一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，包括转子式压缩机、冷却器、换热器，所述转子式压缩机下部的油池处设置出油口，所述出油口通过第一管道与冷却器的Ⅰ路进口相连接，所述冷却器的Ⅰ路出口通过第二管道与换热器的进口相连接，所述换热器的出口通过第三管道与冷却器的Ⅱ路进口相连接，所述冷却器的Ⅱ路出口通过第四管道与三通管件相连接，所述三通管件的另外两个端口分别与吸气口、气缸相连接。该冷却系统以润滑油为冷却介质，循环工作，依次冷却转子式压缩机的壳体及气缸，有效降低了转子式压缩机工作时的温度，使压缩机运行更加安全、稳定。
【专利说明】
一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种冷却系统，尤其涉及一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系 统的技术领域。
【背景技术】
[0002] 低温制冷领域中使用的大量GM制冷机是采用高压氦气膨胀而获得低温，为了得到 2MPa左右的高压氦气，需要使用氦气压缩机。目前市场上有涡旋式氦气专用压缩机、活塞式 氦气专用压缩机可以选用，也有使用空调涡旋压缩机、空调活塞压缩机改制的氦气压缩机， 不同于空调制冷剂的压缩，氦气压缩要专门设计冷却系统以解决压缩机的过热问题，需将 空调用的压缩机配上冷却系统，以控制压缩机的电机温度、气缸温度使压缩机安全、稳定运 行。对改制的空调压缩机而言，一般活塞式压缩机适用200w~600w的功率范围，转子式压缩 机适用700w~2000w的功率范围，涡旋式压缩机适用2000w~15000?的功率范围。活塞式空 调压缩机压缩氦气的冷却系统通常是:增加油栗及氦气入口处增加润滑油喷雾嘴，同时在 气缸壳体外侧缠绕水冷却器以冷却压缩机；涡旋式空调压缩机压缩氦气的冷却系统通常 是:通过增加油路循环，将冷却的润滑油去冷却处于压缩过程中的氦气。由于转子式压缩机 不同于涡旋式压缩机、活塞式压缩机的结构，其冷却系统与两者有不同，已经公开的做法是 借用活塞式空调压缩机改制氦气压缩机冷却方法，在压缩机外面缠绕水冷却管路，同时将 高压氦气、油蒸汽管路及气缸处的高温润滑油引出的管路缠绕在水冷却管路外侧被冷却。 该种公开的做法实际上是通过水冷管对壳体的冷却来带走大部分的热量，需要增加冷却水 循环系统，缠绕的冷却水管路的换热面积会受到压缩机壳体的尺寸限制，并且制作的压缩 机体积庞大，外侧的油气管路易受到压缩机本身的振动影响，影响其与水管路的接触从而 影响换热性能。因此该种公开做法改制的压缩机会存在压缩机工作温度仍然较高，或者其 缠绕的冷却水管路庞大等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决转子式压缩机直接压缩氦气时压缩机过热的问题，提供 一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，使转子式压缩机安全、稳定的运行。
[0004] 本发明采用的技术方案如下：一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，包 括转子式压缩机、冷却器、换热器，所述转子式压缩机下部的油池处设置出油口，所述出油 口通过第一管道与冷却器的I路进口相连接，所述冷却器的I路出口通过第二管道与换热器 的进口相连接，所述换热器的出口通过第三管道与冷却器的Π 路进口相连接，所述冷却器 的Π 路出口通过第四管道与三通管件相连接，所述三通管件的其他两个端口，一个端口通 过第五管道与吸气口相连接，另一端口与气缸相连接。
[0005] 进一步的，所述换热器可采用金属管路缠绕在压缩机壳体上来实现，形成绕管式 换热器;也可采用金属圆筒嵌套在压缩机壳体外侧来实现，形成套管式换热器。
[0006] 进一步的，所述第一管道上设置油过滤器I。
[0007] 进一步的，所述第四管道上依次设置油过滤器π、毛细管。
[0008] 进一步的，所述冷却器的冷却方式可采用风冷、水冷或其他冷却方式。
[0009] 一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统工作时，转子式压缩机下部油池中 的润滑油从出油口流出，通过第一管道经油过滤器I过滤后，由冷却器的I路进口进入冷却 器，润滑油在冷却器中被冷却后，由冷却器的I路出口通过第二管道流入换热器，对转子式 压缩机的壳体外表面进行冷却，此时润滑油的温度升高。升温后的润滑油经换热器的出口 通过第三管道由冷却器的Π 路进口进入冷却器，润滑油再次被冷却，冷却后的润滑油通过 第四管道经油过滤器II过滤、毛细管节流后，经三通管件与通过第五管道从吸气口进入的 氦气混合后，一起流入转子式压缩机的气缸，冷却压缩中的氦气及气缸后返回油池。该冷却 系统以润滑油作为冷却介质，利用转子式压缩机出油口与吸气口的压差驱动润滑油循环工 作，依次冷却转子式压缩机的壳体及气缸，从而使转子式压缩机运行安全、稳定。
[0010] 本发明的有益效果： 1. 本发明与现有的转子式氦气压缩机相比，其冷却系统不受压缩机尺寸的限制，并且 充分利用了润滑油的冷却作用，因此本发明的冷却系统温度更低，油路及氦气路的冷却不 受压缩机振动的影响，冷却性能稳定;与现有的涡旋式氦气压缩机相比，在油路中增加绕管 式换热器或套管式换热器，对压缩机外壳进行冷却，压缩机运行更加安全、稳定;与现有的 活塞式空调压缩机改制相比，减少了油栗及喷油装置，结构紧凑、降低了能耗； 2. 本发明通过引出转子式压缩机自身内部的润滑油，经冷却器两次冷却后依次冷却 压缩机的壳体及气缸，整个系统结构更加紧凑、同时利用转子式压缩机出油口与吸气口的 压差驱动润滑油循环工作，不增加额外功耗。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的结构示意图。
