一种水润滑双螺杆空压机及空气压缩方法与流程

本发明涉及一种水润滑双螺杆空压机及空气压缩方法，属于空气压缩技术领域。

背景技术：

因为润滑油是化工制品，对人体有伤害、对纺织染料等工艺会产生影响，因此在一些纺织行业，特别是食品、医疗等行业中，对压缩空气含油量要求很高。空气压缩机在应用的过程中，有许多工艺系统早就被压缩空气中的润滑油所困扰，在油气分离技术不过关的情况下，这个弊病甚至在某种程度上延缓了技术进步的速度，致使很多工艺流程长期停滞不前，随着科学技术的不断进步、制造工艺过程的创新、产品质量水平的提高，要求压缩气体无油的工艺流程越来越普遍。这无疑使无油空气压缩机的市场前景更加广阔。在某种意义上来讲，这是空气压缩机的发展方向。在无油机型的研发浪潮中，水润滑无油螺杆空气压缩机无疑将成为市场的主流。

油润滑压缩机存在以下问题：（1）喷油螺杆压缩机采用排气过滤，只能过滤大直径油颗粒，空气中还是会存在一些油分子。（2）干式无油螺杆压缩机，因为没有油润滑和密封，空压机能效低、噪音大，而且轴承还是采用油润滑，不能做到完全密封。（3）单螺杆喷水润滑螺杆机大多采用不锈钢材料，能效低，且螺杆和齿轮采用滚动轴承，轴承用油脂或油润滑，在排气中会夹杂油分子，无法做到0油含量；如公开日为2012年10月10日，公开号为CN102042225B的中国专利中，公开的一种水润滑单螺杆压缩机。

技术实现要素：

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，能够解决传统喷油螺杆空压机存在的问题的水润滑双螺杆空压机及空气压缩方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该水润滑双螺杆空压机包括壳体、排气机构、一号端盖、二号端盖、螺杆式阳转子机构、轴封组件和螺杆式阴转子机构，所述壳体内设置有空气压缩腔，所述壳体设置有进气口，所述进气口和空气压缩腔连通，所述排气机构设置有排气口，所述排气口和空气压缩腔连通，所述一号端盖、壳体、排气机构和二号端盖依次固定，其结构特点在于：所述壳体设置有喷水孔，该喷水孔和空气压缩腔连通；所述螺杆式阳转子机构包括阳转子、间隙调整模块、一号滑动轴承套、一号轴瓦、一号紧固件、二号滑动轴承套、二号轴瓦、二号紧固件和二号嵌块，所述一号滑动轴承套套装固定在阳转子的一头并通过一号紧固件紧固，所述一号轴瓦套装在一号滑动轴承套上且一号轴瓦和一号滑动轴承套间隙配合，所述一号轴瓦和壳体固定，该一号轴瓦设置有一号喷水孔，所述一号喷水孔与一号轴瓦和一号滑动轴承套之间的间隙连通，所述阳转子通过轴封组件和一号端盖连接，所述二号滑动轴承套套装固定在阳转子的另一头并通过二号紧固件紧固，所述二号轴瓦套装在二号滑动轴承套上且二号轴瓦和二号滑动轴承套间隙配合，所述二号轴瓦和排气机构固定，该二号轴瓦设置有二号喷水孔，所述二号喷水孔与二号轴瓦和二号滑动轴承套之间的间隙连通，所述二号嵌块固定在阳转子的另一头，所述间隙调整模块包括静盘和动盘，所述动盘设置有储水槽，所述静盘和壳体固定，所述动盘和阳转子固定，所述动盘中设置有储水槽的一面和静盘接触；所述螺杆式阴转子机构包括阴转子、三号滑动轴承套、三号轴瓦、三号紧固件、三号嵌块、四号滑动轴承套、四号轴瓦、四号紧固件和四号嵌块，所述三号滑动轴承套套装固定在阴转子的一头并通过三号紧固件紧固，所述三号轴瓦套装在三号滑动轴承套上且三号轴瓦和三号滑动轴承套间隙配合，所述三号轴瓦和壳体固定，该三号轴瓦设置有三号喷水孔，所述三号喷水孔与三号轴瓦和三号滑动轴承套之间的间隙连通，所述三号嵌块固定在阴转子的一头，所述四号滑动轴承套套装固定在阴转子的另一头并通过四号紧固件紧固，所述四号轴瓦套装在四号滑动轴承套上且四号轴瓦和四号滑动轴承套间隙配合，所述四号轴瓦和排气机构固定，该四号轴瓦设置有四号喷水孔，所述四号喷水孔与四号轴瓦和四号滑动轴承套之间的间隙连通，所述四号嵌块固定在阴转子的另一头；所述阳转子和阴转子啮合，该阳转子和阴转子相啮合的部分均位于壳体的空气压缩腔中。水润滑双螺杆空压机采用全水润滑，实现完全无油压缩，输出的压缩空气中含油量为0；空压机关键零部件可以采用多种特种材料组合加工而成，能够有效减少空压机运动部件质量，降低机械损失，同时避免水对各零部件的腐蚀；空压机螺杆转子可以由耐腐蚀钢材料和特种工程塑料组合加工而成，转子质量轻、耐腐蚀、加工简单；螺杆转子的径向载荷由水润滑滑动轴承支撑；螺杆转子的轴向载荷由间隙调整模块支撑，通过控制间隙模块轴向长度控制螺杆转子间隙，提高螺杆空压机的性能。

