CN109519383B - 一种竖直油冷一体式螺杆压缩机及其油冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖直油冷一体式螺杆压缩机及其油冷方法，属于压缩机技术领域。现有的压缩机对电机的冷却效果差。本发明包括压缩主机和电机，压缩主机包括螺杆转子对、主机壳体、主机下轴承和主机上轴承，其特点是：电机包括电机壳体、定子、电机转子、拉杆和电机端盖，定子固定在电机壳体内，电机转子转动安装在定子中，该电机转子通过拉杆直接与螺杆转子对中的转子固定，电机端盖、电机壳体和主机壳体依次固定，电机端盖设置有主进油口，电机壳体的壁面设置有电机油道，电机油道的方向和电机壳体的轴向方向一致，电机油道的进口和电机端盖的主进油口连通，电机油道的出口和主机壳体的机头喷油口连通。本发明结构设计合理，布局科学，使用方便。

Description

一种竖直油冷一体式螺杆压缩机及其油冷方法

技术领域

本发明涉及一种竖直油冷一体式螺杆压缩机及其油冷方法，属于压缩机技术领域。

背景技术

压缩机主要为工业生产提供原始动力，包括空气压缩机、工艺压缩机、冷媒压缩机等，在工业自动化、交通制动、能源化工、制冷空调等等领域都有应用，是现代工业必不可少的装备。压缩机在运行过程中消耗大量能源，在工业能耗中占据很大比重，比如纺织行业空压机耗电成本已经占据行业成本的30%左右，因此压缩机高效节能技术的创新和应用，对于国家节能减排事业的推进和企业利润率的创造都息息相关，是一项需要长期坚持的工作和使命。

压缩机技术按照压缩原理分类，可以分为螺杆式、活塞式、滑片式、离心式、涡旋式等等，其中螺杆压缩机适合于100m³/min排量范围，具有噪音低、能效高、结构简单、运维成本低等优点，近年来得到广泛应用。

螺杆压缩机最先从国外开始发明应用，目前市场上应用广泛的是单级喷油双螺杆压缩机，压缩机由电机驱动，大多通过联轴器联接驱动；但也有新的产品和技术，如采用永磁变频电机，电机转子与压缩机直联一体结构。螺杆压缩机的电机存在风冷、水冷、油冷等结构形式，如公开日为2018年04月03日，公开号为CN207178217U的中国专利中，公开了一种油冷螺杆压缩机。目前该技术主要存在以下缺点：（1）电机水平放置，对电机转子的动平衡和加工精度要求高，启停阶段有重力影响，容易与定子壳体产生刮擦；（2）水平设计不利于压缩机主机空间的利用；（3）油冷电机外壳，为了加工油道，多采用焊接或铸造成形，形成封闭油道，不利于内部清砂处理，容易在油中形成金属颗粒，增加运行风险；（4）普通风冷、水冷一体机，在压缩机启动阶段，竖直型压缩机的上部轴承会出现瞬间失油状态，容易损伤轴承；（5）普通油冷一体式压缩机，存在漏油的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，布局科学，使用方便的竖直油冷一体式螺杆压缩机及其油冷方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该竖直油冷一体式螺杆压缩机包括压缩主机和电机，所述压缩主机包括螺杆转子对、主机壳体、主机下轴承和主机上轴承，所述螺杆转子对通过主机下轴承和主机上轴承转动安装在主机壳体内，所述主机壳体设置有进气口、排气口和机头喷油口，其结构特点在于：所述电机包括电机壳体、定子、电机转子、拉杆和电机端盖，所述定子固定在电机壳体内，所述电机转子转动安装在定子中，该电机转子通过拉杆直接与螺杆转子对中的转子固定，所述电机端盖、电机壳体和主机壳体依次固定，所述电机端盖设置有主进油口，所述电机壳体的壁面设置有电机油道，所述电机油道的方向和电机壳体的轴向方向一致，所述电机油道的进口和电机端盖的主进油口连通，该电机油道的出口和主机壳体的机头喷油口连通。

