專利名稱：單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單螺桿壓縮機(jī)，尤其涉及一種在標(biāo)準(zhǔn)工況下，單個(gè)主機(jī)實(shí)現(xiàn)額定排氣壓力0.7Mpa至IOMpa,最大公稱容積流量160m3/min的低、中壓節(jié)能單螺桿壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
直線平面包絡(luò)CP型單螺桿壓縮機(jī)主要包括單螺桿空氣壓縮機(jī)和單螺桿制冷壓縮機(jī)，其中前者已有國家標(biāo)準(zhǔn)，即《GB/T 26967-2011 —般用噴油單螺桿空氣壓縮機(jī)》。直線平面包絡(luò)CP型單螺桿壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于核電站、潛艇、艦船、空調(diào)制冷、熱泵、水泥、鋼鐵、礦山、紡織、機(jī)械、環(huán)保等眾多行業(yè)。單螺桿技術(shù)在國際上是一項(xiàng)前沿高新能源環(huán)保技術(shù)，是壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域一項(xiàng)重大革新，其產(chǎn)生的壓縮機(jī)是21世紀(jì)壓縮機(jī)的換代頂尖產(chǎn)品。該技術(shù)的核心是螺桿、星輪構(gòu)成嚙合副的理論研究，以及核心零部件制造裝備技術(shù)、加工工藝技術(shù)、測(cè)量和裝配技術(shù)等。目前單螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)品的研究、開發(fā)設(shè)計(jì)、制造、工藝技術(shù)已上了一個(gè)新的臺(tái)階。然而現(xiàn)有的單螺桿空氣壓縮機(jī)系列各型號(hào)產(chǎn)品(額定排氣壓力區(qū)間在0.7MPa
1.25MPa)的比功率值大部分還未能達(dá)到《GB19153-2009容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中規(guī)定的二級(jí)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，半數(shù)以上的產(chǎn)品能達(dá)到的能效等級(jí)值在二級(jí)至三級(jí)之間，達(dá)到一級(jí)能效等級(jí)的單螺桿空氣壓縮機(jī)產(chǎn)品更少。新研發(fā)的少數(shù)單螺桿空壓機(jī)試制樣機(jī)中，多采用單級(jí)壓縮的技術(shù)方案，其壓力比一般高達(dá)31左右。這種采用單級(jí)壓縮達(dá)到額定排氣壓力3MPa的樣機(jī)，存在壓力比過高、容積效率低、耗能大(比功率大)、排氣溫度高導(dǎo)致更多冷卻液處于氣相從而增加氣液分離的難度和冷卻液老化失效快等問題。當(dāng)前，大容積流量單螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)還面臨以下問題:大直徑螺桿轉(zhuǎn)子在制造上的困難；螺桿轉(zhuǎn)子外圓周速度的限制；嚙合摩擦損失增大而導(dǎo)致的容積效率低和絕熱效率降低。上述因素限制了大容量單螺桿壓縮機(jī)在高速條件下的正常運(yùn)行，因此難以采用電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)直聯(lián)的傳動(dòng)方式。目前已開發(fā)的單螺桿空氣壓縮機(jī)單機(jī)產(chǎn)品的最大極限公稱容積流量為80m3/min?；趩温輻U壓縮機(jī)技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合我國《節(jié)能減排十二五規(guī)劃》中關(guān)于淘汰效率低、能耗高產(chǎn)品的要求，仍存在較大的發(fā)展空間，開發(fā)新型高效節(jié)能單螺桿壓縮機(jī)是此領(lǐng)域的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，其氣體壓力損耗小，比功率得到有效降低，同時(shí)具有較高的容積效率和絕熱效率。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，采用單個(gè)壓縮機(jī)主機(jī)殼體內(nèi)置兩個(gè)獨(dú)立壓縮階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一根主軸上串聯(lián)兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子匹配一對(duì)平面星輪組成嚙合副，同一嚙合副中的兩個(gè)平面星輪呈中心對(duì)稱分布，其中心在螺桿轉(zhuǎn)子的軸線上。兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的直徑根據(jù)兩級(jí)壓力比的需求可以相等或者不等，螺桿轉(zhuǎn)子為圓柱螺桿轉(zhuǎn)子。兩級(jí)壓縮之間，即兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子之間設(shè)置了冷卻噴嘴。制造時(shí)，根據(jù)需要的壓縮機(jī)公稱容積流量和額定排氣壓力，確定前后兩級(jí)壓力比采用相等或不等的方案，然后計(jì)算出前后兩級(jí)螺桿轉(zhuǎn)子的直徑D、平面星輪半徑r、螺桿轉(zhuǎn)子的槽寬b，以及螺桿轉(zhuǎn)子和平面星輪間的中心距A。而后通過計(jì)算適當(dāng)?shù)膬?nèi)壓力比，獲得兩對(duì)排氣三角口的形狀、尺寸和位置。在標(biāo)準(zhǔn)工況下，單個(gè)壓縮機(jī)主機(jī)殼體內(nèi)置了兩級(jí)獨(dú)立壓縮階段，每級(jí)壓縮壓力比低，軸承負(fù)載小，因此壓縮機(jī)更加節(jié)能，壽命更長。低壓和部分中壓系列壓縮機(jī)第一級(jí)壓縮后不設(shè)獨(dú)立的中間冷卻器，而是在第二級(jí)壓縮機(jī)低壓腔(吸氣腔)螺桿槽吸氣口部位設(shè)計(jì)兩組具有充分霧化冷卻液的冷卻噴嘴，使第一級(jí)壓縮氣體經(jīng)過直接噴液冷卻后再進(jìn)入第二級(jí)壓縮階段進(jìn)行增壓壓縮。由于壓力比低，氣體壓力損耗低、提高了壓縮機(jī)的容積效率、絕熱效率，降低了壓縮機(jī)的比功率。本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在:首先在標(biāo)準(zhǔn)工況下，經(jīng)兩級(jí)壓縮實(shí)現(xiàn)了單螺桿壓縮機(jī)額定排氣壓力在0.7MPa IOMpa間，從而降低了設(shè)計(jì)和制造成本；可實(shí)現(xiàn)額定排氣壓力在1.25Mpa及以下的全譜系單螺桿空氣壓縮機(jī)產(chǎn)品的能效等級(jí)，達(dá)到《GB19153-2009容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中規(guī)定的一級(jí)能效規(guī)定值的標(biāo)準(zhǔn)，可降低壓縮機(jī)的能量消耗成本10%至15%，節(jié)能效果顯著。其次在標(biāo)準(zhǔn)工況下，單個(gè)壓縮機(jī)主機(jī)殼體內(nèi)置串聯(lián)兩個(gè)相同公稱容積流量和相同額定排氣壓力的螺桿轉(zhuǎn)子和平面星輪嚙合副，采用排氣方式并聯(lián)的結(jié)構(gòu)方案，在不增大螺桿轉(zhuǎn)子直徑的條件下，使壓縮機(jī)容積流量增加一倍，可獲得最大公稱容積流量160m3/min的低壓單螺桿空氣壓縮機(jī)。解決了大容量單螺桿壓縮機(jī)因螺桿轉(zhuǎn)子直徑受到制造困難、轉(zhuǎn)子外圓周速度受限制和嚙合副摩擦損失增大而導(dǎo)致壓縮機(jī)的絕熱效率降低等一系列難題。

圖1為螺桿轉(zhuǎn)子和平面星輪的主要參數(shù)示意圖；圖2為單螺桿壓縮機(jī)單個(gè)主機(jī)殼體內(nèi)置兩級(jí)獨(dú)立壓縮結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為第一級(jí)壓縮氣體經(jīng)直接冷卻進(jìn)入第二壓縮階段結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖4為第一級(jí)壓縮氣體經(jīng)直接冷卻進(jìn)入第二壓縮階段結(jié)構(gòu)示意右視(剖面)圖；圖5為低中壓節(jié)能單螺桿壓縮機(jī)等軸測(cè)圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為低壓大排量節(jié)能空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1，螺桿轉(zhuǎn)子2的直徑為D，平面星輪3半徑為r，螺桿轉(zhuǎn)子2的槽寬為b，螺桿轉(zhuǎn)子2和平面星輪3間的中心距為A，通過螺桿展開曲線和適當(dāng)?shù)膬?nèi)壓力比，獲得兩對(duì)排氣三角口 6的形狀、尺寸和位置。