TWI628361B - 水潤滑壓縮系統 - Google Patents

Abstract

本發明的水潤滑壓縮系統在壓縮機的高壓出氣端處的軸承室連通了一散熱的油路系統，透過油路系統對潤滑油的循環以及冷卻，使運轉過程中溫度上升的潤滑油得以循環散熱的方式降溫，增加壓縮機的性能以及穩定性。另一方面，於壓縮機的油潤滑以及水潤滑之間的大氣室連通一負壓系統，以對大氣室提供一負壓。當壓縮室或軸承室發生水氣或是油氣洩漏時，負壓系統得以對密封機構施以負壓，以有效分離油潤滑結構與水潤滑結構，避免潤滑油與水的交互污染。

Description

水潤滑壓縮系統

本發明提供一種空氣壓縮系統，尤指一種水潤滑壓縮系統。

習知的壓縮機依據壓縮室的潤滑特性大致上可分為油潤滑式壓縮機及無油式壓縮機兩種。油潤滑式壓縮機內的潤滑油除了具有潤滑及氣密的作用，在螺旋轉子之間及螺旋轉子與壓縮室之間形成一潤滑油膜，用以防止金屬表面磨擦耗損及防止壓縮氣體洩漏之外，其另一作用為冷卻壓縮過程中所產生的壓縮熱，使壓縮機的壓縮溫度有效降低，提高壓縮效率。

當氣體進入密閉的壓縮腔後，氣體初步開始進行壓縮時，潤滑油會附著於螺旋轉子及壓縮室內壁作為氣密及潤滑之用。

另有一種水潤滑雙螺旋式壓縮機，於壓縮室內採用「無油」潤滑的壓縮結構設計，其壓縮過程中不需任何潤滑油進行潤滑，所以不會產生油氣污染壓縮空氣。然而，這種水潤滑雙螺旋式壓縮機若是屬於大型的機台設計，那麼轉子的同步齒輪在運轉時極易產生顯著的溫度上升，造成後端的軸承室的潤滑油溫度過高而有排熱的問題。

另一方面，當壓縮機在長期運轉之後，壓縮室的軸封會疲勞老化，也可能產生水氣的微漏。當水氣洩漏到大氣室時，會經由潤滑油封被吸到軸承室內，致使潤滑油乳化，影響潤滑油的潤滑性。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種水潤滑壓縮系統，在系統運作時進一步提供機體油潤滑系統的冷卻與穩定性，並防止機體密封結構的洩漏。

為了解決上述問題，本發明的實施例提供了一種水潤滑壓縮系統，包含有一壓縮機、一氣路系統、一水路系統、一油路系統以及一負壓系統。該壓縮機設有一入口端以及一出口端，該壓縮機具有一壓縮室、一第一軸承室以及一第二軸承室，該第一軸承室與該壓縮室間具有一第一大氣室，該第二軸承室與該壓縮室間具有一第二大氣室。該氣路系統連通該壓縮機的該入口端以及該出口端，該氣路系統包含一水氣分離裝置，連通於該壓縮機的該出口端。該水路系統連通一外部水源以及該壓縮機的該入口端。該油路系統連通於該第二軸承室，使該第二軸承室內的潤滑油於該油路系統內循環。該負壓系統連通於該第一大氣室以及該第二大氣室，用以對該第一大氣室以及該第二大氣室提供一負壓。

於本發明所提供的實施例中，其中該第一軸承室具有一第一油封，該第二軸承室具有一第二油封，該壓縮室鄰近該第一大氣室以及該第一軸承室的一端具有一第一密封裝置，且該壓縮室鄰近該第二大氣室以及該第二軸承室的一端具有一第二密封裝置。

於本發明所提供的實施例中，其中該第二軸承室具有一進油口以及一出油口，該油路系統包含有一油泵、一油冷卻器以及一油過濾器。該油泵連通該第二軸承室的該出油口，該油冷卻器連通該油泵，該油過濾器連通該油冷卻器與該第二軸承室的該進油口。其中該第二軸承室內的潤滑油由該出油口經該油泵抽取後、經該油冷卻器冷卻以及該油過濾器過濾後，由該進油口進入該第二軸承室。

於本發明所提供的實施例中，其中該負壓系統包含有一鼓風機以及一負壓噴嘴。該負壓噴嘴連通於該鼓風機、該第一大氣室以及該第二大氣室，該鼓風機對該負壓噴嘴提供氣流，使該負壓噴嘴對該第一大氣室以及該第二大氣室提供該負壓。

