CN112814910B - 双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统及方法，包括油冷却器、压缩空气冷却器、高压级壳体、低压级壳体和水路结构，油冷却器、压缩空气冷却器、高压级壳体和低压级壳体均是采用水冷冷却，高压级壳体和低压级壳体的壳体壁内均开设有冷却水腔体；水路结构包括总进水接口和总出水接口，总进水接口与压缩空气冷却器的内部冷却水路进口连接，总出水接口与压缩空气冷却器的内部冷却水路出口连接。本冷却系统集成性好，仅需设置一个总进水接口和总出水接口，然后利用管路将冷却水送至压缩空气、润滑油、阴阳转子及高低压壳体需要冷却之处，管路设计简单合理。

Description

双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统及方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体地讲，涉及一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统及方法。

背景技术

干式无油螺杆压缩机是指压缩腔内不喷液，压缩气体不会被污染，被广泛应用于医疗、食品行业。双级干式无油螺杆压缩机运行过程中，需要对齿轮箱内的润滑油、双级螺杆以及压缩空气这三部分进行冷却，目前的双级干式无油螺杆压缩机对这三部分的冷却通常需要额外安装冷却装置，并没有将冷却装置集成到压缩机上，导致整个压缩机的集成性低，例如授权公告号为CN206000711U的专利公开所示。因此，有必要对现有的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统进行优化。

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，而提供一种结构设计合理、集成性优良、冷却水路简单的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，并提供了冷却方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，包括油冷却器、压缩空气冷却器、高压级壳体、低压级壳体和水路结构，所述油冷却器、压缩空气冷却器、高压级壳体和低压级壳体均是采用水冷冷却，所述高压级壳体和低压级壳体的壳体壁内均开设有用于通冷却水的冷却水腔体，以及与冷却水腔体接通的进水口和出水口；所述水路结构用于将冷却水送至油冷却器、压缩空气冷却器、高压级壳体的冷却水腔体和低压级壳体的冷却水腔体中；其特征在于：所述水路结构包括总进水接口和总出水接口，所述总进水接口与压缩空气冷却器的内部冷却水路进口连接，所述总出水接口与压缩空气冷却器的内部冷却水路出口连接；所述总进水接口还通过一号管路接通至油冷却器的冷却水进口，油冷却器的冷却水出口通过二号管路接通至低压级壳体的进水口，低压级壳体的出水口通过三号管路接通至高压级壳体的进水口，高压级壳体的出水口通过四号管路接通至总出水接口。

优选的，所述总进水接口和总出水接口安装在压缩空气冷却器上。

优选的，所述压缩空气冷却器包括冷却器壳体、一级冷却器芯、二级冷却器芯、一号气水分离器和二号气水分离器；所述一级冷却器芯和二级冷却器芯安装在冷却器壳体内；所述冷却器壳体上连接有低压气进气管道和高压气进气口，所述低压气进气管道的一端与一级冷却器芯的进气端接通，低压气进气管道的另一端接通至低压级壳体上的排气口，一级冷却器芯的出气端与一号气水分离器接通，所述一号气水分离器连接有低压气出气管道，所述低压气出气管道与高压级壳体的进气口接通，高压级壳体的排气口接通至高压气进气口，高压气进气口与二级冷却器芯的进气端接通，二级冷却器芯的出气端与二号气水分离器接通。

优选的，高压级壳体的排气口通过一个消音器和一个单向阀接通至冷却器壳体上的高压气进气口。

优选的，所述一级冷却器芯的出气端安装一个呈缩口状的出气嘴；在二级冷却器芯的出气端安装一排起紊流作用的折流板。

优选的，所述一号气水分离器包括分离器壳体和壳体上盖，所述壳体上盖盖在分离器壳体上；在所述分离器壳体的一侧面上开设有进气口，在其底面开设有排液口；在壳体上盖上开设有出气口；在分离器壳体内部后方位置设置一块半球形挡板，所述半球形挡板正对进气口，并且半球形挡板的上半部分边沿通过一弧形顶板与进气口的内侧顶部连接，所述半球形挡板和弧形顶板使得气体进入后向分离器壳体内部两侧分散；在分离器壳体内部上方位置设置多条纵横交错的板条。

