CN109268270A - 一种涡盘动静接头及水冷无油涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种涡盘动静接头及水冷无油涡旋压缩机，接头包括动密封块、静密封块、支撑件、弹簧以及内部水管；所述的动密封块能够随动涡盘一起做平动运动，静密封块与动密封块端面相接，静密封块、支撑件以及弹簧依次套设在内部水管上，所述弹簧的一端固定，另一端经支撑件将压力施加在静密封块上，使静密封块和动密封块保持压紧；内部水管将冷却水引入动涡盘上的动涡盘冷却水道，内部水管的外壁进行密封。水冷无油涡旋压缩机的动涡盘冷却水道通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道连通或者单独由内部水管进出水，采用了涡盘动静接头后，在设计无油涡旋压缩机时能够考虑涡旋压缩机的结构形式以及涡旋压缩机的零部件分布来选取不同的水循环方式，适用范围广。

Description

一种涡盘动静接头及水冷无油涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种涡盘动静接头及水冷无油涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机由于其优异的力平衡性能、高效率、结构紧凑以及低噪音、低震动等特性，与传统的压缩机形式相比，在许多方面有着巨大的优势，因此涡旋压缩机一直被广泛的使用。近年来，由于各个国家对环境保护问题的重视，以及在食品、医疗等领域对空气质量要求的提高，一般的油分系统无法保证要求的空气品质，因此必须选择无油涡旋压缩机，但是无油润滑的涡旋压缩机必须面临三个问题，第一是润滑问题，第二是密封问题，第三是冷却问题。润滑问题可以通过选择自润滑材料代替润滑剂来解决，密封问题可以通过添加密封条来解决。
由于压缩机在压缩空气的过程中，空气会放出大量的热量，如果散热充分则压缩过程更接近等温压缩，效率提高，而如果散热不良会使压缩过程更接近绝热过程，导致效率下降。
此外，如果没有良好的散热，由于涡盘内的气体一直保持在较高的温度，也会使涡盘的温度同样升高，进而使涡盘发生热应力和热变形，如果涡盘发生热变形，往往各处的变形不均匀，会导致涡盘出现碰撞和泄漏等问题。在有油润滑涡旋压缩机中，润滑油进入气体腔不仅起到润滑和密封的作用，在循环中还能带走气体的热量，起到冷却的效果。但是无油润滑的压缩机，不仅没有润滑油冷却，而且由于摩擦损耗的增加，甚至会增加产热，所以需要通过一个外置的冷却系统，来保证系统整体的温度维持在一定的水平。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种涡盘动静接头及水冷无油涡旋压缩机，能够有效的冷却运行中的动静涡盘，避免动静涡盘散热不充分发生的热变形。
为了实现上述目的，本发明的涡盘动静接头在结构上包括动密封块、静密封块、支撑件、弹簧以及内部水管；所述的动密封块能够随动涡盘一起做平动运动，静密封块与动密封块的端面相接，将静密封块、支撑件以及弹簧依次套设在内部水管上，所述弹簧的一端固定，另一端经支撑件将压力施加在静密封块上，使静密封块和动密封块保持压紧；所述的内部水管将冷却水引入动涡盘上的动涡盘冷却水道，内部水管的外壁进行密封。
优选的，静密封块为凸台型结构，支撑件一端为安装弹簧的凸台，另一端为配合静密封块凸台面的凹槽。所述静密封块的内壁上设置有若干道用于密封内部水管外壁的密封环。
所述弹簧的一端支承在支撑件的表面，另一端支承在压缩机座或者静涡盘的表面。
所述的动密封块与静密封块均采用耐磨且相互之间能够密封的碳化硅材料制成。
本发明基于涡盘动静接头的水冷无油涡旋压缩机，在结构上包括静涡盘和动涡盘，动涡盘由电机经过主轴进行驱动，所述的静涡盘和动涡盘上分别开设有静涡盘冷却水道和动涡盘冷却水道，静涡盘冷却水道上设有静涡盘入水管和静涡盘出水管，所述的动涡盘冷却水道通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道连通或者单独由内部水管进出水。
