ДВУХСТУПЕНЧАТОЕ ВОЗДУШНОЕ КОМПРЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО ВИНТОВОГО ТИПА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ
MEDIUM PRESSURE TWO-STAGE AIR COMPRESSING DEVICE OF SCREW TYPE

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к винтовым компрессорам, в частности, относится к двухступенчатым воздушным компрессорным устройствам винтового типа среднего давления, давление нагнетания которых может достигать 3,5 МПа; настоящее изобретение может широко применяться в гидроэнергетике, буровых работах, военной промышленности, а также в оборудовании для выдува ПЭТ-бутылок и других промышленных и бытовых сферах.
Предпосылки изобретения
В настоящее время воздушные компрессорные устройства винтового типа среднего давления отечественного и зарубежного производства по большей части содержат электродвигатель, винтовой компрессор первой ступени и винтовой компрессор второй ступени, которые приводятся в действие по отдельности, одновременно, от электродвигателя, через шестеренчатую коробку передач, а также газожидкостный сепаратор. Во время работы воздух поступает через впуск воздуха, проходит через указанный винтовой компрессор первой ступени и указанный винтовой компрессор второй ступени, где после сжатия полученный газ среднего давления проходит через камеру выброса газа и подается на газожидкостный сепаратор. Поскольку в процессе сжатия газа, находящегося в двухступенчатом винтовом компрессоре, необходимо впрыскивать водную либо масляную среду, газ смешивается вместе с водой либо маслом, в то же время, в процессе сжатия воздуха в определенной пропорции может образоваться вода, причем газовая смесь в процессе сжатия достигает заданного уровня сжатия и выпускается, после чего поступает в указанный газожидкостный сепаратор, указанный газожидкостный сепаратор далее осуществляет отделение жидкости и газа из газовой смеси, причем сжатый газ, прошедший через газожидкостный сепаратор, через верхний конец газоотводного канала поступает в охладитель и после охлаждения подается потребителю.
В то же время, указанный газожидкостный сепаратор снабжен масловыводной трубкой, причем жидкость (включая воду и масло), полученная при сепарации в указанном газожидкостном сепараторе, проходит через масложидкостный фильтр и после очистки от содержащихся примесей поступает в охладитель, затем через маслопроводную трубку подается на масляный сепаратор, причем из указанного масляного сепаратора очищенное смазочное масло впрыскивается в точки смазки внутри двухступенчатого винтового компрессора, и посредством смазки подвижных частей в компрессоре, вследствие чего происходит закрытая циркуляция масляной жидкости.
Поскольку давление на выходе двухступенчатого воздушного компрессора винтового типа среднего давления сравнительно высокое, в особенности, когда давление на выходе достигает 3,5 МПа, в процессе сжатия воздуха, в сжатом воздухе легко может образоваться вода в достаточно высоком отношении, к тому же, эта вода вместе с масляной жидкостью выводится через масловыводную трубку из газожидкостного сепаратора, впрыскивание указанного смазочного масла с содержащейся в нем водой в винтовой компрессор часто может существенно влиять на условия смазывания и смазывающую способность внутренних подвижных частей компрессора, вплоть до того, что может постепенно влиять на рабочие характеристики и срок службы указанных компрессоров винтового типа.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является решение технической проблемы, вытекающей из существующего уровня техники, предоставив двухступенчатое воздушное компрессорное устройство винтового типа среднего давления, имеющее компактную конструкцию и использующее вторичное сепараторное устройство, и кроме того имеющее хорошие функциональные характеристики и длительный срок службы.
Для решения указанной технической проблемы согласно настоящему изобретению используется следующее техническое решение: двухступенчатое воздушное компрессорное устройство винтового типа среднего давления, содержащее:
винтовой компрессор первой ступени и винтовой компрессор второй ступени, которые приводятся в действие одним электродвигателем;
газожидкостный сепаратор, причем указанный винтовой компрессор второй ступени сообщается с газожидкостным сепаратором через газожидкостную входную трубку, а средняя часть указанного газожидкостного сепаратора снабжена масловыводной трубкой;
масляные сепараторы, причем масляная жидкость, полученная при сепарации в газожидкостном сепараторе, по масловыводной трубке проходит через масложидкостный фильтр и охладитель, а затем через маслопроводную трубку поступает в масляные сепараторы;
отличающееся тем, что указанный газожидкостный сепаратор своим масловыводным концом соединен с вторичным сепараторным устройством, причем указанное вторичное сепараторное устройство содержит соединенные посредством опор верхний сепараторный цилиндр и нижний сепараторный цилиндр; причем в верхней части указанного верхнего сепараторного цилиндра находится вторичный впуск масла, снабженный электромагнитным клапаном, а в нижней части находится вторичный выпуск масла, снабженный вторичным масловыводным электромагнитным клапаном, причем указанный вторичный выпуск масла соединен с указанной масловыводной трубкой;
при этом между указанным верхним сепараторным цилиндром и нижним сепараторным цилиндром установлен электрический шаровой клапан, причем в нижней части указанного нижнего сепараторного цилиндра установлен вторичный водоотводный электромагнитный клапан.
