CN110219805A - 具有经由注射杆进行的级间润滑剂注射的多级压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机，其可包括第一级和第二级。在一种形式中，压缩机包括接触冷却压缩机级。压缩机可包括有助于注射润滑剂的杆，用于冷却/润滑/密封压缩机的旋转部件的目的。在一种形式中，杆是具有开口的细长的杆，所述开口允许注射诸如油的润滑剂。注射的油可经由开口雾化。杆可定位在第一和第二级之间的级间空间中，并且可包括各种开口。

Description

具有经由注射杆进行的级间润滑剂注射的多级压缩机

技术领域

本申请大体涉及工业空气压缩机系统，且更具体但非排他地，涉及具有润滑剂/冷却剂注射的压缩机系统。

背景技术

螺杆压缩机系统配置成产生诸如压缩空气等的加压流体。一些螺杆压缩机包括油浸式接触冷却润滑剂系统。用于油浸式压缩机的油注射系统的冷却和润滑效果对于压缩机的运行是至关重要的。一些现有系统相对于某些应用而言具有各种缺点。因此，仍需要在这一技术领域作出进一步贡献。

发明内容

本发明的一个实施例是一种独特的压缩机系统，其具有配置成向压缩工作流体流输送润滑剂/冷却剂的注射喷嘴。其它实施例包括用于向螺杆压缩机的压缩室中注射润滑剂/冷却剂的设备、系统、装置、硬件、方法和组合。本申请的另外的实施例、形式、特征、方面、益处和优点将从同此提供的描述和附图变得明显。

附图说明

图1描绘了压缩机的一个实施例。

图2描绘了具有油杆的压缩机的视图。

图3描绘了具有油杆的压缩机的另一视图。

图4-9描绘了油杆的实施例。

图10描绘了油杆的实施例。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，将理解的是，不因此意图限制本发明的范围。预期到所描述的实施例中的任何改变和进一步修改，以及如本文所描述的本发明的原理的任何进一步应用，如本发明所涉及领域的技术人员正常将想到的那样。

工业压缩机系统配置成以期望的温度、压力和质量流率提供大量的压缩流体。一些压缩机系统可以在压缩工作流体的过程中使用润滑剂/冷却剂。这种润滑剂/冷却剂可采用多种形式，诸如但不限于油。术语“工作流体”应理解为包括任何合适的可压缩流体，诸如但不限于空气。应当理解，当在说明书或权利要求中使用术语“空气”时，在可压缩流体的广义定义下包括其他工作流体。而且，当在本申请中使用术语“油”或“润滑剂”或“润滑剂/冷却剂”时，应该理解的是，本文预期了任何润滑流体，无论是碳基的、合成的还是天然的。

压缩机系统（诸如包括螺杆压缩机的压缩机系统）可以借助润滑剂润滑、密封和冷却，所述润滑剂被注射到具有啮合的公螺杆转子和母螺杆转子的压缩室中。经接触冷却的旋转螺杆压缩机可包括将润滑剂注射到压缩室以润滑接触的转子表面、密封转子之间的间隙区域、并在工作流体被压缩时冷却工作流体。

现在参考图1，其中示出了示例性压缩机系统10。压缩机系统10包括主动力源20，诸如电动机、内燃机或流体驱动涡轮机等。压缩机系统10可包括压缩机30，其可包括多级压缩。压缩机30可包括螺杆转子，其可操作以压缩工作流体，诸如空气和油蒸汽等。

结构基座12配置成在支撑表面13（诸如地板或地面）上支撑压缩机系统10的至少部分。从压缩机30排出的压缩的工作流体的部分可以通过一个或多个导管40递送到集液槽或分离罐50，以用于分离流体成分（诸如空气和油等）。在一些实施例中，一个或多个冷却器60可与系统10可操作地联接，以用于将工作流体冷却到所需温度。所述一个或多个冷却器60可将诸如压缩空气或油的工作流体冷却到期望的温度。压缩机系统10可还包括控制器100，其可操作用于控制主动力源20以及压缩机30和中间冷却器60之间的各种阀和流体控制机构（未示出）（诸如吹扫阀90）。