作为优选，本发明所述一号端盖的中间或底部开有一号集水孔，所述一号集水孔通过外接管路和壳体的进气口连接，或者所述一号集水孔通过内部流道和壳体的进气口连接。

作为优选，本发明所述二号端盖的中间或底部开有二号集水孔，所述二号集水孔通过外接管路和壳体的进气口连接，或者所述二号集水孔通过内部流道和壳体的进气口连接。

作为优选，本发明所述阳转子和阴转子均由芯轴部分和螺杆型线部分组成，所述螺杆型线部分套装固定在芯轴部分上，所述芯轴部分采用不锈钢、耐腐蚀合金钢、或者陶瓷复合材料，所述螺杆型线部分采用特种工程塑料、或者铝合金轻质材料。

作为优选，本发明所述一号滑动轴承套和阳转子过渡配合，所述二号滑动轴承套和阳转子过渡配合，所述三号滑动轴承套和阴转子过渡配合，所述四号滑动轴承套和阴转子过渡配合。

作为优选，本发明所述阳转子和阴转子的端面与排气机构的端面之间存在间隙，该间隙的距离为0.02-0.1mm。

作为优选，本发明所述一号轴瓦和壳体的轴承座孔过盈配合，所述二号轴瓦和排气机构过盈配合，所述三号轴瓦和壳体的轴承座孔过盈配合，所述四号轴瓦和排气机构过盈配合。

作为优选，本发明所述一号紧固件、二号紧固件、三号紧固件和四号紧固件均为圆螺母。

作为优选，本发明螺杆转子的两端分别经过四个过孔穿过壳体和排气机构，与滑动轴承配合，过孔与轴配合面镶嵌巴氏合金或铜材料，厚度2-5mm，以增加配合面的耐磨性和减小螺杆转子轴的腐蚀量。

作为优选，本发明所述轴封组件采用机械密封，避免螺杆转子轴径向窜动导致密封不良；或者，所述轴封组件采用机械密封加滚动轴承和油封的组合体，能承受更高的轴端载荷。

作为优选，本发明螺杆转子由组合材料加工而成，其芯轴部分采用不锈钢、耐腐蚀的合金钢、陶瓷复合材料等，其螺杆型线部分采用特种工程塑料、铝合金等轻质材料。

作为优选，本发明螺杆转子径向载荷由滑动轴承支撑，轴承轴瓦部分采用石墨碳、工程塑料、陶瓷等材料，轴承套采用组合材料加工而成，其中与轴瓦磨合面用不锈钢或普通合金钢表面镀铬防腐蚀，与转子轴结合面采用铜、铝或巴氏合金等耐磨、耐腐蚀材料。

