转子式空压机的预排沙结构的制作方法

本发明涉及空气压缩机领域，具体涉及转子式空压机的预排沙结构。

背景技术：

空气压缩机又称为空压机，是现代化工业的通用机械，也是气动系统的核心设备，空气压缩机将电动机或柴油机的机械能转化为气体压力能，通过压缩气体达到提高气体压力或输送气体的目的。空气压缩机广泛应用于钢铁、电力、冶金、石油、矿山、汽车工业、航空航天和基础设施等领域。

空气压缩机的种类很多，主要分为容积式空压机和速度式空压机两大类。其中，容积式空压机包括了回转式空压机，回转式空压机具有回转活塞，主要包括螺杆式空压机、滑片压缩机、真空泵、罗茨鼓风机等。其中，螺杆式空压机又分为双螺杆压缩机和单螺杆压缩机，螺杆式空压机通过阴阳转子之间以及转子与机体外壳之间的精密配合，减小了气体回流泄漏，提高了工作效率，另外，螺杆式空压机还具有振动小、噪音低、无易损件等优点。

传统的螺杆式空压机内设置有空气滤清器，空气滤清器作为进气系统的第一道屏障，起着阻止空气中的有害粉尘、颗粒、杂质和异物进入压缩机内部的作用，但是当空压机用于特殊工作环境下，例如沙漠中时，传统的螺杆式空压机的空气滤清器无法满足滤清空气的要求，由于沙粒的直径较大，与传统的灰尘相比，更容易损坏空气滤清器的空气滤芯，且空气中沙粒较多，加重了空气滤清器的工作负荷，要求操作人员频繁地更换和清洗空气滤清器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对传统空压机进气过滤系统的缺陷，目的在于提供转子式空压机的预排沙结构，解决传统螺杆式空压机在特殊环境下工作时，其空气滤清器无法满足滤清空气要求且容易损坏、需要频繁更换和清洗的问题。

