全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统的制作方法

本发明涉及立式高压涡旋压缩机技术领域，具体涉及一种全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统。

背景技术：

小型氦气压缩机净化机组，其核心部份是氦气压缩机，氦气压缩机是由冷冻空调用的压缩机改造，由于氟利昂等冷媒压缩过程与高等熵指数的氦气有很大的差别，再加上压比比较高，在压缩过程中产生很多热量，造成压缩机无法正常工作。因此，需要设计一套冷却系统来保证设备长期可靠的工作。

以选用的涡旋式压缩机为例进行说明，涡旋式压缩机为日立DH一80B2Y系列立式高压产品，其工作原理见附图1，在一个密闭的压力容器内装有电动机，通过主轴、偏心轴带动动涡盘按渐开线方向摆动，与之配合的定涡盘固定在最上端，当动涡盘在定涡盘内按轨迹运转时，动定涡盘之间形成月牙型压缩腔。该月牙腔由外向内逐渐缩小，从而完成吸气、压缩、排气过程。在整个过程中，所有工作腔均处于不同的压缩阶段，从而保证压缩机连续不断的吸气、压缩和排气。气体进口在定涡盘上，压缩后的油、油蒸气、冷媒，从定涡盘中心孔直排到机壳内，由于机壳空间比较大，气流减速，在壳体内完成油气分离。油蒸气和冷媒由排气管送出，分离出的油在重力下，从上而下冷却压缩机机体，再冷却电机，回到底部的油池。

压缩机工作时有套润滑系统，主轴一端连接动涡盘，另处一端浸在油池中。主轴是空心的，轴的下端有一个抽油的装置，抽起的油顺着轴上行，在主轴承、偏心轴、动涡盘处开有小孔，解决运动表面的润滑以及涡线压缩的气密封。润滑后的油在重力下又回到油池。

在小型氦气压缩净化机组中，所使用的压缩机由于工作条件不同于氟利昂等冷媒的压缩条件。氦气在压缩过程中产生很大的热量，压比(高压、低压力差)也高一些，使电机负荷增大，随之发热量也增大，造成压缩机因高温而损坏。

以改造日立公司的涡旋式空调压缩机(503DH-80B2Y立式高压)为例，改造过程，需要解决3个问题：1)油的循环流动；2)限制油的流量；3)选择排气温度、油池温度、排气量三个方面平衡点。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统，旨在改造压缩机过程中解决其冷却效果不好的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统，包括换热器和油量控制器，所述换热器和电磁截止阀设置于压缩机外部，所述换热器通过出油管与所述压缩机下部的出油口连接，所述换热器再与所述油量控制器连接，所述油量控制器再与所述压缩机上部的进气管连接，进气管还与外部进气管连接。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述油量控制器为带孔结构的阀门。

根据本发明的另一个实施方案，所述换热器为板式换热器，所述板式换热器上设置进水口和出水口。

根据本发明的另一个实施方案，所述油量控制器的通油孔直径为1.4毫米至2.3毫米。

根据本发明的另一个实施方案，所述油量控制器的通油孔直径为1.7毫米至2.2毫米。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述压缩机的排气管、出油管上设置温度探头。

根据本发明的另一个实施方案，还包括油过滤器，所述换热器与所述油过滤器连接，所述油过滤器再与所述油量控制器连接。

根据本发明的另一个实施方案，还包括电磁截止阀，所述油量控制器与所述电磁截止阀连接，所述电磁截止阀再与所述压缩机上部的进气管连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

通过在立式涡旋压缩机外侧增设一套喷油冷却系统，提高了对压缩机的冷却效率，并合理控制了进入压缩腔的油量，能够带出油池中的热量，降低了油池中的温度；同时减少占用压缩机的容积，也不会造成压缩机输气量的过多下降等问题，使排气温度、油池温度、排气量三个方面达到相应的平衡点，电机冷却效果好，压缩机的排气量符合要求。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为一种立式涡旋压缩机内部结构示意图。

图2为根据本发明一个实施例的全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，图1为一种立式涡旋压缩机内部结构示意图，其图1中，1-曲轴，2、4-轴承，3-密封，5、15-背压腔，6-防自转环，7-排气管，8-吸气腔9-吸气管，10-排气口，11-机壳，12-排气腔，13-静盘，14-动盘，16-机架，17-电动机，18-润滑油；图2为根据本发明一个实施例的全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统的结构示意图，其图2中，201-压缩机，202-换热器，203-油过滤器，204-油量控制器，205-电磁截止阀，206-出油口，207-进水口，208-出水口，209-进气管，210-外部进气管，211-出油管。一种全封闭立式涡旋压缩机喷油冷却系统，包括换热器202、油过滤器203、油量控制器204和电磁截止阀205，所述换热器202、油过滤器203、油量控制器204和电磁截止阀205设置于压缩机201外部，所述换热器202通过出油管211与所述压缩机201下部的出油口206连接，所述换热器202再与所述油过滤器203连接，所述油过滤器203再与所述油量控制器204连接，所述油量控制器204再与所述电磁截止阀205连接，所述电磁截止阀205再与所述压缩机201上部的进气管209连接，进气管209还与外部进气管210连接，通过该外部进气管210通入氦气。

