一種噴水單螺桿無油壓縮機(jī)的壓力和溫度平衡法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通用機(jī)械壓縮機(jī)領(lǐng)域，具體涉及噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)的壓力和溫度平衡法及軸承密封冷卻系統(tǒng)，并延伸涉及到單螺桿工藝壓縮機(jī)(如壓縮多種化工氣體、蒸汽等)及單螺桿膨脹機(jī)，以及噴水雙螺桿無油壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]噴水單螺桿無油壓縮機(jī)是一種節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、紡織、電子、噴漆、航天技術(shù)、軍工、科研等要求純凈壓縮空氣的行業(yè);其可靠性、噪音、能耗等性能方面比活塞式及雙螺桿式無油機(jī)有著明顯的優(yōu)勢。
[0003]噴水單螺桿無油壓縮機(jī)與噴油單螺桿壓縮機(jī)的最大區(qū)別在于被壓縮的水氣流體需要具備長久可靠的密封系統(tǒng)，絕對(duì)不允許潤滑冷卻水滲漏到高速旋轉(zhuǎn)的軸承。
[0004]現(xiàn)噴水單螺桿無油壓縮機(jī)密封使用的是機(jī)械密封，如圖2，件2B、3B，屬易損件，使用壽命只能在I萬小時(shí)之內(nèi)，不能滿足長期24小時(shí)連續(xù)使用的工況，如化工、紡織行業(yè)的連續(xù)供氣。
[0005]機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)之間高速旋轉(zhuǎn)的面摩擦產(chǎn)生的熱量需系統(tǒng)提供大量的冷卻水，降低了壓縮機(jī)的效率。
[0006]現(xiàn)噴水單螺桿無油壓縮機(jī)采用的軸承是靠少量固態(tài)油脂潤滑的全密封滾動(dòng)軸承，如圖2，件1B、4B，其散熱條件差，它不如噴油機(jī)用液態(tài)油直接潤滑可帶走軸承產(chǎn)生的熱量，所以大功率的噴水無油機(jī)易產(chǎn)生高溫，而且潤滑脂易熔化、焦化及流失，而減少了軸承的使用壽命，并由于軸承損壞而造成的機(jī)器故障。
[0007]機(jī)械密封和軸承的更換、檢測需將主機(jī)運(yùn)輸至專業(yè)工廠進(jìn)行，則增加了機(jī)器的運(yùn)行和維修成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問題，我們經(jīng)過長期試驗(yàn)，提出一種噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)的壓力和溫度平衡法，即利用流體運(yùn)動(dòng)壓力平衡的原理，在壓縮機(jī)工作時(shí)將高壓端螺桿與機(jī)體配合間隙處泄漏的高壓水氣流體部分轉(zhuǎn)移分流到吸氣端的負(fù)壓區(qū)，避免流體流向軸承，省去了承受高壓的機(jī)械密封，從根本上消除了水氣流體泄漏到軸承的根源。使阻流型的被動(dòng)密封變?yōu)閷?dǎo)流型的主動(dòng)密封。
[0009]同時(shí)利用分流的水氣流體通過二端軸承的外圈，達(dá)到冷卻軸承的目的，使軸承的運(yùn)行溫度和系統(tǒng)流體的溫度基本平衡相同。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)的壓力和溫度平衡法及軸承的密封冷卻系統(tǒng)主要包括機(jī)體組件，螺桿前軸承座組件、螺桿后軸承座組件、螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0011]所述的機(jī)體組件為安裝基礎(chǔ)件，中間機(jī)體圓柱孔與螺桿體精密配合，螺桿前軸承座組件安裝在機(jī)體的左側(cè)，螺桿后軸承座組件安裝在機(jī)體的右側(cè)。機(jī)體的右側(cè)孔壁上開有一分流孔，機(jī)體的左側(cè)孔壁上開有一回流孔;機(jī)體的上方設(shè)置了空氣、潤滑水的進(jìn)口和排氣口。機(jī)體的左端并與電機(jī)連接座連接，使電機(jī)的動(dòng)力傳至螺桿旋轉(zhuǎn)。
