CN114688025B - 一种竖直一体式两级螺杆压缩机及其压缩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种竖直一体式两级螺杆压缩机及其压缩方法。目前还没有一种结构简单，电机转子旋转平稳，电机内部不会积油的两级螺杆压缩机。本发明包括压缩主机和电机，电机包括电机转子轴、电机转子、电机定子和电机内腔，其特点是：压缩主机和电机直接固定，且压缩主机位于电机的正下方；压缩主机包括压缩机壳体、低压级转子、高压级转子、低压级齿轮、高压级齿轮、压缩机轴封和低压级转子轴，电机的电机转子轴与压缩主机的低压级转子轴同轴，低压级转子轴直接悬挂安装在电机转子的正下方；低压级转子轴和低压级转子同轴，低压级转子轴上安装有压缩机轴封。本发明结构简单，设计合理，电机转子旋转平稳，电机内部不会积油。

Description

一种竖直一体式两级螺杆压缩机及其压缩方法
技术领域
本发明涉及一种竖直一体式两级螺杆压缩机及其压缩方法，属于压缩机技术领域。
背景技术
两级螺杆压缩机广泛应用于工业生产中，可以用于压缩空气、天然气、制冷剂等气体，因其具有高效节能、噪音低等优势，大量替代单级螺杆压缩机，如公开日为2020年04月28日，公开号为CN210423018U的中国专利中，公开的一种两级压缩螺杆式空压机；以及公开日为2016年03月23日，公开号为CN105422453A的中国专利中，公开的一种无油螺杆式两级空气压缩机等。目前传统的两级螺杆压缩或电机一体机主要存在如下问题。
①传统的两级螺杆压缩机，电机和压缩机采用联轴器联接，并且一般采用三个齿轮，由电机驱动一个主动齿轮，再通过齿轮啮合驱动一个低压级齿轮和一个高压级齿轮，带动低压级和高压级转子运转，整体结构复杂，生产成本高。
②传统电机一体的两级螺杆压缩机，因为采用水平安装，电机转子因为重力自然产生偏心力，导致电机转子与定子容易发生刮擦；并且压缩机中的三个齿轮结构复杂，主动齿轮支撑不稳定等问题比较多。
③传统电机一体的两级螺杆压缩机，如果压缩机输入轴发生泄漏，压缩机内部的润滑油会泄漏到电机内腔，因为水平放置的缘故，导致电机内部会积油，并且很难将积油处理干净。
综上所述，目前还没有一种结构简单，电机转子旋转平稳，电机内部不会积油的两级螺杆压缩机。
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，而提供一种结构简单，设计合理，电机转子旋转平稳，电机内部不会积油的竖直一体式两级螺杆压缩机及其压缩方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该竖直一体式两级螺杆压缩机包括压缩主机和电机，所述电机包括电机转子轴、电机转子、电机定子和电机内腔，所述电机转子和电机定子均安装在电机内腔内，所述电机转子轴和电机转子固定，其结构特点在于：所述压缩主机和电机直接固定，且所述压缩主机位于电机的正下方；所述压缩主机包括压缩机壳体、低压级转子、高压级转子、低压级齿轮、高压级齿轮、压缩机轴封和低压级转子轴，所述电机的电机转子轴与压缩主机的低压级转子轴同轴，所述低压级转子轴直接悬挂安装在电机转子的正下方；所述低压级转子和高压级转子均呈竖直状并可转动的安装在压缩机壳体内，所述低压级转子轴和低压级转子同轴，且所述低压级转子轴位于低压级转子的正上方，所述低压级齿轮安装在低压级转子上，所述高压级齿轮安装在高压级转子上，所述低压级齿轮与高压级齿轮啮合；所述低压级转子轴上安装有用于将压缩主机和电机内腔之间完全隔离密封的压缩机轴封，可以将压缩主机与电机内腔之间完全隔离密封，防止压缩主机内部的润滑油或者压缩气体泄漏至电机内腔。电机转子轴与低压级转子轴同轴，低压级转子轴直接悬挂安装在电机转子的正下方，使得电机转子轴和低压级转子的转动更加平稳，电机转子轴和低压级转子在转动时的同心度更好；电机利用低压级转子上的低压级齿轮直接驱动安装在高压级转子上的高压级齿轮，结构简单，设计合理，齿轮传动损失少；压缩主机位于电机的正下方，电机转子可以消除重力的影响，旋转更加平稳。
