CN218991870U - 一种可调内容积比的螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压缩机领域，尤其是一种可调内容积比的螺杆压缩机，包括机身，相互啮合且转动设置在所述的机身内、用于对空气进行压缩的一对转子，驱动和所述的一对转子旋转的电机，设置在转子的排气侧且滑动设置在机身的通道内、用于改变径向排气口大小的滑阀，所述的通道远离排气侧的那端设置有压力调节腔，压力调节腔内具有供液压油流入的进油孔和供液压油流出的出油孔，所述的出油孔至少有两个，其中，至少有一个出油孔位于压力调节腔远离排气侧的侧壁上，至少有一个出油孔设置在压力调节腔的底壁上；液压油的压力直接作用在滑阀上，来平衡滑阀两端的压力，调节内容积比。本实用新型解决滑阀位置难以准确的处在正确位置的问题。

Description

一种可调内容积比的螺杆压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机领域，尤其是一种可调内容积比的螺杆压缩机。

背景技术

压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的流体机械，以常见的螺杆压缩机举例，其包括一对设置在缸体内、且相互啮合的阴转子和阳转子，阴转子和阳转子的一侧为进气侧，另一侧为排气侧，动作时，空气从进气侧吸入，被阴转子和阳转子压缩形成压缩空气，之后从排气侧排出。

内容积比是螺杆压缩机的一个重要参数，内容积比的定义为，式中，V_s为齿间容积与排气孔口相连通时的容积值，即压缩过程结束时的容积值，V_d为齿间容积与吸气孔口断开瞬间时的容积值，即吸气过程结束时的容积值。内容积比与螺杆压缩机的设计工况和实际工况有着密切的联系，为了降低能耗和改善运行状况，该参数在螺杆压缩机的运行过程中需要经常进行调节。

中国发明专利申请（CN103470505A）公开了一种螺杆压缩机能量及内容积比合一的调节机构，在阴转子和阳转子的排气侧设置有一个可沿着阴转子和阳转子轴线方向移动的内容积比滑阀，内容积比滑阀左端设置有导杆，导杆上固定连接有油活塞，通过液压油控制油活塞移动，从而实现内容积比滑阀的移动，改变内容积比V_i。

但上述结构存在以下问题：首先，为了采用液压缸来控制内容积比滑阀移动，需要在螺杆机的机身上额外安装液压缸，导致机身在设计时需要预留安装的位置，但公知的，压缩机的机身通常都比较紧凑，很难扩大安装位置，即使能勉强扩大也会造成成本的升高。其次，由于内容积比滑阀是通过活塞的移动来间接的控制内容积比滑阀移动，因此内容积比滑阀实际移动的位置受到液压缸中液压油的制约，一旦液压缸中液压油的压力变化，则立刻引起内容积比滑阀的移动，从而使内容积比偏离预定的值，并且无法快速回位。

实用新型内容

为解决上述内容积比调解时，滑阀位置难以准确的处在正确位置的问题，本实用新型的目的是提供一种可调内容积比的螺杆压缩机，首先，取消现有技术中液压缸的使用，直接通过液压油控制内容积比滑阀移动，有效利用机身具有的空间；其次，在机身上设置供液压油进入的进油孔和供液压油流出的出油孔，并且出油孔的位置恰好对应所需内容积比的位置，从而无论液压油的压力如何变化，内容积比滑阀都能处在正确的位置上。

为本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实施：

一种可调内容积比的螺杆压缩机，包括机身，相互啮合且转动设置在所述的机身内、用于对空气进行压缩的一对转子，驱动和所述的一对转子旋转的电机，设置在转子的排气侧且滑动设置在机身的通道内、用于改变径向排气口大小的滑阀，所述的通道远离排气侧的那端设置有压力调节腔，压力调节腔内具有供液压油流入的进油孔和供液压油流出的出油孔，所述的出油孔至少有两个，其中，至少有一个出油孔位于压力调节腔远离排气侧的侧壁上，至少有一个出油孔设置在压力调节腔的底壁上；液压油的压力直接作用在滑阀上，来平衡滑阀两端的压力，调节内容积比。

作为优选，所述的进油孔设置在压力调节腔远离排气侧的侧壁上。

作为优选，进油孔和出油孔上分别设置有对应的油路以及控制油路开闭的阀门。

作为优选，所述的出油孔有三个，包括设置在压力调节腔远离排气侧的侧壁上的第一出油孔，设置在压力调节腔的底壁上的第二出油孔A和第二出油孔B，第二出油孔B比第二出油孔A相对靠近排气侧。