优选的，所述的静涡盘冷却水道和动涡盘冷却水道的高温侧和低温侧分别通过涡盘动静接头连通，动涡盘冷却水道不设置进水和出水口；或者，所述的动涡盘冷却水道仅通过一个涡盘动静接头进水或者出水，另一侧通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道连通。
所述的动涡盘冷却水道通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道连通时按照下式求取内部水管的直径：式中，D1，D2分别为两个内部水管的直径，Q1，Q2分别为分流后两个涡盘所需的冷却水流量，分别为两个内部水管的阻力系数；在已知两个涡盘分别需要的冷却水量的条件下，根据上述的公式，计算出两个内部水管直径的比值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：涡盘动静接头和动涡盘的连接是实现动涡盘水冷的基础，本发明的涡盘动静接头采用了一种接触式密封的结构，设有动、静密封块，接头上设有弹簧，弹簧作用在于为动、静密封块提供预紧力，使静密封块压紧在动涡盘的动密封块表面上，实现接触式密封。水冷无油涡旋压缩机的动涡盘冷却水道通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道连通或者单独由内部水管进出水，采用了涡盘动静接头后，当动涡盘运动时，静密封块在动密封块表面做相对平动运动，在设计无油涡旋压缩机时能够考虑涡旋压缩机的结构形式以及涡旋压缩机的零部件分布来选取不同的水循环方式，适用范围广。
附图说明
图1本发明动涡盘和静涡盘独立进出水的结构示意图；
图2本发明采用静涡盘进水及静盘出水的结构示意图；
图3本发明涡盘动静接头的结构示意图；
附图中：1-静涡盘入水管；2-静涡盘；3-动涡盘；4-进水端涡盘动静接头；5-主轴；6-电机；7-静涡盘出水管；8-静涡盘冷却水道；9-动涡盘冷却水道；10-主轴轴承；11-出水端涡盘动静接头；12-压缩机座；13-静密封块；14-支撑件；15-弹簧；16-内部水管；17-动密封块；18-密封环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
本发明水冷无油涡旋压缩机的主要部件有静涡盘2和动涡盘3，当压缩机工作时，由电机6带动主轴5驱动动涡盘3进行压缩，主轴5安装在主轴轴承10上。冷却系统同时工作，冷却水进行循环，对静涡盘2和动涡盘3进行冷却。冷却水从静涡盘入水管1进入背面的静涡盘冷却水道8，冷却水和静涡盘2交换热量后通过静涡盘出水管7流出静涡盘2。另一股冷却水从进水端涡盘动静接头4流入背面的动涡盘冷却水道9，冷却水和动涡盘3交换热量后通过出水端涡盘动静接头11流出动涡盘3，其中压缩机座12上有基座水道。
实施例2
本发明水冷无油涡旋压缩机的主要部件有静涡盘2和动涡盘3，静涡盘2和动涡盘3在涡旋壁外将涡盘底座横向延伸，从而可以在动涡盘3和静涡盘2之间设置进水端涡盘动静接头4和出水端涡盘动静接头11。当压缩机投入工作时，由电机6带动主轴5驱动动涡盘3进行压缩，主轴5安装在主轴轴承10上。冷却系统同时工作，冷却水进行循环，对静涡盘2和动涡盘3进行冷却，冷却水从静涡盘入水管1进入静涡盘2的分水口，冷却水分为两股，一股沿背面的静涡盘冷却水道8流动，与静涡盘2交换热量，另一股则通过进水端涡盘动静接头4由静涡盘2进入动涡盘3，沿背面的动涡盘冷却水道9流动，与动涡盘3交换热量，然后再通过出水端涡盘动静接头11回到静涡盘冷却水道8。两股冷却水在背面的静涡盘冷却水道8重新汇合后通过静涡盘出水管7流出压缩机。
由于在水路布置时涉及到分流的问题，通过下式进行计算：
式中，D1，D2分别为两个分流水管的直径，Q1，Q2分别为分流后两个涡盘所需的冷却水流量，分别为两个分流水管的阻力系数。在已知两个涡盘分别需要的冷却水量的条件下，根据上述的公式，可以计算出分流水管直径的比值。
流量计算公式：
式中，v为流速，Q0为总管流量。
