CN113027766B - 一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，油气冷却器系统包括油冷却器、空气冷却器、风扇、风罩和温控阀。在油冷却器内设置有第一油冷通道、第二油冷通道和连通区域。油气桶分离出的螺杆油能够进入第一油冷通道中进行一级冷却；温控阀根据阀芯温度选择螺杆油流回螺杆机体或者经第二油冷通道进行二级冷却后再流回至螺杆机体中。本发明将现有技术中的油冷却器拆分成第一油冷通道和第二油冷通道，但油冷却器的换热量大小保持不变。空压机在20‑100％的负载工作时，螺杆油的热量与油冷却器的换热量基本平衡，排气温度稳定，在工作过程中没有冷凝水析出，螺杆油和螺杆机体轴承的使用寿命增加；冷却风扇的启停次数减少，其寿命和可靠性提高。

Description

一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器及其系统

技术领域

本发明涉及螺杆空压机技术领域，具体涉及一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器及其系统。

背景技术

变频喷油螺杆空压机工作时，螺杆机体排出的螺杆油经油冷却系统冷却后再进入螺杆机体中。采用现有油冷却系统，如附图1和图2所示，螺杆机体的出口处设有检测其排气温度的温度传感器，螺杆机体的出口还连接有对油气进行分离的油气桶，油气桶的螺杆油出口连接有油冷却器，油冷却器有冷却风扇提供冷却螺杆油所需的地面空气进行散热，油冷却器的出口连接有油过滤器，油过滤器的出口与螺杆机体油入口连接。

空压机工作时，螺杆机体排出的螺杆油与压缩空气的混合物流入油气桶进行油气分离，分离出的螺杆油流入油冷却器进行冷却，冷却后的螺杆油流入油过滤器进行过滤，过滤后进入螺杆机体开始下一工作循环过程。当温度传感器测得的排气温度大于冷却风扇的启动温度时，冷却风扇运转，使排气温度开始降低；当排气温度小于冷却风扇的停转温度时，冷却风扇停转，排气温度开始增加，当排气温度再次大于冷却风扇的启动温度时，冷却风扇运转，如此循环以冷却螺杆油。

当空压机在65％-100％的负载工作时，螺杆油热量基本接近油冷却器的换热量，螺杆机体的排气温度基本稳定，排气温度大于压力露点温度，不会产生产生的冷凝水；此时冷却风扇处于连续稳定的运转工作状态。

当空压机在20％-65％的负载工作时，油气桶的压力露点温度并没有降低，但是螺杆油的热量大幅小于油冷却器的换热量，螺杆油被过度冷却，使螺杆机体的排气温度小于压力露点温度，引起空压机内部的空气中有冷凝水析出，冷凝水溶入螺杆油中，会导致螺杆油和螺杆机体轴承寿命缩短；同时因排气温度小于控制器设定的冷却风扇停转温度，冷却风扇停转；当排气温度大于冷却风扇启动温度时，冷却风扇启动运转，冷却风扇启停频繁。

风扇停转时空气冷却器中的压缩空气没有地面空气进气冷却器，空压机排出压缩空气的温度高。

当空压机在空载工作时，排气温度小于控制器设定的冷却风扇停转温度，冷却风扇停转；当排气温度大于冷却风扇启动温度时，冷却风扇启动运转，冷却风扇启停较为频繁。

现有空压机的油冷却系统存在如下技术问题：

(1)空压机在20％-65％的负载工作时，会产生冷凝水，导致螺杆油和螺杆机体轴承寿命缩短。

(2)空压机在20％-65％的负载工作时，螺杆油被不同程度的过度冷却，导致进入螺杆机体的螺杆油温度波动范围宽，从而使螺杆机体的排气温度波动较大。

(3)空压机在0％-65％的负载工作时，冷却风扇启停频繁。

(4)空压机在0％-65％的负载工作时，冷却风扇停转的时间较长使空压机排出的压缩空气的温度高的时间也较长，不利压缩空气的干燥和过滤。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器及其系统，其中，一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统的具体技术方案如下：

