[發明專利]一種噴水螺桿壓縮機空氣壓縮系統及潤滑與密封方法

有效

• 申請號: 202011225851.8
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112555157B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 王炳棋;趙子博;暢云峰;邢子文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04C29/02
• 分類號: F04C29/02;F04C27/00;F04C18/16;F04C29/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種噴水螺桿壓縮機空氣壓縮系統及潤滑與密封方法，空氣壓縮系統包括螺桿壓縮機，螺桿壓縮機的排氣管路上設置有換熱器，通過換熱器將排氣管路中的氣體以及冷凝水冷卻并輸送至汽水分離器，通過汽水分離器分離得到的冷卻水并輸送至儲水箱，在儲水箱當中給冷卻水添加高分子增稠劑，在壓縮機排氣壓力的驅動下，儲水箱通過輸出管路將添加了高分子增稠劑的冷卻水通入螺桿壓縮機的工作腔起到潤滑與密封作用。本發明同時提供了該噴水螺桿壓縮機空氣壓縮系統的潤滑與密封方法。本發明操作簡單，能夠減少壓縮機工作腔的泄漏，提高容積效率以及整體壓縮機的氣量，同時增加了壓縮機轉子之間的潤滑效果。

技術領域

本發明屬于壓縮機領域，具體涉及一種噴水螺桿壓縮機空氣壓縮系統及潤滑與密封方法。

背景技術

螺桿空壓機由于其具有優良的可靠性能以及振動小、噪聲低、操作方便、易損件少，運行效率高等諸多優點，得到了市場的普遍認可，并且發展的趨勢還在持續強勁上升。

在制藥、食品工業等關鍵領域，壓縮空氣的質量對于保證產品的質量至關重要。在目前壓縮機行業中通常有三種解決方法：1.帶多級過濾裝置的噴油螺桿壓縮機；2.傳統的無油螺桿壓縮機；3.噴水螺桿壓縮機。噴油螺桿壓縮機在熱力性能上占優勢，通過油膜潤滑可以減小泄漏、延長壽命，同時噴油可以降低壓縮機排氣溫度提高效率。但是噴油不可避免的將油氣與空氣直接接觸，導致后方過濾系統復雜、降低了濾芯壽命，同時油氣會不可避免的揮發，無法提供高級別的純凈空氣。傳統的干式無油螺桿壓縮機相比噴油螺桿壓縮機，可以做到出口氣體完全無油，但是在相同的裝配精度下，容積效率、熱力效率都明顯降低，并且造價相對較高。干式無油螺桿壓縮腔內沒有潤滑油進行潤滑和冷卻，在同步齒輪箱和軸承腔內有潤滑油，潤滑油和氣體壓縮腔通過密封裝置進行隔離，從而實現壓縮機排氣不含油。由于壓縮腔內不含油，陰陽轉子不真正接觸，內泄漏大，機器效率低。為彌補內泄漏大的缺點，干式無油螺桿壓縮機轉速設計的很高，干壓縮的排氣溫度接近200℃，這樣導致該機型的單級排氣壓力低，需要兩級串聯壓縮，從而導致單位產氣量能耗高。在干式螺桿壓縮機中，由于沒有潤滑油的潤滑及帶走微小顆粒，氣體會對轉子、殼體內壁、氣道產生腐蝕，因此在傳統噴油螺桿轉子材料的基礎上，通常會噴涂防腐層，如噴涂聚四氟乙烯、二硫化鉬、特氟龍等，達到保證轉子不變形、不被腐蝕的作用。噴涂防腐涂層的工藝是難點之一。實踐證明，目前干式無油螺桿壓縮機的壽命短，平均只有3年多，主要是轉子表面的涂層腐蝕脫落導致。

相比之下，噴水螺桿壓縮機具有兩者共同的優勢，一方面避免了油氣混入，另一方面噴水可以有效降低壓縮機出口溫度，提高壓縮機熱效率。水潤滑無油螺桿壓縮機的特點是用于壓縮機潤滑與冷卻的介質是水，水也作為轉子間嚙合間隙的密封液，容積效率高，并且可產出100％無油的壓縮空氣。水潤滑無油螺桿壓縮機轉子表面采用具有自潤滑性能及耐磨性高的特殊配方工程塑料，從而簡化了轉子的加工制造成本與難度。加上采用的是水潤滑軸承，整個壓縮機主機與系統結構非常簡單，整體制造成本不高。由于往壓縮腔內噴入溫度只有45℃左右的水，壓縮過程為等溫壓縮，單級壓比可以實現干式無油螺桿空壓機兩級壓縮的氣體壓力。因此，水潤滑無油螺桿壓縮機比干式無油螺桿空壓機效率提高30％。水潤無油滑螺桿空壓機維護費用低，只需更換水、水過濾器以及空氣過濾器。行業中普遍認為噴水螺桿壓縮機在未來將具有更高的經濟性。但是相比于油，水的黏度很低，其對潤滑與密封效果較差，噴水螺桿壓縮機還是難以達到噴油壓縮機的性能。此外，由于水黏度低，無法對軸承進行有效的潤滑，目前行業內通常采用噴涂后的不銹鋼轉子配合同步齒輪來工作的，轉子工作區域與軸承工作區域通過機械密封方式進行隔離。這就存在轉子嚙合間隙大、機械密封維護繁瑣、同步齒輪損耗、潤滑系統定期維護等一系列問題，仍然需要進行進一步的改進。目前有直接采用水代替潤滑油對軸承進行潤滑，但是仍然存在壽命低效率差的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中噴水螺桿壓縮機潤滑與密封效果較差以及維護繁瑣不便的問題，提供一種噴水螺桿壓縮機空氣壓縮系統及潤滑與密封方法，能夠減少壓縮機工作腔的泄漏，提高容積效率以及整體壓縮機的氣量，同時增加壓縮機轉子之間的潤滑效果。

為了實現上述目的，本發明有如下的技術方案：