CN102705238A - 一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机，属于机械技术领域。它解决了现有的串接式多级螺杆压缩机易泄漏且压缩压力不够大的问题。本无轴封的串接式多级螺杆压缩机，包括若干台独立压缩主机串联连接组成，各级压缩主机具有各自独自的壳体，各级串联的压缩主机的容积由前至后依次减小，相邻压缩主机的螺杆轴通过传动联接件联接传动，相邻压缩主机的壳体之间通过密封件连接在一起，法兰筒的底部设置有一回油通孔，回油通孔与前一级主机的进气口相连接。它由多台独立的压缩主机串联而成，便于日常的维护，其中前一级主机的容积大于后一级主机，可以有效地实现多级增压，从而使得后一级主机的排气压力大于前一级主机。它结构紧凑、无泄漏风险。

Description

一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种机械产品中的通用空气压缩机，特别是一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机。

背景技术

串接式多级压缩机是螺杆压缩机的一种形式，因为结构紧凑，传动效率高而被广泛采用，如中国专利（专利号ZL200420042311.6）公开了一种同轴多节单螺杆式空气压缩机，包括一个壳体、一组驱动螺杆的驱动及控制装置、一组智能调节气压稳定的自动控制装置、一个用于油气分离及提供润滑油的油气分离器，壳体内放置主轴，驱动螺杆的驱动及控制装置带动主轴，壳体中带有进气口、出气口和阀门，主轴上具有同轴多节螺纹的螺杆，同轴多节螺纹的螺杆和多组配合螺杆的星轮啮合，由多组配合螺杆啮合的星轮构成螺杆星轮副，在壳体中节与节之间开有节加级输气道，该结构能在一定程度上提高压缩机的能效，方便运输，而且还能提供高压空气，但是这种整体串接式结构的压缩机为多级压缩机，多套螺杆星轮转动副同轴装于同一壳体，整个壳体的铸造和加工的要求较高，且各个部件的装配也十分的复杂，特别是当其中一套螺杆星轮转动副发生故障而需要检修时，需将整个压缩机拆开，费时费力。此外由于该压缩机中螺杆星轮转动副均已固定安装，导致其压缩气体的排量相对固定，一般为普通单台压缩机的定量叠加，不能随意地进行调整，在实际工作中操作非常的不便，影响了应用的灵活性。由此，市场上出现了一种新型的压缩机，如中国专利（专利号：ZL200820050878.6）,公开了一种串联式单螺杆压缩机，它由若干台独立压缩主机串联连接组成，相邻压缩主机的螺杆星轮副的主轴通过传动联接件联接传动，首台压缩主机的主轴输入端与一驱动电机连接，各台压缩主机的壳体为各自独立的壳体，该壳体通过法兰组件连接在一起。该专利中的压缩机由多个相同容量的压缩主机串联而成，次级压缩主机不能实现有效的承压旋转密封，无法做到高压输出，即无法实现超过1.6Mpa的输出压力，使用局限性较大。此外，该类型的螺杆压缩机的主机与电机通过皮带轮、齿轮或联轴器等传动机构传动，其输入轴端或输出端一般通过机械密封或PTFE（聚四氟乙稀）轴封保持密封性，因压缩机工作在高温、高压的环境下，而上述的两类密封件均易于泄漏，它们的使用寿命仅约为6000小时，在空气压缩机的10万小时寿命期间，需由专业人士更换十几次，加上泄漏所造成的污染及停机损失，轴封成为了螺杆压缩机的一个故障源，严重影响了螺杆压缩机的生产效率和经济效益。

其中以二级压缩机最为常见。如美国寿力公司的TS系列双段变容螺杆压缩机就采用了串接式的形式，自上世纪八十年代开始在中国销售，因其是两级压缩，效率高，节能，市场保有率较大，但因为TS系列为有轴封设计，第二级主机的承压旋转密封是个难题，无法做到高压输出，即无法实现超过1.6Mpa的输出压力。同时中压和高压螺杆压缩机虽然在理论上可以实施，但一直未见相关产品上市，也未有工程样机出现，

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构紧凑、传动链简单可靠、无泄漏风险的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，解决串接式多级螺杆压缩机的各级压缩机之间的密封难题，同时达到易装配和易检修的目的，从而实现中高压螺杆压缩机的商品化推广。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机，包括若干台独立压缩主机串联连接组成，所述的各级压缩主机具有各自独自的壳体，其特征在于，所述的各级串联的压缩主机的容积由前至后依次减小，所述的相邻压缩主机的螺杆轴通过传动联接件联接传动，所述的相邻压缩主机的壳体之间通过密封件连接在一起，所述的法兰筒的底部设置有一回油通孔，所述的回油通孔与前一级主机的进气口相连接。