作为优选，所述的出油孔有两个，包括设置在压力调节腔远离排气侧的侧壁上的第三出油孔，设置在压力调节腔的底壁上的第四出油孔。

作为优选，所述的出油孔相对靠近压力调节腔的底部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用液压油直接推动滑阀进行移动，避免了像现有技术中那样设置液压缸，结构上实现了简化，可以在原有的机身上直接加工得到，成本降低。并且通过压力调节腔中的进油孔和出油孔的开闭，实现滑阀的移动，能将滑阀准确的控制在所需的位置上，确保调节后的内容积比准确。

附图说明

图1为低压级内容积比调节装置的剖面示意图。

图2为低压级内容积比为1.5时的剖面示意图。

图3为低压级内容积比为2.5时的剖面示意图。

图4为低压级内容积比为3.3时的剖面示意图。

图5为低压级内容积比为4.1时的剖面示意图。

图6为高压级内容积比调节装置的剖面示意图。

图7为高压级内容积比为1.5时的剖面示意图。

图8为高压级内容积比为2.5时的剖面示意图。

图9为高压级内容积比为3.0时的剖面示意图。

具体实施方式

本申请以双级螺杆压缩机为例，说明内容积比调节装置的具体结构。双级螺杆压缩机具有低压级压缩机构和高压级压缩机构，空气从低压级进入，经过低压级压缩机构初步压缩后，进入高压级压缩机构中再次压缩，最后排出。

图1示出了螺杆压缩机低压级的剖面图，包括机身1，设置在机身1内部、并且相互啮合的一对低压级转子2，机身1的顶部设置有第一进气口11，并且第一进气口11处于低压级转子2的进气侧，机身1的下部右端设置有第一排气口12，并且第一排气口12处于低压级转子2的排气侧。

低压级压缩机构工作时，电机（未示出）驱动一对低压级转子2旋转，从而使得外界的空气从第一进气口11进入机身1，并被吸入一对低压级转子2的内部，随着一对低压级转子2的继续旋转，空气被压缩的同时逐渐向右流动，最终从低压级转子2下部的右端排出，从而进入第一排气口12，之后向高压级流动。

注意到两个低压级转子2相互啮合后，排气侧的开口（也称径向排气口）大小完全由转子本身的几何形状所限定，无法改变，因此内容积比是固定的。但是压缩机实际使用的环境，与设计工况必然存在区别，因此外压比和内容积比通常是不相等，这就导致压缩机不能发挥全部的性能。所谓的外压比是指排气压力与吸气压力的比值。对于低压级而言，即低压级外压比为第一排气口12处的级间压力与第一进气口11处的吸气压力的比值。对于后文中的高压级而言，高压级外压比为第二排气口处排气压力的与第二进气口处的的比值。当外压比与内容积比相等时，压缩机的性能最优；当外压比大于内容积比时，压缩机处于欠压缩；当外压比小于内容积比时，压缩机处于过压缩。无论欠压缩还是过压缩，都会影响压缩机的效率。

为了对内容积比进行调节，使得内容积比接近（最好等于）外压比，以提高压缩机的性能，如图1所示，在低压级转子2的下方还设置有低压级滑阀3（低压级滑阀3本身的结构不做限定，可以采用现有技术中任何一种滑阀结构），机身1在低压级滑阀3所处的位置设置有供低压级滑阀3左右移动的第一通道13，并且低压级滑阀3的左端与机身1之间形成第一压力调节腔4，通过改变第一压力调节腔4的压力，能驱动低压级滑阀3在第一通道13中左右移动，从而调节内容积比。

当低压级滑阀3移动到相对靠近第一排气口12的位置时，径向排气口最小，此时压缩机的内容积比达到设定的最大值。随着低压级滑阀3远离第一排气口12（在图1中体现为向左移动），径向排气口逐渐增大，使得排气过程提前开始，内容积比逐渐减小。当低压级滑阀3的左端与机身1左侧的内壁连接时，压缩机的内容积比达到设定的最小值。通过将内容积比调节到与实际的外压比相适应，可以减少过压缩，从而达到节能效果。

与现有技术中通过液压缸控制滑阀移动的结构不同，本实施例中，不再设置液压缸对滑阀的移动进行控制，而是直接通过液压油控制低压级滑阀3移动。

具体的，如图2所示，第一压力调节腔4具有侧壁（远离排气侧那端的内壁，在图2中体现为左端内壁）和底壁（第一压力调节腔4内部的底面），在第一压力调节腔4的侧壁上设置有供液压油进入的第一进油孔41，在第一压力腔4的侧壁上还设置有供液压油流出的第一出油孔42，在第一压力调节腔4的底壁上设置有供液压油流出的第二出油孔43，第二出油孔43的数量至少为一个，也可以根据实际的需要进行增加，在本实施例中，第二出油孔43有两个，分别记作第二出油孔A431和第二出油孔B432，并且第二出油孔B432位于第一出油孔A431的右侧。此外，如图2所示，上述的第一进油孔41上连接有第一进油油路4101，第一进油油路4101上设置有控制进油油路4101开闭的第一阀门4102（例如电磁阀）。第一出油孔42上连接有第一出油油路4201，第一出油油路4201上设置有控制第一出油油路4201开闭的第二阀门4202。第二出油孔43上连接有第二出油油路，第二出油油路上设置有控制第二出油油路开闭的第三阀门，在本实施例中，第二出油油路包括分别与第二出油孔A431和第二出油孔B432连接的第二出油油路A4301和第二出油油路B4302，第三阀门包括控制第二出油油路A4301开闭的第三阀门A和控制第二出油油路B4302的第三阀门B。