本发明通过下述技术方案实现：转子式空压机的预排沙结构，包括壳体，壳体一端为封闭端，另一端为开口端，壳体顶部安装有靠近封闭端的排气管，从所述排气管靠近壳体的一端至另一端，壳体内依次设置有第一格栅、第二格栅、第三格栅，第一格栅、第二格栅、第三格栅上均铺设有棉花层，其中，第一格栅上的棉花层内填充有干燥剂，第二格栅上的棉花层内填充有吸收酸性气体的固体，第三格栅上的棉花层内填充有吸收甲苯或二甲苯的固体，壳体的封闭端上设置有平行于水平面的隔板和冲洗管，冲洗管位于隔板上方，隔板从壳体的封闭端延伸至开口端，且将壳体的内部空间分为位于隔板上方的滤气室、以及位于隔板下方的集沙室，集沙室位于壳体开口端的一端设置有相匹配的集沙室盖，隔板上方设置有垂直于隔板的通道板，通道板上设置有若干通道，隔板上设置有排沙孔。现有技术中，传统的螺杆式空压机内设置有空气滤清器，空气滤清器作为进气系统的第一道屏障，起着阻止空气中的有害粉尘、颗粒、杂质和异物进入压缩机内部的作用，空气滤清器对于处理直径在5~80μm以下的颗粒或灰尘非常有效。但是当空压机用于特殊工作环境下，例如应用于沙漠中开采石油，需要往钻井中通空气时，传统的螺杆式空压机的空气滤清器无法满足滤清空气的要求。因为沙粒的直径较大，通常在250μm以上，当这部分沙粒进入至空气滤清器中时，虽然能够被空气滤清器过滤，但沙粒体积大、质量大，在被吸入至空气滤清器后容易损坏空气滤清器的空气滤芯，更为严重的后果是沙粒进入穿透空气滤清器进入空压机内部，对气缸、螺杆、油气分离器等核心部件造成损伤；另外，沙漠中的空气里夹杂有大量沙粒，加重了空气滤清器的工作负荷，要求操作人员频繁地装卸并清洗空气滤清器。为了解决上述问题，本发明提供了转子式空压机的预排沙结构，本装置包括壳体，壳体一端为开口结构，另一端为封闭结构，气体从开口端进入壳体，壳体顶部靠近封闭端的位置设置有排气管，排气管连接空压机的进气口，当空压机吸气时，气体从开口端进入，经过滤后从排气管排出并进入空压机。壳体内设置有隔板，隔板平行于水平面且将壳体的内部空间分为两部分，隔板上方的部分为滤气室，隔板下方的部分为集沙室，同样，隔板将开口端也分为了两部分，隔板上方的开口端为吸气口，隔板下方的开口端为集沙室的排沙口，集沙室的排沙口上设置有相匹配的集沙室盖，本装置吸气时，集沙室盖盖在排沙口上，集沙室中没有气体流通，所以集沙室内收集到的沙粒不会从排沙孔被吸入至滤气室中。隔板上设置有垂直于隔板的通道板，通道板上设置若干通道，当气体从吸气口进入滤气室时，一部分气体直接撞击在通道板上，气流的方向容易改变，但沙粒因为惯性力的作用，不能随着气流改变方向，沙粒撞击在通道板上之后，与气体分离，落在隔板上，通过隔板上的排沙孔进入至集沙室中；一部分气体进入通道板上的通道中，在通道内由于气体的流通截面突然减小，气体流速增加，气体的平均自由程降低，气体所携带的沙粒之间的碰撞、以及沙粒与通道内壁之间的碰撞次数增加，降低了沙粒的动能，在每一次碰撞过程中，沙粒的动能逐渐降低，无法随气体通过通道，之后沿着通道内壁滑落出通道，最终通过排沙孔落至集沙室中；还有一部分气体携带着少量沙粒通过通道，这部分气体在从高压侧进入低压侧，由于通道的阻力，在通过通道后立刻呈波浪式的扩张，形成湍流且流速减慢，而固体虽然通过通道，但其流动方向被通道改变，不再随气体向排气管前进，再加上沙粒自身的重力作用，在前往排气管的过程中，逐渐落至隔板上并收集在集沙室中。优选的，为了减少气体从集沙室中带出的沙粒量，隔板上只设置一个排沙孔。经过通道板过滤的气体其含沙量大大降低，少量的沙粒不会对空压机的空气滤清器造成损伤，操作人员也无需频繁的拆卸和清洗空气滤清器，集沙室有足够的空间容纳沙粒，当集沙室中的沙粒堆积到一定程度后，断开排气管与空压机进气口之间的连接，开启集沙室盖，将沙粒排掉即可。在使用一段时间之后，通道板的通道内会残留沙粒，沙粒堆积在通道内会阻碍气体在通道内的流通，对空气压缩机吸气造成影响，严重时会造成空压机吸气端产生真空，损坏空压机。为了解决上述问题，本装置在壳体封闭端上设置有位于隔板上方的冲洗管，冲洗管平行于水平面，即正对通道板。冲洗管连接有水泵，当本装置工作一段时间后，断开排气管与空压机进气口的连接，开启集沙室盖，排出集沙室内的沙粒，之后开启水泵，从冲洗管中冲出的水流撞击在通道板上，通过通道将通道内的沙粒冲出，之后水流携带着沙粒穿过排沙孔流入集沙室，最终从排沙口中流出，通过冲洗管内喷出的水流能够有效地除去通道板上残留的沙粒，确保空压机能够顺畅的吸气，之后盖上集沙室盖，继续通水流，即在集沙室内保留一定量的水层，然后关掉水泵，连接排气管与空压机的进气口，被过滤掉的沙粒落在集沙室内的水层中还可以有效地防止气流带动集沙室内的沙粒移动。由于冲洗管冲洗通道板后，通道内残留有水珠，气体在通过时，会将部分水带入气缸中，水与气缸中的润滑油反应会使润滑油产生乳化，降低其冷却及润滑效果。为了避免上述情况发生，在排气管内从下至上设置有第一格栅、第二格栅和第三格栅，第一格栅、第二格栅和第三格栅的上方都铺设有棉花层，第一格栅的棉花层内填充有干燥剂，填充后压实，避免气体在通过干燥剂时将干燥剂冲开，干燥剂之间的缝隙变大，降低了干燥效果，气体经过干燥剂后其含水量降低，避免了润滑油乳化，保障了气缸内润滑油的正常工作。另外，当空压机使用在一些如化工厂、喷漆房、石油钻采等特殊环境，还需要对空气中的酸性气体或是甲苯、二甲苯进行过滤，避免酸性气体例如盐酸或是少量二甲苯、甲苯等对润滑油有害的有机物进入空压机内部，不仅破坏气缸内的润滑油，还会损害空压机内的核心部件。通过在第二格栅上的棉花层内填充并压实能够吸收酸性气体的固体，能够有效地除去空气中含有的酸性气体，在第三格栅上的棉花层内填充并压实能够吸收甲苯或二甲苯的固体，能够除去空气中携带的少量二甲苯、甲苯等有机物，达到保护空压机及润滑油的目的。

