[发明专利]水封式双螺杆空压机

说明书

本发明是关于一种水封式双螺杆空气压缩机。

双螺杆空压机是一种将自由状态下的空气压缩成具有压力能量(即压缩空气)的机器。双螺杆空压机压缩的基本原理是利用压缩机本体的双螺杆被驱动时，自由空气从压缩机本体的负压进气口吸入由转动的双螺杆压缩，从而从压缩机本体的高压排气口排出压缩空气。众所周知，压缩空气是各种气动工具和气动设备的动力介质；干净无油的压缩空气对许多工业生产来说是不可缺少的，特别是在生产过程中产品必须不受污染影响的地方；即使在那些有油压缩空气对产品质量影响不大的场合，无油压缩空气也可提高生产效率和可靠性。

传统双螺杆空压机按螺杆之间有无冷却油分为无油和有油两种，按螺杆之间的冷却与密封介质分为油冷却和水冷却两种，按螺杆的对数又分为单级双螺杆和双级双螺杆空压机。

传统无油双螺杆空压机的压缩机本体中：由主从同步齿轮高速驱动双螺杆，以从结构上保证螺杆转动时不会相互接触和磨损，并依靠螺杆之间微小的间隙来密封。因其密封效果有限和排气空气温度高(220℃以上)、以及高低压端内部泄漏较大，通常需要二级螺杆压缩、以及通过冷却水套和外接高压冷却水(10bar以上)冷却，才能达到一般工业使用要求(7～8bar)，故其结构复杂、效率较低、维修困难和造价昂贵。

传统有油双螺杆空压机的压缩机本体中：由主动螺杆直接驱动从动螺杆，并通过从压缩机本体的负压进气口喷入冷却油，使其在螺杆之间和螺杆与机体之间起着密封、冷却和润滑的作用，再经过油气分离装置将油气进行有限分离，而得到一种含有油的压缩空气，其结构较为简单和造价较低。但有油双螺杆空压机存在着如下不足：其一、这种含有油的压缩空气，一般均要求另外增加后处理装置进一步除油，减少其含油量后才能使用，从而使其使用范围受到局限；其二、因压缩空气中的冷却油不能被彻底去除，最终被排放到大气中而对环境有害；其三、需定期更换价值昂贵的冷却油和油气分离芯换；其四、有油双螺杆空压机效率虽然高于无油双螺杆空压机，但因受螺杆几何和转动精度的限制，使起着密封作用的油膜在空气压缩过程中不够稳定和耐压能力仍然有限，故其效率仍然偏低和单级螺杆压缩的压力通常不能超过13bar。

传统水密封双螺杆空压机中：由主动螺杆直接驱动从动螺杆，并通过从压缩机本体的负压进气口喷入冷却水，使其在螺杆之间和螺杆与机体之间起着密封、冷却和润滑的作用，再经过气水分离装置将气水进行分离，而得到一种无油的压缩空气。但因为水的润滑作用较差，故主从动螺杆之间的磨损较大；为增强螺杆之间的耐磨能力，螺杆为陶瓷螺杆与钢轴的复合件，其价值昂贵、容易意外脆裂损坏和寿命较低(其设计寿命仅为10000小时，而普通钢制螺杆设计寿命为50000小时)。

传统双螺杆空压机的进气装置一般分为全开关式进气控制、蝶阀式稳压容调进气控制、以及微电脑和同步电机控制的蝶阀式稳压容调进气装置与全开关式进气装置的分段组合式进气控制三种。

传统的全开关式进气装置：当负载用气量小于空压机的额定排气量时，负载系统的工作压力会升高，通过压力继电器高压设定点的控制，空压机的进气装置会马上全部关闭进气，从而进入卸载运行状态和达到节能的目的；空压机卸载运行后，由于负载继续用气会使负载系统的工作压力快速下降，当负载系统的工作压力下降到压力继电器的低压设定点时，空压机的进气装置会马上全部打开进气，而进入加载运行状况。由此可见空压机的运行在全开启时加载与在全关闭时卸载之间循环工作，而造成负载系统的工作压力波动较大的问题；尤其是当负载用气量约小于空压机的额定排气量时，负载系统的工作压力将很快变化，而造成空压机频繁的加载和卸载运行，而引起负载系统的工作压力波动太大、以及空压机故障率增加和元件的寿命降低的问题。

传统的蝶阀式稳压容调进气装置：负载系统的工作压力虽然比较稳定，但其一般在负载用气量为空压机额定排气量1～0.4倍(甚至更低)以内时进行节流稳压容调，从而造成负载用气量在空压机额定排气量0.8倍以下时，空压机能量消耗过大的问题；且蝶阀式稳压容调进气装置一般由蝶阀、四连杆和气压驱动膜片组成，使其调整准确性低、元件容量堵塞、故障率较高、结构和控制复杂。