分离罐50可包括位于其顶部53附近的盖子52。密封件54可定位在盖子52和分离罐50之间，以便在盖子52和分离罐50之间提供流体密封连接。可使用各种机械装置，诸如螺纹紧固件（未示出）等，以将盖子52固定到分离罐50。吹扫导管80可从分离罐50延伸到吹扫阀90。吹扫阀90可操作用于在压缩机30被卸载并且不向端负载供应压缩空气时减小分离罐50中的压力。空气供应导管82可以可操作地联接到分离罐50，以便将压缩空气输送到单独的储罐（未示出）或用于工业用途的端负载，如本领域技术人员将已知的。油供应导管70可从分离罐50延伸到压缩机30，以将已经从分离罐50中的工作流体分离的油供应到压缩机30。在某些实施例中，可使用一个或多个过滤器81来从油过滤颗粒和/或从压缩机系统10中的工作流体分离诸如水等的污染物。

现在转向图2-3，压缩机30的一个实施例以多级螺杆压缩机的形式示出，该多级螺杆压缩机包括第一级102和第二级104。图2-3中所描绘的两级油浸式旋转螺杆压缩机30在两步过程中压缩诸如空气的工作流体，在该两步过程中，第一级102将工作流体压缩到中间压力，然后紧接着由第二级104将工作流体压缩到最终期望的操作压力。压缩过程在两级的压缩室中使用润滑剂/冷却剂（诸如油），以润滑接触的转子表面、密封间隙区域、并在工作流体被压缩时从工作流体移除热量。这种润滑/冷却的常用方法包括在第一级中注射油以及从一个或多个孔口注射油作为固体流体流。

本申请通过使用杆106（为了方便起见在本文中称为“油杆”，但不意图对使用的润滑剂的类型进行任何限制）在第一级102和第二级104之间的级间区域中引入润滑剂/冷却剂，所述杆106插入第二级104转子的上游。润滑剂也可在压缩机30的其他位置引入，包括在第一级102压缩过程的期间中。在一种形式中，油经由诸如油杆106的注射器被引入级间区域中，所述注射器专门设计为产生雾化的油喷雾。

如图2所示，工作流体进入第一级入口108，行进通过第一级压缩室110并经由第一级排出口112离开而进入级间114，级间114是第一级排出口112与第二级入口116合并的区域。从此处，空气行进通过第二级压缩室118，并离开第二级排出口120。在一些实施例中，油可以经由内部孔注射到第一级压缩室110中，所述内部孔将油供给到转子对的端部之间的位置。尽管转子被描绘为驻留在共同的壳体中，但是在一些实施例中，转子可以是分开的。在一个非限制性示例中，转子可以经由导管、管道或其他合适的装置连接。因此，这些通道将被理解为包括任何合适的通路，诸如但不限于共同的壳体内部的通道，导管或管道内的通道等。

油杆106可以以适于注射冷却剂/润滑剂的许多方式定位和/或定向。例如，在图2中，油杆106示出为在位于搁架122下方的级间区域114中，但是，本文也预期适于注射冷却剂/润滑剂的任何其他位置。仅举几个非限制性示例，油杆106可比所描绘的更靠近第一级排出口112定位，并且替代地和/或另外地相对于其示出的位置轴向地移位。图3描绘了油杆106安装在与第二级104的公转子和母转子的旋转轴线所在的平面大致平行的位置。这种取向可替代地和/或另外地大致平行于第一级106的公/母转子的旋转轴线所在的平面。在其它实施例中，油杆106可在第一级转子和第二级转子之间的空间中定向为以朝第一级102和第二级104的任一个延伸的取向。替代地和/或另外地，油杆106可以定向成使得其朝第一级102或第二级104的任一个的轴向端部的任一个延伸。应注意，本申请不限制杆到公转子或母转子的相对位置、定位、取向等。在图3中，杆106被描绘在母转子上方，但是其同样可以放置在转子的中心之上或公转子之上。油杆106也可平行于转子旋转轴线。因此，将理解到，本文还预期上述的任何组合。简言之，油杆106可位于许多位置，并且可在第一级102和第二级104的转子之间的任何位置放置为许多取向。

