一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构及润滑方法

本发明属于压缩机结构设计领域，涉及一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构及润滑方法。

背景技术：

1、单螺杆压缩机是一种容积式回转压缩机，在具备了双螺杆压缩机结构简单、紧凑、容积利用率高以及无气阀组件等特点的同时，由于两个星轮的对称工作模式，其具有极佳的力平衡性，同时具备单机容量大，无余隙容积，主机寿命长等特点，是众多制造业、服务业乃至军工业的关键机械部件之一，广泛应用于石油、化工、能源、医药，食品等领域。

2、单螺杆压缩机的良好性能近年来越来越受到市场的青睐，其各项技术的发展与成熟必将为行业带来可观的经济效益。目前，单螺杆压缩机的主要问题之一便在于，啮合副尤其是星轮片的磨损，除去型线因素外，磨损主要来源于润滑不足的问题，因此需要找到一种有效的单螺杆压缩机啮合副润滑结构，来实现对于单螺杆压缩机啮合副充分润滑的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术之中的问题，提供一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构及润滑方法，能够对单螺杆压缩机啮合副实现充分的润滑，延长啮合副寿命。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构，包括：

4、在压缩腔内壁设置的若干个供液孔，所述供液孔位于螺杆和星轮的0表面上方，且供液孔的位置和数量与单螺杆压缩机的各部分啮合区域相对应，每个供液孔的角度能够使得在特定的喷液速度下，液体最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙，从而使啮合副达到最佳的润滑供液状态；所述供液孔与引入润滑液体的供液管道相连。

5、作为一种优选的方案，所述单螺杆压缩机的各部分啮合区域包括正在进入啮合区域、正在啮合区域以及正在脱离啮合区域。

6、作为一种优选的方案，所述供液孔沿轴向对应所有正在参与啮合的星轮齿螺杆槽所形成区域均匀分布。

7、作为一种优选的方案，在特定的喷液速度下，每个供液孔的角度能够使得润滑液通过供液孔所喷向的位置，在以螺杆轴方向为法线的平面内喷向啮合副齿顶间隙，在以星轮轴方向为法线的平面内喷向至少星轮片齿高处，供液孔的数量能够得润滑液通过供液孔所喷向的位置，在以星轮轴方向为法线的平面内，对所有处于啮合状态的星轮片全覆盖，结合啮合副转动对于润滑液的离心作用，基于供液孔的角度和数量设置，能够使得润滑液最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙，从而使啮合副达到最佳的润滑供液状态。

8、作为一种优选的方案，在以螺杆轴方向为法线的平面内，若供液孔的喷液速度为v，供液孔的方向与星轮片表面夹角为θ，供液孔与星轮片表面距离为h，供液孔与星轮片齿顶在星轮片表面的投影距离为l；

9、则，当供液孔相对于星轮表面的方向与重力方向相同时，由：

10、

11、去掉不合理根，可推导得θ满足以下关系式：

12、

13、当供液孔相对于星轮表面的方向与重力方向相反时，由：

14、

15、去掉不合理根，可推导得θ满足以下关系式：

16、

17、作为一种优选的方案，在以星轮轴方向为法线的平面内，若星轮片齿数为n，供液孔数为m，星轮片齿高处距离星轮片中心距离为a，供液孔与星轮片齿高处在星轮片表面的投影距离为b：

18、则星轮片相邻齿中心线夹角为星轮片相邻齿中心线对应齿高处的弧长为该弧长对应于供液孔处的角度大小为从而供液孔的数量满足：

19、

20、若将每个供液孔与星轮中心的连线方向定义为该供液孔的中心角度方向，在以星轮轴方向为法线的平面内，供液孔与其中心角度方向夹角为γ，则星轮片相邻齿中心线在齿高处弧长对应于供液孔处的角度大小为该角度被供液孔的中心角度方向所平分，因此γ满足：

21、

22、作为一种优选的方案，所述的供液孔由压缩腔内壁向压缩腔外壁贯通形成供液通道，在机壳内引入供液管道与所述供液通道接通，形成内接式润滑结构。

23、作为一种优选的方案，所述的供液孔为加工在压缩腔内壁上的沉孔，并通过在压缩腔内壁当中沿轴向开设的连接孔将各沉孔连通，引至机壳外，形成供液通道，在机壳外引入供液管道与所述供液通道接通，形成外接式润滑结构。