Используя проектирование конструкции указанного вторичного сепараторного устройства, можно последовательно проводить вторичную сепарацию масляной жидкости, полученной при сепарации в газожидкостном сепараторе, и устранять из нее остатки воды; положительным эффектом этого является значительное улучшение условий смазывания и смазывающей способности внутренних движущихся частей компрессора, и тем самым осуществляется увеличение рабочего потока воздуха, а также обеспечивается стабильность выходного давления, что значительно повышает эффективность работы.
Между указанным вторичным сепараторным устройством и указанными масляными сепараторами также установлен второй фильтр, причем указанный второй фильтр с указанным вторичным выпуском масла соединены между собой; это позволяет очистить от твердых примесей смазочное масло, прошедшее через вторичное сепараторное устройство, перед впрыскиванием в указанный винтовой компрессор.
Вторичный выпуск масла указанного вторичного водомасляного сепараторного устройства также может сообщаться со смазываемыми частями указанного винтового компрессора второй ступени; положительным эффектом этого является значительное улучшение условий смазывания и смазывающей способности функционирующих в условиях высокого давления внутренних движущихся частей двухступенчатого винтового компрессора, что повышает эффективность работы и операционную безопасность.
Между верхней частью указанного электрического шарового клапана и указанным верхним сепараторным цилиндром установлена прозрачная трубка. Данную прозрачную трубку можно использовать как наблюдательное окно для наблюдения за ходом процесса сепарации воды и масляной жидкости внутри вторичного водомасляного сепаратора.
На верхней части указанного нижнего сепараторного цилиндра установлен прибор наблюдения за поверхностью раздела «масло-вода», причем указанный прибор наблюдения за поверхностью раздела «масло-вода» используется для наблюдения и определения рабочей ситуации на поверхности раздела «масло-вода» во вторичном водомасляном сепараторном устройстве.
Указанный электромагнитный клапан вторичного впуска масла, указанный электромагнитный клапан вторичного вывода масла, указанный вторичный электромагнитный водоотводный клапан, а также указанный электрический шаровой клапан управляются посредством PLC (программируемый логический контроллер); это позволяет добиться совместной работы электромагнитного клапана вторичного впуска масла, электромагнитного клапана вторичного выпуска масла, электрического шарового клапана, а также одновременной работы, определения количества отводимой воды и точности соответствующих параметров электромагнитного клапана вторичного водоотвода и постоянно поддерживать заданные функции работы вторичного устройства водомасляного сепаратора.
Указанный электродвигатель, указанный винтовой компрессор первой ступени, указанный винтовой компрессор второй ступени, указанный газожидкостный сепаратор, указанный масложидкостный фильтр, указанный охладитель, а также указанное вторичное сепараторное устройство установлены на едином основании; положительным эффектом этого является компактность конструкции, эстетичный внешний вид и максимальное уменьшение занимаемой площади.