作为优选，本发明间隙调整模块由两部分组成，与壳体联接在一起的静盘采用巴氏合金或铜等耐磨材料，与转子联接在一起的动盘采用特种工程塑料加工，动盘随转子旋转运动，端面开储水槽在动静盘之间形成水膜，增加动盘的耐磨性。

作为优选，本发明所述壳体、排气机构以及端盖采用铝、合金铝、不锈钢等耐腐蚀材料加工而成。

一种使用所述的水润滑双螺杆空压机的空气压缩方法，其特点在于：所述空气压缩方法的步骤如下：阳转子接收外驱动扭矩旋转，输出压缩空气；所述壳体上开有进气口，所述排气机构上开有排气口，空气从壳体的进气口吸入，经过阳转子和阴转子啮合压缩形成高压空气，通过排气机构的排气口排出；所述壳体和轴瓦均设置有喷水孔，高压水参与滑动轴承套的润滑以及阳转子和阴转子的啮合运动，起到润滑、密封、散热降温的作用；所述阳转子和阴转子的芯轴部分采用不锈钢材料加工、型线部分采用特种工程塑料加工，阳转子和阴转子具有刚性好、质量轻、加工性能好的优点，能有效提高空压机压缩性能和降低生产成本；所述轴承套采用不锈钢和巴氏合金材料的组合材料加工而成，安装在阳转子和阴转子的两头，与阳转子和阴转子过渡配合，通过圆螺母压紧，随阳转子和阴转子旋转运动；轴瓦采用石墨碳或特种工程塑料制成，采用过盈配合与排气机构或壳体轴承座孔连接在一起，轴瓦上开有喷水孔，高压水从轴瓦的喷水孔喷入轴瓦与轴承套之间的间隙，形成水膜支撑阳转子和阴转子径向载荷；所述间隙调整模块由静盘和动盘组成，静盘采用巴氏合金或铜材料，镶嵌在壳体的进气端面，动盘采用特种工程塑料或耐磨塑料材料，粘接在阳转子的端面，动盘随阳转子旋转，与静盘磨合，动盘的端面开有储水槽，在静盘和动盘的磨合面通过储水槽吸入水形成水膜，提高静盘和动盘的磨合性；所述端盖在中间或底部开有集水孔，用于收集对轴承套进行润滑后所排出的水，所排出的水经过外接管路回流至壳体的进气口，避免水溢出；空压机采用全水润滑，实现完全无油压缩，输出的压缩空气中含油量为0；空压机关键零部件采用多种特种材料组合加工而成，能够有效减少空压机运动部件质量，降低机械损失，同时避免水对各零部件的腐蚀；空压机螺杆转子由耐腐蚀钢材料和特种工程塑料组合加工而成，转子质量轻、耐腐蚀、加工简单；螺杆转子的径向载荷由水润滑滑动轴承支撑；阳转子的轴向载荷由间隙调整模块支撑，通过控制间隙调整模块的轴向长度控制阳转子的间隙，提高螺杆空压机的性能。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：采用完全水润滑的螺杆空气压缩机，排气中油分子含量为零，喷水温度低，压缩效率更高；转子可以采用新型工程塑料制造，耐磨性好、对人体没有伤害，材料密度低，减轻转子质量，大大提高空压机能效；轴承可以全部采用塑料（或石墨、巴氏合金等）轴瓦滑动轴承，通过喷水润滑，承受转子运行径向载荷；轴端用两种相互耐磨材料制成的垫片组成间隙调整模块以承受轴向载荷，同时通过控制间隙调整模块的厚度调整转子排气端间隙，不再用滚动轴承游隙调节间隙，因此设备安装和制造工艺更简单。

排气端与进气端螺杆外侧套有轴承套，轴承套与螺杆接触面之间具有嵌块，轴承套外面套有轴瓦，当压缩机运行时，螺杆和嵌块、轴承套一起转动，轴瓦与壳体和排气机构固定不动。水在在螺杆的进气端，螺杆与壳体之间由间隙调整模块连接，如果在双螺杆压缩机中，间隙调整模块存在于阳转子排气端。压缩机运行时，只需要水润滑，因此排气中不含有油分子。