於本發明所提供的實施例中，其中該氣路系統另包含一進氣過濾器、一進氣調節閥、一水氣消除器以及一球閥，該進氣過濾器連通該進氣調節閥，該進氣調節閥連通該壓縮機的該入口端，該水氣分離裝置連通該水氣消除器，該球閥連通該水氣消除器。

於本發明所提供的實施例中，其中該水路系統包含一第一水處理裝置、一第二水處理裝置、一冷卻器、一過濾器、一水泵以及一球閥。其中該第一水處理裝置連通該外部水源以及該水氣分離裝置，該第二水處理裝置連通該水氣分離裝置，該水泵連通於該第二水處理裝置以及該壓縮機的一第一注水口之間，該冷卻器連通於該第二水處理裝置以及該過濾器之間，該球閥連通於該過濾器以及該壓縮機的一第二注水口之間。

於本發明所提供的實施例中，其中該第一水處理裝置為RO逆滲透裝置或軟水器，該第二水處理裝置為犧牲陽極處理裝置。

於本發明所提供的實施例中，其中該壓縮機連接於一驅動裝置，該驅動裝置驅動該壓縮機以將進入該入口端的空氣加壓為壓縮空氣並由該出口端送出，其中該驅動裝置為電動馬達、氣動馬達、液壓馬達或渦輪機。

本發明的水潤滑壓縮系統對機體油潤滑結構另外採用了外部的冷卻結構，使運轉過程中溫度上升的潤滑油得以循環散熱的方式降溫，增加壓縮機的性能以及穩定性。另一方面以負壓系統對密封機構施以負壓，以有效分離油潤滑結構與水潤滑結構，避免潤滑油與水的交互污染。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」或「連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣或結構連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接/連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣/結構連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣/結構連接至該第二裝置。

請參考第1圖以及第2圖，其中第1圖為本發明的水潤滑壓縮系統的示意圖，第2圖為水潤滑壓縮系統中的壓縮機一實施例的剖面圖。水潤滑壓縮系統100包含了一壓縮機1、一氣路系統2、一水路系統3、一油路系統4以及一負壓系統5。壓縮機1為一水潤滑壓縮機，能將吸入的氣體與水一起混合後壓縮至一定容積後吐出。壓縮機1連接於一驅動裝置6，在本發明的實施例中，驅動裝置6可以是電動馬達、氣動馬達、液壓馬達或渦輪機，驅動裝置6可驅動壓縮機1以將進入壓縮機的入口端11a的空氣加壓為壓縮空氣並由出口端11b送出。於第2圖中，壓縮機1具有一壓縮室11、一第一軸承室12以及一第二軸承室13，在第一軸承室12與壓縮室11之間由一第一大氣室17隔開，且第一軸承室12設有一第一油封14。在壓縮室11鄰近第一大氣室17的一端設有一第一密封裝置19。在第二軸承室13與壓縮室11之間由一第二大氣室18隔開，並且第二軸承室13設有一第二油封15，而壓縮室11鄰近第二大氣室18的一端具有一第二密封裝置16，其中第二密封裝置16可以是機械軸封或是唇封。

第一軸承室12以及第二軸承室13分別是獨立的潤滑油箱，其內含潤滑油，在壓縮機1運轉對其中的轉子軸承進行潤滑，並且分別利用第一油封14以及第二油封15密封在壓縮室11的前後兩端。在壓縮室11前端的第一軸承室12對轉子軸承進行潤滑，且設置的第一油封14可防止油氣進入密閉的壓縮室11內，造成壓縮空氣受到油氣的污染，在壓縮室11側另外設置第一密封裝置19。而在壓縮室11後端的第二軸承室13同時對轉子軸承以及同步齒輪進行潤滑，且由於其處於壓縮後的高壓排氣端，在設置第二油封15（同樣阻擋潤滑油的油氣洩漏）外，在壓縮室11側另外設置第二密封裝置16（阻擋壓縮空氣與水跑進壓縮機1的第二軸承室13）。

氣路系統2連通於壓縮機1的入口端11a以及出口端11b，其包含了一進氣過濾器21、一進氣調節閥22、一水氣分離裝置23、一水氣消除器24以及一球閥25。其中進氣過濾器21連通進氣調節閥22，進氣調節閥22連通壓縮機1的入口端11a，以將空氣輸入壓縮機1。水氣分離裝置23連通於壓縮機1的出口端11b，其可另設置一壓力安全閥231，水氣消除器24連通於水氣分離裝置23，而球閥25連通水氣消除器24。壓縮機1將混合的壓縮空氣與水由出口端11b輸出後，經水氣分離裝置23、水氣消除器24以及球閥25後，將冷卻後的空氣輸出至系統端。