可使用许多技术将油杆106固定就位。在一个实施例中，油杆可包括螺纹表面，该螺纹表面构造成接合结构（所述结构诸如但不限于将压缩机30的一个或多个部件封闭的壳体）中的互补螺纹孔。到压缩机壳体中的组装不会被所讨论的设计限制，并且（在一非限制性示例中）可包括各种螺纹连接类型、来自附加部件的夹持或保持特征、压配合等。因此，本文预期到其他方法。

现在转向图4-10，油杆106可具有适于将润滑剂注射到压缩机30中的多种形式。图4和5描绘了一个实施例，其包括在油杆106的端部附近形成的若干孔口或开口124，其允许油在油杆的内部通道126内流动以离开并排出到路过的压缩流动流中。开口124可设计成产生各种喷雾图案和特性，并且在一种形式中设计成在将压缩的工作流体引入到第二级104中之前将油雾化和/或汽化到级间中。在一些形式中，当经由喷雾出口提供时，雾化喷雾的液滴尺寸可以是尺寸均匀的、或者可以变化。喷雾出口可变化以产生不同范围的液滴尺寸。

通道126可以以任何配置延伸并延伸到油杆106的任何长度。在所示实施例中，通道126被描绘为中心孔，但是其他实施例可包括不同的配置，诸如不同的路径形状（例如，非线性）、更多的通道（例如两个或更多，分支，会聚）等。

开口124可具有任何各种形状、配置、几何构型、数量、取向等。在本文预期的实施例中，油杆106中的开口124的分布可产生均匀的油喷雾，其覆盖第二级104中的转子的整个或基本上整个暴露的转子表面区域。如图4-5所示，开口124可朝油杆106的端部分组，并且可大体在垂直于轴线128的相同方向上定向。轴线可大体表示油杆106沿其延伸的方向，但在一些形式中，油杆106可不沿轴线对称地延伸。在一些形式中，延伸轴线可以是单个轴线，油杆106围绕该轴线对称地延伸。在其他形式中，杆106的延伸轴线可以是油杆可沿其延伸的大体方向，无论这种延伸是沿着直线与否。

图5中的开口124大体垂直于轴线128定向，但是在其他实施例（其中一些在下面进一步描述）中也预期到其他方向。开口124可沿着油杆106的长度成排延伸，如图4中所看到的，但是也预期到其他图案。另外，一些排可包括比其他排更少或更多数量的开口124。在一些形式中，油杆106可包括形成在杆106的端部中的一个或多个开口124，其尽管示出为平坦表面，但在其他实施例中也可具有不同的形式。此外，在本文的任何实施例中，开口124可包括在内部通道126和杆的外表面之间保持恒定的横截面积，但也预期到横截面积的变化。例如，在一些形式中，形成开口124的（多个）侧壁可以是平行的，但也可以是锥形的（例如圆锥形）。

油杆106可包括头部130，该头部130可构造成有助于将杆106插入压缩机30中。这种头部可以是六角形的，诸如可以被套筒或扳手接合，但也预期到其他形状。油杆106可包括肩部132，该肩部132有助于形成密封和/或与其他结构配合以形成密封，以便抑制加压工作流体从压缩机30逸出。O形环可设置在肩部132和特征133之间，所述特征133在一些实施例中可以是螺纹特征。头部130可还包括允许与润滑剂供应线（诸如经由特征135）联接的供给物。这种联接可经由快速断开连接，但是本文也预期将润滑剂线附接到头部130的其他技术。

