CN204663884U - 单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机，在空气压缩机单机主机壳体(3)内，水平放置主轴(4)，其上串联两个啮合参数相同的圆柱螺杆(1)、两侧水平分别中心对称安置啮合参数相同两平面星轮(2)，分别与壳体(3)内壁组成两独立的增压空气压缩机。初压在螺旋槽在刚封闭时由喷嘴(5)喷雾化冷却水，一级压缩后，在两个螺杆转子(1)之间有冷却水喷嘴(7)喷雾化冷却水。本实用新型利用一级的气体压力，接力增压起点高，损耗小，比功率得到有效降低，同时具有较高的容积效率和绝热效率，是一种低能耗高效率节能、减重量、省空间的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩。

Description

单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机

技术领域

本发明涉及一种单螺杆压缩机，尤其涉及一种在标准工况下单个主机壳体内置两级独立压缩，接力增压实现：

公称容积流量1～86m³/min；额定排气压力0.7～38Mpa，额定电机功率7.5～630KW。节能的‘单机两级压缩无油水润滑增压单螺杆空气压缩机’。

背景技术

平面直线包络CP型单螺杆空气压缩机主要包括单螺杆空气压缩机、单螺杆制冷压缩机和正在开发的单螺杆膨胀机三大类产品。其中首项已有国家标准，即《GB/T26967-2011一般用喷油单螺杆空气压缩机》。平面直线包络CP型单螺杆压缩机已广泛应用于核电站、潜艇、舰船、电动大巴、电动叉车、机车、中央空调、制冷、热泵、地热、水泥、钢铁、矿山、石油、化工、纺织、机械、电力、电子、食品、医药、吹瓶、制氧、制氮、颗粒粉状物料输送、及气、液输送、风动工具、环保等众多行业。

单螺杆技术在国际上是一项前沿高新能源环保技术。该技术的核心是螺杆、星轮构成啮合副的理论研究，以及关键零部件制造装备技术、加工工艺技术、测量和装配技术等。目前单螺杆压缩机产品的研究、开发 设计、制造、工艺技术已上了一个新的台阶。

然而现有的单螺杆空气压缩机系列各型号产品：额定排气压力0.7～1.25MPa的比功率值大部分还未能达到《GB19153-2009容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》中规定的二级能效等级标准，半数以上的产品能达到的能效等级值在二级至三级之间，国内尚未见有达一级能效的单螺杆空气压缩机报导。新研发的少数单螺杆空压机试制样机中，多采用单级压缩的技术方案，这种采用单级压缩达到额定排气压力3MPa的样机，其内压力比一般高达几十。存在压力比过高、容积效率低、耗能大(比功率大)、排气温度高导致更多冷却润滑密封油，处于气相从而增加油气分离的难度，油变质、易燃、失效等难题。

借鉴双螺杆压缩机全谱系低压两级压缩产品每一台都可以达到1级能效，比2级能效省电15％，的成功经验，以及美海军早在几十年前就使用压力6.16MPa单级和两级压缩单螺杆压缩机，认定高压无油水润滑单螺杆压缩机是美国海军的唯一选择，所以唯有单螺杆压缩未能引进技术。现将‘单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机’推广到单螺杆压缩机行业，尤其是单机两级压缩0.7～38Mpa高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机，将会提高国防实力和大的社会节能减排效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高低压节能空气压缩机，其气体压力损耗小，比功率得到有效降低，同时具有较高的容积效率和绝热效率。

本发明采用的技术方案是：主机的壳体(3)内有两个啮合参数相同圆柱螺杆(1)，串联在一根水平主轴(4)上，每个螺杆两侧中心对称地各安置一件啮合参数相同平面星轮(2)，共4件组成两套在同一壳体(3)内，构成独立无油喷冷却水润滑单机两级增压压缩机。

作为更进一步描述，单机壳体(3)内置两个独立压缩阶段的结构设计，在同一壳体内水平主轴(4)上，串联两件啮合参数相同6条螺旋槽圆柱螺杆(1)和在其两侧各安置1件啮合参数相同水平中心对称齿平面星轮(2)共4件，在同一壳体内组成独立节能的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机。一级压缩螺杆槽刚封闭时截面内喷嘴(5)喷雾化冷水，两级压缩之间，即两个螺杆转子之间排气通道截面设置适合压力气喷嘴(7)喷雾化冷水。

制造时，根据需要的压缩机公称容积流量和额定排气压力，确定前后两级内压力比平方等于排气压力。最高压力38Mpa时每级内压力比仅为6.16。选用啮合参数相同的螺杆、星轮啮合副参数设计，符合产品系列化；零 部件通用化；零件标准化；结构典型化设计。然后计算出前后两级螺杆相同的圆柱螺杆直径d1、螺杆槽(星轮齿)宽b、螺杆倒角a’及倒角端面中心距L’、相同的平面星轮半径R2以及圆柱螺杆和平面星轮间的中心距A。而后通过计算相同的内压力比，获得两对相同排气压力比的特殊直角三角孔口的形状、尺寸和位置。

