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干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)與水潤(rùn)滑無(wú)油螺桿空壓機(jī)對(duì)比

來(lái)源:歐拉法(上海)實(shí)業(yè)有限公司   2015年05月26日 10:28  

近幾十年來(lái),,對(duì)無(wú)油螺桿空壓機(jī)的研究日趨活躍,很多國(guó)家及企業(yè)在原有的噴油螺桿空壓機(jī)機(jī)型的基礎(chǔ)上,,開(kāi)始不斷探索無(wú)油螺桿空壓機(jī)的道路,。在用氣品質(zhì)要求高的領(lǐng)域,,如紡織、冶金,、食品,、化工、醫(yī)藥,、石油和空分等各種需要純凈無(wú)油壓縮空氣的場(chǎng)所,無(wú)油螺桿空壓機(jī)能夠提供的壓縮氣體滿足各種需求,,因此應(yīng)用前景廣闊。 

應(yīng)用領(lǐng)域在食品制造及包裝行業(yè),,采用噴油螺桿空壓機(jī)制備壓縮氣體時(shí),,生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)過(guò)多次高溫氧化和冷凝乳化,空壓機(jī)中潤(rùn)滑油的性能已大幅度降低,,且呈酸性,,對(duì)后續(xù)設(shè)備不僅起不到潤(rùn)滑作用,反而會(huì)破壞正常潤(rùn)滑,,使用無(wú)油螺桿空壓機(jī)可以避免失效的潤(rùn)滑油對(duì)設(shè)備的負(fù)面影響,。

在制藥、生物工程中,,壓縮氣體中含有細(xì)菌和噬菌體的污染是不容忽視的,,無(wú)油螺桿空壓機(jī)提供的純凈壓縮氣體,可避免細(xì)菌和噬菌體在氣體中滋生,。

在電鍍行業(yè),,生產(chǎn)過(guò)程中存在鍍層表面發(fā)花、燒焦,、針孔,、裂紋等問(wèn)題,人們采用攪拌來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題,,攪拌需要壓縮空氣的支持,。壓縮空氣質(zhì)量對(duì)電鍍光亮鎳的沉積速度以及電鍍效率影響很大。應(yīng)用無(wú)油螺桿空壓機(jī),,可以有效的避免鍍層表面發(fā)花,、燒焦、針孔,、裂紋等問(wèn)題的發(fā)生,。因此,,如今已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用無(wú)油螺桿壓縮機(jī)制備純凈的氣體進(jìn)行電鍍。

在汽車(chē)噴涂行業(yè),,不純的氣體往往造成劣質(zhì)的涂層,。如果壓縮空氣中含有油,涂層表面出現(xiàn)一些分散或集中的小隆起,,這些水泡一般在面漆下的某一涂層中產(chǎn)生,,水泡是由于涂層下面有水汽或污物而產(chǎn)生的。此外,,含油的壓縮空氣也有可能導(dǎo)致濕涂層表面出現(xiàn)點(diǎn)狀分布的小坑洞,,形成火山口狀的矽坑,在坑底有時(shí)可見(jiàn)底材,,俗稱(chēng)魚(yú)眼,。如今汽車(chē)噴涂行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用無(wú)油螺桿空壓機(jī),以制備用于噴涂的純凈氣體,,使得國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的噴涂水平得到提高,。

在紡織行業(yè),噴氣織機(jī)需要干燥且無(wú)油的壓縮空氣,。在生產(chǎn)過(guò)程中,,精細(xì)噴嘴會(huì)將壓縮空氣吹到線束上,形成渦流,,從而賦予紗線形狀,、彈力和彈性,無(wú)油螺桿空壓機(jī)提供的純凈壓縮空氣可以保證布匹成品的質(zhì)量,。 

無(wú)油螺桿空壓機(jī)分類(lèi)及主要廠家無(wú)油螺桿空壓機(jī)包括干式螺桿空壓機(jī)和噴水螺桿空壓機(jī)兩大類(lèi),。干式螺桿空壓機(jī)的主要是雙螺桿空壓機(jī),噴水螺桿空壓機(jī)中又包括雙螺桿空壓機(jī)和單螺桿空壓機(jī),。