优选的，在分离器壳体的内壁面以及板条上面均喷涂疏水涂层；在壳体上盖内设置一块铁丝网板。

优选的，所述壳体上盖上的出气口与低压气出气管道连接。

优选的，在四号管路与总出水接口的连接处安装一个水量调节阀。

本发明还提供了双级干式无油螺杆压缩机的冷却方法，采用上述的冷却系统进行实施，其冷却方法为：冷却水在总进水接口处分为两路，一路冷却水进入到压缩空气冷却器中，完成对低压气体和高压气体的冷却，此路冷却水经总出水接口向外排出；另一路冷却水通过一号管路进入到油冷却器中，完成对润滑油的冷却；从油冷却器中出来的冷却水通过二号管路进入到低压级壳体的冷却水腔体中，完成对低压级壳体以及安装在低压级壳体内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从低压级壳体的冷却水腔体中出来的冷却水通过三号管路进入到高压级壳体的冷却水腔体中，完成对高压级壳体以及安装在高压级壳体内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从高压级壳体的冷却水腔体中出来的冷却水通过四号管路和总出水接口向外排出。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本冷却系统集成性好，仅需设置一个总进水接口和总出水接口，然后利用管路将冷却水送至压缩空气、润滑油、阴阳转子及高低压壳体需要冷却之处，管路设计简单合理；

2、压缩空气冷却器中设置有一级冷却器芯、二级冷却器芯、一号气水分离器和二号气水分离器；低压级气体首先进入到一级冷却器芯中进行冷却，然后经过一号气水分离器去除气体中可能存在的水分，随后进入到高压级壳体中进行再一次压缩，压缩后产生的高压气体再进入到二级冷却器芯中进行二级冷却后，最后经过二号气水分离器去除水分后向外排出，压缩气体经过两次冷却、两次去除水分，可得到高质量的压缩气体；

3、一号气水分离器中设置半球形挡板以及弧形顶板，可以使进入的气体向两侧分散，并设置多条纵横交错的板条，可以降低气流，防止液体乱流，使气体充分扩散，从而使气水分离效果好，另外在壳体上盖内设置一块铁丝网板，能使气体均匀通过出气口进入到高压级壳体中，而阻挡液体进入到高压级壳体中，达到气水分离的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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。

图1是集成有本发明实施例冷却系统的压缩机的立体结构示意图。

图2是集成有本发明实施例冷却系统的压缩机的另一立体结构示意图。

图3是本发明实施例中的压缩空气冷却器的立体结构示意图。

图4是本发明实施例中的压缩空气冷却器的主视结构示意图。

图5是图4中的D-D向剖视结构示意图。

图6是图4中的E-E向剖视结构示意图。

图7是本发明实施例中的两个冷却器芯的结构示意图。

图8是本发明实施例中的一号气水分离器的分解示意图。

图9是本发明实施例中的分离器壳体的立体结构示意图。

图10是本发明实施例中的分离器壳体的主视结构示意图。

附图标记说明：

高压级壳体1；低压级壳体2；油冷却器3；压缩空气冷却器4；总进水接口5；总出水接口6；一号管路7；二号管路8；三号管路9；四号管路10；水量调节阀11；齿轮箱12；

冷却器壳体41；一级冷却器芯42；二级冷却器芯43；一号气水分离器44；二号气水分离器45；低压气进气管道46；单向阀47；低压气出气管道48；消音器49；

出气嘴421；折流板431；

分离器壳体441；壳体上盖442；进气口443；排液口444；出气口445；半球形挡板446；弧形顶板447；板条448。

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10。

本实施例公开了一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其包括油冷却器3、压缩空气冷却器4、高压级壳体1、低压级壳体2和水路结构，油冷却器3、压缩空气冷却器4、高压级壳体1和低压级壳体2均是采用水冷冷却，高压级壳体1和低压级壳体2的壳体壁内均开设有用于通冷却水的冷却水腔体，以及与冷却水腔体接通的进水口和出水口；水路结构用于将冷却水送至油冷却器3、压缩空气冷却器4、高压级壳体1的冷却水腔体和低压级壳体2的冷却水腔体中。

油冷却器3是用于对齿轮箱12底部油箱内的润滑油进行冷却，压缩空气冷却器4用于对低压气体和高压气体进行冷却，高压级壳体1和低压级壳体2内通冷却水可用来对其自身壳体以及安装其内的阴阳转子进行水冷散热。

水路结构包括总进水接口5和总出水接口6，总进水接口5和总出水接口6安装在压缩空气冷却器4上。总进水接口5与压缩空气冷却器4的内部冷却水路进口连接，总出水接口6与压缩空气冷却器4的内部冷却水路出口连接。总进水接口5还通过一号管路7接通至油冷却器3的冷却水进口，油冷却器3的冷却水出口通过二号管路8接通至低压级壳体2的进水口，低压级壳体2的出水口通过三号管路9接通至高压级壳体1的进水口，高压级壳体1的出水口通过四号管路10接通至总出水接口6，并在四号管路10与总出水接口6的连接处安装一个水量调节阀11。

