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啤嶺機(jī)電設(shè)備(上海)有限公司

噴油螺桿壓縮機(jī)排氣端回油結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2025-06-30

引文

在傳統(tǒng)的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中,噴入排氣端軸承的油,其回油通道一般設(shè)計(jì)在排氣端軸承座的底部,靠重力作用通過(guò)排氣端軸承座、機(jī)殼等零件的內(nèi)部通道回到進(jìn)氣端。一方面零件設(shè)計(jì)的比較復(fù)雜,提高了零件的鑄造和加工難度,另一方面,原結(jié)構(gòu)中所有的油在機(jī)組運(yùn)行時(shí)全部回到機(jī)殼內(nèi),軸承腔內(nèi)沒(méi)有存油,在下次起動(dòng)之初,軸承處于無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)。

本文將針對(duì)我公司的發(fā)明專利《一種噴油螺桿壓縮機(jī)排氣端回油結(jié)構(gòu)》(專利號(hào):201520846095.9)進(jìn)行描述,詳細(xì)闡述新舊結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。

01 使用背景

隨著螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)螺桿壓縮機(jī)的性能、可靠性、采購(gòu)成本、采購(gòu)周期有了更高的要求,而螺桿壓縮機(jī)主機(jī)作為噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的核心零部件,各螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)在主機(jī)的可靠性和成本上投入了大量的精力和財(cái)力,在投入大比拼的同時(shí),各項(xiàng)改進(jìn)優(yōu)化也日見(jiàn)成效,推動(dòng)了整個(gè)噴油螺桿壓縮機(jī)行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

在噴油螺桿壓縮機(jī)中,除了轉(zhuǎn)子工作腔外,軸承等主要運(yùn)動(dòng)部件也需要供油,且這些油在完成自身的功能后都處于較低壓力,但壓縮機(jī)油箱中的壓力是排氣壓力(一般螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)中的油氣分離器兼做油箱使用),所以它們并不能簡(jiǎn)單地依靠重力作用流入油箱,所以必須使其回到吸氣口,隨工作氣體一起被壓縮和排出。然而由于這些回油的溫度比吸氣溫度高,且其中帶有少量的高壓氣體,若直接回到吸氣孔口,將會(huì)降低壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣容積和質(zhì)量流量,故回油孔口通常都設(shè)置在吸氣結(jié)束的位置。

02 傳統(tǒng)回油結(jié)構(gòu)

2.1回油結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的回油結(jié)構(gòu)通常需要在排氣端軸承座上軸承的最下方設(shè)計(jì)一個(gè)回油腔,回油腔里加工回油通道,同時(shí)需要在對(duì)應(yīng)的機(jī)殼上設(shè)計(jì)回油通道。因此排氣端軸承座上需要鑄造一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的回油腔,同時(shí)由于轉(zhuǎn)子一般都比較長(zhǎng),因此也需要在機(jī)殼上加工一個(gè)比較長(zhǎng)的回油通道,通常需要使用定制加長(zhǎng)的刀桿。

2.2回油原理

當(dāng)噴油螺桿壓縮機(jī)正常工作時(shí),在壓縮機(jī)組系統(tǒng)壓力的作用下,潤(rùn)滑油由油氣分離器經(jīng)過(guò)濾后噴入到主機(jī)中,大部分油噴入到轉(zhuǎn)子腔,小部分油噴入到進(jìn)排氣端的軸承中,噴入到排氣端軸承的潤(rùn)滑油在重力作用下沉積在排氣端軸承座底部,靠排氣端軸承座與進(jìn)氣端的壓力差通過(guò)排氣端軸承座和機(jī)殼上的回油通道回到機(jī)殼進(jìn)氣端,與吸入到機(jī)殼內(nèi)的氣體一起被壓縮,然后排出到油氣分離器,進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

2.3缺點(diǎn)

為確保噴入到排氣端軸承里的油能夠順利回到進(jìn)氣口,排氣端軸承座和機(jī)殼上都需要鑄造能夠加工回油通道的結(jié)構(gòu),同時(shí)還需確保回油通道上排氣端軸承座與機(jī)殼結(jié)合面處的密封。其增加了零件模具的復(fù)雜性,增加了毛坯鑄造的難度,同時(shí)也增加了深孔加工的難度和密封的難度,不僅影響了主機(jī)結(jié)構(gòu)的緊湊性和美觀性,同時(shí)還增加了主機(jī)的重量,增加了鑄件的不良率使得配套周期和成本也有所增加。

由于回油腔位置比較低,主機(jī)在工作過(guò)程中,軸承腔里的潤(rùn)滑油會(huì)從左側(cè)回油通道全部回到機(jī)殼進(jìn)氣端,當(dāng)主機(jī)停機(jī)時(shí),排氣端軸承座里幾乎沒(méi)有存油。當(dāng)主機(jī)在下一次開(kāi)機(jī)時(shí),機(jī)組建立起油循環(huán)所需的壓力需要一定的時(shí)間,排氣端軸承座里的軸承會(huì)短時(shí)間缺油干磨,影響軸承的使用壽命,對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的機(jī)組,軸承腔里沒(méi)有油甚至可能會(huì)引起銹蝕。

