申请/专利权人：久益环球地表采矿公司

申请日：2018-09-06

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109458344B

主分类号：F04C29/02

分类号：F04C29/02;F04C18/16

优先权：["20170906 US 62/554,838"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2020.09.18#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：一种油浸式螺杆压缩机，其包括：壳体，所述壳体包括入口和出口；以及转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内。当所述压缩机处于运行状态时，所述转子可旋转以压缩从所述入口到所述出口的空气，并且在所述压缩机处于空转状态时，所述转子可在没有压缩空气的情况下旋转。所述压缩机还包括泵，所述泵配置成仅当所述压缩机处于所述空转状态时才将油提供至所述轴承。

主权项：1.一种油浸式螺杆压缩机，其特征在于，所述压缩机包括：壳体，所述壳体包括入口和出口；转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内，其中当所述压缩机处于运行状态时，所述转子可旋转以压缩从所述入口到所述出口的空气，在该运行状态下，油被提供至所述转子，并且在所述压缩机处于空转状态时，所述转子可在没有压缩空气的情况下旋转，在该空转状态下，油不被提供至所述转子；分离槽，所述分离槽连接至所述出口，所述分离槽被配置成将油与通过所述转子压缩的空气分离；泵，所述泵配置成仅当所述压缩机处于所述空转状态时才将油提供至所述轴承；控制器，所述控制器被配置为控制所述分离槽和所述轴承之间的油流，使得当所述油浸式螺杆压缩机处于所述空转状态时，油被连续地供应至所述轴承；以及阀组件，所述阀组件被配置成当所述压缩机处于空转状态时将油从所述泵引导至所述轴承，且当所述压缩机处于运行状态时将油从所述泵引导至所述分离槽，从而绕过所述轴承，其中，所述分离槽在所述压缩机的运行状态期间被增压，以及其中，所述控制器被配置为在所述压缩机的空转状态期间使所述分离槽减压。