具体地讲，本实施例中的压缩空气冷却器4包括冷却器壳体41、一级冷却器芯42、二级冷却器芯43、一号气水分离器44、二号气水分离器45和消音器49。一级冷却器芯42和二级冷却器芯43并排安装在冷却器壳体41内，其内置多条通气道，两者的截面均呈蜂窝状，一级冷却器芯42用来通压缩机首次压缩后形成的低压气体，二级冷却器芯43用来通压缩机二次压缩后形成的高压气体。

冷却器壳体41上连接有低压气进气管道46和高压气进气口，低压气进气管道46的一端与一级冷却器芯42的进气端接通，低压气进气管道46的另一端接通至低压级壳体2上的排气口，一级冷却器芯42的出气端与一号气水分离器44接通，一号气水分离器44连接有低压气出气管道48，低压气出气管道48与高压级壳体1的进气口接通，高压级壳体1的排气口通过消音器49和一个单向阀47接通至冷却器壳体41上的高压气进气口，高压气进气口与二级冷却器芯43的进气端接通，二级冷却器芯43的出气端与二号气水分离器45接通。

本实施例中，考虑到高压级壳体1安装的阴阳转子的线速度高达110m/s，会产生高频振动，发出噪音大，故在高压级壳体1的排气口安装消音器49来消除噪音。

本实施例中，一级冷却器芯42的出气端安装一个呈缩口状的出气嘴421；在二级冷却器芯43的出气端安装一排起紊流作用的折流板431。出气嘴421和折流板431都起到一定的紊流作用。

本实施例中，具体地讲，一号气水分离器44包括分离器壳体441和壳体上盖442，壳体上盖442盖在分离器壳体441上，并在壳体上盖442内设置一块铁丝网板，铁丝网板覆盖住整个壳体上盖442内侧。在分离器壳体441的一侧面上开设有进气口443，在其底面开设有排液口444；在壳体上盖442上开设有出气口445，出气口445与低压气出气管道48连接，经过一级冷却后的气体经铁丝网板后进入到高压级壳体中。

在分离器壳体441内部后方位置设置一块半球形挡板446，半球形挡板446正对进气口443，并且半球形挡板446的上半部分边沿通过一弧形顶板447与进气口443的内侧顶部连接，半球形挡板446使得气体进入后向分离器壳体441内部两侧分散，使气体在分离器壳体441充分扩散，防止气体局部聚集；弧形顶板447对气体进行初步碰撞，分离出气体中含有的水分；在分离器壳体441内部上方位置设置多条纵横交错的板条448，板条448可以降低气流，防止液体乱流，使气体充分扩散，从而使气水分离效果好；在分离器壳体441的内壁面以及板条448上面均喷涂疏水涂层，疏水涂层能防止粘附水分，气体中含有的水分能暂时附着铁丝网板上，随后滑落至分离器壳体441底部，等其底部聚集一定量的水时，通过排液口444放出。

本实施例中，双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统的冷却方法为：冷却水在总进水接口5处分为两路，一路冷却水进入到压缩空气冷却器4中，完成对低压气体和高压气体的冷却，此路冷却水经总出水接口6向外排出；另一路冷却水通过一号管路7进入到油冷却器3中，完成对润滑油的冷却；从油冷却器3中出来的冷却水通过二号管路8进入到低压级壳体2的冷却水腔体中，完成对低压级壳体2以及安装在低压级壳体2内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从低压级壳体2的冷却水腔体中出来的冷却水通过三号管路9进入到高压级壳体1的冷却水腔体中，完成对高压级壳体1以及安装在高压级壳体1内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从高压级壳体1的冷却水腔体中出来的冷却水通过四号管路10和总出水接口6向外排出。

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)