一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，所述油气冷却器系统包括油冷却器、空气冷却器、风扇和温控阀，该空气冷却器与所述油冷却器相邻设置，在该油冷却器上分别开设有进油口a，出油口b和出油口c；

在所述油冷却器内分别设置有第一油冷通道、第二油冷通道和连通区域；

所述进油口a与第一油冷通道的进口端相连，所述出油口b与所述第二油冷通道的出口端相连；

所述出油口c与所述连通区域直接连通；

所述第一油冷通道的出油端和所述第二油冷通道的进油端均与连通区域连通；

在所述温控阀上设置有第一进油口V、第二进油口W和出油口U；

所述温控阀的出油口U与油过滤器的入口端连通，该油过滤器的出口端与螺杆机体的入口连通；

所述油冷却器的出油口c与温控阀上的第一进油口V连通；

所述油冷却器的出油口b与温控阀上的第二进油口W连通。

进一步地：所述油冷却器与所述空气冷却器一体式设置。

进一步地：所述油冷却器与所述空气冷却器分别采用独立结构。

进一步地：所述温控阀替换为两位三通常闭阀或两位三通常开阀。

进一步地：所述温控阀替换为常开通断阀和常闭通断阀，该出油口c与常开通断阀的进油口连通，该常开通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通；

所述出油口b与常闭通断阀的进油口连通，该常闭通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通。

一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统具体技术方案为：

变频喷油螺杆空压机的冷却系统，包括权利要求1所述变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，螺杆机体、油气桶和最小压力阀，其特征在于：

所述螺杆机体的出口端与所述油气桶的入口端相连，该油气桶上的排气口经最小压力阀与空气冷却器上的进气口相连；

所述油气桶的出油口与所述进油口a相连通。

本发明的有益效果为：

本发明的油冷却器内设置有第一油冷通道和第二油冷通道，但油冷却器的换热量大小保持不变。

空压机在20-100％的负载工作时，螺杆油的热量与油冷却器的换热量基本平衡，排气温度稳定，在工作过程中没有冷凝水析出，螺杆油和螺杆机体轴承的使用寿命增加。冷却风扇启停较少，长期处于连续工作状态，使用寿命增加。

冷却风扇长期处于连续工作状态，停转的时间和次数大幅减少使空压机排出温度高的压缩空气的流量大辐减少，有利于压缩空气的干燥和过滤。

螺杆机体的出气口处设有检测其排气温度的温度传感器，温度传感器的信号输出端与控制器电连接，控制器的控制输出端与冷却风扇的启停使能端电连接。由此当排气温度大于冷却风扇的启动温度时，冷却风扇运转，当排气温度小于冷却风扇的停转温度时，冷却风扇停转，相比冷却风扇一直工作，能节约能源，且可降低螺杆油温度的波动范围，使排气温度更稳定。

附图说明

图1为现有技术中变频喷油螺杆空压机的冷却系统结构示意图；

图2为现有技术中的油气冷却器；

图3为实施例1中一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统的结构示意图；

图4为实施例2中的一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统的结构示意图；

图5为实施例3中的一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统的结构示意图；

图6为本发明采用的油气冷却器结构示意图；

图7为本发明采用的油气冷却器与风罩的安装示意图；

图中附图说明标记为，空气冷却器1、油冷却器2、风罩3、冷却风扇4、第一油冷通道5、第二油冷通道6、连通区域7、温控阀8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图7所示，为本发明采用的油气冷却器与风罩的安装示意图，具体描述如下：

一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，包括油冷却器2、空气冷却器1、风罩3、冷却风扇4和温控阀8，该空气冷却器1与油冷却器2相邻设置；