本技术方案中多级螺杆压缩机由多台独立的压缩主机串联而成，便于日常的维护，其中前一级主机的容积大于后一级主机，可以有效地实现多级增压，从而使得后一级主机的排气压力大于前一级主机。同时该多级螺杆压缩机通过设置法兰筒上的回油孔，可以将法兰筒内产生的积油导入到前一级的主机中，避免在前一级的输出轴及后一级的输入轴上设置轴封结构，从而避免了漏油事故的隐患。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的各级压缩主机的螺杆轴输入端位于进气口一侧，螺杆轴输出端位于排气口一侧，最后一级压缩主机没有输出端。本技术方案中前一级主机和后一级主机之间相互连通，即前一级主机的高压端和后一级主机的低压端相通，两者之间的压力相等，可以有效地避免在工作过程中单向泄漏的问题。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的各级压缩主机的螺杆轴输入端设置在右侧轴承座上，螺杆轴输出端设置在左侧轴承座上。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的第一级压缩主机包括第一级螺杆轴、第一级断油阀、放空阀和第一级排气阀，所述的第一级螺杆轴的输入端设置有至少一个缩径环槽，所述的第一级右侧轴承座内设置有与上述的缩径环槽相连通的回油槽，所述的回油槽具有与第一级主机的机体内腔相连通的回油通道。本技术方案中，第一级压缩主机的进气口在运行中，根据工况不同（加载或卸载），相对于大气压力是无压力或负压力状态，所以将螺杆轴输入端设置在机体进气口一侧，在运行中就没有带压力的润滑油外泄的情况，同时机体里飞溅的润滑油通过右侧的轴承流至螺杆轴输入端外的缩径环槽中，靠离心力甩到右侧轴承座的回油槽中，最后经过回油槽与机体之间的回油通道回到机体中，就不存在运行中润滑油泄漏的情况。同时本技术方案中缩径环槽与回油槽之间配合形成迷宫密封结构，可以实现良好的密封效果，避免内部的润滑油泄露。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的第一级右侧轴承座上还设置有一用于连通放空阀和第一级右侧轴承座内腔的放空孔。放空孔设置在第一级螺杆轴的上方，并与第一级螺杆轴的外侧相连通，当压缩机停机时，放空阀放出的压缩空气可在放空孔下面的轴表面形成压力区，能够有效地阻止机体内的润滑油泄漏。

在上述的无轴封喷油单螺杆空气压缩机中，所述的回油通道为设置在第一级右侧轴承座上的回油孔，所述的回油孔连通第一级主机的机体内腔和回油槽的底部。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的密封件为两端具有法兰的中空筒状的法兰筒，所述的法兰筒的两端与压缩主机的壳体通过紧固件相连接。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的法兰筒的侧壁上开设有安装口，所述的安装口上设置有可拆卸的承压盖板，所述的承压盖板与法兰筒密封。承压盖板与法兰筒的承压压力大于前一级主机的排气压力，设置可拆卸的承压盖板，可以通过安装口对传动联接件进行装配，便于检修和维护。

在上述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的法兰筒的一端与前一级压缩主机的左侧轴承座，另一端与后一级压缩主机的右侧轴承座相连接。

在上述的无轴封喷油单螺杆空气压缩机中，所述的第一级排气阀为单向排气阀。单向排气阀在压缩机停机时处于闭合状态，其与放空阀相配合，保证第一级压缩主机内部的密封性。

在上述的一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机中，所述的传动联接件为联轴器。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：1、通过法兰筒将各个压缩主机连接在一起，结构紧凑，且具有良好的密封性，能够保证多级压缩，实现高压输出；2、通过联轴器连接各个压缩主机的螺杆轴，传动链简单可靠，成本低，可靠性高，便于推广；3、用于连接各个压缩主机的密封法兰筒底部设置有回油孔，可以将压缩主机内产生的积油导入到前一级压缩主机中，避免在前一级的输出轴及后一级的输入轴上设置轴封结构，实现了无轴密封，避免了泄漏风险，使用寿命长；4、法兰筒上设置安装口，无需对整台机器进行拆卸即可实现各台压缩主机之间的联轴器的装配，同时还具有易于检修和维护的优点。

