一种矿用封闭式螺杆制冷压缩机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种压缩机，特别提供一种煤矿行业井下制冷系统用安全、高效的封闭式螺杆制冷压缩机。
【背景技术】
[0002]随着社会对煤炭需求量的日益增加，人们的开采能力不断提高，开采深度也不断增加，进入深部开采后，地热增加，热害问题更加严重制约煤矿安全生产。因此，解决矿井热害问题、研究矿井制冷降温方法已成为我国煤矿安全生产中的一个重要课题。目前，矿井制冷降温系统技术日趋成熟，其系统主要包括制冷压缩机组、冷凝器、蒸发器、回冷器等部分，其中制冷压缩机用于制冷剂相态转化，是制冷降温环节中的重中之重，其工作效率直接影响系统整体制冷效率。国内矿井制冷降温系统用制冷压缩机多为开启式活塞压缩机、开启式螺杆压缩机和半封闭式螺杆压缩机，尚无真正采用封闭式螺杆制冷压缩机作为制冷剂转化设备的先例。
[0003]开启式活塞压缩机排气量范围广，对材料要求低，加工容易，热效率高，适应性强。但是其采用曲柄连杆结构，活塞作往复运动，存在着惯性力，因而机器转速受到一定限制；散热效率低，需配油冷却器及多路温度传感器；电机与压缩机通过联轴器连接，压缩机输出轴通过轴封密封，轴封磨损后易泄漏。存在较大余隙容积，容积效率不高。活塞及汽缸，活塞柱销、连杆及曲柄轴，曲柄轴与轴承等等皆有摩擦，有吸、出阀片，易磨损。压缩会导致阀片破损，活塞环磨损，严重的造成曲柄轴，连杆断裂。排气量大时活塞直径大，机器体积和重量都较大，由于存在易损零件较多，维修工作量大，运转时振动较大等缺点，所以在大排气量范围内逐渐被螺杆式压缩机所取代。
[0004]螺杆式制冷压缩机分为开启式、半封闭式和封闭式。开启式螺杆制冷压缩机也需配油冷却器及排气温度传感器，其制冷主机部分压缩机与电机采用联轴器连接，电机与压缩机各自独立，壳体不相连，压缩机输出轴通过轴封密封，轴封磨损后易泄漏，存在的安全隐患较多，无法在更恶劣的矿井环境下正常运转。相对于活塞式压缩机，螺杆式压缩机由阴阳转子旋转压缩完成压缩机做功，体积小；无余隙容积，容积效率相对较高；除轴承外，无摩擦部位，几乎无磨损；无阀片装置，振动少。
[0005]半封闭式螺杆制冷压缩机，不需要油冷却器，单机容量较大，效率较高，可在较宽的符合范围内工作。但是由于内置电机是非防爆电机，整机必须做成正压型防爆结构，即将整个制冷压缩机置于防爆箱内。此时，由于防爆箱封闭性设计，导致箱内流体流场封闭，电机散热效率低，电机不适合采用自带风冷系统，所以必须消耗制冷系统冷量进行冷却，降低制冷效率。电机与压缩机通过法兰盘静密封连接，电机与压缩机采用一根主轴，位于同一个腔内，密封性能较好。
[0006]矿井制冷降温装置中活塞式制冷压缩机已逐渐被淘汰，目前井下移动制冷降温装置中的制冷压缩机多为开启式螺杆制冷压缩机和半封闭式螺杆制冷压缩机，这两种形式螺杆制冷压缩机存在很多问题。
[0007]其一，开启式螺杆制冷压缩机需配置单独的油冷却器、油栗及排气温度传感器等复杂的油系统部件，电机与压缩机通过传统联轴器连接，壳体不相通，压缩机输出轴通过轴封密封封住制冷剂和油的泄漏通道，轴封磨损后易泄漏，需经常添加冷媒和冷冻机油；设备压缩由阴阳转子旋转压缩完成压缩机做功，效率较低；由于电机轴与压缩机轴温度不同造成不同膨胀量而引起轴不对中、破坏轴封的问题；电机采用空气冷却，冷却风扇气流噪音大，效率低，且容易污损，运行不稳定。
[0008]其二，半封闭式螺杆制冷压缩机较开启式螺杆制冷压缩机有先进之处，不需要油冷却器等构成的复杂油路系统；相对于开启式螺杆压缩机耐压程度低，半封闭式制冷压缩机能承受一定压力，设计压力彡3.6Mpa ;冷凝压力彡2.1MPa ;运行极限较高，可以在较恶劣的条件下工作；泄漏性方面，电机与压缩机通过法兰盘静密封连接，电机与压缩机共用一根主轴，相当在一个腔内，无轴封，泄漏问题已解决。但其仍有缺陷，电机与压缩机共用同一根轴，必须保证整根轴的同轴度问题，对轴的加工精度要求很高；由于其必须做成正压型防爆结构，导致内部流场封闭，内置电机无法采用自带风冷系统，只能依靠制冷系统中的冷气进行降温，消耗本身制冷量，降低整个系统制冷效率；根据GB3836.5-2004规定，正压型防爆不可用于属于O区爆炸性区域的采掘工作面，所以采掘工作面一般不采用此方式。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于提供一种矿用封闭式螺杆制冷压缩机，可以有效的解决上述问题。