现在转向图6和7，描绘了油杆106的另一个实施例，其包括相对于油杆106的纵向轴线具有不同取向的非均匀孔口开孔的组合，所述孔口开孔用于将注射的油引导和分配到特定区域。一些实施例可包括非均匀性或变化的取向，或两者。如图6和7中所看到的，开口124围绕油杆主体的仅180°被限制。在一些形式中，开口124可一起成组以跨越小于180°，而在其他形式中，开口124可跨越大于180°但小于360°。开口124也可集中在两个或更多子组中。图7所示的最靠近杆106的端部定位的开口124被定向在不与油杆106的轴线128垂直的方向上。因此预期到，具有相似取向的开口124可彼此接近地分组，并且产生的分组可沿着油杆106的长度提供两个或更多取向的分布。这样的实施例可替代地和/或另外地围绕油杆124的整个周边分布，如图4和5所示，或者可限制到一侧或分组，如上面的图6和7中示出/讨论的。另外，如上面所讨论的，实施例可在油杆106的端部中包括一个或多个开口。

在图9和10中描绘了又一个实施例，其中开口126被描绘为槽。槽可平行于油杆106的纵向轴线延伸。图8和9中的开口126可包括上面针对其他实施例讨论的任何变型，包括尺寸、分组、位置、取向、形状、配置、几何构型、数量、横截面形状等。图8和9所描绘的开口126可产生如上面关于其他实施例所讨论的各种喷雾图案。

本文公开的油杆106的实施例可使用任何种类的技术制造。例如，油杆106可以是单件，其在车床或螺杆型机器上由圆形或六角棒料加工而成。在其他形式中，油杆可由多个件制成，所述多个件经由其他技术焊接或连结在一起，其中一些形式可包括使用穿孔管。图10描绘了穿孔管的一种形式。这种穿孔管可以由穿孔板制成，该穿孔板卷绕并附着在其自身上。

在一些形式中，系统10可以在各种压力、温度和流速下向油杆106供应油。可调节这种压力/温度/流速/等，以根据压缩机的运行条件而变化。替代地和/或另外地，油杆106可包括可变开口，其中可改变开口尺寸和/或方向。这些开口可在压缩机的操作期间和/或在安装过程期间变化，所述安装过程允许为这种可能的变化设定值。

本申请的一个方面包括一种设备，其包括多级接触冷却压缩机，其具有位于第二级旋转压缩机上游的第一级旋转压缩机，所述多级接触冷却压缩机还包括：位于第一级旋转压缩机和第二级旋转压缩机中间的传送容积，其用于接收来自所述第一级旋转压缩机的流出物并将所述流出物运送到所述第二级旋转压缩机，以及油供给杆，其定向成伸入到在所述第一级旋转压缩机和第二级旋转压缩机之间的所述传送容积中，使得所述油供给杆的外周暴露于来自所述第一级旋转压缩机的所述流出物，所述油供给杆具有用于接收油的开放内部以及形成在所述油供给杆的所述外周中的多个开口，来自所述油供给杆的所述开放内部的油可通过所述开口进入到所述传送容积中。

