CN211692827U - 双级一体式压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双级一体式压缩机，解决了现有能实现气体由常压转换为高压的压缩机，振动大噪音高的问题。该装置包括相连接的一级压缩机和二级压缩机；一级压缩机为回转式压缩机，一级压缩机的压缩腔与二级压缩机内的型腔相连通以用于在动力装置的驱动下将压缩后的气体输送至二级压缩机内；二级压缩机的型腔内设置有转子，转子用于在动力装置的驱动下相对于型腔的轴线做偏心运动以压缩型腔内的气体。本实用新型采用了两级压缩机相结合，二级压缩机的转子在型腔内做偏心运动压缩型腔内的气体，相较于活塞压缩机，不存在往复运动惯性力，抗振降噪；为了减小压缩机的体积，采用回转式压缩机作为一级压缩机同时满足气压由常压转换为高压的要求。

Description

双级一体式压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种双级一体式压缩机。

背景技术

压缩机，是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。它从吸气口吸入常压的气体，通过电机运转带动压缩机运行后对其进行压缩后，向排气管(排气口)排出高压气体；是把机械能转换为气体压力能的一种动力装置，常用于在石油化工、钻采、冶金等行业也常用于压送氧、氢、氨、天然气、焦炉煤气、惰性气体等介质。

压缩机按其原理可分为容积型压缩机与速度型压缩机。容积型分为：往复式压缩机、回转式压缩机；速度型压缩机又分为：轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。

往复式压缩机最具代表性的为活塞发动机，而目前最为通用的中高压 (10bar-100bar)气体压缩机就是活塞式。活塞压缩机具有较高的压缩比，且能实现气体从常压到中高压的转换。

但是，本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、活塞式压缩机有气阀、活塞、活塞环、连杆瓦等诸多易损件，连续运行的可靠性差，一方面会影响生产，另一方面会增加维护管理的费用。

2、活塞式压缩机的效率低，特别是长期连续运行，其经济性更差。由于活塞式压缩机所形成的压缩腔内很多都是易损件，这些易损件的磨损和损坏都将造成气体压缩时候更大的泄漏，最终导致压缩机效率的降低。

3、更为重要的是，活塞式压缩机为往复式运动机构，活塞在往复运动过程中存在着不可消除的往复惯性力，因此活塞压缩机运行时振动大、噪音高，影响使用。

因此，如何获得一种能够实现气体由常压到高压转换的压缩机且同时振动小，噪音较低，一直困扰着研究者和发明人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双级一体式压缩机，以解决现有技术中存在的现有能实现气体由常压转换为高压的压缩机，其振动大、噪音高的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种双级一体式压缩机，包括相连接的一级压缩机和二级压缩机；其中：

所述一级压缩机为回转式压缩机，所述一级压缩机的压缩腔与所述二级压缩机内的型腔相连通以用于在动力装置的驱动下将压缩后的气体输送至所述二级压缩机内；

所述二级压缩机的型腔内设置有转子，所述转子用于在所述动力装置的驱动下相对于所述型腔的轴线做偏心运动以压缩所述型腔内的气体。

优选的，所述一级压缩机上设置有均与所述压缩腔连通的一级进气口和一级排气口；

所述二级压缩机上设置有均与所述型腔连通的二级进气口和二级排气口，且所述二级进气口与所述一级排气口相连接。

优选的，所述二级进气口和所述二级排气口上均设置有单向阀。

优选的，所述转子上设置有啮合腔，所述二级压缩机的轴线上存在有固定齿轮，所述固定齿轮位于所述啮合腔内且其外径小于所述啮合腔的内径；

所述啮合腔的内壁上设置有与所述固定齿轮适配的内齿，所述转子在沿所述型腔的腔壁转动时所述啮合腔内不同位置处的所述内齿能与所述固定齿轮的外周不同位置啮合。

优选的，所述啮合腔与所述固定齿轮位于同一平面内。

优选的，所述二级压缩机还包括前端盖、后端盖以及位于所述前端盖和所述后端盖之间的型腔体，所述型腔位于所述型腔体内且所述型腔的内壁与所述转子的端部运动轨迹相适配。

优选的，所述转子为三角转子且所述转子转动时所述三角转子沿所述型腔的内壁运动。

优选的，所述一级压缩机为涡旋压缩机或螺杆压缩机。

优选的，所述一级压缩机为螺杆压缩机，所述二级压缩机的主动轴与所述动力装置的输出轴连接，所述螺杆压缩机的驱动轴与所述二级压缩机的主动轴连接；或，

所述动力装置设置于所述螺杆压缩机和所述二级压缩机之间，所述动力装置的输出轴分别与所述螺杆压缩机的驱动轴和所述所述二级压缩机的主动轴连接。

优选的，所述螺杆压缩机包括外周相互啮合的阳螺杆和阴螺杆，所述阳螺杆与所述二级压缩机的主动轴或所述动力装置的输出轴连接以用于带动所述阴螺杆在所述压缩腔内转动并压缩所述压缩腔内的气体。