风罩3连接油冷却器2、空气冷却器1和冷却风扇4。

风罩3为保证冷却风扇4送出的冷却风全部进入到油冷却器2和空气冷却器1的箱体，设有进口面和出口面。

油冷却器2和空气冷却器1均位于风罩3的出口面，冷却风扇4位于风罩3的进口面。

如图6所示，在油冷却器2上分别开设有进油口a，出油口b和出油口c；

在油冷却器2内分别设置有第一油冷通道5、第二油冷通道6和连通区域7；

进油口a与第一油冷通道5的进口端相连，出油口b与第二油冷通道6的出口端相连；

出油口c与连通区域直接连通；

第一油冷通道5的出油端和第二油冷通道6的进油端均与连通区域7连通。

其中，该油气冷却器中，油冷却器2与空气冷却器1可以采用一体式设置。同时，油冷却器2与空气冷却器1也可以分别采用独立结构。

如图3所示，一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统的具体技术方案为：

一种变频喷油螺杆空压机的冷却系统，包括螺杆机体，还包括油气桶、最小压力阀和油气冷却器系统；

螺杆机体的出口端与油气桶的入口端相连，该油气桶上的排气口经最小压力阀与油气冷却器上的进气口相连；

油气桶的出油口与进油口a相连通；

在温控阀8上设置有第一进油口V、第二进油口W和出油口U；

温控阀8的出油口U与油过滤器的入口端连通，该油过滤器的出口端与螺杆机体的入口连通；

油气冷却器的出油口c与温控阀8上的第一进油口V连通；

油气冷却器的出油口b与温控阀8上的第二进油口W连通。

当油温小于阀芯开启温度，第一进油口V开启，第二进油口W关闭；

当油温大于阀芯全开温度，第一进油口V关闭，第二进油口W开启。

在本实施例中，温控阀8可以为但不限于为南通市红星空压机配件制造有限公司的TV-4J系列温控阀，温控阀的阀芯控制温度有60℃/71℃/81℃多种，比如TV-4J-60型温控阀的温度范围为60℃～71℃，60℃为阀芯开启温度，71℃为阀芯全开温度。

在螺杆机体的出气口处设有检测其排气温度的温度传感器，温度传感器的信号输出端与控制器电连接，控制器的控制输出端与冷却风扇的启停使能端电连接。由此当排气温度大于冷却风扇的启动温度时，冷却风扇运转，当排气温度小于冷却风扇的停转温度时，冷却风扇停转，相比冷却风扇一直工作，能节约能源，且可降低螺杆油温度的波动范围，使排气温度更稳定。

本发明工作原理为：

变频喷油螺杆空压机低频轻载工作时，螺杆机体流出的油气混合体流向油气桶，从油气桶流出的螺杆油从油冷却器的进油口a流入第一油冷通道5，在第一油冷通道5经冷却风扇提供的冷却风进行热交换后，通过连通区域7由出油口c流出进入温控阀8。

由于此时螺杆油温度小于温控阀8的阀芯的开启温度，温控阀8的V口打开，W口关闭。螺杆油从温控阀8的V口流入，U口流出进入油过滤器进行过滤后进入螺杆机体，完成螺杆油冷却循环工作过程。

当变频喷油螺杆空压机高频重载工作时，螺杆机体流出的油气混合体流向油气桶，从油气桶流出的螺杆油从油冷却器的进油口a，由于此时螺杆油温度大于温控阀8的阀芯的全开温度，温控阀8的W口全开，V口关闭。

螺杆油从进油口a经第一油冷通道5、连通区域7和第二油冷通道6与风扇提供的冷却风进行热交换后，从温控阀W口流入，U口流出进入油过滤器进行过滤后进入螺杆机体，完成螺杆油冷却循环工作过程。

其中，本实施例具体工作过程为：

S1、当油温大于温控阀8的阀芯的开启温度时(空压机大约在100％-70％的负载下运行)，温度阀8的的V口关闭，W口开启，此时油冷却器的进油口a与出油口b连通、出油口c关闭，螺杆油从第一油冷通道进行一级冷却后全部流出至第二油冷通道进行二级冷却，之后流至油过滤器过滤后进入螺杆机体中。此过程空压机的螺杆油的热量与第一油冷通道和第二油冷通道的总换热量基本平衡，排气温度稳定，排气温度大于压力露点温度，没有冷凝水析出。