[0010]针对电机与压缩机共用一根主轴，或者电机与压缩机两根主轴采用联轴器连接而导致同轴度无法保证以及造成的传递有振动的问题，本实用新型采用磁力连接方式连接电机与压缩机，开创电机与压缩机磁力连接的先例。采用磁力连接减震效果好，工作系统运行平稳，使用寿命长，具有过载保护功能，主动轴与负载轴之间无刚性联接，安装同轴度允许存在一定的范围误差，且无振动传递，设备运行平稳。
[0011]针对泄漏问题，本实用新型壳体采用一体封闭式设计，法兰端面采用O型密封圈密封，无轴封，无泄漏。
[0012]针对半封闭式制冷压缩机正压防爆结构不可用于采掘工作面的问题，将内置电机进行改进，使其更符合煤矿安全要求，可应用于采掘工作面；同时改进电机冷却散热系统，增加散热系数，提高制冷系统运行效率，保证电机更稳定运行。
[0013]本实用新型的技术方案是:一种矿用封闭式螺杆制冷压缩机，包括:防氟耐压防爆电机1、磁力耦合器2、螺杆式压缩机3 ;所述防氟耐压防爆电机I与螺杆式压缩机3之间通过磁力耦合器2连接实现传动，所述防氟耐压防爆电机I与螺杆式压缩机3外壳采用端面静密封结构4连接，即一体式封闭结构。采用防氟耐压防爆电机1，避免正压型防爆结构，更符合矿用防爆安全要求，可应用于采掘工作面。
[0014]优选的，所述防氟耐压防爆电机I包括驱动电机11和散热系统12。
[0015]优选的，所述磁力耦合器2包括铜转子21、磁钢转子22、铜转子安装盘23、磁钢转子安装盘24，所述铜转子安装盘23安装固定在驱动电机11的主轴Ila上，所述磁钢转子安装盘24安装固定在螺杆式压缩机3的主轴30a上；
[0016]所述铜转子安装盘23包括安装固定在驱动电机11的主轴Ila上的铜转子安装盘I23a、套装在螺杆式压缩机3的主轴30a上的铜转子安装盘II 23b、通过螺栓紧固连接铜转子安装盘I 23a和铜转子安装盘II 23b的连接体23c ；
[0017]所述磁钢转子安装盘24包括磁钢转子安装盘I 24a和磁钢转子安装盘II 24b，所述磁钢转子安装盘I 24a和磁钢转子安装盘II 24b位于铜转子安装盘I 23a、铜转子安装盘II 23b和连接体23c三者形成的空腔内，所述磁钢转子安装盘I 24a和磁钢转子安装盘
II24b套装在螺杆式压缩机3的主轴30a上并与螺杆式压缩机3的主轴30a进行轴向定位；
[0018]所述铜转子21分别安装在铜转子安装盘I 23a和铜转子安装盘II 23b内侧，所述磁钢转子22分别安装在磁钢转子安装盘I 24a和磁钢转子安装盘II 24b上。
[0019]铜转子21和磁钢转子22可以自由的独立旋转。当铜转子21由驱动电机11带动旋转时，铜转子21与磁钢转子22产生相对运动，交变磁场通过气隙在铜转子21上产生涡流，同时涡流产生感应磁场与永磁场相互作用，从而带动磁钢转子22沿着与铜转子21相同的方向旋转，结果在输出轴——螺杆式压缩机3的主轴30a上产生转矩，从而带动螺杆式压缩机3的主轴30a做旋转运动。
[0020]优选的，所述散热系统12包括风扇12a和驱动风扇12a的散热电机12b。防氟耐压防爆电机I自带散热系统12，即自带散热电机12b与风扇12a，散热电机12b带动风扇12a对驱动电机11进行散热降温，由于不采用正压防爆结构，风冷流场不封闭，散热效果明显提升，同时不消耗系统冷量，提高整机制冷效率。
[0021]优选的，所述端面静密封结构4为法兰密封结构，包括电机端法兰41、压缩机端法兰42和设于压缩机端法兰42凹槽内的O型密封圈43，所述电机端法兰41与压缩机端法兰42通过螺栓螺母连接。采用端面静密封结构4，保证密封性，杜绝泄漏问题。
[0022]本实用新型与现有联轴器连接技术相比所具有的优点:
[0023]1、无振动，无泄漏。磁力耦合器采用磁浮传动连接两轴，很好的解决了同轴度难以保证并造成振动的问题，同时磁浮传动不需要密封，也不需要润滑，所以解决了泄漏问题。
[0024]2、磨损少，设备运行稳定。磁力耦合器连接装置依靠磁力传动，实现无限接触式力矩传递，不存在传递接触面磨损情况，消除了柔性联轴器要求定期润滑，磨损点多，无过载保护，橡胶弹性联轴器装置中的橡胶不耐热、易受化学和紫外线腐蚀等问题。
[0025]3、具有过载保护功能，维护量绩效，工作效率高。当从动件