水路系統3連通一外部水源30以及壓縮機1的入口端11a。更具體地說，水路系統3包含了一第一水處理裝置31、一第二水處理裝置32、一冷卻器33、一過濾器34、一水泵35以及一球閥36。第一水處理裝置31可以是RO逆滲透裝置或軟水器，以進行外部水源30的水質調整。第一水處理裝置31連通外部水源30以及水氣分離裝置23。第二水處理裝置32連通水氣分離裝置23，第二水處理裝置32可為犧牲陽極處理裝置，用以調整水中金屬離子的濃度，使分離後的水可進行水質處理(調整)，以減少對金屬的腐蝕性。水泵35連通於第二水處理裝置32以及壓縮機1的一第一注水口11c之間，用於輔助加壓將水打進壓縮機1的第一注水口11c，以便在啟動時系統無壓力，將一部分水打進壓縮機1。冷卻器33亦連通於第二水處理裝置32以及過濾器34之間，球閥36連通於過濾器34以及壓縮機1的一第二注水口11d之間，冷卻器33可將溫度升高的潤滑水冷卻為溫度低的潤滑水，再經由過濾器34過濾水中的雜質，使循環水具有較佳的潔淨度，再由球閥36控制將水輸送至壓縮機1的壓縮室11。在本發明的水潤滑壓縮系統100中，水路系統3由第一注水口11c以及第二注水口11d注入壓縮機1的壓縮室11的水，可對壓縮室11內的運轉零件以及兩端的軸封裝置進行冷卻，同時具有潤滑與密封等作用，形成一完整的循環系統。

當壓縮系統100為大功率的規格設計時，壓縮機1在運轉過程中產生的熱造成第二軸承室13的潤滑油溫度上升，因此油路系統4連通於第二軸承室13，可使第二軸承室13內的潤滑油得以在油路系統4內循環冷□。如第1圖所示，油路系統4包含了一油泵41、一油冷卻器42以及一油過濾器43。第二軸承室13具有一進油口131以及一出油口132（參考第2圖），油泵41連通出油口132，以將第二軸承室13內的潤滑油抽離並送至連通於油泵41的油冷卻器42進行冷卻。油過濾器43連通油冷卻器42以及進油口131，冷卻後的潤滑油在經過油過濾器43過濾後，再由進油口131進入第二軸承室13。

負壓系統5則分別連通於第一大氣室17以及第二大氣室18。第一大氣室17以及第二大氣室18分別介於第一軸承室12與壓縮室11以及第二軸承室13與壓縮室11之間，為了避免壓縮室11軸封疲勞老化而發生水氣洩漏，負壓系統5利用一鼓風機51連通於一負壓噴嘴52，負壓噴嘴52再連通於第一大氣室17以及第二大氣室18。負壓噴嘴52為一小截面積流道，當鼓風機51對負壓噴嘴52提供氣流時，氣流流經負壓噴嘴52的流道的速度會加快，依據白努力定律，流道的氣壓會下降，從而對第一大氣室17以及第二大氣室18提供一負壓。因此若有由壓縮室11滲漏出來的水氣（或是由第一軸承室12或第二軸承室13滲漏出來的油氣，在進入第一大氣室17或第二大氣室18時，即因為負壓系統5所產生的負壓而流向負壓噴嘴52，並進入大氣中（如第1圖所示），因此負壓系統5可作為水潤滑壓縮系統100的主動防洩漏裝置。

本發明的水潤滑壓縮系統100在壓縮機1的高壓出氣端處的軸承室連通了一散熱的油路系統，透過油路系統對潤滑油的循環以及冷卻，使運轉過程中溫度上升的潤滑油得以循環散熱的方式降溫，增加壓縮機1的性能以及穩定性。另一方面，於壓縮機1的油潤滑以及水潤滑之間的大氣室連通一負壓系統，以對大氣室提供一負壓。當壓縮室或軸承室發生水氣或是油氣洩漏時，負壓系統得以對密封機構施以負壓，以有效分離油潤滑結構與水潤滑結構，避免潤滑油與水的交互污染。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧壓縮機