全文数据：用于压缩机的润滑系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月6日提交、共同待决的美国临时专利申请第62554,838号的优先权，其全部内容以参考的方式并入本申请。技术领域本文涉及压缩机，更具体地，涉及用于油浸式螺杆压缩机的润滑系统。背景技术油浸式螺杆压缩机通常包括一组转子或螺杆，其需要油以在转子之间进行密封并且移除压缩期间产生的热量。转子支撑在轴承上，轴承通常也需要用于润滑的油。通常，所需的油由压缩机的空气油分离槽供应。从压缩机排出的加压空气流入分离槽，其中夹带的油与空气分离并收集在槽中。这样，当压缩机运行时，分离槽保持在高压下。然后，加压分离槽将油供应到压缩机的所需区域。即使当压缩机不用于下游工作时例如，当压缩机处于空转模式时，维持分离槽中的压力会在压缩机运行时对压缩机施加恒定负载。如果分离槽减压，则可以消除该负载。在分离槽内没有压力的情况下，油不会流到转子或转子轴承。即使当分离槽减压并且从压缩机除去负载时转子不需要用于密封和热移除的油，转子轴承仍然需要油以避免在转子继续旋转时劣化。因此，需要一种即使在分离槽减压时也能向转子轴承供油的润滑系统。发明内容在一方面，本文提供了一种油浸式螺杆压缩机，其包括：壳体，所述壳体包括入口和出口；以及转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内。当所述压缩机处于运行状态时，所述转子可旋转以压缩从所述入口到所述出口的空气，并且在所述压缩机处于空转状态时，所述转子可在没有压缩空气的情况下旋转。所述压缩机还包括泵，所述泵配置成仅当所述压缩机处于所述空转状态时才将油提供给所述轴承。在另一方面，本文提供一种油浸式螺杆压缩机，其包括：壳体；转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内；分离槽，所述分离槽配置成将油与通过所述转子压缩的空气分离；以及泵，所述泵流体地连接至所述分离槽，以从所述分离槽中泵取油。所述分离槽配置成当所述分离槽被增压时，沿着第一流体路径向所述轴承供油；所述泵配置成当所述分离槽被减压时，沿着与所述第一流体路径不同的第二流体路径向所述轴承供油。在另一方面，本文提供一种用于油浸式螺杆压缩机的润滑系统，所述压缩机具有壳体和通过轴承支撑在所述壳体内的转子。所述润滑系统包括：分离槽；泵；第一管线，所述第一管线配置成当所述分离槽被增压时，将油从所述分离槽提供至所述轴承；以及第二管线，所述第二管线配置成当所述分离槽被减压时，将油从所述泵提供至所述轴承。通过考虑详细描述和附图，本文的其他方面将变得显而易见。附图说明图1是空气压缩机的示意图。图2是根据本文的一实施例的润滑系统的示意图，其能够与图1的空气压缩机一起使用。图3示出了图2的润滑系统的油分配歧管。图4是图2的润滑系统的控制系统的示意图。图5示出了根据本文的另一实施例的润滑系统，其能够与图1的空气压缩机一起使用。图6示出了包括图1的空气压缩机和图2或图5的润滑系统的机器。在详细解释本发明的任何实施方式之前，应该理解，本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或在以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式来实践或实施。具体实施方式图1示出了油浸式旋转螺杆空气压缩机10，其包括围绕轴线18旋转的主转子或螺杆14以及绕轴线26旋转的次转子或螺杆22。转子14、22各自支撑在低摩擦轴承28上，并设置在定子壳体30中。转子14、22由原动机32驱动，例如发动机或电动机。转子14、22可以通过任何合适的动力传递机构连接到原动机32，例如变速器、动力输出轴、变矩器、直接驱动等。在其他实施例中，压缩机10可包括两个以上的转子，或者压缩机10可包括单个转子。继续参考图1，定子壳体30包括空气入口34和空气出口38。主转子14沿其长度具有螺旋凸起42和凹槽46，而次转子22具有相应的螺旋凸起50和凹槽54。通过入口34流入的空气填充各个转子14、22上的螺旋凸起42、50之间的空间。转子14、22的旋转使得空气被捕获在凸起42、50和定子壳体30之间。随着旋转继续，主转子14上的凸起42滚入次转子22上的凹槽54中，次转子22上的凸起50滚入主转子14上的凹槽46中，从而减小了空气占据的空间并导致压力增加。继续压缩，直到凸起之间的空间暴露于排出压缩空气的空气出口38。图示的压缩机10是单级压缩机；然而，在其他实施例中，压缩机10可具有多级。在一些实施例中，压缩机10在空气出口38处的最大输出压力为500psi。在其他实施例中，压缩机10在空气出口38处的最大输出压力小于500psi。在其他实施例中，压缩机10在空气出口38处的最大输出压力在200psi和500psi之间。在一些实施例中，压缩机10具有3,800立方英尺每分钟CFM的最大排放量。在其他实施例中，压缩机10具有小于3,800CFM的最大排放量。在其他实施例中，压缩机10具有在1,000CFM和3,800CFM之间的最大排放量。图2示出了根据一个实施例的润滑系统100，其可用于向图1中所示的压缩机10供油。如本文所用，术语“油”包括适用于浸式压缩机例如压缩机10的任何液体润滑剂，无论是石油基的还是合成的。