作为优选，本发明所述压缩机壳体设置有低压级吸气口、低压级排气口、高压级吸气口和高压级排气口，所述低压级吸气口和低压级排气口均位于低压级转子边上，所述低压级吸气口位于低压级排气口的下方；所述高压级吸气口和高压级排气口均位于高压级转子边上，所述高压级排气口位于高压级吸气口的下方；所述低压级排气口和高压级吸气口连通。
作为优选，本发明所述竖直一体式两级螺杆压缩机还包括回油管组件，所述回油管组件包括回油管和单向阀，所述回油管的两端分别连接低压级吸气口和电机内腔，所述单向阀安装在回油管上。由此使得电机内部不会积油。
作为优选，本发明所述电机是风冷电机，或者油冷电机。
作为优选，本发明所述压缩主机为两级压缩的喷油螺杆压缩机。
作为优选，本发明所述压缩主机还包括低压级吸气端轴承、低压级排气端轴承、高压级吸气端轴承和高压级排气端轴承，所述低压级转子的上下两端分别通过低压级排气端轴承和低压级吸气端轴承安装在压缩机壳体内，所述高压级转子的上下两端分别通过高压级吸气端轴承和高压级排气端轴承安装在压缩机壳体内。采用悬臂梁结构，利用低压级转子的低压级吸气端轴承和低压级排气端轴承作为电机转子的定位和支撑，确保电机转子转动更加平稳，同心度更好。
作为优选，本发明所述低压级转子由一对阴阳转子组成，电机转子轴与阴转子同轴，或者与阳转子同轴。
作为优选，本发明所述低压级转子由一对阴阳转子组成，低压级齿轮安装在阳转子上，或者安装在阴转子上。
作为优选，本发明所述压缩主机和电机为一体式结构。
一种竖直一体式两级螺杆压缩机的压缩方法，其特点在于：所述竖直一体式两级螺杆压缩机采用竖直放置，用于压缩空气或其他气体，所述电机在运行时，驱动低压级转子运转，将气体从低压级吸气口吸入，经过低压级转子的压缩，从低压级排气口排出；所述低压级齿轮安装在低压级转子上，低压级齿轮与高压级齿轮啮合，从而驱动高压级转子运转，将低压级排气口排出的气体，从高压级吸气口吸入，经过高压级转子的压缩，最终从高压级排气口排出，从而得到压缩后的气体。
作为优选，本发明竖直一体式两级螺杆压缩机在运行时，流体运动方向呈“几”字型，先从下方的低压级吸气口吸入气体，气体在压缩过程中向上运动，并与低压级内部的润滑油混合，然后从上部的低压级排气口排出，高压级转子从位于上部的高压级吸气口吸入油气混合物，油气混合物在压缩过程中向下运动，从下部的高压级排气口排出，得到压缩后的气体；在回油管组件的作用下，将低压级吸气口与电机内腔单向连通，电机内腔中的流体通过回油管组件向低压级吸气口回流，但低压级吸气口中的流体不能通过回油管组件向电机内腔回流。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：压缩机采用电机一体式联接，电机转子直接安装在低压级转子上，优选安装在低压级的阳转子上，采用悬臂梁结构，利用低压级转子的轴承作为电机转子的定位和支撑。电机利用低压级转子上的低压级齿轮，直接驱动高压级转子上的高压级齿轮，和传统的两级压缩相比，减少了一个传动齿轮，优化了压缩机结构，同时减少了齿轮传动的损失。
竖直一体式两级螺杆压缩机采用竖直安装，电机位于压缩机的正上方，电机转子可以消除重力的影响，旋转更加平稳。同时，电机内腔和压缩机壳体内的压缩机内腔之间，安装压缩机轴封进行密封隔离，可以避免压缩机油返流到电机内腔。因为竖直一体式两级螺杆压缩机竖直安装，当压缩机轴封发生故障时，因为电机在压缩主机的上方，压缩主机内部的润滑油因为重力作用，也可以避免停机的时候润滑油向上返流的情况。而在运行的时候，因为压力差向上泄漏的少量的润滑油，可以通过回油管收集，并在润滑油的重力以及低压级吸气口的吸力作用下，回流到低压级吸气口，可以解决压缩机油封渗油或者压缩机油封损耗时的漏油问题。