Для решения указанной технической проблемы согласно настоящему изобретению используется еще одно техническое решение: двухступенчатое воздушное компрессорное устройство винтового типа среднего давления, содержащее:
винтовой компрессор первой ступени и винтовой компрессор второй ступени, которые приводятся в действие одним электродвигателем;
газожидкостный сепаратор на верхнем конце соединен с газоотводным каналом, а на боковой стенке тангенциально к земле установлена газожидкостная входная трубка, причем внизу под газожидкостной впускной трубкой, находящейся на боковой стенке, расположена масловыводная трубка, выпускной конец указанного винтового компрессора второй ступени и указанная газожидкостная входная трубка соединены между собой, что позволяет сообщение винтового компрессора второй ступени с внутренней частью газожидкостного сепаратора;
масляные сепараторы, причем масляная жидкость, полученная при сепарации в газожидкостном сепараторе, по масловыводной трубке последовательно проходит через масложидкостный фильтр и охладитель, а затем через маслопроводную трубку поступает в масляные сепараторы;
отличающееся тем, что также содержит вторичное сепараторное устройство, причем указанное вторичное сепараторное устройство содержит соединенные посредством опор, но закрепленные на расстоянии друг от друга сверху и снизу, верхний сепараторный цилиндр и нижний сепараторный цилиндр;
причем в верхней части указанного верхнего сепараторного цилиндра имеется вторичный впуск масла, снабженный электромагнитным клапаном, а в нижней части имеется выпуск масла, снабженный вторичным масловыводным электромагнитным клапаном, причем указанный вторичный впуск масла соединен с указанной масловыводной трубкой, а указанный вторичный выпуск масла соединен с указанной масловыводной трубкой;
при этом между указанным верхним сепараторным цилиндром и указанным нижним сепараторным цилиндром, которые могут быть связаны друг с другом, установлен электрический шаровой клапан, причем в нижней части указанного нижнего сепараторного цилиндра установлен вторичный водоотводный электромагнитный клапан.
Оптимальным вариантом будет, если вторичный выпуск масла указанного вторичного сепараторного устройства и входное отверстие охладителя соединены между собой; то есть масляная жидкость, выходящая из вторичного масловыводного отверстия, проходит через охладитель и после охлаждения вновь подается в масляные сепараторы.
Настоящее изобретение отличается от существующего уровня техники тем, что, во-первых, его преимуществом является большой поток рабочего воздуха, стабильность выходного давления, высокая эффективность работы; во-вторых, он имеет сравнительно низкую температуру выходного воздуха, которая превышает температуру окружающей среды только на 5-15ºС; в-третьих, он обладает высокой надежностью работы и высоким уровнем безопасности, низким уровнем шума и длительным сроком эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой технологическую схему варианта осуществления системы согласно настоящему изобретению;
фиг.2 представляет собой конструкционное представление варианта осуществления согласно настоящему изобретению;
фиг.3 представляет собой конструкционное представление одного из вариантов осуществления вторичного сепараторного устройства согласно настоящему изобретению;
фиг.4 представляет собой трехмерное изображение отдельной части варианта осуществления согласно настоящему изобретению.
Конкретные варианты осуществления
Далее в сочетании с приложенными фигурами варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробнее.
На фиг.1-4 изображено двухступенчатое воздушное компрессорное устройство винтового типа среднего давления, содержащее прочно установленный на основании 10 электродвигатель 1, причем указанный электродвигатель через шестеренчатую коробку передач 2, по отдельности, одновременно приводит в действие винтовой компрессор 21 первой ступени и винтовой компрессор 22 второй ступени; воздух, поступающий через впуск 3 воздуха, проходит через винтовой компрессор первой ступени и винтовой компрессор второй ступени, и при сжатии, давление газа среднего давления может достигать 3,5 МПа, он проходит через камеру 4 отвода воздуха, и далее газ среднего давления подается на газожидкостный сепаратор 6, где осуществляется отделение газа и жидкости.
В процессе сжатия газа в указанном винтовом компрессоре необходимо впрыскивать водную либо масляную среду для смешивания, в то же время, в процессе сжатия воздуха, в винтовом компрессоре в определенной пропорции может образоваться вода, при достижении заданного уровня сжатия в процессе сжатия, выводимая газовая смесь поступает в указанный газожидкостный сепаратор 6, указанный газожидкостный сепаратор снабжен сепараторным устройством с винтовым движением жидкости, направленным вертикально вниз, с тангенциальной газожидкостной входной трубкой 61 и расположенным на верхнем конце газоотводным каналом 62, сжатый воздух, полученный при сепарации указанной газовой смеси в газожидкостном сепараторе, через расположенный на верхнем конце газоотводный канал 62, поступает в охладитель 71 и после охлаждения через трубку 8 подачи воздуха подается потребителю.
На фиг.1, 2, 4 изображен указанный газожидкостный сепаратор, снабженный сепараторным устройством с винтовым движением жидкости, направленным вертикально вниз, посредством чего достигается высокая эффективность газожидкостной сепарации, в то же время, в процессе работы газожидкостного сепаратора, возникает действующая сила, направленная вертикально вниз, и, таким образом, достигается цель, заключающаяся в стабильности функционирования.