附图说明

图1是本发明中实施例一的截面结构示意图。

图2是本发明中实施例二的截面结构示意图。

图中，1、第一级主机；2、第二级主机；4、法兰筒；4a、回油通孔；4b、安装口；4c、承压盖板；5、第一级螺杆轴输入端；6、第一级螺杆轴输出端；7、第二级螺杆轴输入端；8、联轴器；9、第一级排气阀；10、第二级排气阀；11、第一级进气口；12、第二级进气口；13、第一级左侧轴承座；14、第一级右侧轴承座；15、第二级右侧轴承座；16、第二级左侧轴承座；17、第一级断油阀；18、第二级断油阀；19、放空孔；20、缩径环槽一；21、回油槽；22、回油孔；23、缩径环槽二；24、连接管；25、第二级螺杆轴输出端；26、第三级螺杆轴输入端。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

参照图1，本实施例中的无轴封的串接式多级螺杆压缩机由两级压缩主机串接而成，分别为第一级主机1和第二级主机2，其中第一级主机1的排气量大于第二级主机2的排气量，第二级主机2的排气压力大于第一级主机1的排气压力。

第一级主机1的第一级螺杆轴输入端5和第一级螺杆轴输出端6分别通过第一级右侧轴承座14和第一级左侧轴承座13支撑在机体中，与左右星轮机构、第一级排气阀9、第一级断油阀17等构成压缩机的第一级，第一级螺杆轴输入端5位于第一级进气口11一侧。第二级主机2的螺杆轴分别通过第二级右侧轴承座15和第二级左侧轴承座16固定在机体中，该螺杆轴仅具有第二级螺杆轴输入端7，而无输出端，螺杆轴与左右星轮机构、第二级排气阀10、第二级断油阀18等构成压缩机的第二级，第二级螺杆轴输入端7位于第二级进气口12一侧。第一级主机1和第二级主机2之间通过承压式的法兰筒4联接在一起，第一级螺杆轴输出端6通过联轴器8和第二级螺杆轴输入端7相连接，这两级主机的驱动力由第一级螺杆轴输入端5输入并进行传递。本实施例为便于联轴器8的装配，法兰筒4的侧壁上开设有安装口4a，安装口4a上设置有可拆卸的承压盖板4c，承压盖板4c与法兰筒4密封。法兰筒4的底部设置有一回油通孔4a，回油通孔4a与第一级进气口11通过连接管24连接，由于机体内的机油可通过该连接管24输入到第一级进气口11，解决了法兰筒4的泄漏和机油问题，同时使得第一级左侧轴承座13和第二级右侧轴承座15上无需设置轴封等密封件即可保证良好的密封性。

第一级右侧轴承座14的内部设置有回油槽21、回油孔22和放空孔19,回油孔22横向设置在回油槽21的底部，其两端分别与回油槽21及压缩机机体1的内腔相连通，放空孔19垂直设置在第一级右侧轴承座14的右端，其上端可通过放空管连接到放空阀（图中未标示），下端接通至第一级螺杆轴输入端5的外侧。第一级螺杆轴输入端5环设有2个缩径环槽，其中左侧的缩径环槽一20与回油槽21对齐，并且两者相配合形成迷宫密封腔,右侧的缩径环槽二23与放空孔19的下端相连通。

本实施例主机运转时，第一级主机1的第一级螺杆轴输入端5上的缩径环槽一20会将溢出的润滑油甩到回油槽21上，通过回油孔22回到机体中，而第一级主机1与第二级主机2之间通过法兰筒4直接连通，两端的压力相等而不会能在单向泄露的问题，即本实施例在运行中不会发生润滑油泄漏的情况。

本实施例主机停机时，其机体内会有短时间内充满≤0.06Mpa（实验数据）低压空气的过程，这个时候，通过放空阀放出的压缩空气会在第一级右侧轴承座14的放空孔19下面的第一级螺杆轴输入端5的轴表面形成压力区，阻止第一级主机1内的润滑油泄漏。因为第一级主机1内短时间内充满的低压空气完全泄放的时间大大少于系统的放空时间，当第一级主机1内没有压力时，也就没有了泄漏的情况。

实施例二：

参照图2，本实施例中的无轴封的串接式多级螺杆压缩机由三级压缩主机串接而成，分别为第一级主机1、第二级主机2和第三级主机3，其中排气量：第一级主机1>第二级主机2>第三级主机3，排气压力：第三级主机3>第二级主机2>第一级主机1，各级主机的螺杆轴输入端都在进气口一侧，螺杆轴输出端都在排气口一侧，其中第三级主机3的螺杆轴不具有输出端。各级主机之间通过与实施例一中结构相同、尺寸不同的法兰筒及联轴器相连接。即本实施例中，第一级主机1结构与实施例一中的第一级主机1相同，第三级主机3结构和实施例一中的第二级主机2相同，第二级主机2与实施例一中的第二级主机相比较，仅多出了一用于与第三级主机3的螺杆轴输入端相连接的第二级螺杆轴输出端24，该第二级螺杆轴输出端25设置在第二级左侧轴承座16上，并与第三级螺杆轴输入端26通过联轴器相联接。