11‧‧‧壓縮室

11a‧‧‧入口端

11b‧‧‧出口端

11c‧‧‧第一注水口

11d‧‧‧第二注水口

12‧‧‧第一軸承室

13‧‧‧第二軸承室

14‧‧‧第一油封

15‧‧‧第二油封

16‧‧‧第二密封裝置

17‧‧‧第一大氣室

18‧‧‧第二大氣室

19‧‧‧第一密封裝置

131‧‧‧進油口

132‧‧‧出油口

2‧‧‧氣路系統

21‧‧‧進氣過濾器

22‧‧‧進氣調節閥

23‧‧‧水氣分離裝置

231‧‧‧壓力安全閥

24‧‧‧水氣消除器

25‧‧‧球閥

3‧‧‧水路系統

30‧‧‧外部水源

31‧‧‧第一水處理裝置

32‧‧‧第二水處理裝置

33‧‧‧冷卻器

34‧‧‧過濾器

35‧‧‧水泵

36‧‧‧球閥

4‧‧‧油路系統

41‧‧‧油泵

42‧‧‧油冷卻器

43‧‧‧油過濾器

5‧‧‧負壓系統

51‧‧‧鼓風機

52‧‧‧負壓噴嘴

6‧‧‧驅動裝置

100‧‧‧水潤滑壓縮系統

第1圖為本發明的水潤滑壓縮系統的示意圖。 第2圖為水潤滑壓縮系統中的壓縮機一實施例的剖面圖。

Claims (7)

1. 一種水潤滑壓縮系統，包含有：一壓縮機，該壓縮機設有一入口端以及一出口端，該壓縮機具有一壓縮室、一第一軸承室以及一第二軸承室，該第一軸承室與該壓縮室間具有一第一大氣室，該第二軸承室與該壓縮室間具有一第二大氣室；一氣路系統，連通該壓縮機的該入口端以及該出口端，該氣路系統包含一水氣分離裝置，連通於該壓縮機的該出口端；一水路系統，連通一外部水源以及該壓縮機的該入口端；一油路系統，連通於該第二軸承室，使該第二軸承室內的潤滑油於該油路系統內循環；以及一負壓系統，連通於該第一大氣室以及該第二大氣室，用以對該第一大氣室以及該第二大氣室提供一負壓，該負壓系統包含有：一鼓風機；以及一負壓噴嘴，連通於該鼓風機、該第一大氣室以及該第二大氣室，該鼓風機對該負壓噴嘴提供氣流，使該負壓噴嘴對該第一大氣室以及該第二大氣室提供該負壓。
2. 如請求項1所述的水潤滑壓縮系統，其中該第一軸承室具有一第一油封，該第二軸承室具有一第二油封，該壓縮室鄰近該第一大氣室以及該第一軸承室的一端具有一第一密封裝置，且該壓縮室鄰近該第二大氣室以及該第二軸承室的一端具有一第二密封裝置。
3. 如請求項1所述的水潤滑壓縮系統，其中該第二軸承室具有一進油口以及一出油口，該油路系統包含有：一油泵，連通該第二軸承室的該出油口；一油冷卻器，連通該油泵；以及一油過濾器，連通該油冷卻器與該第二軸承室的該進油口；其中該第二軸承室內的潤滑油由該出油口經該油泵抽取後、經該油冷卻器冷卻以及該油過濾器過濾後，由該進油口進入該第二軸承室。
4. 如請求項1所述的水潤滑壓縮系統，其中該氣路系統另包含一進氣過濾器、一進氣調節閥、一水氣消除器以及一球閥，該進氣過濾器連通該進氣調節閥，該進氣調節閥連通該壓縮機的該入口端，該水氣分離裝置連通該水氣消除器，該球閥連通該水氣消除器。
5. 如請求項1所述的水潤滑壓縮系統，其中該水路系統包含一第一水處理裝置、一第二水處理裝置、一冷卻器、一過濾器、一水泵以及一球閥；其中該第一水處理裝置連通該外部水源以及該水氣分離裝置，該第二水處理裝置連通該水氣分離裝置，該水泵連通於該第二水處理裝置以及該壓縮機的一第一注水口之間，該冷卻器連通於該第二水處理裝置以及該過濾器之間，該球閥連通於該過濾器以及該壓縮機的一第二注水口之間。
6. 如請求項5所述之水潤滑壓縮系統，其中該第一水處理裝置為RO逆滲透裝置或軟水器，該第二水處理裝置為犧牲陽極處理裝置。
7. 如請求項1所述的水潤滑壓縮系統，其中該壓縮機連接於一驅動裝置，該驅動裝置驅動該壓縮機以將進入該入口端的空氣加壓為壓縮空氣並由該出口端送出，其中該驅動裝置為電動馬達、氣動馬達、液壓馬達或渦輪機。