作为优选，本发明所述压缩主机还包括主机轴封，所述主机轴封安装在主机壳体和螺杆转子对之间。

作为优选，本发明所述竖直油冷一体式螺杆压缩机还包括长螺栓，所述电机端盖、电机壳体和主机壳体通过长螺栓直接固定成一体式结构。

作为优选，本发明所述竖直油冷一体式螺杆压缩机为竖直式结构，所述电机位于压缩主机的正上方。

作为优选，本发明所述电机壳体中的电机油道为直通式结构，所述电机油道的进口位于电机壳体的顶部，该电机油道的出口位于电机壳体的底部。

作为优选，本发明所述电机壳体中的电机油道的数量为奇数个。

作为优选，本发明所述压缩主机是单级压缩型结构，或者是将多个单级压缩机进行组合而形成多级压缩型结构。

作为优选，本发明所述电机壳体通过铝型材直接拉伸而成。

作为优选，本发明所述竖直油冷一体式螺杆压缩机为喷油螺杆压缩机。

作为优选，本发明所述电机位于压缩主机的正上方；所述电机套接在压缩主机的进气端，或者套接在压缩主机的排气端，但压缩主机的轴向承载轴承均位于压缩主机的排气端。

作为优选，本发明所述电机壳体与压缩主机之间，以及电机壳体与电机端盖之间均密封；采用O型圈密封，或采用平面密封垫密封，等。

一种竖直油冷一体式螺杆压缩机的油冷方法，其特点在于：所述电机中的电机转子直接驱动压缩主机中的螺杆转子对进行转动，所述竖直油冷一体式螺杆压缩机为喷油螺杆压缩机，从电机端盖的主进油口进入电机油道的润滑油在进入压缩主机前，先在电机壳体的电机油道内流动并与电机壳体进行热量交换，从而对电机进行冷却，对电机进行冷却后的润滑油沿电机油道进入机头喷油口而直接喷入压缩主机，从而对压缩主机进行润滑。

作为优选，本发明所述电机壳体上布置有多个直通式的电机油道，从而隔离成多个轴向的油路，润滑油在电机壳体的电机油道内流动从而对电机进行散热，轴向的电机油道的数量按奇数设计，从而保证润滑油从电机壳体的一个端面进入，从另外一个端面流出。

作为优选，本发明所述电机壳体的电机油道内始终充满润滑油，当竖直油冷一体式螺杆压缩机停机时，电机壳体的各个电机油道内都存储有润滑油，等下次启动竖直油冷一体式螺杆压缩机时，位于电机油道内的润滑油迅速流到压缩主机的轴承上，保障了压缩主机轴承的启动润滑。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：可以用于压缩空气、天然气、氟利昂或溴化锂等。电机用于驱动压缩主机，气体介质从进气口吸入压缩主机，压缩主机压缩气体，压缩得到的高压气体从排气口排出，电机转子与螺杆转子对中的螺杆转子直接配合，通过拉杆紧固连接；电机壳体可以通过型材拉伸，电机壳体上设置有电机油道；压缩机用润滑油从电机端盖接入，经过电机壳体内部的电机油道，最终汇流入机头喷油口，润滑油在流经电机壳体时，对电机进行冷却。电机竖直放置，对电机转子的动平衡和加工精度要求低，启停阶段无重力影响，不会与定子壳体产生刮擦；且竖直设计有利于压缩机主机空间的利用。

电机均与压缩主机采用一体式联接，中间不设置联轴器或齿轮等传动结构。电机壳体上开设有直通的电机油道，配合主机壳体和电机端盖上的辅助油槽，可以使润滑油在电机壳体内形成上下（或轴向）的流道，润滑油从电机端盖上的主进油口接入，经过电机油道上下流通，最终从内部接口汇流进入压缩主机进行喷油。电机壳体可以直接用型材拉伸而成，和铸造、焊接相比能大幅度降低制造成本，同时型材拉伸直通式的电机油道，不会形成夹砂或者焊渣等残留，电机油道中走油不用特殊过滤处理，降低故障风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中竖直油冷一体式螺杆压缩机的主视结构示意图。

图2是本发明实施例中竖直油冷一体式螺杆压缩机的俯视结构示意图。

图3是本发明实施例中竖直油冷一体式螺杆压缩机的内部结构示意图。

图4是本发明实施例中电机的内部结构示意图。

图中：压缩主机1、电机2、进气口3、排气口4、螺杆转子对5、主机壳体6、主机下轴承7、主机上轴承8、主机轴封9、电机壳体10、定子11、电机转子12、拉杆13、电机端盖14、电机油道15、主进油口16、长螺栓17。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图4，本实施例中的竖直油冷一体式螺杆压缩机为喷油螺杆压缩机，该竖直油冷一体式螺杆压缩机包括压缩主机1和电机2，其中，压缩主机1包括螺杆转子对5、主机壳体6、主机下轴承7、主机上轴承8和主机轴封9，螺杆转子对5通过主机下轴承7和主机上轴承8转动安装在主机壳体6内，主机壳体6设置有进气口3、排气口4和机头喷油口，主机轴封9安装在主机壳体6和螺杆转子对5之间，通过主机轴封9将电机2与压缩主机1隔离，保证压缩主机1内部的润滑油不会进入电机2内部。

