CN216665919U - 工业机器及用于向空气压缩机提供润滑剂的润滑系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种工业机器及用于向空气压缩机提供润滑剂的润滑系统。驱动系统驱动所述空气压缩机。所述润滑系统包括：储库，所述储库配置为供应润滑和接收来自所述空气压缩机的压缩空气；分离器储库，所述分离器储库配置为从来自所述空气压缩机的空气中分离润滑剂；以及马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂。所述马达配置为在至少一个运行情况下将动力传输到动力传动系统。

Description

工业机器及用于向空气压缩机提供润滑剂的润滑系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月21日提交、共同待决的美国临时专利申请第63/013,334,号的优先权，其全部内容以参考的方式并入本申请。
技术领域
本文涉及压缩机，更具体地，涉及用于油浸式螺杆压缩机的润滑系统。
背景技术
油浸式螺杆压缩机通常包括一组转子或螺杆，其需要流体(例如油)在转子之间进行密封并且移除压缩期间产生的热量。转子支撑在轴承上，轴承通常也需要润滑。通常，所需的油由空气/油分离槽供应。从压缩机排出的加压空气流入分离槽，其中夹带的油与空气分离并被收集在槽中。这样，当压缩机运行时，分离槽保持在高压下，驱使油进入压缩机中。
某些机器操作(例如，潜孔锤钻)需要高气压(大于或等于175psi并在某些情况下高达500psi)来激活钻头锤等工具。由于空气压缩机润滑系统使用气压通过机油冷却器驱动机油，所有系统组件必须能够承受使用的最大操作压力和安全边际。随着更大型工具的开发和运用，最大运行压力增加，因此需要增加冷却回路的大小和复杂性，以承受这些操作压力，并且仍然提供足够的冷却。设计和制造能够承受较高操作压力的大型冷却器是困难的，在某些情况下经济上也是不可行的。
发明内容
在一个独立方面，本文提供了一种工业机器，其包括：工作工具；供气系统，所述供气系统提供压缩空气来操作所述工具，所述供气系统包括在出口处提供压缩空气的空气压缩机；驱动系统，所述驱动系统用于至少驱动所述空气压缩机；以及润滑系统，所述润滑系统向所述空气压缩机提供润滑剂。所述润滑系统包括：储库，所述储库配置为供应润滑和接收所述空气压缩机的压缩空气；以及马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂，所述润滑剂流在至少一个运行情况下驱动所述马达而将动力传输到动力传动系统。
在另一独立方面，提供一种润滑系统，所述润滑系统用于向空气压缩机提供润滑剂，驱动系统驱动所述空气压缩机。所述润滑系统包括：分离器储库，所述分离器储库配置为供应润滑剂和接收来自所述空气压缩机的压缩空气，所述分离器储库配置为从来自所述空气压缩机的空气中分离润滑剂；以及马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩润滑剂。所述马达配置为在至少一个运行情况下将动力传输到动力传动系统。
在另一独立方面，提供一种润滑系统，所述润滑系统向用于钻机的空气压缩机提供润滑剂。驱动系统驱动所述空气压缩机。所述润滑系统包括：分离器储库，所述分离器储库配置为供应润滑剂和接收来自所述空气压缩机的压缩空气，所述分离器储库配置为从来自所述空气压缩机的空气中分离润滑剂；冷却器，所述冷却器配置为降低驱动到所述空气压缩机的润滑剂的温度；以及马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂。在第一模式下，所述储库的气压足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达，所述马达配置为在所述第一模式下向所述驱动系统传输动力。在所述第二模式下，所述储库的气压不足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达，所述马达配置为被所述驱动系统驱动而驱动润滑油。
通过考虑详细描述和附图，本文的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是工业机器的侧视图。
图2是可与图1的工业机器配合工作的空气压缩机的示意图。
图3是可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
图4是根据本文的另一实施例的、可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
图5是根据本文的另一实施例的、可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
图6是根据本文的另一实施例的、可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
图7是根据本文的另一实施例的、可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
图8是根据本文的另一实施例的、可与图2的空气压缩机配合工作的润滑系统的示意图。
