本发明用于润滑的介质是防冻液剂，不膨胀间隙小，粘度低，和空气可轻易分离。采用防冻液剂基作为密封线，可以达到完全无油，产出纯净无油的压缩空气，彻底改变了某些特殊行业的生产环境。由于是往压缩腔内喷防冻液剂，温度只有45度以内，接近恒温压缩，容积效率更高，能效比干式无油螺杆压缩机效率提高20％。无油防冻液剂润滑螺杆压缩机维护费用低，只需更换防冻液剂、防冻液剂过滤器、空气过滤器。防冻液剂具有防冻、防开锅、防腐蚀、无泡沫的特点，并不受季节及地域的影响。合理是防冻液剂冰点和沸点的基本指标，从而彻底解决原润滑油油乳化淅液问题。
双螺杆缩机作为一种通用机械，在很多领域有很好的应用前景。无油螺杆压缩机的性能将进一步改善，其应用领域会越来越广泛。特别在一些特殊领域，目前广泛采用无油活塞式和干式半无油等机型，所以本发明在实际应用领域的推广空间很大。此外在化工，航天，航空等其他诸多方面也将得到更广泛而深入地应用。防冻液剂对冷却系统的部件起到防泡沫、防乳化、防锈、防腐的保护作用，也充分发挥出散热器的散热作用。
本发明不局限于车载机应用领域，包含普通民用螺杆空气压缩机领域采用液或其他液溶剂润滑，也可采用单级或多级压缩，排气压力范围0.15-4.5MPa，主机工作转速范围1400-6000rpm，轴功率功率范围1.5-160kW，螺杆可采用不锈钢、铜合金、陶瓷、聚合树脂PEEK、聚合PTFE等材料。也包括其他形式双螺杆主机前后进排气端采用隔离密封的有润滑脂或润滑油的开闭式轴承箱座，也包括闭式或开式的润滑脂及润滑油的轴承。
1、本发明采用液润滑轴承，无需闭式或开式的润滑脂及润滑油的轴承，这样就没有因为污染物而损坏轴承的危险，以防冻液剂为润滑剂，可以保证更长的寿命转子。
2、针对反渗透液罐和反渗透过滤器对外来液源的处理系统采用反渗透原理,提供高质量的内循环冷却剂.在湿度比较大的环境中,空气中很含有足够的液体成份,以至于很少甚至不需要反渗透液罐进行补给。反渗透液罐可防止防冻剂在系统中生锈，达到耐腐蚀防结垢的效果。
3、电磁阀液泵的作用是保证压缩机在起动和卸载时有足够的液压来保证润滑螺杆压缩机的轴承，在正常加载的状态下,内部压力足够使冷却液循环.所以电磁阀液泵不需运转。
4、高质量的铸铝铜合金机壳，散热好重量轻，机头内部没有腐蚀的危险，铸铝合金或铜合金机壳外身，但不局限于纯防冻液剂润滑还包括其他液溶剂，比如自来水、防冻液、冷却液、防锈液、皂化液、醇醚酸碱类水溶液、醇醚酸碱类水溶剂、纯软水或硬水等，高压、高转速设计可采用同步齿轮，永磁一体电机外壳采用防冻液剂走一体式内套壳体的创新设计，无需单独风机冷却。主机阳转子与电机转子采用锥套式联接，但不局限也可一体或直轴键槽联接。
5、专用防冻液剂润滑型线采用高密布线接触的创新设计，采用了双螺杆空间曲面共轭的螺杆工作齿侧曲面构成的啮合技术。
6、噪音低、振动小，转速低,主机阳转子与永磁电机转子同轴保证同心同步转速，传动效率高。
7、螺杆采用高精密五轴磨床加工，并辅以三坐标检测齿形，材质采用有良好的加工性能，超级耐锈，耐腐蚀，耐磨的啮合副材料。
本发明还具有以下有益效果：
纯无油：压缩过程中100％没有润滑油，其他螺杆无油机或齿轮箱必须用油或在高温高转速干压缩，效率低下，且有润滑油随时有泄露隐患。
无菌：气体中不含细菌，高压气体会将抑制细菌滋生，纳米膜反渗透的防冻液剂过滤器让细菌类微生物无法通过。压缩空气中的防冻液剂分含量也会由于温度的降低而降低，并能洁净空气中微粒子。
省电：低温压缩效率提升20％(根据Pv/t＝K气体状态方程)高效节能理想的等温压缩，用具有冷却效用的润滑防冻液剂注入压缩室，排气温度将会降至45℃以内，达到高效率的等温压缩。
低速：超低转速，维护简单
环保：冷却防冻液剂或防冻液可循环重复利用，维护成本非常低，安静低转速噪音极低，可以控制70分贝左右，节能环保。内压缩循环件都使用适当材质并经过处理以防止生锈、防泡沫、防乳化、防腐的高精密度的防冻液剂过滤器高效过滤杂质，确保润滑防冻液剂保持干净。其零排放无污染的处理方式，能有效地保护环境。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
Claims (15)