24、一种所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构的润滑方法，包括：

25、在压缩机运行时，通过供液孔同时通入润滑液，使润滑液从供液管道进入到压缩腔内单螺杆压缩机的各部分啮合区域，对单螺杆压缩机的各部分啮合区域进行实时润滑。

26、作为一种优选的方案，对润滑液预先憋压，使供液管道的喷液压力大于单螺杆压缩机的压缩腔内压力，持续喷液过程通过供液孔同时通入润滑液。

27、相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：

28、通过在压缩腔内壁设置若干个供液孔，供液孔的位置和数量对应单螺杆压缩机的各部分啮合区域，每部分啮合区域设置一个或多个供液孔，可以达到对单螺杆压缩机的各部分啮合区域充分润滑的目的。按照润滑液体能够最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙的方式，设置每个供液孔的角度，在所有参与啮合的啮合副间隙都能够最大程度得到液体润滑的情况下，啮合副将获得最佳的润滑效果。因此，按照本发明的润滑结构能够使润滑液体能够更为精准地对单螺杆压缩机啮合副的啮合位置进行润滑，更有利于润滑液在啮合副中的均匀分布，延长啮合副使用寿命，适用于绝大多数的压缩介质、润滑介质及工况。

29、进一步的，按照供液孔与供液管道不同的连接方式，可以形成内接式润滑结构或者外接式润滑结构，内接式润滑结构适用于围绕单螺杆压缩机星轮轴系的供液方式，而外接式润滑结构适用于围绕单螺杆压缩机螺杆轴系的供液方式。

技术特征：

1.一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，包括在压缩腔内壁(3)设置的若干个供液孔，所述供液孔位于螺杆(1)和星轮(2)的0表面上方，且供液孔的位置和数量与单螺杆压缩机的各部分啮合区域相对应，每个供液孔的角度能够使得在特定的喷液速度下液体最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙；所述供液孔与引入润滑液体的供液管道相连。

2.根据权利要求1所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，所述单螺杆压缩机的各部分啮合区域包括正在进入啮合区域、正在啮合区域以及正在脱离啮合区域。

3.根据权利要求2所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，所述供液孔沿轴向对应所有正在参与啮合的星轮齿螺杆槽所形成区域均匀分布。

4.根据权利要求1所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，在特定的喷液速度下，每个供液孔的角度能够使得润滑液通过供液孔所喷向的位置，在以螺杆轴方向为法线的平面内喷向啮合副齿顶间隙，在以星轮轴方向为法线的平面内喷向至少星轮片齿高处，供液孔的数量能够得润滑液通过供液孔所喷向的位置，在以星轮轴方向为法线的平面内，对所有处于啮合状态的星轮片全覆盖，结合啮合副转动对于润滑液的离心作用，基于供液孔的角度和数量设置，使得润滑液最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙。

5.根据权利要求4所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，在以螺杆轴方向为法线的平面内，若供液孔的喷液速度为v，供液孔的方向与星轮片表面夹角为θ，供液孔与星轮片表面距离为h，供液孔与星轮片齿顶在星轮片表面的投影距离为l；

6.根据权利要求4所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，在以星轮轴方向为法线的平面内，若星轮片齿数为n，供液孔数为m，星轮片齿高处距离星轮片中心距离为a，供液孔与星轮片齿高处在星轮片表面的投影距离为b，则供液孔数m满足：

7.根据权利要求1所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，所述的供液孔由压缩腔内壁(3)向压缩腔外壁贯通形成供液通道，在机壳内引入供液管道与所述供液通道接通，形成内接式润滑结构。

8.根据权利要求1所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构，其特征在于，所述的供液孔为加工在压缩腔内壁(3)上的沉孔，并通过在压缩腔内壁(3)当中沿轴向开设的连接孔将各沉孔连通，引至机壳外，形成供液通道，在机壳外引入供液管道与所述供液通道接通，形成外接式润滑结构。

9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述单螺杆压缩机啮合副润滑结构的润滑方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的润滑方法，其特征在于：对润滑液预先憋压，使供液管道的喷液压力大于单螺杆压缩机的压缩腔内压力，持续喷液过程通过供液孔同时通入润滑液。

技术总结
本发明公开了一种单螺杆压缩机啮合副润滑结构及润滑方法，润滑结构包括在压缩腔内壁设置的若干个供液孔，供液孔位于螺杆和星轮的0表面上方，且供液孔的位置和数量与单螺杆压缩机的各部分啮合区域相对应，每个供液孔的角度能够使得在特定的喷液速度下液体最大程度覆盖啮合副所有齿顶及齿侧间隙；将供液孔与引入润滑液体的供液管道相连。润滑方法包括在压缩机运行时，通过供液孔同时通入润滑液，使润滑液从供液管道进入到压缩腔内单螺杆压缩机的各部分啮合区域，对单螺杆压缩机的各部分啮合区域进行实时润滑。本发明能够更为精准地对单螺杆压缩机啮合副的啮合位置进行润滑，更有利于润滑液在啮合副中的均匀分布，延长啮合副使用寿命。

技术研发人员：吴伟烽,郭成强,杨毅帆,雷雯雯,张静
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15