В средней части указанный газожидкостный сепаратор 6 снабжен масловыводной трубкой 63, причем масляная жидкость, полученная при сепарации в газожидкостном сепараторе, через расположенную в средней части масловыводную трубку 63 подается в масложидкостный фильтр 64, затем очищенная от содержащихся в ней твердых примесей масляная жидкость попадает в трубку 65 очищенного масла и подается в охладитель 7 и затем через маслопроводную трубку 11 подается на масляные сепараторы 12, 13, указанные масляные сепараторы 12, 13, по отдельности, впрыскивают очищенное смазочное масло в указанные винтовой компрессор первой ступени и винтовой компрессор второй ступени, используемая в качестве водомасляной среды в процессе сжатия воздуха и для смазывания подвижных частей масляная жидкость сразу после охлаждения через клапан впрыскивания жидкости вновь впрыскивается в винтовой компрессор, таким образом, осуществляется замкнутая циркуляция, как изображено на фиг.1, 2, 4.
Масляная жидкость, полученная при сепарации в указанном газожидкостном сепараторе 6, также содержит небольшое количество воды, причем указанное небольшое количество воды часто может существенно влиять на эффективность работы компрессора и условия смазывания подвижных частей и тем самым еще больше влиять на характеристики работы указанного винтового компрессора и срок его службы.
Для улучшения рабочих характеристик и увеличения срока службы винтового компрессора в данном изобретении добавлено вторичное водомасляное сепараторное устройство 9, целью является удаление еще большего количества воды из масляной жидкости посредством повторного пропускания указанной масляной жидкости, полученной при сепарации в газожидкостном сепараторе 6, через водомасляное сепараторное устройство 9, чтобы обеспечить указанные винтовые компрессоры рабочей масляной жидкостью лучшего качества и с улучшенными смазочными характеристиками.
Указанный вторичный водомасляный сепаратор 9 находится между и соединяет масловыводную трубку 63 и масляные сепараторы 12, 13, масляная жидкость, полученная при сепарации в газожидкостном сепараторе 6, проходит через масловыводную трубку 63 и разделяется по двум направлениям: первое направление, проходящее через масложидкостный фильтр 64, охладитель 7, маслопроводную трубку 11, масляные сепараторы 12, 13, смазочное масло впрыскивается в указанные винтовой компрессор 21 первой ступени и винтовой компрессор 22 второй ступени; второе направление, проходящее через вторичное водомасляное сепараторное устройство 9, второй фильтр 66, охладитель 7, через маслопроводную трубку 11 затем, снова проходя через масляные сепараторы 12, 13, смазочное масло впрыскивается в указанные винтовой компрессор первой ступени 21 и винтовой компрессор второй ступени 22.
Вторичное водомасляное сепараторное устройство 9 содержит соединенные между собой опорами 93 верхний сепараторный цилиндр 91 и нижний сепараторный цилиндр 92; в верхней части верхний сепараторный цилиндр 91 снабжен вторичным впуском 94 масла с электромагнитным клапаном, а в нижней части снабжен вторичным выпуском 98 масла с вторичным масловыводным электромагнитным клапаном, причем вторичный выпуск 98 масла сообщается вместе с маслопроводной трубкой 11; между верхним сепараторным цилиндром 91 и нижним сепараторным цилиндром 92 установлен электрический шаровой клапан 95, используемый для соединения или разъединения верхнего сепараторного цилиндра 91 и нижнего сепараторного цилиндра 92; в верхней части электрический шаровой клапан 95 снабжен прозрачной трубкой 96, которая применяется для наблюдения за состоянием процесса водомасляной сепарации между верхним сепараторным цилиндром 91 и нижним сепараторным цилиндром 92; в верхней части нижний сепараторный цилиндр снабжен прибором 97 наблюдения за поверхностью раздела «масло-вода», используемым для наблюдения за состоянием поверхности раздела «масло-вода» в нижнем сепараторном цилиндре 92; в нижней части нижний сепараторный цилиндр 92 снабжен вторичным водоотводным электромагнитным клапаном 99, как показано на фиг.3, причем вода, полученная при сепарации во вторичном водомасляном сепараторном устройстве, выводится через отверстие водоотводного электромагнитного клапана 99.