本实施例的低压级滑阀3移动时，可以形成四个不同的内容积比，分别为1.5、3.5、3.3和4.1，以下依次说明如何实现。应当指出的是，上述内容积比的具体数值可以根据实际的需要进行更改，只需要相应的改变第二出油孔43的位置即可。

参见图2，当第二阀门4202控制第一出油油路4201打开，其余阀门关闭时，第一压力调节腔4中的液压油可以通过第一出油孔42流入第一出油油路4201中，并且由于排气侧压力的存在，使得低压级滑阀3向左移动，进而第一压力调节腔4中的液压油最终会全部排入第一出油油路4201中，低压级滑阀3被保持在第一通道13的最左侧，此时内容积比为1.5。需要说明的是，压缩机启动时，低压级滑阀3应当处在该位置上，以确保低负载启动。压缩机停机时，低压级滑阀3同样需要置于该位置一段时间，以确保后续启动时能以低负载启动。

参见图3，当第一阀门4102和第三阀门A分别控制进油油路4101和第二出油油路A4301打开，其余阀门关闭时，第一进油油路4101中的液压油可以通过第一进油孔41进入第一压力调节腔4，从而推动低压级滑阀3向右移动，直到低压级滑阀3的左端移动到第二出油孔A431所在的位置，这时液压油可以通过第二出油孔A431流入第二出油油路A4301内，从而将低压级滑阀3保持在该位置，此时内容积比为2.5。

参见图4，当第一阀门4102和第三阀门B分别控制进油油路4101和第二出油油路B4302打开，其余阀门关闭时，第一进油油路4101中的液压油可以通过第一进油孔41进入第一压力调节腔4，从而推动低压级滑阀3向右移动，直到低压级滑阀3的左端移动到第二出油孔B432所在的位置，这时液压油可以通过第二出油孔B432流入第二出油油路B4302内，从而将低压级滑阀3保持在该位置，此时内容积比为3.3。

参见图5，当第一阀门4102控制进油油路4101打开，其余阀门关闭时，第一进油油路4101中的液压油可以通过第一进油孔41进入第一压力调节腔4，从而推动低压级滑阀3向右移动，直到低压级滑阀3的右端抵接在机身1的内壁上，此时低压级滑阀3处于最右侧的位置，在这种情况下，第一进油油路4101中高压的液压油持续喷入第一压力调节腔4，利用低压级滑阀3左右两侧的压力，将低压级滑阀3保持在该位置，此时内容积比为4.1。

图6示出了螺杆压缩机高压级的剖面图，与低压级类似的，包括机身1'，设置在机身1'内部、并且相互啮合的一对高压级转子2'，机身1'的内部设置有与低压级连通的第二进气口11'，并且第二进气口11'处于高压级转子2'的进气侧，机身1'的下部右端设置有第二排气口12'，并且第二排气口12'处于高压级转子2'的排气侧。

高压级压缩机构工作时，电机（未示出）驱动一对高压级转子2'旋转，从而使得经过低压级压缩的空气从第二进气口11'进入机身1，并被吸入一对高压级转子2'的内部，随着一对高压级转子2'的继续旋转，空气被压缩的同时逐渐向右流动，最终从高压级转子2'下部的右端排出，从而进入第二排气口12'。

与低压级同样的，如图6所示，在高压级转子2'的下部设置有高压级滑阀3'，机身1'在高压级滑阀3'所处的位置设置有供高压级滑阀3'左右移动的第二通道13'，并且高压级滑阀3'的左端与机身1'之间形成第二压力调节腔4'，通过改变第二压力调节腔4'的压力，能驱动高压级滑阀3'在第二通道13'中左右移动，从而调节内容积比。

如图7所示，第二压力调节腔4'也具有侧壁和底壁，第二压力调节腔4'的侧壁上设置有供液压油进入的第二进油孔41'，第二压力调节腔4'的侧壁上还设置有供液压油流出的第三出油孔44，在第二压力调节腔4'的底壁上设置有供液压油流出的第四出油孔45，第四出油孔45的数量至少为一个，也可以根据实际的需要进行增加，在本实施例中，第四出油孔45为一个。此外，如图7所示，上述的第二进油孔41'上连接有第二进油油路4101'，第二进油油路4101'上设置有控制第二进油油路4101'开闭的第四阀门4102'。第三出油孔44上连接有第三出油油路4401，第三出油油路4401上设置有控制第三出油油路4401开闭的第五阀门4402。第四出油孔45上连接有第四出油油路4501，第四出油油路4501上设置有控制第四出油油路4501开闭的第六阀门4502。