本实用新型提供的双级一体式压缩机，与现有技术相比，具有如下有益效果：

采用了两级压缩机相结合的新形式，其中，二级压缩机的转子在型腔内做偏心运动压缩型腔内的气体，相较于现有的活塞压缩机，不存在往复运动惯性力，运动较为平缓，振动小、噪声低、排气脉动低，具有抗振降噪的优点；同时考虑转子压缩机的压缩比问题，为了减小压缩机的体积、节省成本，采用了其他类型的回转式压缩机作为一级压缩机，常压气体能先由一级压缩机进行压缩后运输至二级压缩机中形成高压气体，同时满足气压由常压转换为高压的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型双级一体式压缩机的整体结构示意图；

图2是双级一体式压缩机的正视图；

图3是螺杆压缩机作为一级压缩机的正视图；

图4是图3中B-B的剖面图；

图5是二级压缩机的分解结构示意图；

图6是转子与固定齿轮配合的结构示意图。

图中1、螺杆压缩机；11、一级进气口；12、一级排气口；13、支脚；14、阳螺杆；15、阴螺杆；16、压缩腔；

2、二级压缩机；21、转子；211、内齿；212、啮合腔；22、固定齿轮； 23、二级排气口；24、二级进气口；25、主动轴；26、前端盖；27、后端盖； 28、型腔；3、联轴器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

参见图1、图2和图5、图6所示，本实施例提供了一种双级一体式压缩机，包括相连接的一级压缩机和二级压缩机2；其中：一级压缩机为回转式压缩机，一级压缩机的压缩腔16与二级压缩机2内的型腔28相连通以用于在动力装置的驱动下将压缩后的气体输送至二级压缩机2内；

二级压缩机2的型腔28内设置有转子21，转子21用于在动力装置的驱动下相对于型腔28的轴线做偏心运动以压缩型腔28内的气体。

上述一级压缩机和二级压缩机2均为回转式压缩机，二级压缩机2为一种新结构的转子压缩机。

其中，回转式压缩机，指的是靠回转体的旋转运动来改变气缸的容积，如螺杆压缩机1、涡旋压缩机等。

本实施例采用了两级压缩机相结合的新形式，其中，二级压缩机2的转子 21在型腔28内做偏心运动压缩型腔28内的气体，相较于现有的活塞压缩机，不存在往复运动惯性力，运动较为平缓，振动小、噪声低、排气脉动低，具有抗振降噪的优点。

考虑转子压缩机的压缩比问题，二级压缩机2，也即本实施例中的转子压缩机其气密性好，转动快，能将常压气体或低压气体转换为高压气体；但压缩比相对较小，为了减小压缩机的体积、节省成本，采用了其他类型的回转式压缩机作为一级压缩机，一级压缩机优先选择压缩比较大的压缩机以便于提高一体式压缩机的整体性能；常压气体能先由一级压缩机进行压缩后运输至二级压缩机2中形成高压气体，同时满足气压由常压转换为高压的要求。

为了实现常压气体能先经一级压缩机压缩，再进入至二级压缩机2中进行压缩，作为可选的实施方式，参见图1所示，一级压缩机上设置有均与压缩腔 16连通的一级进气口11和一级排气口12；

二级压缩机2上设置有均与型腔28连通的二级进气口24和二级排气口23，且二级进气口24与一级排气口12相连接。具体的，二级进气口24可通过连接管与一级排气口12连接。

上述常压气体的流经路线是：常压气体先经一级进气口11进入至一级压缩机的压缩腔16内，一级压缩机在动力装置的带动下运转并将压缩腔16内的气体压缩，压缩后的气体压力升高并依次经一级排气口12、二级进气口24进入至二级压缩机2的型腔28内，二级压缩机2在动力装置的驱动下运转，将型腔 28内的气体再次压缩成为中高压气体后经二级排气口23排出。

为了防止气体倒流，作为可选的实施方式，上述各进气口和各排气口上均设置有单向阀。

其中，单向阀又称止回阀或逆止阀，其可采用现有的种类，在此不做具体限定。

为了实现二级压缩机2中的转子21能够在型腔28中做偏心运动以压缩型腔28中的气体，作为可选地实施方式，参见图5和图6所示，二级压缩机2 内与动力装置连接的主动轴25与转子21连接并用于驱动转子21运动；

转子21上设置有啮合腔212，优选的，啮合强存在于转子21的中部，二级压缩机2的轴线上存在有固定齿轮22，固定齿轮22位于啮合腔212内且其外径小于啮合腔212的内径；