本实施例中的电机2包括电机壳体10、定子11、电机转子12、拉杆13和电机端盖14，定子11固定在电机壳体10内，电机转子12转动安装在定子11中，该电机转子12通过拉杆13直接与螺杆转子对5中的转子固定，电机端盖14、电机壳体10和主机壳体6依次固定，电机端盖14、电机壳体10和主机壳体6优选通过长螺栓17直接固定成一体式结构。

本实施例中的电机端盖14设置有主进油口16，电机壳体10的壁面设置有电机油道15，电机油道15的方向和电机壳体10的轴向方向一致，电机油道15的进口和电机端盖14的主进油口16连通，该电机油道15的出口和主机壳体6的机头喷油口连通。

本实施例中的竖直油冷一体式螺杆压缩机为竖直式结构，电机2位于压缩主机1的正上方，电机2竖直放置，对电机转子12的动平衡和加工精度要求低，启停阶段无重力影响，不会与定子11的壳体产生刮擦；且竖直设计有利于压缩主机1空间的利用。电机壳体10中的电机油道15为直通式结构，电机油道15的进口位于电机壳体10的顶部，该电机油道15的出口位于电机壳体10的底部。电机壳体10中的电机油道15的数量通常为奇数个，可以保证润滑油从电机2一个端面进入，从另外一个端面流出。

本实施例中的压缩主机1是单级压缩型结构，或者是将多个单级压缩机进行组合而形成多级压缩型结构。电机壳体10可以通过铝型材直接拉伸而成。电机2位于压缩主机1的正上方；电机2套接在压缩主机1的进气端，或者套接在压缩主机1的排气端，但压缩主机1的轴向承载轴承均位于压缩主机1的排气端。

本实施例中的竖直油冷一体式螺杆压缩机的油冷方法为：电机2中的电机转子12直接驱动压缩主机1中的螺杆转子对5进行转动，竖直油冷一体式螺杆压缩机为喷油螺杆压缩机，从电机端盖14的主进油口16进入电机油道15的润滑油在进入压缩主机1前，先在电机壳体10的电机油道15内流动并与电机壳体10进行热量交换，从而对电机2进行冷却，对电机2进行冷却后的润滑油沿电机油道15进入机头喷油口而直接喷入压缩主机1，从而对压缩主机1进行润滑。

本实施例中的电机壳体10上布置有多个直通式的电机油道15，从而隔离成多个轴向的油路，润滑油在电机壳体10的电机油道15内流动从而对电机2进行散热，轴向的电机油道15的数量按奇数设计，从而保证润滑油从电机壳体10的一个端面进入，从另外一个端面流出。

本实施例中的电机壳体10的电机油道15内始终充满润滑油，当竖直油冷一体式螺杆压缩机停机时，电机壳体10的各个电机油道15内都存储有润滑油，等下次启动竖直油冷一体式螺杆压缩机时，位于电机油道15内的润滑油迅速流到压缩主机1的轴承上，保障了压缩主机1轴承的启动润滑。电机2与压缩主机1采用一体式联接结构，避免联轴器、齿轮或其他中间联接体。

本实施例中的竖直油冷一体式螺杆压缩机用于压缩气体介质，包括但不限于压缩空气、氮气、氟利昂、溴化锂等。气体介质从进气口2吸入压缩主机1，压缩主机1对气体进行压缩，压缩后的气体变为高压气体并从排气口4排出，压缩主机1由电机2驱动。

本实施例中的压缩主机1由螺杆转子对5、主机壳体6、主机下轴承7、主机上轴承8和主机轴封9组成，气体介质在压缩主机1内部受到一对螺杆转子对5旋转压缩，生产高压气体。电机2由电机壳体10、定子11、电机转子12、拉杆13和电机端盖14组成，其中定子11通过紧配固定在电机壳体10的内孔上，电机转子12通过端面拉杆13与螺杆转子对5的配合一体传动扭矩力，其配合型式包括但不限于锥轴配合、键配合等。