已知分流水管直径比值，再根据涡盘内的水流速度，通过上式关系计算，可以得到总管和分水管的直径。
参见图3，动涡盘3的入水口为阶梯型结构，在下方阶梯设置了动密封块17，其随着动涡盘3一起做平动运动。涡盘动静接头包括静密封块13，支撑件14，弹簧15，内部水管16以及密封环18。内部水管16通过静密封方式与压缩机座12的内水道相连并固定。弹簧15被压紧在压缩机座12上，对支撑件14施加压力，支撑件14将压力传递到静密封块13上，使得静密封块13和动密封块17紧紧的压在一起。涡旋压缩机工作时，动涡盘3做平动运动，动密封块17随着动涡盘3运动，而静密封块13保持静止，静密封块13和动密封块17的表面都采用摩擦阻力小且密封性能好的特殊材料，如碳化硅等。在内部水管16的外壁必要部位上设置若干道密封环18，可以防止动涡盘3进水，并且保证了密封性能。
以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明做任何限定，凡根据上述实施例的技术方案，本领域技术人员还可以作出若干简单替换和改变，这些均属于保护范围。

Claims (9)

1.一种涡盘动静接头，其特征在于：包括动密封块(17)、静密封块(13)、支撑件(14)、弹簧(15)以及内部水管(16)；所述的动密封块(17)能够随动涡盘(3)一起做平动运动，静密封块(13)与动密封块(17)端面相接，静密封块(13)、支撑件(14)以及弹簧(15)依次套设在内部水管(16)上，所述弹簧(15)的一端固定，另一端经支撑件(14)将压力施加在静密封块(13)上，使静密封块(13)和动密封块(17)保持压紧；内部水管(16)将冷却水引入动涡盘(3)上的动涡盘冷却水道(9)，内部水管(16)的外壁进行密封。
2.根据权利要求1所述的涡盘动静接头，其特征在于：静密封块(13)为凸台型结构，支撑件(14)一端为安装弹簧(15)的凸台，另一端为配合静密封块(13)凸台面的凹槽。
3.根据权利要求1所述的涡盘动静接头，其特征在于：所述静密封块(13)的内壁上设置有若干道用于密封内部水管(16)外壁的密封环(18)。
4.根据权利要求1所述的涡盘动静接头，其特征在于：所述弹簧(15)的一端支承在支撑件(14)的表面，另一端支承在压缩机座(12)或者静涡盘(2)的表面。
5.根据权利要求1所述的涡盘动静接头，其特征在于：所述的动密封块(17)与静密封块(13)均采用耐磨且相互之间能够密封的碳化硅材料制成。
6.一种基于权利要求1-5中任意一项所述涡盘动静接头的水冷无油涡旋压缩机，其特征在于：包括静涡盘(2)和动涡盘(3)，动涡盘(3)由电机(6)经过主轴(5)进行驱动，所述的静涡盘(2)和动涡盘(3)上分别开设有静涡盘冷却水道(8)和动涡盘冷却水道(9)，静涡盘冷却水道(8)上设有静涡盘入水管(1)和静涡盘出水管(7)，所述的动涡盘冷却水道(9)通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道(8)连通或者单独由内部水管(16)进出水。
7.根据权利要求6所述的水冷无油涡旋压缩机，其特征在于：所述的静涡盘冷却水道(8)和动涡盘冷却水道(9)的高温侧和低温侧分别通过涡盘动静接头连通。
8.根据权利要求6所述的水冷无油涡旋压缩机，其特征在于：动涡盘冷却水道(9)仅通过一个涡盘动静接头进水或者出水，另一侧通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道(8)连通。
9.根据权利要求6所述的水冷无油涡旋压缩机，其特征在于，所述的动涡盘冷却水道(9)通过涡盘动静接头与静涡盘冷却水道(8)连通时按照下式求取内部水管(16)的直径：
式中，D1，D2分别为两个内部水管(16)的直径，Q1，Q2分别为分流后两个涡盘所需的冷却水流量， 分别为两个内部水管(16)的阻力系数；在已知两个涡盘分别需要的冷却水量的条件下，根据上述的公式，计算出两个内部水管(16)直径的比值。
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