啮合腔212的内壁上设置有与固定齿轮22适配的内齿211，转子21在沿型腔28的腔壁转动时啮合腔212内不同位置处的内齿211能与固定齿轮22的外周不同位置啮合。

其中，上述二级压缩机2的工作原理是：连接有动力装置的主动轴25带动转子21运转，转子21上的内齿211与其内部的固定齿轮22始终保证至少部分啮合，参见图6所示，转子21的内齿211与固定齿轮22啮合运动，使得转子 21沿型腔28的腔壁在型腔28内做偏心运动并压缩型腔28内的气体，之后将中高压气体通过二级排气口23将气体输出，完成气体的二级压缩。

应当注意的是，在转子21运动时，固定齿轮22固定不动，由于转子21 的啮合腔212大于固定齿轮22的外径，随着转子21的运动，不同部位的内齿 211与固定齿轮22的外周不同位置啮合。

上述转子21的运动始终朝向一个既定方向运动，而非往复运动，且转子 21始终保证与固定齿轮22啮合，运动相对平缓，因此振动较小、噪声较低。

为了使得转子21与固定内齿211之间的运动相对稳定，保证两者之间的动平衡，作为可选地实施方式，啮合腔212与固定齿轮22位于同一平面内。

转子21相对于固定齿轮22在同一平面内运动，相较于活塞压缩机的往复运动，运动更为平缓，振动较小，噪声较低。

具体的，参见图5所示，本实施例中的二级压缩机2还包括前端盖26、后端盖27以及位于前端盖26和后端盖27之间的型腔体(用于容纳型腔的机体部分)，型腔28位于型腔体内且型腔28的内壁与转子21的端部运动轨迹相适配。

其中，固定齿轮22可固定于前端盖26上并延伸至啮合腔212中，转子21 位于型腔28内并在动力装置的带动下相较于固定齿轮22啮合运动，转子21 的端部在转动过程中沿型腔28的腔壁运动。

本实施例中的二级进气口24和二级排气口23设置于型腔体上并与型腔28 相连通以实现进气、排气。

作为可选地实施方式，上述转子21为三角转子且转子21转动时三角转子沿型腔28的内壁运动。

优选的，参见图5和图6所示，本实施例中的转子21为三角转子，三角转子相较于其他多角转子而言，压缩机具有的压缩比更大，效率较高，无需过大的型腔体积，节省成本。

实施例2

二级压缩机2采用实施例1中的转子压缩机，与往复活塞式压缩机相比，转子式压缩机具有转速高，重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等优点，更重要的是，转子21在同一平面内做偏心运动的形式决定了二级压缩机2 具有抗振降噪的优点。

但是，考虑到上述转子压缩机虽能将气体转换为高压，但其压缩比较小，为了提高一体式压缩机的整体压缩比，降低成本、提高效率，作为可选地实施方式，一级压缩机为涡旋压缩机或螺杆压缩机1。

涡旋式压缩机结构紧凑、密封性能好、噪声低；螺杆压缩机1压缩比较大，更适于与上述转子压缩机相结合。

上述涡旋压缩机或螺杆压缩机均为回转式压缩机，其运动形式相较于活塞压缩机同样具有抗振降噪的优点。且上述两压缩机的压缩比相对较大，能够一定程度上弥补转子压缩机压缩比较小的问题，相互结合之后整体性能更为优良。

作为可选地实施方式，参见图1-图4所示，本实施例中的一级压缩机为螺杆压缩机1；

螺杆压缩机1相较来说，更适合与上述实施例1中的转子压缩机结合，提高一体式压缩机的整体性能。

其原因在于：由于受到螺杆刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机1 不适用于中高压场合的应用，气体的压力经螺杆压缩机1难以转换为高压，上述转子压缩机作为与螺杆压缩机1连接的二级压缩机2，能够弥补螺杆压缩机1 的缺陷，螺杆压缩机1作为一级压缩，转子压缩机作为二级压缩，实现气体经过两级压缩由常压转换为高压；上述实施例的转子压缩机虽然不易泄漏具备将气体转为高压的能力，但其压缩比较小，若单独工作需要设置较大的型腔，螺杆压缩机1能弥补转子压缩机的缺陷，螺杆压缩机1压缩比较大，两者结合，能够互补，使得上述转子压缩机无需设置较大的体积。

应当理解的是，螺杆压缩机1不限于单螺杆或者双螺杆。

上述动力装置可以为电机等常用的动力装置，其中，动力装置与一级压缩机和二级压缩机2的连接结构可以为：

参见图1、图2所示，二级压缩机2的主动轴25与动力装置的输出轴连接，螺杆压缩机1的驱动轴与二级压缩机2的主动轴25连接，螺杆压缩机1的驱动轴与二级压缩机2的主动轴25通过联轴器3连接；用过动力装置带动二级压缩机2的主动轴25转动，主动轴25带动螺杆压缩机1的驱动轴转动的方式，采用一个动力装置实现两个压缩机的运转。

