CN219865620U - 一种集成冷却式气体压缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成冷却式气体压缩装置，包括气体压缩机、冷却器主体、制冷模块和电机冷却模块，冷却器主体设有冷却腔体和冷却通道，冷却腔体中灌装有冷却媒介，冷却通道贯穿冷却腔体，压缩气体在穿过冷却通道时可通过冷却通道与冷却腔体中的冷却媒介进行热交换，制冷模块用于对冷却腔体中的冷却媒介进行冷却，电机冷却模块用于利用冷却媒介对气体压缩机的电机进行冷却。本实用新型的有益效果在于：提供了一种能够独立自循环式冷却的气体压缩装置，通过集成的冷却压缩机对压缩气体及气体压缩机的电机进行冷却，简化了整机的系统散热结构，让整机空间布局更为紧凑，提高了换热效率及换热稳定性。

Description

一种集成冷却式气体压缩装置

技术领域

本实用新型涉及气体压缩装置技术领域，尤其是指一种集成冷却式气体压缩装置。

背景技术

在压缩空气系统中冷却涉及多个阶段，主要集中于电机本体的冷却、压缩空气的冷却及变频器的冷却等。传统的冷却方案中，对电机本体采用水冷加风冷的形式，一般使用外部冷却水塔型式，高处冷却水塔中的冷却水在重力的作用下进入压缩系统内部，在经过分流装置，将冷却水分流至电机、空气冷却器、变频器等不同部位进行冷却。传统的冷却方案不仅需要建造外部冷却水塔，还需要使用多个冷却散热装置，存在冷却系统复杂、维护不便及成本较高等缺点。

专利CN113833682A-一种磁悬浮空压机，提供了一种传统式的压缩系统整机冷却方案，压缩空气冷却方面使用中间冷却器和后冷却器对空气进行冷却，冷却水的来源与电机水冷冷却水的来源相同。该方案的使用较为广泛，成熟度较高。但整机系统复杂，建造水塔成本较高且制冷效果受外界温度影响较大。

专利CN114017294A-一种核电厂仪用压缩空气冷却系统及方法，提供一种压缩空气冷却系统及方法，该发明在设备冷却水管路的基础上增加冷却水箱，与设备冷却水管路并联及部分重合，在设备冷却水不足时为气体压缩机提供冷却水，该方案在传统方案的基础上进行了改进，在冷却效果上得到了一定的改善，但该方案的冷却系统依旧存在复杂，维护不便的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构合理，容易维护的低成本的集成冷却式气体压缩装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种集成冷却式气体压缩装置，包括气体压缩机、冷却器主体、制冷模块和电机冷却模块，所述冷却器主体设有冷却腔体和冷却通道，所述冷却腔体中灌装有冷却媒介，所述冷却通道贯穿所述冷却腔体，所述气体压缩机的出气口通过所述冷却通道与装置出气口连接，压缩气体在穿过冷却通道时可通过冷却通道与冷却腔体中的冷却媒介进行热交换，所述制冷模块用于对冷却腔体中的冷却媒介进行冷却，所述电机冷却模块用于利用冷却媒介对气体压缩机的电机进行冷却。

进一步的，所述制冷模块包括制冷压缩机、制冷端和散热端，所述制冷端设置于所述冷却腔体的内部，所述散热端连接有散热板，所述散热板设有散热风扇。

进一步的，所述电机冷却模块包括涡轮泵和电机散热管路，所述涡轮泵固定于所述冷却器主体上，所述电机散热管路设置于气体压缩机的电机上，所述冷却腔体设有出水口和入水口，所述涡轮泵的入水口与所述冷却腔体的出水口连接，所述涡轮泵的出水口与所述电机散热管路的一端连接，所述电机散热管路的另一端与冷却腔体的入水口连接。

进一步的，所述电机散热管路为螺旋管道，所述螺旋管道内置于所述气体压缩机的电机的壳体中。

进一步的，所述冷却通道由多根并列设置的冷却通道管组成。

进一步的，每根冷却通道管均设有安装支架，安装支架沿圆周方向均匀设置有翅片，所述翅片远离安装支架的一端与所述冷却通道管的内壁抵接。

进一步的，所述气体压缩机为二级气体压缩机，所述冷却器主体对应设有第一冷却通道和第二冷却通道，所述气体压缩机的一级出气口与第一冷却通道的一端连接，所述第一冷却通道的另一端与气体压缩机的二级进气口连接，所述气体压缩机的二级出气口与第二冷却通道的一端连接，所述第二冷却通道的另一端与装置出气口连接。

