一种用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置的制作方法

本实用新型涉及空压机技术领域，具体涉及一种用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置。

背景技术：

伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

在伺服电机的生产加工设备中，空压机是重要的加工设备之一，是伺服电机生产的主要动力气源。空压机是一种可以将气体进行压缩的机械，需要通过电动机来驱动空压机运行，空压机可以将电动机的机械能转换成气体的压力能，在大多数现代化工业生产过程中起核心作用，被称为“通用机械”。空压机除了应用在伺服电机的生产加工，还广泛应用于工矿企业、食品加工过程、煤气和天然气的输送、冷冻机、医疗行业、机械铸造喷漆、军工科技、航空航天、导弹发射等。

根据统计，空压机在运行时，大约有15％的电能用于增加空气势能，而近85％的电能转化为热能排入空气中。若这部分热量未回收利用，直接排入大气中，一方面造成能量极大的浪费；另一方面使得环境温度升高，加剧温室效应，造成热污染。因此，空压机余热资源不容忽视，是余热利用潜力极大的设备，利用好空压机余热余能也是实现工厂节能的有效途径，加强对空压机余热的回收利用对于伺服电机的生产的节能减排意义重大。

中国专利申请号为cn201610041480.5公开了一种节能空压机，是通过集流量感测器和电流互感器提供的流量信号和电流信号以来随时查看空压机的耗电情况和能效等级，从而节能，没有对空压机余热余能进行回收利用。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，具有结构简单、经济成本低、运行效率高的优点，利用热能转换原理，将空压机运行时产生的热油和热气的热量通过热交换装置加以回收利用，可实现热能回收，一方面空压机运行温度降低，从而保障空压机能够高效正常运行，提高产气率；另一方面油气的废热可得到回收利用，制备热水储存在水箱内，还可以作为热源用于脱湿干燥气体、制备冷却水，减少了能耗，应用前景广泛。

技术方案：一种用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，包括热交换装置、冷却装置、水箱、冷却脱湿装置；所述热交换装置包括气水换热器、油水换热器；所述空压机的热油和热气通过油气分离器分离后分别进入所述油水换热器、气水换热器；所述油气分离器分离后的热气进入气水换热器，所述冷却装置与气水换热器连接，换热后的水进入所述油水换热器，换热后的热气进入冷却脱湿装置；所述油气分离器分离后的热油和换热后的水通过油水换热器后，水进入水箱，油返回空压机循环利用。

空压机在运行时，输入的电能主要转化为两部分能量：①增加空气势能，提高气体压力，约占总输入电能的15％；②机械做功与机械磨损产生的热量，该部分能量约占总输入量的85％。本实用新型所述的余热回收装置，工作过程如下：油气分离器将空压机运行时产生的热油和热气分离后，根据热能转换原理，热压缩空气作为辅助热源与冷却装置输入的冷却水在气水换热器内换热，冷却水吸收热量后温度升高，热压缩空气温度降低；交换后的水再经过油水换热器将分离的热油余热最大限度地吸收利用，水温进一步升高，制备热水储存在水箱内。同时，热油温度降低，重新返回空压机的油路系统循环利用。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述水箱设置有保温层。

通过空压机运行时产生的废热制备的热水储存在水箱内进行保温，水箱里的热水可以用于供暖、沐浴、锅炉补水等等。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述冷却装置包括冬季自然水循环装置、冷冻水循环装置。

冬季时，自然水气温低，可以直接用于气水换热器进行冷却，采用冬季自然水循环装置，减少了冷冻的步骤，节能环保；夏季时，水温高，通过冷冻水循环装置为气水换热器提高冷却水。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述冬季自然水循环装置包括自然水箱、水泵、自然水管道，所述自然水箱、水泵、自然水管道、气水换热器依次连接。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述冷冻水循环装置包括制冷机、冷冻水管道，所述自然水箱、水泵、制冷机、冷冻水管道、气水换热器依次连接。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述自然水管道、冷冻水管道上设置有温度计、涡轮流量计和压力表。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述水箱分别与冷却脱湿装置、制冷机连接。

水箱内的热水，可作为冷却脱湿装置的热源用于脱湿干燥气体，减少压缩气体后处理的能耗；夏季时，水箱内的热水也可作为制冷机的热源，制备低温冷冻水，更加充分的利用了能源，节能环保。

进一步的，上述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，所述气水换热器、油水换热器为钎焊式板式换热器。