[0012]所述的螺桿前軸承座組件包括前軸承座，前軸承支承套，前雙唇包膠油封，孔用擋圈，圓柱滾子軸承、軸用擋圈、前軸承壓蓋、O型密封圈。
[0013]所述的軸承支承套用6個(gè)螺釘固定在前軸承座上;雙唇包膠油封安裝在前軸承座孔中，并用孔用擋圈軸向限位;軸承內(nèi)外圈可分離，其內(nèi)圈固定在螺桿軸上，用軸用擋圈限位;軸承外圈安裝在軸承支承套孔中；前軸承壓蓋用螺釘固定在軸承支撐套上;為了保證軸承支承套和前軸承座接合面水氣流體不泄漏，中間裝有O型密封圈。
[0014]所述的螺桿后軸承座組件包括后軸承座、后雙唇包膠油封、孔用擋圈、角接觸軸承、軸承墊圈、軸承隔套、軸承壓板、右軸承壓蓋、流量調(diào)節(jié)螺釘、O型密封圈。
[0015]所述的螺桿后軸承座組件用8只螺釘固定在機(jī)體的右端面，右雙唇包膠油封安裝在后軸承座孔中，并用孔用擋圈軸向限位。角接觸軸承內(nèi)圈安裝在螺桿軸右端，通過軸承套用軸承壓板及3只螺釘壓緊在螺桿軸上。軸承外圈通過在右軸承壓蓋壓緊在后軸承座上。
[0016]所述的后軸承座左邊內(nèi)腔通過2塊隔板分成主分流區(qū)和付分流區(qū)，并分別開有分流孔;右邊角接觸軸承安裝部位設(shè)置成夾層，設(shè)有一環(huán)形水槽，下部開有進(jìn)水孔，上部開有出水口。
[0017]所述的后軸承座前隔板圓周陣列了 4只螺孔及螺塞。
[0018]所述的螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過二端軸承安裝在前軸承座和后軸承座上;螺桿體通過平鍵固定在螺桿軸上，左端用螺桿軸臺(tái)階限位，右端用圓螺母旋緊，螺母徑向并用緊定螺釘鎖緊。
[0019]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有效效果是；(I)運(yùn)用流體運(yùn)動(dòng)壓力溫度平衡原理，采用分流卸壓的方法，避免流體流向軸承而解決了軸承的防水問題。(2)去掉了易損件機(jī)械密封的短期更換，機(jī)器能適應(yīng)長期連續(xù)工作的工況，如紡織、化工行業(yè)。(3)通過水氣流體冷卻軸承，軸承永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生高溫，確保了軸承的長期使用壽命。(4)密封系統(tǒng)比采用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量相對(duì)減少，特別是省去了價(jià)格較貴的機(jī)械密封，大幅度降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案。下面將實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)壓力和溫度平衡法其壓力和溫度平衡原理圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例現(xiàn)有噴水單螺桿無油壓縮機(jī)軸承和密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)壓力和溫度平衡法其螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受力平衡簡圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種噴水單螺桿無油壓縮機(jī)流體運(yùn)動(dòng)壓力和溫度平衡法其機(jī)械結(jié)構(gòu)圖； 圖中數(shù)字和字母表示的相應(yīng)部件名稱。
[0022]附圖1中所示:
1A、圓柱滾子軸承2A、左包膠油封3A、圓周陣列冷卻孔4A、吸氣區(qū)5A、螺桿6A、螺桿軸7A、流體壓縮區(qū)8A、高壓區(qū)9A、流量調(diào)節(jié)螺釘10A、前隔板11A、主分流區(qū)12A、球閥13A、機(jī)體14A、中間隔板15A、右包膠油封16A、成對(duì)角接觸軸承17A、環(huán)形冷卻區(qū)18A、付分流區(qū)附圖4所示