本申请的特征包括其中，所述油供给杆从限定所述传送容积的壁延伸并终止于端部，所述油供给杆的所述外周限定在所述壁和所述端部之间。

本申请的另一特征包括其中，所述油供给杆包括圆形横截面形状，并且其中，所述多个开口中的每个是对称的。

本申请的又一特征包括其中，所述油供给杆是中空管的形式，并且其中，所述多个开口的尺寸设计成产生油滴喷雾。

本申请的再一特征包括其中，所述油供给杆沿着中心线轴线伸入到所述传送容积中，并且其中，所述多个开口各自沿着与中心线轴线成角度定向的轴线延伸。

本申请的又一另外特征包括其中，所述油供给杆包括位于所述管的端部处的至少一个开口。

本申请的再一另外特征包括其中，所述油供给杆的所述开口包括沿细长轴线延伸的多个细长槽。

本申请另外的特征包括其中，所述油供给杆包括所述多个开口的不对称分布，使得所述多个开口在所述外周的一部分上被隔离。

本申请的另一方面包括一种设备，其包括：第一接触冷却压缩机级，其包括第一对压缩机转子；第二接触冷却压缩机级，其具有第二对压缩机转子；通道，其将所述第一接触冷却压缩机级的出口连接到所述第二接触冷却压缩机级的入口；和油输送杆，其具有外部油输送表面，该外部油输送表面定位成延伸到所述内部通道中并构造成将油提供至由所述第一接触冷却压缩机级产生的工作流体的路过流，所述外部油输送表面包括定位在所述油输送杆的第一暴露端部和所述油输送杆的第二暴露端部之间的多个开口。

本申请的特征包括其中，所述多个开口在所述油输送杆的内表面和所述外部油输送表面之间延伸。

本申请的另一特征包括其中，所述多个开口具有在所述内表面和所述外部油输送表面之间的侧壁，所述开口相对于所述油输送杆的延伸轴线以一角度延伸，使得所述角度是非垂直的。

本申请的又一特征包括其中，所述多个开口是细长的槽开口。

本申请的再一特征包括其中，所述多个开口的尺寸设计成将运送通过所述开口的油雾化。

本申请的又一另外特征包括其中，由所述多个开口形成的喷雾图案围绕所述油输送杆的整个周界延伸。

本申请的再一另外特征包括其中，所述多个开口包括形成在所述油输送杆的端部的开口，并且其中，所述多个开口中的至少一些是可变的。

本申请另外的特征包括其中，所述油输送杆包括螺纹表面，所述螺纹表面构造成与互补的螺纹表面螺纹接合，所述互补的螺纹表面构造成相对于所述内部通道固定所述油输送杆。

本申请的又一方面包括一种方法，其包括：借助多级接触冷却压缩机压缩工作流体；将压缩的工作流体从多级接触冷却压缩机的第一级路由至第二级；和将油从细长的油杆喷射到所述第一级和所述第二级之间的级间区域中，所述细长的油杆具有沿所述细长的油杆的长度布置的多个开口，使得油在所述第二级的压缩过程中被携带之前从所述第一级被提供至所述压缩的工作流体。

本申请的特征包括其中，所述喷射包括雾化所述油。

本申请的另一特征包括其中，所述喷射包括通过具有槽形状的所述多个开口运送所述油。

本申请的又一特征包括其中，所述喷射包括将所述喷射隔离到所述油杆的一侧，使得油喷雾图案不是全方位的。

本申请的再一特征还包括通过形成在所述细长的油杆的端部中的开口喷射油，使得由形成在所述细长的油杆的所述端部中的所述开口提供的喷雾图案在沿着所述细长的油杆的长度的方向上延伸。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这些附图和描述应认为本质上是说明性的而不是限制性的，要理解的是，仅示出和描述了优选的实施例，并且在本发明的精神内的所有的改变和修改都希望得到保护。应当理解，尽管在上面的描述中使用的诸如可优选的、优选地、优选的或更优选的词语的使用表示如此描述的特征可能是更合期望的，但是它可以不是必要的，并且可预期缺少其的实施例在本发明的范围内，本发明的范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图当使用诸如“一”，“一个”，“至少一个”或“至少一个部分”的词语时，除非在权利要求中明确地陈述相反，否则无意将权利要求限制为仅一个项目。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可包括一部分和/或整个项目，除非明确地陈述相反。除非另有指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广泛使用并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和联接二者。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接。

Claims (21)