竖直一体式两级螺杆压缩机的流体运动方向呈“几”字型，从低压级的下方吸入气体，压缩过程向上运动，并与低压级内部润滑油混合，在低压级上部的排气口排出，高压级转子从位于上部的高压级吸气口吸入油气混合物，压缩过程向下运动，从高压级下部的排气口排出。因为在高压级吸气口吸入前，会有大量的冷却油喷入，油气混合物中含有很多的液态油，可以在重力作用下流入高压级吸气口，避免出现在低压级排气口与高压级吸气口之间形成很多积油的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例中竖直一体式两级螺杆压缩机的结构示意图。
图2是本发明实施例中竖直一体式两级螺杆压缩机的内部结构示意图。
图中：压缩主机1、电机2、回油管组件3、压缩机壳体4、低压级转子5、高压级转子6、低压级吸气端轴承7、低压级排气端轴承8、高压级吸气端轴承9、高压级排气端轴承10、低压级齿轮11、高压级齿轮12、压缩机轴封13、低压级转子轴14、电机转子轴15、电机转子16、电机定子17、低压级吸气口18、低压级排气口19、高压级吸气口20、高压级排气口21、电机内腔22、回油管23、单向阀24。
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2，本实施例中的竖直一体式两级螺杆压缩机包括压缩主机1、电机2和回油管组件3，压缩主机1和电机2直接固定，且压缩主机1位于电机2的正下方，压缩主机1和电机2为一体式结构，结构简单，设计合理。
本实施例中的电机2包括电机转子轴15、电机转子16、电机定子17和电机内腔22，其中，电机转子16和电机定子17均安装在电机内腔22内，电机转子轴15和电机转子16固定，电机转子16的转动能够带动电机转子轴15进行转动。
本实施例中的压缩主机1包括压缩机壳体4、低压级转子5、高压级转子6、低压级吸气端轴承7、低压级排气端轴承8、高压级吸气端轴承9、高压级排气端轴承10、低压级齿轮11、高压级齿轮12、压缩机轴封13和低压级转子轴14，其中，电机2的电机转子轴15与压缩主机1的低压级转子轴14同轴，转动时的同心度好，转动更加平稳；低压级转子轴14直接悬挂安装在电机转子16的正下方，电机转子16可以消除重力的影响，旋转更加平稳。
本实施例中的低压级转子5和高压级转子6均呈竖直状并可转动的安装在压缩机壳体4内，其中，低压级转子5的上下两端分别通过低压级排气端轴承8和低压级吸气端轴承7安装在压缩机壳体4内，高压级转子6的上下两端分别通过高压级吸气端轴承9和高压级排气端轴承10安装在压缩机壳体4内，低压级转子5和高压级转子6均可以在压缩机壳体4内转动。
本实施例中的低压级转子轴14和低压级转子5同轴，且低压级转子轴14位于低压级转子5的正上方，低压级齿轮11安装在低压级转子5上，高压级齿轮12安装在高压级转子6上，低压级齿轮11与高压级齿轮12啮合，通过电机转子16的转动带动电机转子轴15进行转动，进而带动低压级转子轴14进行转动，同时驱动固定在低压级转子轴14上的低压级齿轮11和低压级转子5进行转动；低压级齿轮11与高压级齿轮12啮合，低压级齿轮11的转动能够带动高压级齿轮12进行转动，通过高压级齿轮12的转动带动高压级转子6进行转动，从而实现对气体的压缩功能。
本实施例中的低压级转子轴14上安装有用于将压缩主机1和电机内腔22之间完全隔离密封的压缩机轴封13，可以将压缩主机1与电机内腔22之间完全隔离密封，防止压缩主机1内部的润滑油或者压缩气体泄漏至电机内腔22。