附图说明

图1是本发明实施例中水润滑双螺杆空压机的分体结构示意图。

图2是本发明实施例中水润滑双螺杆空压机的剖视结构示意图。

图中：1-壳体；2-排气机构；3-一号端盖；4-二号端盖；5-螺杆式阳转子机构；6-轴封组件；7-螺杆式阴转子机构；51-阳转子；52-间隙调整模块；521-静盘；522-动盘；53-一号滑动轴承套；54-一号轴瓦；55-一号紧固件；56-二号滑动轴承套；57-二号轴瓦；58-二号紧固件；59-二号嵌块；71-阴转子；72-三号滑动轴承套；73-三号轴瓦；74-三号紧固件；75-三号嵌块；76-四号滑动轴承套；77-四号轴瓦；78-四号紧固件；79-四号嵌块。

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2，本实施例中的水润滑双螺杆空压机包括壳体1、排气机构2、一号端盖3、二号端盖4、螺杆式阳转子机构5、轴封组件6和螺杆式阴转子机构7，壳体1内设置有空气压缩腔，壳体1设置有进气口，进气口和空气压缩腔连通，排气机构2设置有排气口，排气口和空气压缩腔连通，一号端盖3、壳体1、排气机构2和二号端盖4依次固定，壳体1设置有喷水孔，该喷水孔和空气压缩腔连通。

本实施例中的螺杆式阳转子机构5包括阳转子51、间隙调整模块52、一号滑动轴承套53、一号轴瓦54、一号紧固件55、二号滑动轴承套56、二号轴瓦57、二号紧固件58和二号嵌块59，一号滑动轴承套53套装固定在阳转子51的一头并通过一号紧固件55紧固，一号轴瓦54套装在一号滑动轴承套53上且一号轴瓦54和一号滑动轴承套53间隙配合，一号轴瓦54和壳体1固定，该一号轴瓦54设置有一号喷水孔，一号喷水孔与一号轴瓦54和一号滑动轴承套53之间的间隙连通，阳转子51通过轴封组件6和一号端盖3连接，二号滑动轴承套56套装固定在阳转子51的另一头并通过二号紧固件58紧固，二号轴瓦57套装在二号滑动轴承套56上且二号轴瓦57和二号滑动轴承套56间隙配合，二号轴瓦57和排气机构2固定，该二号轴瓦57设置有二号喷水孔，二号喷水孔与二号轴瓦57和二号滑动轴承套56之间的间隙连通，二号嵌块59固定在阳转子51的另一头，间隙调整模块52包括静盘521和动盘522，动盘522设置有储水槽，静盘521和壳体1固定，动盘522和阳转子51固定，动盘522中设置有储水槽的一面和静盘521接触。

本实施例中的螺杆式阴转子机构7包括阴转子71、三号滑动轴承套72、三号轴瓦73、三号紧固件74、三号嵌块75、四号滑动轴承套76、四号轴瓦77、四号紧固件78和四号嵌块79，三号滑动轴承套72套装固定在阴转子71的一头并通过三号紧固件74紧固，三号轴瓦73套装在三号滑动轴承套72上且三号轴瓦73和三号滑动轴承套72间隙配合，三号轴瓦73和壳体1固定，该三号轴瓦73设置有三号喷水孔，三号喷水孔与三号轴瓦73和三号滑动轴承套72之间的间隙连通，三号嵌块75固定在阴转子71的一头，四号滑动轴承套76套装固定在阴转子71的另一头并通过四号紧固件78紧固，四号轴瓦77套装在四号滑动轴承套76上且四号轴瓦77和四号滑动轴承套76间隙配合，四号轴瓦77和排气机构2固定，该四号轴瓦77设置有四号喷水孔，四号喷水孔与四号轴瓦77和四号滑动轴承套76之间的间隙连通，四号嵌块79固定在阴转子71的另一头；阳转子51和阴转子71啮合，该阳转子51和阴转子71相啮合的部分均位于壳体1的空气压缩腔中。

本实施例中的一号端盖3的中间或底部开有一号集水孔，一号集水孔通过外接管路和壳体1的进气口连接。二号端盖4的中间或底部开有二号集水孔，二号集水孔通过外接管路和壳体1的进气口连接。