所示的润滑系统100包括空气油分离槽104、分配歧管108和泵112。这些部件通过流体传输部件连接在一起，例如管道、阀门和或计量装置。这些流体传输部件的示例将在下面进行描述；然而，应该理解的是，如本领域普通技术人员所理解的，流体传输部件的布置、选择和数量可以变化。继续参考图2，分离槽104具有入口116，入口116通过管线120连接到压缩机10的空气出口38。可以沿着管线120设置止回阀未示出，以防止从分离槽104到压缩机10的空气出口38的回流。分离槽104还包括位于分离槽104顶部附近的工作空气出口未示出和位于槽104底部附近的油出口124。一个或多个排放阀未示出也可以设置在分离槽104上。在所示的实施例中，在油出口124处设置供应阀128，以选择性地允许或停止来自分离槽104的油流。供油管线132从供应阀128延伸，以将油从分离槽104供应到压缩机10上的转子油入口136。泵112沿着连接到供油管线132的分支管线140定位。泵112可以是齿轮泵、摆线转子泵geroterpump或任何其他合适类型的油泵。在所示实施例中，泵112包括用于向泵112提供动力的驱动轴144。驱动轴114可以直接或间接地连接到原动机32、压缩机10或在原动机32和压缩机10之间的传动系中的任何合适的点，以将动力传递给泵112。这样，泵112被配置成每当压缩机10的转子14、22旋转时运转并泵送油。在其他实施例中，泵112可以液压地、气动地或电子地驱动例如，通过如下参照图5所述的马达。参考图3，图示的歧管108包括主体148。在所示实施例中，主体148通常为L形，并且可通过铸造由单件材料例如，铝、铸铁、钢、镁等形成。在其他实施例中，主体148可包括以任何合适的方式连接在一起的多个部件，并且可通过其他方法形成。另外，主体148可以具有任何其他形状以适于特定应用。主体148包括在泵112的排出侧连接到分支管线140的入口152，经由返回管线160连接到分离槽104的返回端口156，以及多个轴承供给端口164，每个轴承供给端口164通过一个或多个轴承油管线168图2连接到转子轴承28中的相应一个。主体148还包括通过旁通管线176连接到供油管线132的旁通端口172。歧管108包括阀组件178，以控制通过歧管108的油流。入口152经由阀组件178的第一分流阀180连接到返回端口156，并且入口152通过阀组件178的第二分流阀184连接到轴承供给端口164图2。第一分流阀180和第二分流阀184优选地是容纳在第一阀座188和第二阀座192内的盒式、螺线管致动的分流阀，第一阀座188和第二阀座192一体地形成在主体148图3内。在所示的实施例中，分流阀180、184是电子控制的；然而，在其他实施例中，分流阀180、184可以是气动或液压控制的。所示的阀组件178还包括卸压阀196，其设置在入口152和返回端口156之间，且与第一分流阀180平行，如果入口152处的压力超过预定的开启压力例如，如果泵112或分流阀180、184发生故障，卸压阀196自动打开从入口152到返回端口156的流动路径。卸压阀196设置在一体形成在主体148内的容座receptacle200中。轴承供给端口164通过阀组件178的止回阀204连接到旁通端口172，从而当供油管线132被加压到止回阀204的预定开启压力以上时即，当压缩机10运行期间分离槽104被加压时允许油从供油管线132流到轴承供给端口164。止回阀204优选地是容纳在容座208内的盒式止回阀，容座208一体地形成在主体148内。在一些实施例中，可以使用其他类型的阀，并且第一分流阀180和第二分流阀184，卸压阀196和或止回阀204可位于歧管108的主体148外部。参考图4，润滑系统100包括用于控制润滑系统100运行的控制系统212。控制系统212可以集成到压缩机10的一个或多个控制系统中，或者可以是与压缩机10的控制系统通信的独立系统。控制系统212包括控制器216，控制器216具有多个电气和电子部件，其为控制器216内的部件和模块提供电力、操作控制和保护。例如，控制器216可包括电子处理器或中央处理单元220例如，可编程微处理器、微控制器或类似设备、非暂时性机器可读存储器224和输入输出接口228。包括在控制器216的实现中的软件可以存储在存储器223中。该软件包括例如固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个编程模块和其他可执行指令。控制器216被配置为从存储器224检索并执行与本文描述的控制过程和方法有关的指令以及其他内容。在其他实施例中，控制器216可以包括附加的、更少的或不同的组件。控制器216通信地连接到第一分流阀180和第二分流阀184例如，通过输入输出接口228以控制它们的运行。控制器216还通信地连接到压缩机10例如，经由压缩机10的控制系统或被配置为监测压缩机10运行的一个或多个传感器以接收压缩机运行信息。压缩机运行信息可以指示压缩机10是处于运行状态还是处于空转状态。在一些实施例中，控制器216可以自动操作润滑系统100，而没有或只需最少的操作员输入。控制器216可以经由有线连接、无线连接或有线和无线连接的组合与系统100的任何连接的电气或电子组件通信。在其他实施例中，控制器216可以通过液压或气压信号与阀组件178或系统100的其他部件通信。