或，动力装置设置于螺杆压缩机1和二级压缩机2之间，主动装置的输出轴分别与螺杆压缩机1的驱动轴和二级压缩机2的主动轴25连接。

上述实施例中的两个压缩机共有同一动力装置，通过同一动力装置同时带动螺杆压缩机1与转子压缩机的运动，运动结构紧凑、节省成本。

具体的，参见图3和图4所示，本实施例螺杆压缩机1的机体下部设置有支脚13同于支撑整个机体；机体上设置与压缩腔16连通的一级进气口11和二级进气口24，二级进气口24与二级压缩机2的二级进气口24连接。

参见图4，螺杆压缩机1包括外周相互啮合的阳螺杆14和阴螺杆15，阳螺杆14与二级压缩机2的主动轴25或动力装置的输出轴连接以用于带动阴螺杆 15在压缩腔16内转动并压缩压缩腔16内的气体。

上述螺杆压缩机1原理是：阳螺杆14接动力端，阴螺杆15、阳螺杆14通过啮合运动将气体压缩排出。

上述螺杆压缩机1的阳螺杆14相当于驱动轴通过联轴器3与二级压缩机2 的主动轴25连接，实现二者的同步运转。

本实施例中的双级一体式压缩机的工作原理为：常压气体通过一级进气口 11经过螺杆压缩机1后压缩后从一级排气口12排出，完成一级压缩过程。可实现气体从常压到低压(低压指的是相比较于高压而言，但是高压常压的气体) 的转换。

一级排气口12通过管道与二级进气口24相连，经过一级压缩的低压气体从一级排气口12排出，通过二级进气口24进入转子压缩机(二级压缩机2)，转子压缩机将气体进行二次压缩后，从二级排气口23将气体排出；完成气体从低压到中高压的转换过程。其压力可达到活塞压缩机的标准，且上述双级一体式压缩机具备抗振降噪的优点。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双级一体式压缩机，其特征在于，包括相连接的一级压缩机和二级压缩机；其中：

所述一级压缩机为回转式压缩机，所述一级压缩机的压缩腔与所述二级压缩机内的型腔相连通以用于在动力装置的驱动下将压缩后的气体输送至所述二级压缩机内；

所述二级压缩机的型腔内设置有转子，所述转子用于在所述动力装置的驱动下相对于所述型腔的轴线做偏心运动以压缩所述型腔内的气体。

2.根据权利要求1所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述一级压缩机上设置有均与所述压缩腔连通的一级进气口和一级排气口；

所述二级压缩机上设置有均与所述型腔连通的二级进气口和二级排气口，且所述二级进气口与所述一级排气口相连接。

3.根据权利要求2所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述二级进气口和所述二级排气口上均设置有单向阀。

4.根据权利要求1所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述转子上设置有啮合腔，所述二级压缩机的轴线上存在有固定齿轮，所述固定齿轮位于所述啮合腔内且其外径小于所述啮合腔的内径；

所述啮合腔的内壁上设置有与所述固定齿轮适配的内齿，所述转子在沿所述型腔的腔壁转动时所述啮合腔内不同位置处的所述内齿能与所述固定齿轮的外周不同位置啮合。

5.根据权利要求4所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述啮合腔与所述固定齿轮位于同一平面内。

6.根据权利要求1或4所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述二级压缩机还包括前端盖、后端盖以及位于所述前端盖和所述后端盖之间的型腔体，所述型腔位于所述型腔体内且所述型腔的内壁与所述转子的端部运动轨迹相适配。

7.根据权利要求1或4所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述转子为三角转子且所述转子转动时所述三角转子沿所述型腔的内壁运动。

8.根据权利要求1所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述一级压缩机为涡旋压缩机或螺杆压缩机。

9.根据权利要求1所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述一级压缩机为螺杆压缩机，所述二级压缩机的主动轴与所述动力装置的输出轴连接，所述螺杆压缩机的驱动轴与所述二级压缩机的主动轴连接；或，

所述动力装置设置于所述螺杆压缩机和所述二级压缩机之间，所述动力装置的输出轴分别与所述螺杆压缩机的驱动轴和所述二级压缩机的主动轴连接。

10.根据权利要求9所述的双级一体式压缩机，其特征在于，所述螺杆压缩机包括外周相互啮合的阳螺杆和阴螺杆，所述阳螺杆与所述二级压缩机的主动轴或所述动力装置的输出轴连接以用于带动所述阴螺杆在所述压缩腔内转动并压缩所述压缩腔内的气体。

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