1.電機(jī)連接座2.爪型聯(lián)軸器3.前軸承壓蓋4.軸承支承套5.圓柱滾子軸承6.0型密封圈(I) 7.前軸承座8.前雙唇包膠油封9.機(jī)體10鎖緊螺母11.0型密封圈(2)12.孔用擋圈(I) 13.軸承隔套14.成對(duì)角接觸軸承15.右軸承壓蓋16.軸承壓板17.軸承墊圈18.后雙唇包膠油封19.流量調(diào)節(jié)螺釘20.后軸承座21.平鍵22.螺桿23.螺桿軸24.孔用擋圈(2) 25.0型密封圈(3) 26.0型密封圈(4) 27.軸用擋圈。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的它實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]實(shí)施例。
[0026]如圖1所示，噴水單螺桿無油壓縮機(jī)壓力和溫度平衡法流體流程:從G口進(jìn)入的空氣、水混合流體被吸入吸氣區(qū)的螺桿腔，隨著螺桿星輪付的嚙合旋轉(zhuǎn)，在壓縮區(qū)7A進(jìn)行壓縮，其大部分高壓水氣流體，從機(jī)體13A的三角形排氣口進(jìn)入水氣桶;從螺桿5A外園與機(jī)體13A內(nèi)孔配合間隙在K處泄漏的少量高壓水氣流體在螺桿5A的右端面和機(jī)體前隔板1A的左側(cè)形成高壓區(qū)8A;將有一部分高壓水氣流體從螺桿軸6A與機(jī)體前隔板1A孔形成的縫隙m處流進(jìn)主分流區(qū)IIA，再從機(jī)體A口經(jīng)球閥12 A進(jìn)入B口，再從B口流經(jīng)環(huán)形冷卻區(qū)17A而冷卻成對(duì)角接觸軸承16A，并通過出口C至D口，使水氣流體流到機(jī)體左端吸氣區(qū)4A，并吸入螺桿5A吸氣腔。
[0027]在主分流區(qū)11A，大部分流體從A口流出進(jìn)入B口，同時(shí)還有一部分水氣流體經(jīng)螺桿軸外園6A與機(jī)體中間隔板14A孔形成的縫隙η處流入付分流區(qū)18A，這部分水氣流體經(jīng)E 口流至Fl和F2進(jìn)入圓周陣列冷卻孔3Α冷卻圓柱滾子軸承，并流到低壓區(qū)4Α吸入螺桿5Α的吸氣腔。
[0028]如圖1所示，噴水單螺桿無油壓縮機(jī)壓力和溫度平衡法平衡機(jī)理:當(dāng)壓縮機(jī)在加載運(yùn)行時(shí)，左邊吸氣區(qū)4Α是負(fù)壓，當(dāng)從進(jìn)氣閥進(jìn)來的大量空氣和水被吸入螺桿吸氣腔時(shí)，同時(shí)從機(jī)體右端主分流區(qū)IlA和付分流區(qū)17Α的水氣流體也同時(shí)被吸入螺桿體吸氣腔，因吸氣口的壓力小于大氣壓，所以水氣流體不會(huì)流向軸承和泄漏到機(jī)體外。
[0029]當(dāng)壓縮機(jī)在卸載運(yùn)行和停車時(shí)，由于進(jìn)氣閥關(guān)閉，吸氣區(qū)不再是負(fù)壓，為了防止機(jī)體的少量殘余水氣流體溢出，兩端在軸承的前面各安裝了一件雙唇包膠油封，由于油封不需承受如加載時(shí)的高壓，所以受力很小，而且直接受到水的潤滑，磨損很小，使用壽命很長。
[0030]由于主分流區(qū)11 A的水氣流體從A、B口流入環(huán)形冷卻區(qū)17A，使成對(duì)角接觸軸承16A得到充分的冷卻；又付分流區(qū)18A的水氣流體從E 口流入Fl、F2 口至圓周陣列冷卻孔3A，使左側(cè)圓柱滾子軸承IA也得到冷卻。流體運(yùn)動(dòng)帶走了軸承運(yùn)行的溫度，使軸承的運(yùn)行溫度基本與系統(tǒng)的排氣溫度平衡相同，一般在50°C左右，因軸承在常溫下運(yùn)行，可保持軸承的使用壽命至少5年以上。
[0031 ] 實(shí)示例
如圖3所示，噴水單螺桿無油壓縮機(jī)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力平衡分析:在螺桿星輪付嚙合運(yùn)動(dòng)中，由于二星輪對(duì)稱螺桿的上下方，所以螺桿所受的徑向力Prl和Pr2可相互平衡，而在壓縮過程中，螺桿左邊吸氣端受到空氣的壓力Pxl，而左側(cè)高壓端則主要受到螺桿機(jī)體配合間隙泄漏的高壓流體產(chǎn)生的軸向力Px2。由于空氣的壓強(qiáng)很小，只有0.103Mpa，而Px2壓強(qiáng)是它的幾倍，顯然二軸向力不能平衡，當(dāng)我們把泄漏的