例如，输入输出接口228可包括连接到第一分流阀180和第二分流阀184的一个或多个流体管线，并且控制器216可选择性地引导加压流体通过流体管线以致动阀180、184。在运行中，当压缩机10处于运行状态时，分离槽104被加压并且油流过油出口124、供应阀128并进入供油管线132。供油管线132将油引导至转子油入口136，使得油注入定子壳体30。油对啮合的转子14、22进行润滑并在压缩过程中在转子14、22之间提供空气密封。供油管线132还向泵112供油。控制器216将第一分流阀180保持在打开位置，将第二分流阀184保持在关闭位置。这样，歧管108将由泵112产生的油流从入口152引导至返回端口156，并最终经由返回管线160返回分离槽104。因此，当压缩机10处于其运行状态时，轴承28不接收来自泵112的油。相反，供油管线132中的压力打开止回阀204，允许油流过旁通管线176，到轴承供给端口164，然后通过轴承油管线168到达轴承28。使油流从泵112循环回到分离槽104有利地防止当压缩机10处于运行状态时轴承28的过度润滑。此外，在泵112与压缩机10或原动机32之间不需要离合器或扭矩中断器。当压缩机10处于待机或空转状态时，分离槽104减压。例如，当控制器216确定压缩机10处于空转状态时，控制器216可以通过打开一个或多个螺线管致动的排放阀来使分离槽104减压。使分离槽104减压有利地减少了压缩机10上的空载，这又降低了原动机32所需的燃料或能量。在分离槽104中没有高压的情况下，油不会被迫通过供油管线132到达转子油入口136，并且止回阀204移动到关闭位置。然而，泵112继续从分离罐104抽取油。当分离槽104减压时即，分离罐104内的压力下降到预定压力以下时，控制器216将第一分流阀180保持在关闭位置并且将第二分流阀184保持在打开位置。这样，歧管108将泵112产生的油流从入口152引导至轴承供给端口164，并最终经由轴承油管线168引导至轴承28。因此，当分离槽104减压并且压缩机10处于空转状态时，油被连续供应至轴承28。图5示出了根据另一实施例的润滑系统1100。润滑系统1100类似于上面参考图1和图2描述的润滑系统100。与润滑系统100的特征和部件相对应的润滑系统1100的特征和部件被赋予相同的附图标记加1000。此外，仅详细描述润滑系统1100和润滑系统100之间的差异。润滑系统1100的所示实施例中的泵1112由马达1232提供动力，而不是通过与压缩机10的动力传动系统的机械连接。控制器1216与马达1232连通以选择性地对马达1232供能或停止供能。这样，当压缩机10处于运行状态时，歧管1108不需要使来自泵1112的油流循环。因此，歧管1108仅包括止回阀1204。在其他实施例中，马达1232可以是液压马达，并且控制器1216可以通过控制穿过马达1232的液压液流来启动或停用马达1232。在操作中，当压缩机10处于操作状态时，分离槽1104被加压并且油流过油出口1124、供应阀1128，并进入供油管线1132。供油管线1132将油引导进入转子油入口1136，使得油注入定子壳体30。油对啮合的转子14、22进行润滑并在压缩过程中在转子14、22之间提供空气密封。控制器1216将泵1112保持在断电状态。因此，当压缩机10处于其运行状态时，轴承28不从泵1112接收油。相反，供油管线1132中的压力打开止回阀1204，允许油流过旁通管线1176、轴承供给端口1164，并经由轴承油管线1168到达轴承28。当压缩机10处于待机或空转状态时，分离槽1104减压。例如，当控制器1216确定压缩机10处于空转状态时，控制器1216可通过打开一个或多个螺线管致动的排放阀来使分离槽1104减压。使分离槽1104减压有利地减少了压缩机10上的空载，这又减少了原动机32所需的燃料或能量。在没有分离槽1104中的高压的情况下，油不会被迫通过供油管线1132到达转子油入口1136，并且止回阀1204移动到关闭位置。然而，当分离槽1104减压时即，当分离槽1104内的压力低于预定水平时，控制器1216使泵1112通电以从分离槽104抽取油。这样，歧管1108将泵1112产生的油流从入口1152引导至轴承供给端口1164，并最终经由轴承油管线1168引导至轴承28。因此，当分离槽1104减压并且压缩机10处于空转状态时，油被继续供应至轴承28。图6示出了机器2000，其包括压缩机10和润滑系统100、1100之一。图示的机器2000是爆破孔钻机；然而，在其他实施例中，机器2000可以是不同类型的钻头或需要压缩空气的任何其他类型的机器，包括采矿设备、建筑设备等。图示的爆破钻孔机2000包括钻塔2014、支撑钻塔2014的位于钻塔2014下方的底座2018例如，机械室、连接到底座2018的操作员驾驶室2022，以及配置成沿地面2034驱动钻孔机2000的履带2026。钻塔2014连接到并支撑钻杆2038例如，具有钻头，未示出，钻杆2038构造成竖直向下延伸穿过地面2034并进入钻孔。空气压缩机10由底座2018支撑并且可操作以产生压缩空气，该压缩空气可用于例如从钻孔底部将钻屑冲刷到地面。润滑系统100、1100由底座2018支撑，并且如上所述的可操作以向转子14、22和轴承28提供油。在权利要求中阐述了本文的各种特征。