干式螺桿空壓機(jī)干式螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,,目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要有阿*(AC)、英格索蘭(IR),、壽力,、伯格(BOGE)和神戶制鋼(KOBELCO),等公司的產(chǎn)品,。德國(guó)伯格(BOGE),,轉(zhuǎn)子涂層采用了鉬-石墨材料,轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)可自行更換軸承,,冷卻器的設(shè)計(jì)合理。壽力,,為多種新型紡織機(jī)電設(shè)備提供了氣源,,密封劑可以較長(zhǎng)時(shí)間不用更換,。英格索蘭主要采用二硫化鉬轉(zhuǎn)子涂層,經(jīng)過(guò)滲透工藝進(jìn)行處理,,其驅(qū)動(dòng)軸輸入端裝有改良的唇形密封件,。阿*,轉(zhuǎn)子采用S-AP型線,,噴涂特氟龍涂層,。氣路系統(tǒng)(高低壓轉(zhuǎn)子)、油路系統(tǒng)(齒輪箱,、油底殼,、油泵和油濾)、冷卻系統(tǒng)(中冷,、后冷和油冷)等三大系統(tǒng)整體化結(jié)構(gòu),;齒輪箱采用雙軸承設(shè)計(jì),滾珠軸承承受徑向力,,滾柱軸承承受軸向力,。  

噴水螺桿壓縮機(jī)噴水雙螺桿壓縮機(jī)的流程如圖2所示,較早有荷蘭的GrassAir,。如今主要是阿*和歐拉法(Eulerf),。阿*采用的是陶瓷轉(zhuǎn)子,水潤(rùn)滑軸承,,無(wú)同步齒輪,。轉(zhuǎn)子相互嚙合,之間形成水膜密封,。噴水單螺桿空壓機(jī)方面有復(fù)盛和歐拉法,,復(fù)盛開(kāi)發(fā)的是小排量水潤(rùn)滑單螺桿空壓機(jī)。復(fù)盛采用三井的單螺桿機(jī)頭,,排氣量可達(dá)12m3/min,,zui大功率可到120kW,轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼和銅材,,陶瓷軸承,。由于材料和技術(shù)的限制,目前大型噴水單螺桿壓縮機(jī)的制造相對(duì)困難,,但噴水單螺桿壓縮機(jī)的效率較高,,維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。 歐拉法采用的三線嚙合,、非等寬齒技術(shù)并采用專(zhuān)有加工技術(shù),,克服水的低粘性,保持高容積效率,,通過(guò)噴水霧化冷卻,,確保系統(tǒng)近似等溫壓縮,。歐拉法的主機(jī)噴水潤(rùn)滑與密封,壓縮腔與軸承室之間采用*的密封系統(tǒng),,確保整個(gè)系統(tǒng)無(wú)油,,排氣量可達(dá)66m3/min,zui大功率可到355KW,不銹鋼主機(jī),,主機(jī)零件采用耐腐蝕優(yōu)異的特殊不銹鋼,,比采用涂層材料更持久耐用,省卻防銹維護(hù),。