在详细解释本发明的任何实施方式之前，应该理解，本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或在以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式来实践或实施。
具体实施方式
现有技术公开了冷却和/或润滑空气压缩机的系统。所述系统包括再生回路，所述再生回路可操作而降低冷却液/润滑剂的压力，并能够从冷却液/润滑剂中获得能量来提供给动力传动系统，从而提高稳定性和安全性、降低成本、降低功耗。
图1示出了机器10。在图示的实施例中，机器10是一种爆破孔钻机。然而，在其他实施例中，机器10可以是不同类型的钻头或需要压缩空气的任何其他类型的机器，包括采矿设备、建筑设备等。图示的爆破钻孔机10包括钻塔14、支撑钻塔14的底座18(例如，机械室)、连接到底座18的操作员驾驶室22，以及配置成沿地面34驱动钻孔机10的牵引装置(例如，履带)26。钻塔14连接至并支撑钻杆38(例如，具有钻头，未示出)，钻杆38构造成竖直向下延伸穿过地面34并进入钻孔。机器10进一步包括动力传动系统 42，动力传动系统42用于提供从原动机46到机器各种组件(包括牵引装置26和钻杆38) 的动力。
空气压缩机100由底座18支撑并且可操作地产生压缩空气，压缩空气可用于例如将钻屑从钻孔底部冲刷到地面。润滑系统200由底座18支撑，并且如下所述那样可操作地向空气压缩机100提供油。
如图2所示，在某些实施例中，油浸式螺杆空气压缩机100包括围绕轴线118旋转的主转子或螺杆114，以及绕轴线126旋转的次级转子或螺杆122。转子114、122 各自支撑在低摩擦轴承128上，并设置在定子壳体130中。转子114、122由能量源(例如原动机46或马达)驱动。转子114、122可以通过任何合适的动力传递机构连接到原动机46，例如变速器、动力输出轴、变矩器、直接驱动等。在其他实施例中，压缩机100可包括两个以上的转子，或者压缩机100可包括单个转子。
定子壳体130包括空气入口134和空气出口138。主转子114沿其长度具有螺旋凸起142和凹槽146，而次级转子122具有相应的螺旋凸起150和凹槽154。通过入口134 流入的空气填充各个转子114、122上的螺旋凸起142、150之间的空间。转子114、122 的旋转使得空气被捕获在凸起142、150和定子壳体130之间。随着旋转继续，主转子 114上的凸起142滚入次转子122上的凹槽154中，次级转子122上的凸起150滚入主转子114上的凹槽146中，从而减小了空气占据的空间并导致压力增加。继续压缩，直到凸起之间的空间暴露于排出压缩空气的空气出口138。
图示的压缩机100是单级压缩机；然而，在其他实施例中，压缩机100可具有多级。在一些实施例中，压缩机100在空气出口38处的最大输出压力为500psi。在其他实施例中，压缩机100在空气出口38处的最大输出压力小于500psi。在其他实施例中，压缩机100在空气出口38处的最大输出压力在200psi和500psi之间。在一些实施例中，压缩机100具有3,800立方英尺每分钟(CFM)的最大排放量。在其他实施例中，压缩机100具有小于3,800CFM的最大排放量。在其他实施例中，压缩机100具有在 1,000CFM和3,800CFM之间的最大排放量。
图3示出了根据一个实施例的润滑系统200，其可以用于向图1中所示的压缩机200提供润滑剂。在一些实施例中，润滑剂是基于石油的油或合成油：在其他实施例中，润滑剂可以是适用于浸式压缩机，例如压缩机100的任何润滑剂。润滑剂被直接提供给压缩机200，以润滑/冷却压缩机200中的组件。
图示的润滑系统200包括空气压缩机接收槽212和冷却器216。这些部件将通过流体传输部件连接，例如管道、阀门和/或测量工具。应该理解的是，本领域普通技术人员可以其所理解的方式来变化流体传输部件的布置、选择和数量。在图示的实施例中，接收槽212(直接或间接地)接收来自空气压缩机的压缩空气，并且接收槽212是能够从压缩空气中分离润滑剂的分离器槽。
在图示的实施例中，马达222(例如固定排量液压马达)位于接收槽212和冷却器216之间。马达222与动力传动系统42连接，马达222的运行为动力传动系统42提供额外的动力。即马达222能向动力传动系统42提供动力。在运行期间，槽212内气压可驱动润滑剂从槽212通过马达222和冷却器216传输到空气压缩机100。在一些情况下，流体驱动马达222，将一些动力传输回动力传动系统42。传输到动力传动系统(drive train)的动力可以旋转能的形式出现。此外，离开马达222的流体压力会在经过冷却器 216之前降低。