权利要求：1.一种油浸式螺杆压缩机，其特征在于，所述压缩机包括：壳体，所述壳体包括入口和出口；转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内，其中当所述压缩机处于运行状态时，所述转子可旋转以压缩从所述入口到所述出口的空气，并且在所述压缩机处于空转状态时，所述转子可在没有压缩空气的情况下旋转；以及泵，所述泵配置成仅当所述压缩机处于所述空转状态时才将油提供至所述轴承。2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括分离槽，所述分离槽配置成将油与通过所述转子压缩的空气分离。3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述分离槽在所述压缩机的运行状态期间被增压，并且在所述压缩机的空转状态期间被减压。4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述泵被流体连接至所述分离槽，以从所述分离槽抽取油。5.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括阀组件，所述阀组件配置成当所述压缩机处于空转状态时，将油从所述泵引导至所述轴承。6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述阀组件配置成当所述压缩机处于运行状态时，将油从所述泵引导至所述分离槽，从而绕过所述轴承。7.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述阀组件包括螺线管致动的分流阀。8.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括：马达，所述马达连接至所述泵；以及控制器，所述控制器配置成当所述压缩机处于工作状态时向所述马达供能，并且当所述压缩机处于空转状态时停止向所述马达供能。9.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括原动机，所述原动机连接至所述转子，当所述压缩机处于空转状态和当所述压缩机处于运行状态时，所述原动机驱动所述转子。10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述泵连接至所述原动机，从而当所述压缩机处于空转状态和当所述压缩机处于运行状态时，所述原动机驱动所述泵。11.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述转子是多个转子中的一个，所述轴承是支撑所述多个转子的多个轴承中的一个，并且所述压缩机还包括歧管，所述歧管流体地设置在所述泵和所述多个轴承之间。12.一种油浸式螺杆压缩机，其特征在于，所述压缩机包括：壳体；转子，所述转子通过轴承支撑在所述壳体内；分离槽，所述分离槽配置成将油与通过所述转子压缩的空气分离；泵，所述泵流体地连接至所述分离槽，以从所述分离槽中泵取油；其中所述分离槽配置成当所述分离槽被增压时，沿着第一流体路径向所述轴承供油；以及其中所述泵配置成当所述分离槽被减压时，沿着与所述第一流体路径不同的第二流体路径向所述轴承供油。13.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括阀组件，所述阀组件配置成选择性地将油从所述泵引导至所述轴承。14.根据权利要求13所述的压缩机，其特征在于，所述阀组件配置成当所述分离槽被增压时，将油从所述泵引导至所述分离槽，从而绕过所述轴承。15.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括：马达，所述马达连接至所述泵；以及控制器，所述控制器配置成当所述分离槽被减压时向所述马达供能，并且当所述分离槽被增压时停止向所述马达供能。16.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述转子是多个转子中的一个，所述轴承是支撑所述多个转子的多个轴承中的一个，并且所述压缩机还包括歧管，所述歧管流体地设置在所述泵和所述多个轴承之间。17.一种用于油浸式螺杆压缩机的润滑系统，所述压缩机具有壳体和通过轴承支撑在所述壳体内的转子，其特征在于，所述润滑系统包括：分离槽；泵；第一管线，所述第一管线配置成当所述分离槽被增压时，将油从所述分离槽提供至所述轴承；以及第二管线，所述第二管线配置成当所述分离槽被减压时，将油从所述泵提供至所述轴承。18.根据权利要求17所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统还包括：第三管线，所述第三管线在所述泵和所述分离槽之间延伸；歧管，所述歧管流体地连接至所述分离槽、泵、第一管线、第二管线和第三管线；阀组件，所述阀组件设置在所述歧管内；以及控制器，所述控制器与所述阀组件通信，所述控制器配置成当所述分离槽被增压时，致动所述阀组件以将油从所述泵引导至所述第三管线。19.根据权利要求18所述的润滑系统，其特征在于，所述阀组件包括多个螺线管致动的分流阀。20.根据权利要求17所述的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统还包括：马达，所述马达连接至所述泵；以及控制器，所述控制器配置成当所述分离槽被减压时向所述马达供能，并且当所述分离槽被增压时将停止向所述马达供能。

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