1.一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，包括油冷却器（3）、压缩空气冷却器（4）、高压级壳体（1）、低压级壳体（2）和水路结构，所述油冷却器（3）、压缩空气冷却器（4）、高压级壳体（1）和低压级壳体（2）均是采用水冷冷却，所述高压级壳体（1）和低压级壳体（2）的壳体壁内均开设有用于通冷却水的冷却水腔体，以及与冷却水腔体接通的进水口和出水口；所述水路结构用于将冷却水送至油冷却器（3）、压缩空气冷却器（4）、高压级壳体（1）的冷却水腔体和低压级壳体（2）的冷却水腔体中；其特征在于：所述水路结构包括总进水接口（5）和总出水接口（6），所述总进水接口（5）与压缩空气冷却器（4）的内部冷却水路进口连接，所述总出水接口（6）与压缩空气冷却器（4）的内部冷却水路出口连接；所述总进水接口（5）还通过一号管路（7）接通至油冷却器（3）的冷却水进口，油冷却器（3）的冷却水出口通过二号管路（8）接通至低压级壳体（2）的进水口，低压级壳体（2）的出水口通过三号管路（9）接通至高压级壳体（1）的进水口，高压级壳体（1）的出水口通过四号管路（10）接通至总出水接口（6）；

所述压缩空气冷却器（4）包括冷却器壳体（41）、一级冷却器芯（42）、二级冷却器芯（43）、一号气水分离器（44）和二号气水分离器（45）；所述一级冷却器芯（42）和二级冷却器芯（43）安装在冷却器壳体（41）内；所述冷却器壳体（41）上连接有低压气进气管道（46）和高压气进气口，所述低压气进气管道（46）的一端与一级冷却器芯（42）的进气端接通，低压气进气管道（46）的另一端接通至低压级壳体（2）上的排气口，一级冷却器芯（42）的出气端与一号气水分离器（44）接通，所述一号气水分离器（44）连接有低压气出气管道（48），所述低压气出气管道（48）与高压级壳体（1）的进气口接通，高压级壳体（1）的排气口接通至高压气进气口，高压气进气口与二级冷却器芯（43）的进气端接通，二级冷却器芯（43）的出气端与二号气水分离器（45）接通；

所述一号气水分离器（44）包括分离器壳体（441）和壳体上盖（442），所述壳体上盖（442）盖在分离器壳体（441）上；在所述分离器壳体（441）的一侧面上开设有进气口（443），在其底面开设有排液口（444）；在壳体上盖（442）上开设有出气口（445）；在分离器壳体（441）内部后方位置设置一块半球形挡板（446），所述半球形挡板（446）正对进气口（443），并且半球形挡板（446）的上半部分边沿通过一弧形顶板（447）与进气口（443）的内侧顶部连接，所述半球形挡板（446）和弧形顶板（447）使得气体进入后向分离器壳体（441）内部两侧分散；在分离器壳体（441）内部上方位置设置多条纵横交错的板条（448）。

2.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：所述总进水接口（5）和总出水接口（6）安装在压缩空气冷却器（4）上。

3.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：高压级壳体（1）的排气口通过一个消音器（49）和一个单向阀（47）接通至冷却器壳体（41）上的高压气进气口。

4.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：所述一级冷却器芯（42）的出气端安装一个呈缩口状的出气嘴（421）；在二级冷却器芯（43）的出气端安装一排起紊流作用的折流板（431）。

5.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：在分离器壳体（441）的内壁面以及板条（448）上面均喷涂疏水涂层；在壳体上盖（442）内设置一块铁丝网板。

6.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：所述壳体上盖（442）上的出气口（445）与低压气出气管道（48）连接。

7.根据权利要求1所述的双级干式无油螺杆压缩机的冷却系统，其特征在于：在四号管路（10）与总出水接口（6）的连接处安装一个水量调节阀（11）。

8.一种双级干式无油螺杆压缩机的冷却方法，采用权利要求1-7任一项权利要求所述的冷却系统进行实施，其特征在于：冷却方法为：

冷却水在总进水接口（5）处分为两路，一路冷却水进入到压缩空气冷却器（4）中，完成对低压气体和高压气体的冷却，此路冷却水经总出水接口（6）向外排出；另一路冷却水通过一号管路（7）进入到油冷却器（3）中，完成对润滑油的冷却；从油冷却器（3）中出来的冷却水通过二号管路（8）进入到低压级壳体（2）的冷却水腔体中，完成对低压级壳体（2）以及安装在低压级壳体（2）内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从低压级壳体（2）的冷却水腔体中出来的冷却水通过三号管路（9）进入到高压级壳体（1）的冷却水腔体中，完成对高压级壳体（1）以及安装在高压级壳体（1）内的低压级阳螺杆和低压级阴螺杆的冷却，从高压级壳体（1）的冷却水腔体中出来的冷却水通过四号管路（10）和总出水接口（6）向外排出。

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