[发明专利]一种采用喷水润滑的涡旋水蒸气压缩机系统与工作方法

说明书

本发明涉及一种采用喷水润滑的涡旋水蒸气压缩机系统与工作方法，涡旋压缩机设有蒸汽入口、蒸汽出口和静涡旋盘；静涡旋盘与涡旋压缩机的腔体同轴设置，静涡旋盘上开设喷水口，喷水口外侧设有喷水管路，喷水管路上连接水泵和电磁阀，并另一端连接水箱；喷水口开于各级压缩腔一侧，冷却水直接进入中心压缩腔，提升了冷却效率。喷水口开于静涡旋盘一侧，静涡旋盘在压缩机工作状态时，不会发生转动，保证了喷水管路的密封性。喷水管路上设置有电磁阀，能够精准的控制内外压缩腔的喷水量，保证压缩效率的同时，最大限度的对被压缩气体冷却降温。

技术领域

本发明专利设计涡旋压缩机散热技术、密封机械领域，特别涉及一种采用喷水润滑的涡旋水蒸气压缩机系统与工作方法，属于制冷空调、散热冷却技术领域。

背景技术

涡旋压缩机以其高效率、低能耗、小体积以及低噪音等多方面的优点已经被广泛的应用于动力、制冷与空调，以及新能源领域；压缩过程中，随着介质压力的增大，温度随之升高，但涡旋齿各部分压缩介质的温度增量不同。温差产生热变形及温差应力，涡旋盘的变形会导致泄漏和磨损，影响涡旋压缩机的性能。同时，温度的升高使气体的可压缩性降低，降低压缩机的机械效率。同时等温压缩过程是最节能的压缩过程，所以涡旋压缩机领域的研究人员总在寻找压缩过程中冷却被压缩气体的最有效方法。目前行业内使用的内部冷却方式主要是喷液，包括油、制冷剂、水等液体，对于空气压缩机，其主要的冷却方式以喷油为主。

对于某些特殊用途的空气压缩机，油是被禁止使用的，采用喷油实现接近等温压缩的方法无法实现。目前，无油润滑空气压缩机已被研发用于质子交换膜燃料电池系统。由于水本事是燃料电池的副产品，采用喷水方法解决燃料电池对空气洁净度和排气温度的要求将成为可能。但是主流的喷水涡旋压缩机喷水方式都是直接从进气口喷水，或者从动涡旋盘中心位置开喷水口喷水，但是上述两种技术存在不同的缺点；从进气口喷水，冷却水与被压缩气体一同被压缩，温度上升幅度大，到中心压缩腔时温度过高，无法在最需要降温冷却的区域有效冷却降温；从动涡旋盘中心位置开喷水口，由于喷水口靠近主轴，且动涡旋盘处于高速运动状态，难以保证动涡旋盘的强度，以及喷水管路的密封性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种采用喷水润滑的涡旋水蒸气压缩机系统与工作方法，能够使冷却水直接进入各级压缩腔，实现冷却降温的高效性；静涡旋盘侧向开孔，确保涡旋盘的强度的同时也保证了喷水管路的密封性。

本发明通过下述技术方案获得的：一种采用喷水润滑的涡旋水蒸气压缩机系统，包括压缩水蒸气排气口、气液分离器、水泵、进水口、换热器、水箱、电磁阀、喷水管路、静涡旋盘、涡旋压缩机、蒸汽入口；所述涡旋压缩机设有蒸汽入口、蒸汽出口和静涡旋盘；所述静涡旋盘与涡旋压缩机的腔体同轴设置，静涡旋盘上开设喷水口，喷水口外侧设有喷水管路，喷水管路上连接水泵和电磁阀，并另一端连接水箱；所述蒸汽出口通过排气管道连接气液分离器，气液分离器上连接有压缩水蒸气排气口，且气液分离器依次通过管路连接换热器以及水箱，换热器另一侧设有进水口，换热器与气液分离器相连的管路上安装水泵。

所述的静涡旋盘根据涡旋盘的尺寸均匀的沿其垂直相交的两个直径方向各开4个喷水口。

所述喷水管路按照径向由内向外分为内压缩腔喷水管路和外压缩腔喷水管路。

所述的喷水管路各设有一个主管和四个支管，其中主管上连接水泵和电磁阀，并一端与水箱连接，另一端通过四通管各连接一个横向支管，用三通管连接一个纵向支管，另有一个支管安装于主管的顶端；各支管分别与相应喷水口对应安装。

所述气液分离器还设有手动排气阀。