在标准工况下，单个压缩机主机壳体内置了两级独立压缩阶段，接力增压，每级压缩压力比小，轴承负载小，有效利用一级压力动能因此压缩机更加节能，寿命更长。第一级压缩后不设独立的中间冷却器，而是在第一级压缩机排气腔，二级吸气腔前，设计安置两组具有充分雾化适合压力气流的冷却水喷嘴(7)，使第一级压缩气体经过直接喷雾化良妅冷却水后再进入第二级增压压缩，由于压力比低，气体压力损耗小、提高了压缩机的容积效率、绝热效率，降低了压缩机的比功率。

本发明的有益效果体现在：在标准工况下，经单机两级压缩可生产出高低压节能水润滑增压单螺杆空气压缩机，公称容积流量1～86m3/min；额定排气压力0.7～38Mpa，额定电机功率7.5～630KW全谱系产品。圆满解决了国防急需的高压无油水润滑高低压增压单螺杆空气压缩机的难题，及医药、食品等要求高的客户需要，也是社会节能减排的需要。不仅降低了设计和制造成本，减 轻重量和体积，无油安全而且大幅度节约能源，产品的能效等级可达到《GB19153-2009容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》中规定的一级能效规定值的标准，可降低压缩机的能量消耗成本10％～15％，节能效果显著。

附图说明

图1为圆柱螺杆和平面星轮啮合参数示意图；

图2为单螺杆空气压缩机单主机壳体内置两级独立压缩机增压结构示意图；

图3为一级压缩气体刚被封闭截面，喷嘴5直接喷雾化冷水示意图；

具体实施方式

如图1，圆柱螺杆1的直径为d1，平面星轮2半径为R2，螺杆1的槽宽(平面星轮2齿宽)b，圆柱螺杆1和平面星轮2间的中心距为A，螺杆端面倒角a’，倒角端面至中心距L’，通过螺杆展开曲线和适当的内压力比，获得两对相同排气三角孔口6的形状、尺寸和位置。

实施例1

如图2、图3所示，为一种单机两级增压压缩高低压节能空气压缩机，单机壳体3内置两个独立压缩阶段的结构设计，在同一壳体内水平主轴4上，串联两件啮合参数相同6条螺旋槽圆柱螺杆1和在其两侧各安置1件啮合参数相 同的、水平中心对称的齿平面星轮2共4件，在同一壳体内组成独立节能的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机。一级压缩螺杆槽刚封闭时截面内喷嘴5喷雾化冷水，两级压缩之间，即两个螺杆转子之间排气通道截面设置适合压力气喷嘴7喷雾化冷水。在一根水平主轴4上串联了啮合参数相同的两个圆柱螺杆1直径d1，每个螺杆水平两侧中心对称各安置1件平面星轮2组成啮合副，平面星轮的半径R2，圆柱螺杆1与平面星轮2的中心距A，与壳体3内壁组成两独立的一、二两级增压压缩机。图2为一级压缩压力气排气通道，设有喷嘴7喷雾化良好冷却水示意图。图3一级压缩腔刚封闭截面喷嘴5示意图。压缩气体经排气三角口6，经排气通道由喷嘴7喷雾化冷却水后，直接进入二级压缩腔，通过排气通道集中从上方排出。

两级独立压缩在第一、二级压的低压腔螺杆槽吸气口部位各设计两组不同具有优良雾化冷却水效果的特制喷嘴，压缩气体经排气腔直接进入与之相邻的第二级压缩吸气腔，经过喷雾化良好的雾化水冷却后继续增压的压缩机结构。

对压缩机主机进行喷冷却水量的计算、喷嘴良好雾化效果的结构设计以及喷水位置的精确计算、压缩机辅 机技术参数的精确计算和结构优化设计。

压缩机关键零部件采用先进工艺技术和高精度专业设备优其是螺杆和星轮型线须高分度精度且同等级精度专机加工等诸多要素来实施。从而实现在标准工况下主机内置两级独立压缩的单机两级无油水润滑单螺杆空气压缩机的额定公称容积流量1-86m3/min，额定电机功率15-500KW，排气压力达到0.7-38Mpa高低压全谱系。较单级压缩机节能15％以上的节能环保产品。

以上所述，仅是本发明一种新型节能主机机壳内置两级独立压缩空间串联而成的，单机两级压缩高低压无油水润滑单螺杆空气压机的较佳实例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术方案的范围内。

Claims (2)

1.单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机：主机包括：圆柱螺杆(1)、平面星轮(2)、壳体(3)，其特征在于：所述压缩机采用单机两级压缩增压，主机的壳体(3)内有两个啮合参数相同圆柱螺杆(1)，串联在一根水平主轴(4)上，每个螺杆两侧中心对称地各安置一件啮合参数相同平面星轮(2)，共4件组成两套在同一壳体(3)内，构成独立无油喷冷却水润滑单机两级增压压缩机。

2.根据权利要求1所述的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机，其特征在于：在同一壳体内水平主轴(4)上，串联两件啮合参数相同6条螺旋槽圆柱螺杆(1)和在其两侧各安置1件啮合参数相同水平中心对称齿平面星轮(2)共4件，在同一壳体内组成独立节能的单机两级压缩高低压无油水润滑增压单螺杆空气压缩机。