需要说明的是，在图7中由于视角原因，第二进油油路4101'和第三出油油路4401部分重叠，实际上两者是独立的油路。

本实施例的高压级滑阀3'移动时，可以形成三个不同的内容积比，分别为1.5、2.5和3.0，以下依次说明如何实现。

参见图7，当第五阀门4402控制第三出油油路4401打开，其余阀门关闭时，第二压力调节腔4'中的液压油可以通过第三出油孔44流入第三出油油路4401中，并且由于排气侧压力的存在，使得高压级滑阀3'向左移动，进而第二压力调节腔4'中的液压油最终会全部排入第三出油油路4401中，高压级滑阀3'被保持在第二通道13'的最左侧，此时内容积比为1.5。需要说明的是，压缩机启动时，低压级滑阀3应当处在该位置上，以确保低负载启动。压缩机停机时，高压级滑阀3'同样需要置于该位置一段时间，以确保后续启动时能以低负载启动。

参见图8，当第四阀门4102'和第六阀门4502分别控制第二进油油路4101'和第四出油油路4501打开，其余阀门关闭时，第二进油油路4101'中的液压油可以通过第二进油孔41'进入第二压力调节腔4'，从而推动高压级滑阀3'向右移动，直到高压级滑阀3'的左端移动到第四出油孔45所在的位置，这时液压油可以通过第四出油孔45流入第四出油油路4501内，从而将高压级滑阀3'保持在该位置，此时内容积比为2.5。

参见图9，当第四阀门4102'控制第二进油油路4101打开，其余阀门关闭时，第二进油油路4101'中的液压油可以通过第二进油孔41'进入第二压力调节腔4'，从而推动高压级滑阀3'向右移动，直到高压级滑阀3'的右端抵接在机身1'的内壁上，此时高压级滑阀3'处于最右侧的位置，在这种情况下，第二进油油路4101'中高压的液压油持续喷入第二压力调节腔4'，利用高压级滑阀3'左右两侧的压力，将高压级滑阀3'保持在该位置，此时内容积比为3.0。

本实用新型具有以下技术效果：采用液压油直接推动滑阀进行移动，避免了像现有技术中那样设置液压缸，结构上实现了简化，可以在原有的机身上直接加工得到，成本降低。并且通过压力调节腔中的进油孔和出油孔的开闭，实现滑阀的移动，能将滑阀准确的控制在所需的位置上，确保调节后的内容积比准确。

以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种可调内容积比的螺杆压缩机，包括机身（1；1'），相互啮合且转动设置在所述的机身（1；1'）内、用于对空气进行压缩的一对转子（2；2'），驱动和所述的一对转子（2；2'）旋转的电机，设置在转子（2；2'）的排气侧且滑动设置在机身（1；1'）的通道（13；13'）内、用于改变径向排气口大小的滑阀（3；3'），其特征在于，所述的通道（13；13'）远离排气侧的那端设置有压力调节腔（4；4'），压力调节腔（4；4'）内具有供液压油流入的进油孔（41；41'）和供液压油流出的出油孔，所述的出油孔至少有两个，其中，至少有一个出油孔位于压力调节腔远离排气侧的侧壁上，至少有一个出油孔设置在压力调节腔的底壁上；液压油的压力直接作用在滑阀（3；3'）上，来平衡滑阀（3；3'）两端的压力，调节内容积比。

2.根据权利要求1所述的可调内容积比的螺杆压缩机，其特征在于，所述的进油孔（41；41'）设置在压力调节腔（4；4'）远离排气侧的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的可调内容积比的螺杆压缩机，其特征在于，进油孔（41；41'）和出油孔上分别设置有对应的油路以及控制油路开闭的阀门。

4.根据权利要求1所述的可调内容积比的螺杆压缩机，其特征在于，所述的出油孔有三个，包括设置在压力调节腔（4；4'）远离排气侧的侧壁上的第一出油孔（42），设置在压力调节腔的底壁上的第二出油孔A（431）和第二出油孔B（432），第二出油孔B（432）比第二出油孔A（431）相对靠近排气侧。

5.根据权利要求1所述的可调内容积比的螺杆压缩机，其特征在于，所述的出油孔有两个，包括设置在压力调节腔（4；4'）远离排气侧的侧壁上的第三出油孔（44），设置在压力调节腔的底壁上的第四出油孔（45）。

6.根据权利要求1所述的可调内容积比的螺杆压缩机，其特征在于，所述的出油孔相对靠近压力调节腔（4；4'）的底部。

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