本实施例中的电机壳体10上开设有直通的电机油道15，配合两端壳体和电机端盖14上的辅助油槽，可以导流润滑油在电机壳体10内形成上下（或轴向）电机流道15，润滑油从电机端盖14上的主进油口16接入，经过电机油道15上下流通，最终从内部接口汇流进入压缩主机1喷油。电机壳体10可以直接用型材拉伸而成，和铸造、焊接相比能大幅度降低制造成本，同时型材拉伸直通式油道，不会形成夹砂或者焊渣等残留，电机油道15中走油不用特殊过滤处理，降低故障风险。电机壳体10与压缩主机1、电机端盖14形成一个整体，由长螺栓17拧紧。电机壳体10与压缩主机1、电机端盖14的端面密封，可以采用O型圈密封，也可以采用平面密封垫等。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。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，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种竖直油冷一体式螺杆压缩机，包括压缩主机（1）和电机（2），所述压缩主机（1）包括螺杆转子对（5）、主机壳体（6）、主机下轴承（7）和主机上轴承（8），所述螺杆转子对（5）通过主机下轴承（7）和主机上轴承（8）转动安装在主机壳体（6）内，所述主机壳体（6）设置有进气口（3）、排气口（4）和机头喷油口，其特征在于：所述电机（2）包括电机壳体（10）、定子（11）、电机转子（12）、拉杆（13）和电机端盖（14），所述定子（11）固定在电机壳体（10）内，所述电机转子（12）转动安装在定子（11）中，该电机转子（12）通过拉杆（13）直接与螺杆转子对（5）中的转子固定，所述电机端盖（14）、电机壳体（10）和主机壳体（6）依次固定，所述电机端盖（14）设置有主进油口（16），所述电机壳体（10）的壁面设置有电机油道（15），所述电机油道（15）的方向和电机壳体（10）的轴向方向一致，所述电机油道（15）的进口和电机端盖（14）的主进油口（16）连通，该电机油道（15）的出口和主机壳体（6）的机头喷油口连通。

2.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述压缩主机（1）还包括主机轴封（9），所述主机轴封（9）安装在主机壳体（6）和螺杆转子对（5）之间。

3.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述竖直油冷一体式螺杆压缩机还包括长螺栓（17），所述电机端盖（14）、电机壳体（10）和主机壳体（6）通过长螺栓（17）直接固定成一体式结构。

4.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述竖直油冷一体式螺杆压缩机为竖直式结构，所述电机（2）位于压缩主机（1）的正上方。

5.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述电机壳体（10）中的电机油道（15）为直通式结构，所述电机油道（15）的进口位于电机壳体（10）的顶部，该电机油道（15）的出口位于电机壳体（10）的底部。

6.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述电机壳体（10）中的电机油道（15）的数量为奇数个。

7.根据权利要求1所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机，其特征在于：所述压缩主机（1）是单级压缩型结构，或者是将多个单级压缩机进行组合而形成多级压缩型结构。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机的油冷方法，其特征在于：所述电机（2）中的电机转子（12）直接驱动压缩主机（1）中的螺杆转子对（5）进行转动，所述竖直油冷一体式螺杆压缩机为喷油螺杆压缩机，从电机端盖（14）的主进油口（16）进入电机油道（15）的润滑油在进入压缩主机（1）前，先在电机壳体（10）的电机油道（15）内流动并与电机壳体（10）进行热量交换，从而对电机（2）进行冷却，对电机（2）进行冷却后的润滑油沿电机油道（15）进入机头喷油口而直接喷入压缩主机（1），从而对压缩主机（1）进行润滑。

9.根据权利要求8所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机的油冷方法，其特征在于：所述电机壳体（10）上布置有多个直通式的电机油道（15），从而隔离成多个轴向的油路，润滑油在电机壳体（10）的电机油道（15）内流动从而对电机（2）进行散热，轴向的电机油道（15）的数量按奇数设计，从而保证润滑油从电机壳体（10）的一个端面进入，从另外一个端面流出。

10.根据权利要求8所述的竖直油冷一体式螺杆压缩机的油冷方法，其特征在于：所述电机壳体（10）的电机油道（15）内始终充满润滑油，当竖直油冷一体式螺杆压缩机停机时，电机壳体（10）的各个电机油道（15）内都存储有润滑油，等下次启动竖直油冷一体式螺杆压缩机时，位于电机油道（15）内的润滑油迅速流到压缩主机（1）的轴承上，保障了压缩主机（1）轴承的启动润滑。