Процесс работы указанного вторичного водомасляного сепараторного устройства 9 происходит следующим образом:
прежде всего, в верхний сепараторный цилиндр 91 впрыскивается отвечающая требованиям смазочная масляная жидкость; находящееся в нижней части, отвечающее требованиям смазочное масло проходит через вторичный выпуск 98 масла, соединенный с масляными сепараторами 12, 13, и подается на масляные сепараторы 12, 13, и таким образом отвечающее требованиям смазочное масло впрыскивается в указанный винтовой компрессор; вторичный выпуск 98 масла также может сообщаться со смазываемыми частями винтового компрессора 22 второй ступени, поскольку рабочее давление в винтовом компрессоре второй ступени относительно высокое, требования к условиям смазывания и смазывающей способности его подвижных частей также относительно высокие, причем высококачественное смазочное масло, выходящее из вторичного выпуска 98 масла, является удовлетворительным и отвечает этим требованиям;
на втором этапе, когда смазочная жидкость, отвечающая требованиям, истощается в указанном верхнем сепараторном цилиндре 91, в это время PLC, оснащенный реле времени, управляет электромагнитными клапанами вторичного впуска 94 масла и вторичного выпуска 98 масла, открывая вторичный впуск 94 масла, закрывая вторичный выпуск 98 масла, после открытия указанного вторичного впуска 94 масла масляная жидкость с небольшим количеством воды, поступающая из масловыводной трубки 63 и оставшаяся в верхнем сепараторном устройстве 91, соответствующая требованиям смазочная масляная жидкость смешиваются; кроме того, содержащая воду масляная жидкость заполняет весь верхний сепараторный цилиндр 91; в то же время, открывается электрический шаровой клапан 95, что позволяет соединить верхний сепараторный цилиндр 91 и нижний сепараторный цилиндр 92; расположенная в верхнем сепараторном цилиндре 91 масляная жидкость, содержащая воду, поступает в нижний сепараторный цилиндр 92 (в это время за рабочим процессом можно наблюдать в прозрачную трубку 96).
на третьем этапе, когда количество поступающей в нижний сепараторный цилиндр 92 масляной жидкости, содержащей воду, постепенно увеличивается, поскольку удельный вес воды высокий, она собирается в нижней части, масляная жидкость естественным образом поднимается над водой, отвечающая требованиям масляная жидкость, не содержащая воды, проходит через электрический шаровой клапан 95 и подается в верхний сепараторный цилиндр 91 (в это время за рабочим процессом можно наблюдать в прозрачную трубку 96), и, вновь, через вторичное отверстие впуска 98 масла, подается на различные точки смазки.
на четвертом этапе, когда уровень воды постепенно повышается до установленного предела (что можно наблюдать на приборе 97 наблюдения за поверхностью раздела «масло-вода»), электрический шаровой клапан 95 закрывается, и, вновь, в то же время открывается вторичный электромагнитный водоотводный клапан 99, содержащаяся в нижнем сепараторном цилиндре 92 вода полностью выпускается.
В соответствии с указанными этапами процесса, во время циркуляции при прохождении через вторичное водомасляное сепараторное устройство, последовательно и непрерывно удаляется вода из масляной жидкости, полученной при сепарации в газожидкостном сепараторе, в результате чего достигается цель предоставления смазочной масляной жидкости лучшего качества.
Управление работой указанных электромагнитного клапана вторичного впуска масла, электромагнитного клапана вторичного выпуска масла, электрического шарового клапана, вторичного водоотводного электромагнитного клапана осуществляется посредством PLC; с целью достижения точного управления совместной работой вторичного впуска масла, вторичного выпуска масла, электрического шарового клапана, а также промежутков времени вторичного водоотвода, объемов стока и соответствующих параметров, постоянно поддерживаются заданные функции работы вторичного водомасляного сепараторного устройства.
В данном изобретении вторичное водомасляное сепараторное устройство использует составную конструкцию из верхнего сепараторного цилиндра и нижнего сепараторного цилиндра, которая проста и рациональна, что может заметно уменьшить себестоимость производства и обслуживания, а также сделать очень удобным процесс использования и установки.
В данном изобретении достигается точное управление качеством используемой указанным двухступенчатым воздушным компрессорным устройством винтового типа среднего давления рабочей смазочной жидкости, максимально снижается содержание воды и примесей в указанной смазочной масляной жидкости, и таким образом создаются максимально важные условия и предпосылки для обеспечения продолжительной, устойчивой и безопасной работы указанного винтового компрессорного устройства.
В данном изобретении электродвигатель, винтовые компрессоры первой и второй ступеней, газожидкостный сепаратор, водомасляный фильтр, охладитель, вторичное сепараторное устройство установлены на едином основании; достигается компактность конструкции и уменьшается занимаемая площадь.
Указанное изобретение может обеспечить при долговременном использовании хорошую надежность, безопасность работы и длительный срок службы.