储气罐212中的运行气压通过连接软管和/或管将热润滑剂从储气罐212推到马达222。马达222连接到空气压缩机原动机动力传动装置42。当原动机46旋转时，马达 222与原动机以成正比的速度旋转并驱动空气压缩机100，从而确保润滑剂从储气罐212 流向空气压缩机100。在某些运行情况下(例如，当操作系统气压很高或高于阈值)，马达222被加压润滑剂的流动驱动，正如润滑剂驱动马达222一样，减少马达出口处的润滑剂压力，因为润滑剂的势能被转换为马达222的旋转能，该旋转能被传回原动机动力传动装置42。不同于其他类型的减压装置(如阀门和孔)，润滑系统200可以获得冷却不需要的能量，并将其供给回动力传动装置42。在一个实施例中，当至油冷却器的马达输出为200psi时，在500psi运行的空气系统(需要每分钟100加仑的油流进行冷却)可以再生17.5马力回传到传到系统(减去无效率)。马达222的运行(包括马达被激活而向动力传动系统42传输动力的情况)可能根据工业机器和润滑系统的运行情况发生变化。
此外，流出马达222的润滑剂的压力降低，从而使系统222能够在低压力速率下运行。除其他事项外，使用低速率组件可以降低成本、提高可靠性(例如，系统的疲劳程度较低)并提高安全性。
随着储气罐212中的操作气压降低(例如，当压力相对较低时)，对空气压缩机 100的润滑剂的需求量减少。在某些实施例中，马达222在某些运行条件下(当操作系统气压很低或低于阈值)能转换而作为润滑剂泵运行。动力传动系统42可驱动泵/马达 222来确保足够的流动流向空气压缩机，以便于冷却和润滑。即在一些实施例中，动力传动系统42和马达222间的连接允许在两个方向进行动力传输(连接是双向的)。泵 /马达222发生转换的阈值(包括被泵/马达222被激活而向动力传动系统42传输动力或接收来自动力传动系统42动力的条件)可根据工业机器和润滑系统的运行情况而发生变化。在其他的实施例中，无论系统的压力如何，马达222可能仅是马达。或者说，在某些实施例中，马达222可能在单一模式下运行，仅作为向动力传动系统41传输动力的马达。在其他实施例中，马达222可以是如下这种泵/马达：在第一模式下作为马达运行，在第二模式下作为泵运行。
图4示出了根据另一个实施例的系统500。系统500与图3示出的系统200类似，类似的组件用类似的参考编号加上300或500进行说明。描述了系统500和系统200 之间的一些差异。
系统500包括位于槽512和冷却器516之间的可变排量马达522。空气系统的输出要求可能不同，压缩机400速度经常必须相应地调整。压缩机400速度的变化影响润滑剂的流动。马达522可以被调整去变化排出流体的量来匹配系统流量，并允许最大化的能量返回到动力传动系统542。此外，马达排量可以被调整，以控制来自马达522 的出口压力，从而限制流体通过冷却器516的压力。
图5示出了根据另一个实施例的系统800。系统800与图3示出的系统200类似，类似的组件用类似的参考编号加上600或800进行说明。描述了系统800和系统200 之间的一些差异。
系统800包括在槽812和冷却器816之间的马达222。此外，可变孔824与马达 222平行放置。可变孔824减少压力和流量波动的影响，从而增加冷却器816和马达 222的工作寿命。
如图6所示，在其他实施例中，可变孔824被并入包括可变排量马达522的系统500。可变孔824和可变排量马达522可以优化通过系统800的压力和流量，以限制破坏性压力和流量波动，同时允许调整而最大化返回动力传动系统542的能量。
图7示出了根据另一个实施例的系统1100。系统1000与图3示出的系统200类似，类似的组件用类似的参考编号加上900或1100进行说明。描述了系统1100和系统200之间的一些差异。
系统1100包括在槽1112和冷却器1116之间的马达222。此外，减压阀1130和卸压阀1134位于固定排量马达222的下方。阀门1130，1134允许更大的压力和流量波动，同时保护了冷却器1116。此外，阀门1130，1134减少了对马达222尺寸的限制，使马达222的选择具有更大的灵活性。
如图8所示，在其他的实施例中，减压阀1130、卸压阀1134和可变孔1124被并入到包含可变排量电机522的系统500。阀门1130，1134允许更大的压力和流量波动，同时保护了冷却器216。此外，可变孔1124和可变排量电机522的结合可以优化通过系统1100的压力和流量，来限制破坏性压力和流量波动，同时允许调整而最大限度化返回到动力传动系统1142的能量。
虽然本文详细描述了某些实施例，变形例和修改仍然落入所述一个或多个独立方面的范围内。在以下权利要求中阐述了本文的各种特征。

Claims (20)

1.一种工业机器，其特征在于，所述工业机器包括：
工作工具；
供气系统，所述供气系统提供压缩空气来操作所述工具，所述供气系统包括在出口处提供压缩空气的空气压缩机；
驱动系统，所述驱动系统用于至少驱动所述空气压缩机；以及
润滑系统，所述润滑系统向所述空气压缩机提供润滑剂，所述润滑系统包括：
储库，所述储库配置为向所述空气压缩机供应润滑剂和从所述空气压缩机接收压缩空气；以及
马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂，
润滑剂流在至少一个运行情况下驱动所述马达从而将动力传输到动力传动系统。
2.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，当所述储库内的气体压力足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达时，润滑剂流驱动所述马达，从而减小在所述马达出口处的润滑剂的压力并将动力传输给所述驱动系统。