本实施例主机运转时，第一级主机1的第一级螺杆轴输入端5上的缩径环槽一20会将溢出的润滑油甩到回油槽21上，通过回油孔22回到机体中，而第一级主机1与第二级主机2以及第一级主机2与第二级主机3之间通过法兰筒及联轴器直接连通，两端的压力相等而不会能在单向泄露的问题，即本实施例在运行中不会发生润滑油泄漏的情况。

本实施例主机停机时，其机体内会有短时间内充满≤0.06Mpa（实验数据）低压空气的过程，这个时候，通过放空阀放出的压缩空气会在第一级右侧轴承座14的放空孔19下面的第一级螺杆轴输入端5的轴表面形成压力区，阻止第一级主机1内的润滑油泄漏。因为第一级主机1内短时间内充满的低压空气完全泄放的时间大大少于系统的放空时间，当第一级主机1内没有压力时，也就没有了泄漏的情况。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了第一级主机1、第二级主机2、法兰筒4、回油通孔4a、安装口4b、承压盖板4c、第一级螺杆轴输入端5、第一级螺杆轴输出端6、第二级螺杆轴输入端7、联轴器8、第一级排气阀9、第二级排气阀10、第一级进气口11、第二级进气口12、第一级左侧轴承座13、第一级右侧轴承座14、第二级右侧轴承座15、第二级左侧轴承座16、第一级断油阀17、第二级断油阀18、放空孔19、缩径环槽一20、回油槽21、回油孔22、缩径环槽二23、连接管24、第二级螺杆轴输出端25、第三级螺杆轴输入端26等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种无轴封的串接式多级螺杆压缩机，包括若干台独立压缩主机串联连接组成，所述的各级压缩主机具有各自独自的壳体，其特征在于，所述的各级串联的压缩主机的容积由前至后依次减小，所述的相邻压缩主机的螺杆轴通过传动联接件联接传动，所述的相邻压缩主机的壳体之间通过密封件连接在一起，所述的密封件上设置有一回油通孔（4a），所述的回油通孔（4a）与前一级主机的进气口相连接。

2.根据权利要求1所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的各级压缩主机的螺杆轴输入端位于进气口一侧，螺杆轴输出端位于排气口一侧，最后一级压缩主机没有输出端。

3.根据权利要求2所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的各级压缩主机的螺杆轴输入端设置在右侧轴承座上，螺杆轴输出端设置在左侧轴承座上。

4.根据权利要求3所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的第一级压缩主机包括第一级断油阀（17）、放空阀和第一级排气阀（9），所述的第一级螺杆轴输入端（5）设置在第一级右侧轴承座（14）上，所述的第一级螺杆轴输入端（5）设置有至少一个缩径环槽，所述的第一级右侧轴承座（14）内设置有与上述的缩径环槽相连通的回油槽（21），所述的回油槽（21）具有与第一级主机（1）的机体内腔相连通的回油通道。

5.根据权利要求4所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的第一级右侧轴承座（14）上还设置有一连通放空阀和第一级右侧轴承座（14）内腔的放空孔（19）。

6.根据权利要求4所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的回油通道为设置在第一级右侧轴承座（14）上的回油孔（22），所述的回油孔（22）连通第一级主机（1）的机体内腔和回油槽（21）的底部。

7.根据权利要求4所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的第一级排气阀（9）为单向排气阀。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的密封件为两端具有法兰的中空筒状的法兰筒（4），所述的法兰筒（4）横向设置在相邻的两台压缩主机之间，其两端与压缩主机的壳体通过紧固件相连接，所述的回油孔（4a）设置在法兰筒（4）的位于底部的侧壁上。法兰筒（4）的一端与前一级压缩主机的左侧轴承座相连接，另一端与后一级压缩主机的右侧轴承座相连接。

9.根据权利要求8所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的法兰筒（4）的侧壁上开设有安装口（4b），所述的安装口（4b）上设置有可拆卸的承压盖板（4c），所述的承压盖板（4c）与法兰筒（4）密封。

10.根据权利要求8所述的无轴封的串接式多级螺杆压缩机，其特征在于，所述的传动联接件为联轴器（8）。

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