此外,傳統(tǒng)回油結(jié)構(gòu)中的回油一般都回到機(jī)殼吸氣端,由于回到此處的油一般也有50℃以上,而壓縮機(jī)吸入的空氣是室溫,高溫的潤(rùn)滑油會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生加熱影響,相當(dāng)于壓縮機(jī)長(zhǎng)期工作在環(huán)境溫度為50℃左右的工況中,同樣的轉(zhuǎn)速下,壓縮機(jī)的產(chǎn)氣量要低8%左右,對(duì)主機(jī)的性能造成了比較大的影響,同時(shí)高溫情況對(duì)油的使用壽命也產(chǎn)生了一定的影響。

03 新型回油結(jié)構(gòu)

3.1回油結(jié)構(gòu)

新的排氣端回油結(jié)構(gòu)中,在排氣端軸承座兩個(gè)軸承之間加工一個(gè)溝槽,溝槽上方開(kāi)一個(gè)回油腔,溝槽下方通到軸承底部某一高度(一般1-2個(gè)滾珠的高度), 排氣端蓋與排氣端平面以及所開(kāi)的溝槽和空腔之間會(huì)形成一個(gè)封閉的空間,在溝槽上方的回油腔上加工一個(gè)回油通道,通向機(jī)殼內(nèi)部吸氣結(jié)束的位置。

3.2回油原理

當(dāng)噴油螺桿壓縮機(jī)正常工作時(shí),在壓縮機(jī)組系統(tǒng)壓力的作用下,潤(rùn)滑油由油氣分離器經(jīng)過(guò)濾后噴入到主機(jī)中,大部分油噴入到轉(zhuǎn)子腔,小部分油噴入到進(jìn)排氣端的軸承中,噴入到排氣端軸承的潤(rùn)滑油在排氣端軸承座內(nèi)慢慢積蓄,直至潤(rùn)滑油位到達(dá)溝槽底部,此時(shí)潤(rùn)滑油的 壓力大約為0.1-0.2MPa(表壓),而機(jī)殼內(nèi)部吸氣結(jié)束位置的壓力基本為吸氣壓力。隨著潤(rùn)滑油液位的上升,在潤(rùn)滑油壓力與吸氣壓力的壓力差作用下,潤(rùn)滑油沿著豎向的溝槽向上流動(dòng),經(jīng)過(guò)回油通道進(jìn)入轉(zhuǎn)子工作腔,與吸入到機(jī)殼內(nèi)的氣體一起被壓縮,然后排出到油氣分離器,進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

當(dāng)壓縮機(jī)組停機(jī)時(shí),隨著機(jī)組的卸載,排氣端軸承座的供油壓力慢慢降低,當(dāng)壓力勢(shì)能之差不足以補(bǔ)償位勢(shì)能之差時(shí),潤(rùn)滑油將在重力的作用下沿溝槽回到軸承座內(nèi),機(jī)組停機(jī)時(shí),軸承腔內(nèi)仍存有少量的潤(rùn)滑油(上圖中陰影部分)。因此在機(jī)組下一次啟動(dòng)時(shí),留存于軸承腔內(nèi)的潤(rùn)滑油能及時(shí)起到潤(rùn)滑軸承的作用,避免在機(jī)組啟動(dòng)之初出現(xiàn)軸承缺油的現(xiàn)象。

3.3優(yōu)勢(shì)

新的噴油螺桿壓縮機(jī)排氣端回油結(jié)構(gòu),只需要在排氣端軸承座上加工一條溝槽和回油通道,就能達(dá)到回油的目的,不需要鑄造額外的回油通道,也不需要在機(jī)殼上進(jìn)行深孔加工,無(wú)需考慮油道的密封,模具和零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、毛坯鑄造方便,不僅有效地減輕了螺桿壓縮機(jī)主機(jī)的重量,而且縮短了主機(jī)零件的配套周期,降低了主機(jī)的生產(chǎn)成本。

機(jī)組在停機(jī)時(shí)軸承座內(nèi)積蓄少量的潤(rùn)滑油,無(wú)論是短時(shí)間停機(jī)還是長(zhǎng)期停機(jī),軸承的滾子仍有部分浸潤(rùn)在潤(rùn)滑油內(nèi),因此在機(jī)組下一次啟動(dòng)時(shí),留存于軸承腔內(nèi)的潤(rùn)滑油能及時(shí)起到潤(rùn)滑軸承的作用,避免在機(jī)組啟動(dòng)之初出現(xiàn)軸承缺油的現(xiàn)象,可以達(dá)到保護(hù)軸承的目的,提高軸承和壓縮機(jī)的使用壽命。

排氣端回油通道通向機(jī)殼排氣端上方,此處處于吸氣結(jié)束的位置,避免了吸氣加熱影響,使主機(jī)始終處于最佳的吸氣狀態(tài),因此相對(duì)傳統(tǒng)的回油結(jié)構(gòu),同樣的轉(zhuǎn)速下,主機(jī)的氣量要更大,主機(jī)性能更好,運(yùn)行也更穩(wěn)定。

來(lái)源:《壓縮機(jī)》

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)