S2、当油温小于温控阀8的阀芯全开温度且大于温控阀8的阀芯开启温度时(空压机大约在70％-40％的负载下运行)，此时散热壳体的进油口a与出油口b和出油口c同时连通，一部分螺杆油经过油冷却器的出油口c流出至第二油冷通道进行二级冷却，另外一部分经过温控阀8的的V口流入直接流入油过滤器，之后两部分合流进入油过滤器过滤后流至螺杆机体中。此过程空压机的螺杆油的热量与第一油冷却器和部分第二油冷却器的总换热量基本平衡，排气温度稳定，排气温度大于压力露点温度，没有冷凝水析出。上述过程中，离温控阀8的阀芯全开温度越接近，流入到第二油冷通道进行二级冷却的螺杆油越多。

S3、当油温小于温控阀8的阀芯开启温度时(空压机大约在40％-0％的负载下运行)，此时进油口a与出油口c连通，出油口b关闭，螺杆油流至第一油冷通道进行一级冷却后流至油过滤器过滤后进入螺杆机体中。

此过程空压机的螺杆油的热量与第一油冷却通道的换热量基本平衡，排气温度稳定，排气温度大于压力露点温度，没有冷凝水析出。

S4、当空压机在20％以下的空载运行时，此时螺杆油只需流入第一油冷通道进行冷却，此时虽然排气温度低，但因油气桶内的压力较低，此时压力露点温度也较低，能有效避免排气温度小于压力露点温度的情况，避免产生的冷凝水。

如图4为本发明实施例2示意图，实施例2与实施例1中的区别在于，将实施例1中的温控阀替8换为两位三通常闭阀或两位三通常开阀。

图5为实施例3结构示意图，实施例3与实施例1中的区别为，将实施例1中的温控阀8替换为常开通断阀和常闭通断阀，其中该常开通断阀和常闭通断阀的连接关系为，该出油口c与常开通断阀的进油口连通，该常开通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通；

出油口b与常闭通断阀的进油口连通，该常闭通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，所述油气冷却器系统包括油冷却器、空气冷却器、风扇和温控阀，该空气冷却器与所述油冷却器相邻设置，在该油冷却器上分别开设有进油口a，出油口b和出油口c；

在所述油冷却器内分别设置有第一油冷通道、第二油冷通道和连通区域；

所述进油口a与第一油冷通道的进口端相连，所述出油口b与所述第二油冷通道的出口端相连；

所述出油口c与所述连通区域直接连通；

所述第一油冷通道的出油端和所述第二油冷通道的进油端均与连通区域连通；

在所述温控阀上设置有第一进油口V、第二进油口W和出油口U；

所述温控阀的出油口U与油过滤器的入口端连通，该油过滤器的出口端与螺杆机体的入口连通；

所述油冷却器的出油口c与温控阀上的第一进油口V连通；

所述油冷却器的出油口b与温控阀上的第二进油口W连通。

2.根据权利要求1所述一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，其特征在于：所述油冷却器与所述空气冷却器一体式设置。

3.根据权利要求1所述一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，其特征在于：所述油冷却器与所述空气冷却器分别采用独立结构。

4.根据权利要求1所述一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，其特征在于：所述温控阀替换为两位三通常闭阀或两位三通常开阀。

5.根据权利要求1所述一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，其特征在于：所述温控阀替换为常开通断阀和常闭通断阀，该出油口c与常开通断阀的进油口连通，该常开通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通；

所述出油口b与常闭通断阀的进油口连通，该常闭通断阀的出油口与油过滤器的进油口连通。

6.根据权利要求1所述一种变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，其特征在于：还包括风罩，该风罩连接油冷却器、空气冷却器和风扇，所述油冷却器和空气冷却器均位于风罩的出口面，冷却风扇位于风罩的进口面，所述风罩为保证冷却风扇送出的冷却风全部进入到冷却器的箱体，设有进口面和出口面。

7.变频喷油螺杆空压机的冷却系统，包括权利要求1所述变频喷油螺杆空压机的油气冷却器系统，螺杆机体、油气桶和最小压力阀，其特征在于：

所述螺杆机体的出口端与所述油气桶的入口端相连，该油气桶上的排气口经最小压力阀与空气冷却器上的进气口相连；

所述油气桶的出油口与所述进油口a相连通。

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