1.双螺杆压缩机，包括电机和主机，所述电机输出动力，所述电机包括电机外壳，所述电机外壳具有电机容腔；所述主机包括主机外壳；所述主机外壳具有主机容腔；所述主机容腔内设置有双螺杆；所述电机驱动所述双螺杆旋转；其特征在于，还包括液体循环管路，所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有第一入口；所述电机外壳和/或所述主机外壳设置有出口；所述液体循环管路与所述第一入口及所述出口连通；电机容腔和/或主机容腔内的冷却液通过出口流出电机容腔和/或主机容腔之外进入液体循环管路内，再经自所述第一入口进入电机容腔和/或主机容腔内；所述冷却液为无油液体。
2.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述液体循环管路上设置有冷却器；所述冷却器用于冷却所述液体循环管路中的冷却液。
3.根据权利要求2所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述液体循环管路上设置有恒温控制阀和旁通管路，所述旁通管路与所述冷却器并联设置；所述恒温控制阀通过温度设定来控制冷却液经过旁通管路还是冷却器。
4.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述液体循环管路上设置有第一输送液泵装置，所述第一输送液泵装置用于为所述液体循环管路内的冷却液提供动力。
5.根据权利要求1或5所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述电机外壳与所述主机外壳一体成型。
6.根据权利要求1或5所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述电机外壳容腔与所述主机容腔连通。
7.根据权利要求6所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述电机外壳设置有第一凹槽和/或第一轴向孔，所述主机外壳设置第二凹槽和/或第二轴向孔；所述第一凹槽与所述第二凹槽和/或第二轴向孔连通，或者所述第一轴向孔与所述第二凹槽和/或第二轴向孔连通，所述电机容腔与所述主机容腔通过第一凹槽和/或第一轴向孔及第二凹槽和/或第二轴向孔连通。
8.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，还包括第二输送装置，所述电机的外壳和/或所述主机的外壳设置有第二入口；所述第二输送装置将冷却液自所述第二进口输送至所述电机的外壳内和/或主机的外壳内。
9.根据权利要求7所述的双螺杆压缩机，其特征在于，还包括储液箱，所述储液箱用于储存冷却液；所述第二输送装置与所述储液箱连通，所述第二输送装置将所述储液箱内的冷却液输送至所述电机的外壳内和/或主机的外壳内。
10.根据权利要求7或8所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述储液箱与所述电机的外壳和/或主机的外壳之间的连通管路上设置有反渗透过滤器。
11.根据权利要求8所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述储液箱与所述电机的外壳和/或主机的外壳之间的连通管路上设置有反渗透液罐。
12.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述电机包括定子和转子，所述转子连接有锥轴；所述双螺杆包括阳转子和阴转子；所述锥轴与所述阳转子连接一体；所述阳转子和/或阴转子通过水轴承可转动地设置。
13.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述无油冷却液选自自来水、防冻液、冷却液、防锈液、皂化液、醇醚酸碱类水溶液、醇醚酸碱类水溶剂、纯软水或硬水等。
14.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述双螺杆压缩机为车载双螺杆压缩机。
15.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述双螺杆包括阳转子和阴转子，所述阳转子型线坐标为：
阴转子型线坐标为：
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