由于空压机运行时，润滑油和压缩空气出口处的压力较大，而且油类介质对橡胶垫片有一定的腐蚀性，而钎焊式板式换热器具有换热效率高、结构紧凑，不需要使用垫片，减少了腐蚀问题的发生，而且还具有耐高温高压等优点。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型所述的余热回收装置，用于伺服电机加工的空压机上，具有结构简单、经济成本低、运行效率高、可控性灵活的优点，利用热能转换原理，将空压机运行时产生的热油和热气的热量通过热交换装置加以回收利用，可实现热能回收，一方面空压机运行温度降低，从而保障空压机能够高效正常运行，提高产气率；另一方面油气的废热可得到回收利用，润滑油降温后重新返回空压机的油路系统循环利用，油气余热制备的热水储存在水箱内，还可以用于脱湿干燥气体、冷却水的制备，减少了能耗，应用前景广泛；

（2）本实用新型所述的冷却装置，设置成冬季自然水循环装置、冷冻水循环装置，冬季时，自然水气温低，可以直接用于气水换热器进行冷却，采用冬季自然水循环装置，减少了冷冻的步骤，更加节能环保。

附图说明

图1为本实用新型所述用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置的连接示意图；

图中：热交换装置1、气水换热器11、油水换热器12、冷却装置2、冬季自然水循环装置21、自然水箱211、水泵212、自然水管道213、冷冻水循环装置22、制冷机221、冷冻水管道222、水箱3、保温层31、冷却脱湿装置4、空压机5、油气分离器6、a热气、b热油、c换热后的热气、d换热后的水、e换热后的油。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示的上述结构的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，包括热交换装置1、冷却装置2、水箱3、冷却脱湿装置4；所述热交换装置1包括气水换热器11、油水换热器12；所述空压机5的热油和热气a、b通过油气分离器6分离后分别进入所述油水换热器12、气水换热器11；所述油气分离器6分离后的热气a进入气水换热器11，所述冷却装置2与气水换热器11连接，换热后的水d进入所述油水换热器12，换热后的热气c进入冷却脱湿装置4；所述油气分离器6分离后的热油b和换热后的水d通过油水换热器12后，水进入水箱4，油e返回空压机5循环利用。

此外，所述水箱3设置有保温层31。

此外，所述冷却装置2包括冬季自然水循环装置21、冷冻水循环装置22。

进一步的，所述冬季自然水循环装置21包括自然水箱211、水泵212、自然水管道213，所述自然水箱211、水泵212、自然水管道213、气水换热器11依次连接。

此外，所述冷冻水循环装置22包括制冷机221、冷冻水管道222，所述自然水箱211、水泵212、制冷机221、冷冻水管道222、气水换热器11依次连接。

进一步的，所述自然水管道213、冷冻水管道222上设置有温度计、涡轮流量计和压力表。

进一步的，所述水箱3分别与冷却脱湿装置4、制冷机221连接。所述气水换热器11、油水换热器12为钎焊式板式换热器。

实施例

基于以上的结构基础，如图1所示。

本实用新型所述的用于伺服电机加工的节能空压机余热回收装置，用于伺服电机加工的空压机上，具有结构简单、经济成本低、运行效率高可控性灵活的优点。

空压机5在运行时，输入的电能主要转化为两部分能量：①增加空气势能，提高气体压力，约占总输入电能的15％；②机械做功与机械磨损产生的热量，该部分能量约占总输入量的85％。油气分离器6将空压机5运行时产生的热油a和热气b分离后，根据热能转换原理，热压缩空气作为辅助热源与冷却装置2输入的冷却水在气水换热器内11换热，冷却水吸收热量后温度升高，热压缩空气温度降低；交换后的水再经过油水换热器将12分离的热油余热最大限度地吸收利用，水温进一步升高，制备热水储存在水箱3内。同时，热油温度降低，重新返回空压机5的油路系统循环利用。

利用热能转换原理，将空压机运行时产生的热油和热气的热量通过热交换装置1加以回收利用，可实现热能回收，一方面空压机5运行温度降低，从而保障空压机5能够高效正常运行，提高产气率；另一方面润滑油降温后重新返回空压机5的油路系统循环利用，油气余热制备的热水储存在水箱3内，还可以用于脱湿干燥气体、冷却水的制备，减少了能耗，应用前景广泛。

此外，通过空压机5运行时产生的废热制备的热水储存在水箱4内进行保温，水箱5里的热水除了作为热源用于脱湿干燥气体、冷却水的制备，还可以用于供暖、沐浴、锅炉补水等等。

此外，冷却装置2设置成冬季自然水循环装置21、冷冻水循环装置22，冬季时，自然水气温低，可以直接用于气水换热器11进行冷却，采用冬季自然水循环装置21，减少了冷冻的步骤，更加节能环保。

此外，由于空压机5运行时，润滑油和压缩空气出口处的压力较大，而且油类介质对橡胶垫片有一定的腐蚀性，气水换热器11、油水换热器12选择为钎焊式板式换热器，具有换热效率高、结构紧凑，不需要使用垫片，减少了腐蚀问题的发生，而且还具有耐高温高压等优点。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。