引文
在傳統(tǒng)的壓縮機(jī)設(shè)計中，噴入排氣端軸承的油，其回油通道一般設(shè)計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)行時全部回到機(jī)殼內(nèi)，軸承腔內(nèi)沒有存油，在下次起動之初，軸承處于無潤滑狀態(tài)。
本文將針對我公司的發(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：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力，在投入大比拼的同時，各項改進(jìn)優(yōu)化也日見成效，推動了整個噴油螺桿壓縮機(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，將會降低壓縮機(jī)的實際吸氣容積和質(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)計一個回油腔，回油腔里加工回油通道，同時需要在對應(yīng)的機(jī)殼上設(shè)計回油通道。因此排氣端軸承座上需要鑄造一個相對比較復(fù)雜的回油腔，同時由于轉(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，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)入下一個循環(huán)。
2.3缺點
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，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，機(jī)組建立起油循環(huán)所需的壓力需要一定的時間，排氣端軸承座里的軸承會短時間缺油干磨，影響軸承的使用壽命，對于長時間停機(jī)的機(jī)組，軸承腔里沒有油甚至可能會引起銹蝕。
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，高溫的潤滑油會對空氣產(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，對主機(jī)的性能造成了比較大的影響，同時高溫情況對油的使用壽命也產(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軸承之間加工一個溝槽，溝槽上方開一個回油腔，溝槽下方通到軸承底部某一高度（一般1-2個滾珠的高度）， 排氣端蓋與排氣端平面以及所開的溝槽和空腔之間會形成一個封閉的空間，在溝槽上方的回油腔上加工一個回油通道，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，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，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)入下一個循環(huán)。
當(dāng)壓縮機(jī)組停機(jī)時，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，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，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)組下一次啟動時，留存于軸承腔內(nèi)的潤滑油能及時起到潤滑軸承的作用，避免在機(jī)組啟動之初出現(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)時軸承座內(nèi)積蓄少量的潤滑油，無論是短時間停機(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)組下一次啟動時，留存于軸承腔內(nèi)的潤滑油能及時起到潤滑軸承的作用，避免在機(jī)組啟動之初出現(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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