进一步地，通道板覆盖平行于机壳封闭端的截面，通道之间的距离沿通道板中心至边缘的方向逐渐增大，通道之间相互平行，且与水平面之间形成夹角。通道板覆盖平行于机壳封闭端的横截面，使得进入滤气室的气体和沙粒都要通过通道板进行筛分，提高了滤气室对沙粒的捕捉效率，使过滤后的气体含沙量进一步降低。由于气体受到压力进入滤气室，其流动属于粘滞性流动，即气体的平均自由程短，在平行于壳体封闭端的横截面上，距离滤气室内壁和隔板近的气体，流速慢，靠近中心的位置流速较快，为了使通道板的筛分效率提高，靠近滤气室内壁或隔板的通道之间距离较远，因气体速度较慢，气体携带的沙粒直接撞击在通道板上即可实现分离；远离滤气室内壁或隔板的通道之间距离较近，即靠近横截面中心处，通道较密集，不仅能保证中心流速较快的气体在通过密集的通道时能够充分筛除沙粒，还避免了通道板两侧的压差太大而导致空压机吸气量少，吸气过程缓慢。通道之间相互平行使得气体和少量沙粒在通过通道后有规律地流动，气体分子或沙粒之间不会频繁发生碰撞。通道与水平面设置有夹角，不仅使得沙粒进入通道后有一个入射角，让沙粒与通道内壁发生碰撞，改变其移动方向，还能使沙粒在动能降低后能沿着通道内壁滑落至隔板上。

进一步地，夹角为5~20°。通过实践发现，当夹角小于5°时，通过通道班后的气体中携带的沙粒较多，不符合预过滤的要求；当夹角大于20°时，气体的流动受到阻碍，通道板两侧的压差增大，空压机出现无法吸气或吸气过程缓慢的现象。

进一步地，通道板至开口端的距离为通道板至封闭端距离的1.5~2.5倍。通道板至开口端的长度是为了使气体从吸气口进入后有足够的距离加速到一定速度，具备一定的动能，在撞击通道板后达到气体与沙粒形成较好的分离效果；通道板至封闭端的距离是为了使得气体和沙粒从通道中通过后，气体能从湍流中恢复至有规律的层流状态，而沙粒能在横向动能减缓后，受重力作用而逐渐落至隔板上的排沙孔中，通过实践发现，通道板至开口端的距离为通道板至封闭端距离的1.5~2.5倍时，滤气室有更高的除沙粒能力。

进一步地，集沙室底部安装有排水管，所述排水管内设置有滤网。通过上述设置，可以将冲洗管内通入循环冷却水，即，使用循环冷却水通过冲洗管对通道板进行冲洗，之后水流从排水管流入固液分离装置，例如滤网、水处理系统等，将水中的沙粒或其他杂质除去，之后水流冷却，继续进入冷却水循环。在一些水资源缺乏的地区，直接将冲洗水当污水排掉是不可取的，上述结构将循环冷却水用于冲洗，之后经过水处理系统再循环利用这部分水不仅节约水资源，也降低了工艺成本。

进一步地，冲洗管位于滤气室内的一端上安装有喷淋头。在冲洗管上安装喷淋头使得水流更加分散地冲洗通道板，其冲洗面积更大，单位时间内冲洗掉的沙粒更多。

优选的，干燥剂为氯化钙或氯化镁或无水硫酸铜或它们的组合物。

优选的，吸收酸性气体的固体为固体氢氧化钠。

优选的，吸收甲苯或二甲苯的固体为固体石蜡。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过壳体内设置通道板，使得经过通道板过滤的气体含沙量大大降低，少量的沙粒不会对空压机的空气滤清器造成损伤，操作人员也无需频繁的拆卸和清洗空气滤清器，集沙室有足够的空间容纳沙粒，当集沙室中的沙粒堆积到一定程度后，断开排气管与空压机进气口之间的连接，开启集沙室盖，将沙粒排掉即可；

2、本发明通过合理设置通道板上通道的分布规律，提高了通道板的筛分效率，远离滤气室内壁或隔板的通道之间距离较近，即靠近横截面中心处，通道较密集，不仅能保证中心流速较快的气体在通过密集的通道时能够充分筛除沙粒，还避免了通道板两侧的压差太大而导致空压机吸气量少，吸气过程缓慢；

3、本发明在排气管内设置有第一格栅、第二格栅和第三格栅，并在第一格栅、第二格栅和第三格栅上都设置有棉花层，并在棉花层中依次填充且压实有干燥剂、能够吸收酸性气体的固体和能够吸收甲苯或二甲苯的固体，防止水与气缸中的润滑油反应会使润滑油产生乳化，降低其冷却及润滑效果，避免在特殊环境中，空气中的酸性气体或是甲苯、二甲苯对润滑油或空压机内部造成损坏，延长了空压机、润滑油的使用寿命；

