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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)沒有存油，在下次起動(dòng)之初，軸承處于無潤滑狀態(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，市場對(duì)螺桿壓縮機(jī)的性能、可靠性、采購成本、采購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，因此也需要在機(jī)殼上加工一個(gè)比較長的回油通道，通常需要使用定制加長的刀桿。
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，潤滑油由油氣分離器經(jīng)過濾后噴入到主機(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)在工作過程中，軸承腔里的潤滑油會(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有存油。當(dāng)主機(jī)在下一次開機(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)于長時(shí)間停機(jī)的機(jī)組，軸承腔里沒有油甚至可能會(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，高溫的潤滑油會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生加熱影響，相當(dāng)于壓縮機(jī)長期工作在環(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，潤滑油由油氣分離器經(jīng)過濾后噴入到主機(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滑油在排氣端軸承座內(nèi)慢慢積蓄，直至潤滑油位到達(dá)溝槽底部，此時(shí)潤滑油的 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。隨著潤滑油液位的上升，在潤滑油壓力與吸氣壓力的壓力差作用下，潤滑油沿著豎向的溝槽向上流動(dòng)，經(jīng)過回油通道進(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)壓力勢能之差不足以補(bǔ)償位勢能之差時(shí)，潤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)的潤滑油能及時(shí)起到潤滑軸承的作用，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
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，無需考慮油道的密封，模具和零件結(jié)構(gòu)簡單、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)積蓄少量的潤滑油，無論是短時(shí)間停機(jī)還是長期停機(jī)，軸承的滾子仍有部分浸潤在潤滑油內(nèi)，因此在機(jī)組下一次啟動(dòng)時(shí)，留存于軸承腔內(nèi)的潤滑油能及時(shí)起到潤滑軸承的作用，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。
來源：《壓縮機(jī)》
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