本实施例中的回油管组件3包括回油管23和单向阀24，回油管23的两端分别连接低压级吸气口18和电机内腔22，单向阀24安装在回油管23上。
本实施例中的压缩机壳体4设置有低压级吸气口18、低压级排气口19、高压级吸气口20和高压级排气口21，其中，低压级吸气口18和低压级排气口19均位于低压级转子5边上，低压级吸气口18位于低压级排气口19的下方；高压级吸气口20和高压级排气口21均位于高压级转子6边上，高压级排气口21位于高压级吸气口20的下方；低压级排气口19和高压级吸气口20连通。
本实施例中的电机2可以是风冷电机，也可以是油冷电机；压缩主机1可以为两级压缩的喷油螺杆压缩机；低压级转子5可以由一对阴阳转子组成，电机转子轴15可以与阴转子同轴，也可以与阳转子同轴；低压级转子5由一对阴阳转子组成，低压级齿轮11可以安装在阳转子上，也可以安装在阴转子上。
本实施例中的竖直一体式两级螺杆压缩机的压缩方法为：竖直一体式两级螺杆压缩机采用竖直放置，用于压缩空气或其他气体，电机2在运行时，驱动低压级转子5运转，将气体从低压级吸气口18吸入，经过低压级转子5的压缩，从低压级排气口19排出；低压级齿轮11安装在低压级转子5上，低压级齿轮11与高压级齿轮12啮合，从而驱动高压级转子6运转，将低压级排气口19排出的气体，从高压级吸气口20吸入，经过高压级转子6的压缩，最终从高压级排气口21排出，从而得到压缩后的气体。
本实施例中的竖直一体式两级螺杆压缩机在运行时，流体运动方向呈“几”字型，先从下方的低压级吸气口18吸入气体，气体在压缩过程中向上运动，并与低压级内部的润滑油混合，然后从上部的低压级排气口19排出，高压级转子6从位于上部的高压级吸气口20吸入油气混合物，油气混合物在压缩过程中向下运动，从下部的高压级排气口21排出，得到压缩后的气体；在回油管组件3的作用下，将低压级吸气口18与电机内腔22单向连通，电机内腔22中的流体通过回油管组件3向低压级吸气口18回流，但低压级吸气口18中的流体不能通过回油管组件3向电机内腔22回流。
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所述的构造、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 (10)

1.一种竖直一体式两级螺杆压缩机，包括压缩主机（1）和电机（2），所述电机（2）包括电机转子轴（15）、电机转子（16）、电机定子（17）和电机内腔（22），所述电机转子（16）和电机定子（17）均安装在电机内腔（22）内，所述电机转子轴（15）和电机转子（16）固定，其特征在于：所述压缩主机（1）和电机（2）直接固定，且所述压缩主机（1）位于电机（2）的正下方；所述压缩主机（1）包括压缩机壳体（4）、低压级转子（5）、高压级转子（6）、低压级齿轮（11）、高压级齿轮（12）、压缩机轴封（13）和低压级转子轴（14），所述电机（2）的电机转子轴（15）与压缩主机（1）的低压级转子轴（14）同轴，所述低压级转子轴（14）直接悬挂安装在电机转子（16）的正下方；所述低压级转子（5）和高压级转子（6）均呈竖直状并可转动的安装在压缩机壳体（4）内，所述低压级转子轴（14）和低压级转子（5）同轴，且所述低压级转子轴（14）位于低压级转子（5）的正上方，所述低压级齿轮（11）安装在低压级转子（5）上，所述高压级齿轮（12）安装在高压级转子（6）上，所述低压级齿轮（11）与高压级齿轮（12）啮合；所述低压级转子轴（14）上安装有用于将压缩主机（1）和电机内腔（22）之间完全隔离密封的压缩机轴封（13）；所述压缩机壳体（4）设置有低压级吸气口（18）、低压级排气口（19）、高压级吸气口（20）和高压级排气口（21），所述低压级吸气口（18）和低压级排气口（19）均位于低压级转子（5）边上，所述低压级吸气口（18）位于低压级排气口（19）的下方；所述高压级吸气口（20）和高压级排气口（21）均位于高压级转子（6）边上，所述高压级排气口（21）位于高压级吸气口（20）的下方；所述低压级排气口（19）和高压级吸气口（20）连通。