實(shí)施例1如圖2、圖3、圖4和圖5所示，為一種低中壓節(jié)能單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)。在一根主軸4上串聯(lián)了兩個(gè)直徑(分別為Dl和D2)不等的螺桿轉(zhuǎn)子2，二者皆為圓柱螺桿，其中第一級(jí)螺桿轉(zhuǎn)子的直徑大于第二級(jí)螺桿轉(zhuǎn)子2的直徑。每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子2匹配了一對(duì)平面星輪3組成嚙合副，平面星輪3的半徑分別為rl和r2，平面星輪3與螺桿轉(zhuǎn)子2的中心距分別為Al和A2。同一嚙合副中的兩個(gè)平面星輪3呈中心對(duì)稱分布，其中心在螺桿轉(zhuǎn)子2的軸線上。兩級(jí)壓縮之間，圖2為有中間冷卻器，圖3、圖4和圖5為無中間冷卻器，壓縮氣體經(jīng)排氣三角口 6，經(jīng)冷卻噴嘴5冷卻后，由氣道7直接進(jìn)入二級(jí)壓縮腔。實(shí)施例2圖6所示，為一種大排量低壓節(jié)能單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)。螺桿轉(zhuǎn)子2的直徑為D，平面星輪3半徑為r，螺桿轉(zhuǎn)子2和平面星輪3間的中心距為A。在一根主軸4上串聯(lián)了兩個(gè)直徑相等的螺桿轉(zhuǎn)子2，二者皆為圓柱螺桿，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子2匹配了一對(duì)平面星輪3組成嚙合副，同一嚙合副中的兩個(gè)平面星輪3呈中心對(duì)稱分布，其中心在螺桿轉(zhuǎn)子2的軸線上。
權(quán)利要求1.一種單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，包括主機(jī)殼體(I)、螺桿轉(zhuǎn)子(2)和平面星輪(3)，其特征在于:所述壓縮機(jī)采用兩級(jí)壓縮，主機(jī)殼體(I)內(nèi)有兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)串聯(lián)在一根主軸(4)上，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)匹配一對(duì)平面星輪(3)組成嚙合副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，其特征在于:螺桿轉(zhuǎn)子(2)為圓柱螺桿轉(zhuǎn)子，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)的直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，其特征在于:螺桿轉(zhuǎn)子(2)為圓柱螺桿轉(zhuǎn)子，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)的直徑不相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低中壓單螺桿兩級(jí)壓縮機(jī)，采用兩級(jí)壓縮方法，包括主機(jī)殼體(1)、螺桿轉(zhuǎn)子(2)和平面星輪(3)?？諝鈮嚎s機(jī)主機(jī)殼體(1)內(nèi)有兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)串聯(lián)在一根主軸(4)上，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)匹配一對(duì)平面星輪(3)組成嚙合副。根據(jù)壓力比不同，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)的直徑相等或者不等。同一嚙合副中的兩個(gè)平面星輪(3)呈中心對(duì)稱分布，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(2)之間有冷卻噴嘴(5)。本實(shí)用新型氣體壓力損耗小，比功率得到有效降低，同時(shí)具有較高的容積效率和絕熱效率，是一種低能耗高效率的單螺桿壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F04C18/52GK203023055SQ20132003895
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者陳其鳴, 章根國, 周中華, 徐洋 申請(qǐng)人:貴州中電振華精密機(jī)械有限公司