进一步的，还包括变频器冷却组件，所述变频器冷却组件包括第二涡轮泵和变频器散热管路，所述第二涡轮泵的出水口与变频器散热管路的一端连接，变频器散热管路的另一端与冷却腔体的入水口连接。

进一步的，所述冷却器主体设有加注口，所述加注口与所述冷却腔体连通。

进一步的，所述冷却媒介为水或冷媒。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种能够独立自循环式冷却的气体压缩装置，通过集成的冷却压缩机对压缩气体及气体压缩机的电机进行冷却，简化了整机的系统散热结构，让整机空间布局更为紧凑，提高了换热效率及换热稳定性。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构：

图1为本实用新型的集成冷却式气体压缩装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型的冷却器主体的整体结构示意图；

图3为本实用新型的冷却器主体的内部结构示意图；

图4为本实用新型的冷却通道的内部结构示意图；

图5为本实用新型的气体压缩机的电机的剖面结构示意图；

1-气体压缩机；11-一级压缩风机；111-一级进气口；112-一级出气口；12-二级压缩风机；121-二级进气口；122-二级出气口；13-螺旋管道；

2-冷却器主体；21-冷却腔体；211-出水口；212-入水口；22-冷却通道；221-第一冷却通道；222-第二冷却通道；223-冷却通道管；2231-安装支架；2232-翅片；23-盖子；

31-制冷压缩机；32-散热板；33-散热风扇；34-保护罩；

41-涡轮泵；411-泵体出水口；42-输送管路；43-回水管路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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装置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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

实施例

请参阅图1至图5，一种集成冷却式气体压缩装置，包括气体压缩机1、冷却器主体2、制冷模块和电机冷却模块，所述冷却器主体2设有冷却腔体21和冷却通道22，所述冷却腔体21中灌装有冷却媒介，为了方便灌装及补充冷却媒介，所述冷却器主体2设有加注口，所述加注口与所述冷却腔体21连通，用户可通过加注口观察冷却媒质是否足够，并通过加注口补充冷却媒介。加注口还设有盖子23，盖子23与加注口通过螺纹连接，能够保证盖合可靠的同时，方便开启。

所述冷却通道22贯穿所述冷却腔体21，所述气体压缩机的出气口通过所述冷却通道22与装置出气口连接，压缩气体在穿过冷却通道22时可通过冷却通道22与冷却腔体21中的冷却媒介进行热交换。

本实施例中，气体压缩机1包括电机和压缩风机，电机的转轴与压缩风机连接，压缩风机的进气口与装置进气口连接，气体通过装置进气口进入压缩风机的进气口，经过气体压缩机1的做功增压，得到高温高压气体，并由压缩风机的出气口排出，由于压缩气体的过程中会使气体温度升高，需要将排出的高温高压气体进行冷却，因此将排出的高温高压气体输送至冷却通道22，让高温高压气体通过冷却通道22与冷却腔体21中的冷却媒介进行热交换，从而降低压缩气体的温度，再通过装置出气口将压缩气体排出，进入下一工作环节。

为了提高换热效率，需要保证压缩气体与冷却通道的接触面积尽可能的大，所述冷却通道22由多根并列设置的冷却通道管223组成，每根冷却通道管223之间设有间隔，冷却媒介可跟每根冷却通道管223充分接触，每根冷却通道管223均设有安装支架2231，安装支架2231与冷却通道管223的轴心重合，安装支架2231沿圆周方向均匀设置有多个翅片2232，所述翅片2232远离安装支架2231的一端与所述冷却通道管223的内壁抵接，即能够增加冷却通道管223与气体接触的面积，提高换热效率。压缩气体在通过冷却通道管223时，即可将热量通过冷却通道管223及翅片2232散发至冷却腔体21的冷媒中，实现对压缩气体的降温。