本实施例中的一号滑动轴承套53和阳转子51过渡配合，二号滑动轴承套56和阳转子51过渡配合，三号滑动轴承套72和阴转子71过渡配合，四号滑动轴承套76和阴转子71过渡配合。阳转子51和阴转子71的端面与排气机构2的端面之间存在间隙，该间隙的距离为0.02-0.1mm。

本实施例中的一号轴瓦54和壳体1的轴承座孔过盈配合，二号轴瓦57和排气机构2过盈配合，三号轴瓦73和壳体1的轴承座孔过盈配合，四号轴瓦77和排气机构2过盈配合。一号紧固件55、二号紧固件58、三号紧固件74和四号紧固件78均为圆螺母。

本实施例中的阳转子51和阴转子71由组合材料加工而成，其芯轴部分采用不锈钢、耐腐蚀的合金钢、陶瓷复合材料等，其螺杆型线部分采用特种工程塑料、铝合金等轻质材料。

本实施例中的螺杆转子的两端分别经过四个过孔穿过壳体1和排气机构2，与滑动轴承配合，过孔与轴配合面镶嵌巴氏合金或铜材料，厚度2-5mm，以增加配合面的耐磨性和减小螺杆转子轴的腐蚀量。轴封组件6采用机械密封，避免螺杆转子轴径向窜动导致密封不良；或者，轴封组件6采用机械密封加滚动轴承和油封的组合体，能承受更高的轴端载荷。

本实施例中的空气压缩方法的步骤如下：阳转子51接收外驱动扭矩旋转，输出压缩空气；壳体1上开有进气口，排气机构2上开有排气口，空气从壳体1的进气口吸入，经过阳转子51和阴转子71啮合压缩形成高压空气，通过排气机构2的排气口排出；壳体1和轴瓦均设置有喷水孔，高压水参与滑动轴承套的润滑以及阳转子51和阴转子71的啮合运动，起到润滑、密封、散热降温的作用；阳转子51和阴转子71的芯轴部分采用不锈钢材料加工、型线部分采用特种工程塑料加工，阳转子51和阴转子71具有刚性好、质量轻、加工性能好的优点，能有效提高空压机压缩性能和降低生产成本；轴承套采用不锈钢和巴氏合金材料的组合材料加工而成，安装在阳转子51和阴转子71的两头，与阳转子51和阴转子71过渡配合，通过圆螺母压紧，随阳转子51和阴转子71旋转运动；轴瓦采用石墨碳或特种工程塑料制成，采用过盈配合与排气机构2或壳体1轴承座孔连接在一起，轴瓦上开有喷水孔，高压水从轴瓦的喷水孔喷入轴瓦与轴承套之间的间隙，形成水膜支撑阳转子51和阴转子71径向载荷；间隙调整模块52由静盘521和动盘522组成，静盘521采用巴氏合金或铜材料，镶嵌在壳体1的进气端面，动盘522采用特种工程塑料或耐磨塑料材料，粘接在阳转子51的端面，动盘522随阳转子51旋转，与静盘521磨合，动盘522的端面开有储水槽，在静盘521和动盘522的磨合面通过储水槽吸入水形成水膜，提高静盘521和动盘522的磨合性；端盖在中间或底部开有集水孔，用于收集对轴承套进行润滑后所排出的水，所排出的水经过外接管路回流至壳体1的进气口，避免水溢出；空压机采用全水润滑，实现完全无油压缩，输出的压缩空气中含油量为0；空压机关键零部件采用多种特种材料组合加工而成，能够有效减少空压机运动部件质量，降低机械损失，同时避免水对各零部件的腐蚀；空压机螺杆转子由耐腐蚀钢材料和特种工程塑料组合加工而成，转子质量轻、耐腐蚀、加工简单；螺杆转子的径向载荷由水润滑滑动轴承支撑；阳转子51的轴向载荷由间隙调整模块52支撑，通过控制间隙调整模块52的轴向长度控制阳转子51的间隙，提高螺杆空压机的性能。

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。