对于油量控制器204可以采用能够对油量进行控制的带孔结构的阀门，例如小孔阀加电磁阀的结构，也可采用类似的小孔结构，通过改变孔径，得到不同的油流量。所述换热器202可优先采用一种板式换热器，该板式换热器上设置进水口207和出水口208，从进水口207、出水口208进行水循环冷却。所述压缩机201的排气管7(图1所示)、出油管211装有温度探头，通过设置的温度探头对其温度进行测试，然后根据得到的温度，以便通过油量控制器204对油量大小进行调节、控制。

以上实施例描述的结构中，其喷油量的大小存在以下影响：

1)进入压缩腔的油少，压缩热太高，电机冷却不好。由于油量少，油池中的热量带不出来，油池温度太高；

2)进入压缩腔的油多，压缩热低，电机冷却很好。油池中的热量带出的多，但同时又出现新的问题：第一，油是不能压缩的，直接占用压缩机的容积，造成压缩机的输气量下降；第二，油量达到一定的程度，易造成多余的油沿着气体低压管道逆行到平衡器不再回来，造成油位下降。出油口混入气体，直接破坏了喷油冷却的作用。

因此，需要对油量控制器204孔径大小进行确定，下面给出具体实验：

经多次调整实验，得到合理的平衡点，即压缩热的吸收，油池温度的要求、电机的冷却、压缩机输气量的指标。

实验1

确定小孔孔径试验的起始点∮1.4mm,此时排气温度820C,排油温度820C。一段时间后，温度相对稳定，将小孔开至∮1.5mm，温度慢慢稳定在790C，排油在80⁰C，经过一段时间试机后，如温度上下变动不大且相对稳定，就可在继续加大尺寸，接着试验。在小孔孔径增加到∮2.3mm后，温度下降已比较慢了，再加大，温度下降很少，也就是说，小孔孔径在∮1.7mm-∮2.2mm之间有一段比较理想值，达到本发明所要求的目的。

实验2

氦气压缩净化机组，排气压力2.3Mpa、回气压力0.6Mpa、冷却水压力0.16Mpa、温度小于30度。在排气管、出油管装有温度探头，小孔孔径按0.1mm为一档，起始孔径∮1.4mm，稳定运行数小时后换档。在孔径∮1.4mm时，排气温度约82度，排油温度82度，孔径增大，排气、排油温度近似线性变化逐渐降低。直到排气温度达到设定指标(59⁰C±1⁰C)。排油温度＜60⁰C，长时间运行，温度相对稳定，未出现大的变化，断定喷油量合适。接着，带一台耗气量100方/小时的负载，长时运行负载所显示的指标都在正常范围之类。说明这个喷油量占用的压缩机容积在合理范围之类。因而，该系列压缩机的喷油量就确定了。

对于得到的油量控制器204的通油孔直径优先选择1.4毫米至2.3毫米，更优的是选择1.7毫米至2.2毫米的技术方案，为了便于说明，以上实验中只列举了部分数据，由于供油量不能太多，也不能太少，否则达不到本发明的目的，在考虑到大量因素和实验数据的前提下，而得到油量控制器204的最佳孔径。

综上所述，改造后的立式涡旋压缩机实现了以下方面的作用，具体地：

1、油的循环流动

压缩机油的流动有两路：一路解决各轴承润滑，间隙面密封。另一路外加喷油冷却系统(即本发明的结构，如图2所示)，解决压缩氦气过程中所面临的高热。本发明充分利用了涡旋式压缩机的特点设计了喷油冷却系统。因机壳内是高压(排气直排机壳内)，利用压缩机底部有一个油孔(该油孔在现有设计中是用于多台压缩机并联使用)。本发明在高压气体作用下，把油池中的高温油排出，如图2所示，通过一个换热器202将油冷却，再通过油过滤器203、油量控制器204、电磁截止阀205从进气管209向下喷入，与气体一同进入压缩腔。压缩过程中产生的高热，将部份油气化，吸收产生的压缩热。在排气口将油、油蒸气、氦气一同排入机壳内，由于机壳空间大，气流突然减速，油与气分离，油蒸气、氦气顺着排气排出。分离出的油在重力下，首先冷却压缩机缸体，接着冷却电机。将热量带入底部油池，完成循环。

2、限制油的流量

对喷油量的限制，采用一个油量控制器204(优先采用小孔阀加电磁阀的结构)，用一个小孔控制油的通道，孔的大小按预定的参数设定，即控制住压差，又控制流量，加工简单，工作可靠。再配一电磁截止阀205，停机就截断油的供给。

3、选择排气温度、油池温度、排气量三个方面平衡点

油喷的越多，排气的温度越低，但油是不可压缩的，压缩机的容积是固定的。油越多，压缩输出的气量越少。喷油量少，排气温度降不下来，油池温度越来越高。所以，排气温度、油池温度、排气量这三个方面的平衡点就是这个压缩机喷油系统的核心部份，也就是小孔的选择。

以日立DH系列涡旋压缩机为例进行喷油冷却系统的改造，经实践证明，本发明冷却系统可充分利用现有DH涡旋压缩机的优势，非常方便改造工作。而无需对现有压缩机整机再做加工(排油孔是原机的)，例如无需对现有压缩机机壳进行钻孔。减少了因各种加工所带来的弊病。整个冷却系统以部件少、系统简单、工作可靠。经过外加冷却系统证明，压缩机的排气温度控制在58-62摄氏度，油池控制在57-60摄氏度，排气量基本符合压缩机制造厂家给的数据。

虽然以上只列举了对日立DH系列涡旋压缩机为例进行的改造说明，但本领域技术人员应该明白，只要是类似结构的立式涡旋压缩机即可采用本发明的装置，并在本发明的保护范围之内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。