在一个实施例中，制冷模块包括制冷压缩机31、制冷端和散热端，所述制冷端设置于所述冷却腔体21的内部，制冷端可对冷却腔体21内的冷却媒介进行冷却，使冷却水温维持在一个额定范围内，满足电机和压缩空气的换热需求。所述散热端连接有散热板32，所述散热板32设有散热风扇33。散热风扇33的外侧还设有保护罩34，可以防止异物对风扇的扇叶造成破坏。

通过制冷压缩机31做功，可让制冷压缩机31内的雪种在制冷端吸收热量，从而对冷却腔体21内的冷却媒介进行冷却降温，吸收热量完毕的雪种则通过散热板32进行散热，为了能够将散热板32上的热量快速散发至外界，散热板32设有散热鳍片，散热鳍片能够增加与空气的接触面积，增加散热效率，散热板32上还设有散热风扇33，可通过散热风扇33对散热片32吹风以增加空气对流，从而更为高效地带走散热板32上的热量。

同理，所述制冷模块可以为由多个半导体制冷片组成的半导体制冷片组，冷却器主体为导热材料制成，并由保温材料包裹，以降低冷却器主体与外界的热交换。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端，由于当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。因此，将半导体制冷片组的制冷端贴合于冷却器主体一侧的外表面，半导体制冷片组的发热端与散热板连接，为了能够将半导体制冷片组的发热端产生的热量快速散发至外界，散热板设有散热鳍片，散热鳍片能够增加与空气的接触面积，增加散热效率，散热板上还设有散热风扇，可通过散热风扇对散热片吹风以增加空气对流，从而更为高效地带走散热板上的热量，让半导体制冷片组的制冷效率更为高效。

所述电机冷却模块用于利用冷却媒介对气体压缩机的电机进行冷却。

所述电机冷却模块包括涡轮泵41和电机散热管路，所述涡轮泵41固定于所述冷却器主体2的一侧，所述电机散热管路设置于气体压缩机1的电机上，电机散热管路可以为一个带有内管道的散热板，散热板贴合于电机的外侧，所述冷却腔体21设有出水口211和入水口212，所述涡轮泵41的泵体入水口通过进水管路与所述冷却腔体21的出水口211连接，所述涡轮泵的泵体出水口411通过输送管路42与散热板的内管道的一端连接，散热板的内管道的另一端通过回水管路43与冷却腔体21的入水口212连接。同理，电机散热管路也可以为螺旋缠绕贴合于电机外侧的外管道。

通过涡轮泵41将冷却腔体21中的冷却媒介输送至电机散热管路与电机进行热交换，热交换完毕的冷却媒质由电机散热管路的另一端回到冷却腔体中，再由制冷模块降温，从而实现通过循环流动的冷却媒介对气体压缩机1的电机进行冷却。

在一个实施例中，所述电机散热管路为螺旋管道13，所述螺旋管道13内置于所述气体压缩机1的电机的壳体中。

在制造电机壳体的时候，将电机散热管路呈螺旋状集成在电机的筒状壳体中，并在电机的筒状壳体上预留电机进水口和电机出水口，通过管路分别与冷却腔体的入水口和涡轮泵的出水口连接，可以让电机结构更为紧凑的同时，使电机获得更好热交换效果，将电机工作时产生的热量及时通过冷却媒介快速带走。

在一个实施例中，所述气体压缩机1为二级气体压缩机，采用二级气体压缩机能够获得更高压缩度的压缩气体。所述冷却器主体2对应设有第一冷却通道221和第二冷却通道222，所述气体压缩机1的一级出气口与第一冷却通道221的一端连接，所述第一冷却通道221的另一端与气体压缩机的二级进气口连接，所述气体压缩机的二级出气口与第二冷却通道222的一端连接，所述第二冷却通道222的另一端与装置出气口连接。