4、本发明在壳体封闭端上设置有位于隔板上方的冲洗管，冲洗管连接有水泵，当本装置工作一段时间后，断开排气管与空压机进气口的连接，开启集沙室盖，排出集沙室内的沙粒，之后开启水泵，从冲洗管中冲出的水流撞击在通道板上，通过通道将通道内的沙粒冲出，之后水流携带着沙粒穿过排沙孔流入集沙室，最终从排沙口中流出，本装置通过冲洗管内喷出的水流能够有效地除去通道板上残留的沙粒，确保空压机能够顺畅的吸气，不仅如此，清洗完毕后，在集沙室内保留一定量的水层，被过滤掉的沙粒落在集沙室内的水层中可以有效地防止气流带动集沙室内的沙粒移动；

5、本发明通过实践发现，当通道与水平面夹角小于5°时，通过通道班后的气体中携带的沙粒较多，不符合预过滤的要求，当夹角大于20°时，气体的流动受到阻碍，通道板两侧的压差增大，空压机出现无法吸气或吸气过程缓慢的现象。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A处的放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-壳体，2-通道板，3-通道，4-隔板，5-集沙室盖，6-排沙孔，7-冲洗管，8-第一格栅，9-第二格栅，10-第三格栅。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1和图2所示，本发明为转子式空压机的预排沙结构，包括壳体1，壳体1一端为封闭端，另一端为开口端，壳体1顶部安装有靠近封闭端的排气管，从排气管靠近壳体1的一端至另一端，壳体1内依次设置有第一格栅8、第二格栅9、第三格栅10，第一格栅8、第二格栅9、第三格栅10上均铺设有棉花层，其中，第一格栅8上的棉花层内填充有干燥剂，第二格栅9上的棉花层内填充有吸收酸性气体的固体，第三格栅10上的棉花层内填充有吸收甲苯或二甲苯的固体，壳体1的封闭端上设置有平行于水平面的隔板4和冲洗管7，冲洗管7位于隔板4上方，隔板4从壳体1的封闭端延伸至开口端，且将壳体1的内部空间分为位于隔板4上方的滤气室、以及位于隔板4下方的集沙室，集沙室位于壳体1开口端的一端设置有相匹配的集沙室盖5，隔板4上方设置有垂直于隔板4的通道板2，通道板2上设置有若干通道3，隔板4上设置有排沙孔6。通道板2覆盖平行于机壳1封闭端的截面，通道3之间的距离沿通道板2中心至边缘的方向逐渐增大，通道3之间相互平行，且与水平面之间形成夹角。夹角为5~20°。通道板2至开口端的距离为通道板2至封闭端距离的1.5~2.5倍。集沙室底部安装有排水管，所述排水管内设置有滤网。冲洗管7位于滤气室内的一端上安装有喷淋头。干燥剂为氯化钙或氯化镁或无水硫酸铜或它们的组合物。吸收酸性气体的固体为固体氢氧化钠。吸收甲苯或二甲苯的固体为固体石蜡。

使用时，将本装置的排气管连接在空压机的进气口，当气体从吸气口进入滤气室时，一部分气体直接撞击在通道板2上，落在隔板4上，通过隔板4上的排沙孔6进入至集沙室中；一部分气体进入通道板2上的通道3中，在通道3内沙粒之间的、以及沙粒与通道内壁之间的碰撞次数增加，降低了沙粒的动能，在每一次碰撞过程中，沙粒的动能逐渐降低，无法随气体通过通道3，之后沿着通道3内壁滑落出通道3，最终通过排沙孔6落至集沙室中；还有一部分气体携带着少量沙粒通过通道3，但沙粒的流动方向被通道3改变，不再随气体向排气管前进，再加上沙粒自身的重力作用，在前往排气管的过程中，逐渐落至隔板4上并收集在集沙室中。经过通道板2过滤的气体其含沙量大大降低，少量的沙粒不会对空压机的空气滤清器造成损伤，操作人员也无需频繁的拆卸和清洗空气滤清器，集沙室有足够的空间容纳沙粒，当集沙室中的沙粒堆积到一定程度后，断开排气管与空压机进气口之间的连接，开启集沙室盖5，将沙粒排掉即可。工作一段时间后，断开排气管与空压机进气口的连接，开启集沙室盖，排出集沙室内的沙粒，之后开启水泵，从冲洗管7中冲出的水流撞击在通道板2上，通过通道3将通道3内的沙粒冲出，之后水流携带着沙粒穿过排沙孔6流入集沙室，最终从排沙口中流出。空气通过排气管内设置的第一格栅8、第二格栅9、第三格栅10时，空气中的水、酸性气体和少量甲苯或二甲苯会被第一格栅8、第二格栅9、第三格栅10上棉花层内填充的物质除去，达到保护空压机内部和润滑油的目的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。