2.根据权利要求1所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述竖直一体式两级螺杆压缩机还包括回油管组件（3），所述回油管组件（3）包括回油管（23）和单向阀（24），所述回油管（23）的两端分别连接低压级吸气口（18）和电机内腔（22），所述单向阀（24）安装在回油管（23）上。
3.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述电机（2）是风冷电机，或者油冷电机。
4.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述压缩主机（1）为两级压缩的喷油螺杆压缩机。
5.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述压缩主机（1）还包括低压级吸气端轴承（7）、低压级排气端轴承（8）、高压级吸气端轴承（9）和高压级排气端轴承（10），所述低压级转子（5）的上下两端分别通过低压级排气端轴承（8）和低压级吸气端轴承（7）安装在压缩机壳体（4）内，所述高压级转子（6）的上下两端分别通过高压级吸气端轴承（9）和高压级排气端轴承（10）安装在压缩机壳体（4）内。
6.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述低压级转子（5）由一对阴阳转子组成，电机转子轴（15）与阴转子同轴，或者与阳转子同轴。
7.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述低压级转子（5）由一对阴阳转子组成，低压级齿轮（11）安装在阳转子上，或者安装在阴转子上。
8.根据权利要求1或2所述的竖直一体式两级螺杆压缩机，其特征在于：所述压缩主机（1）和电机（2）为一体式结构。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的竖直一体式两级螺杆压缩机的压缩方法，其特征在于：所述竖直一体式两级螺杆压缩机采用竖直放置，用于压缩气体，所述电机（2）在运行时，驱动低压级转子（5）运转，将气体从低压级吸气口（18）吸入，经过低压级转子（5）的压缩，从低压级排气口（19）排出；所述低压级齿轮（11）安装在低压级转子（5）上，低压级齿轮（11）与高压级齿轮（12）啮合，从而驱动高压级转子（6）运转，将低压级排气口（19）排出的气体，从高压级吸气口（20）吸入，经过高压级转子（6）的压缩，最终从高压级排气口（21）排出，从而得到压缩后的气体。
10.根据权利要求9所述的压缩方法，其特征在于：竖直一体式两级螺杆压缩机在运行时，流体运动方向呈“几”字型，先从下方的低压级吸气口（18）吸入气体，气体在压缩过程中向上运动，并与低压级内部的润滑油混合，然后从上部的低压级排气口（19）排出，高压级转子（6）从位于上部的高压级吸气口（20）吸入油气混合物，油气混合物在压缩过程中向下运动，从下部的高压级排气口（21）排出，得到压缩后的气体；在回油管组件（3）的作用下，将低压级吸气口（18）与电机内腔（22）单向连通，电机内腔（22）中的流体通过回油管组件（3）向低压级吸气口（18）回流，但低压级吸气口（18）中的流体不能通过回油管组件（3）向电机内腔（22）回流。
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