[0012] 其中：1.转子式压缩机；2.换热器;3. II路进口； 4.冷却器;5. II路出口； 6.1路出 口； 7. I路进口； 8.油过滤器I;9.出油口； 10.油池；11.气缸；12.油过滤器Π ; 13.毛细管； 14.吸气口； 15.第五管道；16.三通管件；17.第一管道；18.第二管道；19.第三管道;20.第四 管道。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合说明书附图及实施例对本发明转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统做 进一步详细的说明。
[0014] 如图1所示，一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统主要包括转子式压缩 机1、冷却器4、换热器2,所述转子式压缩机1的油池10下部设置出油口 9,所述出油口 9通过 第一管道17与冷却器4的I路进口 7相连接，第一管道17上设置油过滤器18,所述冷却器4的I 路出口 6通过第二管道18与换热器2的进口相连接，所述换热器2的出口通过第三管道19与 冷却器4的Π 路进口 3相连接，所述冷却器4的Π 路出口 5通过第四管道20与三通管件16相连 接，第四管道20上依次设置油过滤器Π 12、毛细管13,所述三通管件16的其他两个端口，一 个端口通过第五管道15与吸气口 14相连接、另一端口与气缸11相连接。
[0015] 本发明的换热器2采用金属管路缠绕在转子式压缩机1壳体上来实现。
[0016]本发明冷却器4的冷却方式采用风冷方式。
[0017] 本发明工作时，转子式压缩机1下部油池10中的润滑油从出油口9流出，通过第一 管道17经油过滤器18过滤后，由冷却器4的I路进口 7进入冷却器4。润滑油在冷却器4中被冷 却后，由冷却器4的I路出口 6通过第二管道18流入换热器2,对转子式压缩机1的壳体外表面 进行冷却，此时润滑油的温度升高，升温后的润滑油经换热器2的出口通过第三管道19由冷 却器4的Π 路进口3进入冷却器4,润滑油再次被冷却。冷却后的润滑油通过第四管道20经油 过滤器1112过滤、毛细管13节流后，经三通管件16与通过第五管道15从吸气口 14进入的氦 气混合，一起流入转子式压缩机1的气缸11，冷却压缩中的氦气及气缸后返回油池10。该冷 却系统以润滑油作为冷却介质，利用转子式压缩机1的出油口 9与吸气口 14之间的压差驱动 润滑油循环工作，依次冷却转子式压缩机1的壳体及气缸11，从而使压缩机运行安全、稳定。
[0018] 本发明的有益效果： 1.本发明与现有的转子式氦气压缩机相比，其冷却不再受压缩机尺寸的限制，并且充 分利用了润滑油的冷却作用，因此本发明的冷却系统温度更低，油路的冷却不受压缩机振 动的影响，冷却性能稳定;与现有的涡旋式氦气压缩机冷却方案相比，增加了油路对壳体的 冷却，极大的保护了压缩机安全稳定运行;与现有的活塞式空调压缩机冷却方案相比，减少 了油栗及喷油装置，结构紧凑、降低了能耗； 2.本发明通过引出转子式压缩机自身内部的润滑油，经冷却器两次冷却后，依次冷却 压缩机的壳体及气缸，整个系统结构更加紧凑、同时利用转子式压缩机出油口与吸气口之 间的压差驱动润滑油循环，不增加额外功耗。
[0019] 本发明使用的测试结果见表1。
[0020] 以上结合附图及具体技术方案对本发明做了详细说明，本领域中的普通技术人员 可根据上述说明做出各种变化例。因而，具体技术方案中的某些细节不应构成对本发明的 限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，包括转子式压缩机、冷却器、换热 器，其特征在于:所述转子式压缩机下部的油池处设置出油口，所述出油口通过第一管道与 冷却器的I路进口相连接，所述冷却器的I路出口通过第二管道与换热器的进口相连接，所 述换热器的出口通过第三管道与冷却器的Π 路进口相连接，所述冷却器的Π 路出口通过第 四管道与三通管件相连接，所述三通管件的其他两个端口，一个端口通过第五管道与吸气 口相连接、另一端口与气缸相连接。2. 根据权利要求1所述的用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，其特征在于:所述 换热器可采用金属管路缠绕在压缩机壳体上来实现，形成绕管式换热器;也可采用金属圆 筒嵌套在压缩机壳体外侧来实现，形成套管式换热器。3. 根据权利要求1所述的用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，其特征在于:所述 第一管道上设置油过滤器I。4. 根据权利要求1所述的用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，其特征在于:所述 第四管道上依次设置油过滤器Π 、毛细管。5. 根据权利要求1所述的用于转子式压缩机压缩氦气的油冷却系统，其特征在于:所述 冷却器的冷却方式可采用风冷、水冷或其他冷却方式。
【文档编号】F04C29/04GK105937495SQ201610388664
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】王立智, 李奥, 高金林, 葛金宏, 陈杰
【申请人】中船重工鹏力（南京）超低温技术有限公司