1.一种设备，包括：

多级接触冷却压缩机，其具有位于第二级旋转压缩机上游的第一级旋转压缩机，所述多级接触冷却压缩机还包括：

位于第一级旋转压缩机和第二级旋转压缩机中间的传送容积，其用于接收来自所述第一级旋转压缩机的流出物并将所述流出物运送到所述第二级旋转压缩机；和

油供给杆，其定向成伸入到在所述第一级旋转压缩机和第二级旋转压缩机之间的所述传送容积中，使得所述油供给杆的外周暴露于来自所述第一级旋转压缩机的所述流出物，所述油供给杆具有用于接收油的开放内部以及形成在所述油供给杆的所述外周中的多个开口，来自所述油供给杆的所述开放内部的油可通过所述开口进入到所述传送容积中。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述油供给杆从限定所述传送容积的壁延伸并终止于端部，所述油供给杆的所述外周限定在所述壁和所述端部之间。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述油供给杆包括圆形横截面形状，并且其中，所述多个开口中的每个是对称的。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述油供给杆是中空管的形式，并且其中，所述多个开口的尺寸设计成产生油滴喷雾。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述油供给杆沿着中心线轴线伸入到所述传送容积中，并且其中，所述多个开口各自沿着与中心线轴线成角度定向的轴线延伸。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述油供给杆包括位于所述管的端部处的至少一个开口。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述油供给杆的所述开口包括沿细长轴线延伸的多个细长槽。

8.根据权利要求2所述的设备，其中，所述油供给杆包括所述多个开口的不对称分布，使得所述多个开口在所述外周的一部分上被隔离。

9.一种设备，包括：

第一接触冷却压缩机级，其包括第一对压缩机转子；

第二接触冷却压缩机级，其具有第二对压缩机转子；

通道，其将所述第一接触冷却压缩机级的出口连接到所述第二接触冷却压缩机级的入口；和

油输送杆，其具有外部油输送表面，该外部油输送表面定位成延伸到所述通道中并构造成将油提供至由所述第一接触冷却压缩机级产生的工作流体的路过流，所述外部油输送表面包括定位在所述油输送杆的第一暴露端部和所述油输送杆的第二暴露端部之间的多个开口。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述多个开口在所述油输送杆的内表面和所述外部油输送表面之间延伸。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述多个开口具有在所述内表面和所述外部油输送表面之间的侧壁，所述开口相对于所述油输送杆的延伸轴线以一角度延伸，使得所述角度是非垂直的。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述多个开口是细长的槽开口。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述多个开口的尺寸设计成将运送通过所述开口的油雾化。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，由所述多个开口形成的喷雾图案围绕所述油输送杆的整个周界延伸。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述多个开口包括形成在所述油输送杆的端部的开口，并且其中，所述多个开口中的至少一个是可变的。

16.根据权利要求13所述的设备，其中，所述油输送杆包括螺纹表面，所述螺纹表面构造成与互补的螺纹表面螺纹接合，所述互补的螺纹表面构造成相对于所述内部通道固定所述油输送杆。

17.一种方法，包括：

借助多级接触冷却压缩机压缩工作流体；

将压缩的工作流体从多级接触冷却压缩机的第一级路由至第二级；和

将油从细长的油杆喷射到所述第一级和所述第二级之间的级间区域中，所述细长的油杆具有沿所述细长的油杆的长度布置的多个开口，使得油在所述第二级的压缩过程中被携带之前从所述第一级被提供至所述压缩的工作流体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述喷射包括雾化所述油。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述喷射包括通过具有槽形状的所述多个开口运送所述油。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述喷射包括将所述喷射隔离到所述油杆的一侧，使得油喷雾图案不是全方位的。

21.根据权利要求17所述的方法，其还包括通过形成在所述细长的油杆的端部中的开口喷射油，使得由形成在所述细长的油杆的所述端部中的所述开口提供的喷雾图案在沿着所述细长的油杆的长度的方向上延伸。