具体的，气体压缩机包括电机、一级压缩风机11和二级压缩风机12，电机的转轴的一端与一级压缩风机11连接，电机的转轴的另一端与二级压缩风机12连接，一级压缩风机11的一级进气口111与装置进气口连接，气体通过装置进气口进入一级压缩风机11的一级进气口111，经过气体压缩机1的第一次做功增压，由一级压缩风机11的一级出气口112排出，排出的高温高压气体输送至第一冷却通道221，让高温高压气体通过第一冷却通道221与冷却腔体21中的冷却媒介进行第一次热交换，从而降低压缩气体的温度，降温后的压缩气体进入二级压缩风机12的二级进气口121，经过气体压缩机1的第二次做功增压，再由二级压缩风机12的二级出气口122排出，排出的高温高压气体输送至第二冷却通道222，让高温高压气体通过第二冷却通道222与冷却腔体21中的冷却媒介进行第二次热交换，再次降低压缩气体的温度，最后通过装置出气口将经过二次压缩的压缩气体排出，进入下一工作环节。

在一个实施例中，还包括变频器冷却组件，所述变频器冷却组件包括第二涡轮泵和变频器散热管路，所述第二涡轮泵的出水口与变频器散热管路的一端连接，变频器散热管路的另一端与冷却腔体的入水口连接。

通过集成变频器的冷却方案，能够提高整机的冷却系统的一体性，让整机的冷却系统更为紧凑。

所述冷却媒介为水或冷媒。

通过水冷方式对压缩气体及电机进行冷却，能够在成本较低的情况下保证热交换效率。

为了能够获得更好的热交换效率，还可以通过将水替换成冷媒，采用冷媒对压缩气体及电机进行冷却。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种能够独立自循环式冷却的气体压缩装置，通过集成的冷却压缩机对压缩气体及气体压缩机的电机进行冷却，简化了整机的系统散热结构，让整机空间布局更为紧凑，提高了换热效率及换热稳定性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：包括气体压缩机、冷却器主体、制冷模块和电机冷却模块，所述冷却器主体设有冷却腔体和冷却通道，所述冷却腔体中灌装有冷却媒介，所述冷却通道贯穿所述冷却腔体，所述气体压缩机的出气口通过所述冷却通道与装置出气口连接，压缩气体在穿过冷却通道时可通过冷却通道与冷却腔体中的冷却媒介进行热交换，所述制冷模块用于对冷却腔体中的冷却媒介进行冷却，所述电机冷却模块用于利用冷却媒介对气体压缩机的电机进行冷却。

2.根据权利要求1所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述制冷模块包括制冷压缩机、制冷端和散热端，所述制冷端设置于所述冷却腔体的内部，所述散热端连接有散热板，所述散热板设有散热风扇。

3.根据权利要求2所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述电机冷却模块包括涡轮泵和电机散热管路，所述涡轮泵固定于所述冷却器主体上，所述电机散热管路设置于气体压缩机的电机上，所述冷却腔体设有出水口和入水口，所述涡轮泵的入水口与所述冷却腔体的出水口连接，所述涡轮泵的出水口与所述电机散热管路的一端连接，所述电机散热管路的另一端与冷却腔体的入水口连接。

4.根据权利要求3所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述电机散热管路为螺旋管道，所述螺旋管道内置于所述气体压缩机的电机的壳体中。

5.根据权利要求1所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述冷却通道由多根并列设置的冷却通道管组成。

6.根据权利要求5所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：每根冷却通道管均设有安装支架，安装支架沿圆周方向均匀设置有翅片，所述翅片远离安装支架的一端与所述冷却通道管的内壁抵接。

7.根据权利要求1所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述气体压缩机为二级气体压缩机，所述冷却器主体对应设有第一冷却通道和第二冷却通道，所述气体压缩机的一级出气口与第一冷却通道的一端连接，所述第一冷却通道的另一端与气体压缩机的二级进气口连接，所述气体压缩机的二级出气口与第二冷却通道的一端连接，所述第二冷却通道的另一端与装置出气口连接。

8.根据权利要求3所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：还包括变频器冷却组件，所述变频器冷却组件包括第二涡轮泵和变频器散热管路，所述第二涡轮泵的出水口与变频器散热管路的一端连接，变频器散热管路的另一端与冷却腔体的入水口连接。

9.根据权利要求1所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述冷却器主体设有加注口，所述加注口与所述冷却腔体连通。

10.根据权利要求1所述的集成冷却式气体压缩装置，其特征在于：所述冷却媒介为水或冷媒。