3.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述动力传动系统还驱动所述工业机器的至少另一个组件。
4.根据权利要求3所述的工业机器，其特征在于，所述储库配置为供应润滑剂的分离器储库，所述分离器储库接收来自所述空气压缩机的压缩空气和从压缩空气中分离润滑剂。
5.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述润滑系统包括冷却器，所述冷却器被配置为降低驱动至所述空气压缩机的润滑剂的温度。
6.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述马达是固定排量马达。
7.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述马达是可变排量马达。
8.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，当所述储库内的气体压力不足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达时，所述驱动系统驱动所述马达，所述马达起到泵的作用而将润滑剂传输到所述空气压缩机。
9.根据权利要求5所述的工业机器，其特征在于，所述润滑系统进一步包括流体回路，所述流体回路流体连接并被配置为使润滑剂在所述储库、所述冷却器、所述马达、所述空气压缩机之间通过。
10.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述润滑系统进一步包括可变孔，所述可变孔与所述马达并行连接。
11.根据权利要求1所述的工业机器，其特征在于，所述润滑系统进一步包括彼此并行连接的减压阀和卸压阀。
12.一种用于向空气压缩机提供润滑剂的润滑系统，驱动系统驱动所述空气压缩机，其特征在于，所述润滑系统包括：
分离器储库，所述分离器储库配置为供应润滑剂和接收来自所述空气压缩机的压缩空气，所述分离器储库配置为从来自所述空气压缩机的空气中分离润滑剂；以及
马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂，所述马达配置为在至少一个运行情况下将动力传输到所述驱动系统。
13.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述运行情况是第一运行情况，在所述第一运行情况下，所述储库内的气体压力足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达，所述马达被配置为被所述驱动系统驱动以在第二运行情况下起到泵的作用来驱动润滑剂，在所述第二运行情况下，所述储库内的气体压力不足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达。
14.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统包括冷却器，所述冷却器配置为降低驱动至所述空气压缩机的润滑剂的温度。
15.根据权利要求14所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统进一步包括流体回路，所述流体回路流体连接并被配置为使润滑剂在所述储库、所述冷却器、所述马达、所述空气压缩机之间通过。
16.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述马达是固定排量马达。
17.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述马达是可变排量马达。
18.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统进一步包括可变孔，所述可变孔与所述马达并行连接。
19.根据权利要求12所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统进一步包括彼此并行连接的减压阀和卸压阀。
20.一种向用于钻机的空气压缩机提供润滑剂的润滑系统，驱动系统驱动所述空气压缩机，其特征在于，所述润滑系统包括：
分离器储库，所述分离器储库配置为供应润滑剂和接收来自所述空气压缩机的压缩空气，所述分离器储库配置为从来自所述空气压缩机的空气中分离润滑剂；
冷却器，所述冷却器配置为降低驱动至所述空气压缩机的润滑剂的温度；以及
马达，所述马达可操作地连接到所述驱动系统并配置为接收压缩的润滑剂，所述马达配置为在第一模式下将动力传输至所述驱动系统，在所述第一模式下，所述储库内的气体压力足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达，所述马达被配置为在第二模式下被所述驱动系统驱动而驱动润滑油，在所述第二模式下，所述储库内的气体压力不足以驱动润滑剂从所述储库经过所述马达。
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