 轉(zhuǎn)子材料與型線轉(zhuǎn)子材料在干式螺桿空壓機(jī)中,,由于沒(méi)有潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑及帶走微小顆粒,氣體會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子,、殼體內(nèi)壁,、氣道產(chǎn)生腐蝕,因此在傳統(tǒng)噴油螺桿轉(zhuǎn)子材料的基礎(chǔ)上,,通常會(huì)噴涂防腐層,,如噴涂聚四氟乙烯、二硫化鉬,、特氟龍等,,達(dá)到保證轉(zhuǎn)子不變形,不被腐蝕的作用,。在噴水螺桿壓縮機(jī)中,,由于向壓縮腔內(nèi)注水,雖然取到了冷卻,、密封和保持氣體的純凈度的作用,,提高了空壓機(jī)的效率,同時(shí)也很好的控制了排氣溫度,,但是水必將對(duì)轉(zhuǎn)子等部件產(chǎn)生腐蝕作用,,因此需要慎重選擇轉(zhuǎn)子材料。轉(zhuǎn)子材料的選擇一般有如下幾種: ?。?)NSB鋼轉(zhuǎn)子中船重工七一一研究所上海螺桿壓縮機(jī)研制中心制造的LG一30/0.8型噴水式火炬氣螺桿壓縮機(jī)中,,其轉(zhuǎn)子采用了NSB鋼(鍍鎳磷合金,耐火炬氣中,、H2,、H2S、SO2的腐蝕),。(2)高分子聚合陶瓷轉(zhuǎn)子阿*和法國(guó)GVM等公司采用高分子聚合陶瓷轉(zhuǎn)子,。其轉(zhuǎn)子可以加工到百分之幾毫米的精度。長(zhǎng)期試驗(yàn)的結(jié)果表明,這種材料耐磨性好,,并且具有良好的可靠性和適用性,。(3)工程塑料轉(zhuǎn)子工程塑料轉(zhuǎn)子的采用,,開(kāi)辟了螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子材質(zhì)及加工手段的新經(jīng)濟(jì)途徑,,并為噴水螺桿空壓機(jī)的發(fā)展提供了良好條件。精密注塑成型的工程塑料轉(zhuǎn)子,,不銹,、成本低,同時(shí)降低了螺桿壓縮機(jī)的噪聲和振動(dòng),。為壓縮腔內(nèi)采用噴水密封冷卻技術(shù)創(chuàng)造了很好的條件,。螺桿轉(zhuǎn)子型線對(duì)于螺桿空壓機(jī)而言,型線設(shè)計(jì)至關(guān)重要,,需要綜合考慮轉(zhuǎn)子型線的嚙合要求,、連續(xù)的接觸線、加工性能等因素,。

西安交通大學(xué)壓縮機(jī)研究所為完成國(guó)家“十五”863 計(jì)劃“電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)”中的“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”課題,,研制成功了可以應(yīng)用于燃料電池的LG300 型無(wú)油噴水螺桿空氣壓縮機(jī)[3]。針對(duì)具體設(shè)計(jì)要求,,該課題組專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一種轉(zhuǎn)子新型線如圖4所示,。 該型線的特征是雙邊非對(duì)稱(chēng),所有組成齒曲線均為圓弧或圓弧包絡(luò)線,,可降低通過(guò)接觸線的橫向泄漏,,提高壓縮機(jī)效率。另外,,還改善了轉(zhuǎn)子的加工性能,,便于采用多種方法進(jìn)行加工。 技術(shù)難點(diǎn)干式螺桿空壓機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)(1) 轉(zhuǎn)子變形干式螺桿空壓機(jī)的性能, 很大程度上取決于轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)的密封間隙,。在轉(zhuǎn)子間,、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間存在多條泄漏通道, 流體通過(guò)間隙的泄漏直接影響容積效率和總效率。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 轉(zhuǎn)子在熱,、力邊界條件的作用下發(fā)生熱,、力彈性變形, 這就使得實(shí)際運(yùn)行間隙與設(shè)計(jì)間隙差別較大。間隙過(guò)大會(huì)造成泄漏增加, 容積效率下降; 間隙過(guò)小又容易發(fā)生燒傷咬死事故[4],。 雖然整個(gè)轉(zhuǎn)子的溫差不大, 但是轉(zhuǎn)子徑向變形沿長(zhǎng)度方向依然存在差別,。這主要是因?yàn)檎麄€(gè)轉(zhuǎn)子外形復(fù)雜, 齒、槽均為螺旋形, 而非嚴(yán)格的軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),。對(duì)陰,、陽(yáng)轉(zhuǎn)子沿接觸線徑向變形的分析發(fā)現(xiàn), 雖然沿軸向長(zhǎng)度方向變形量存在差別, 但兩轉(zhuǎn)子的總變形量基本不變, 而且總變形量隨溫度呈線性變化趨勢(shì)。干式壓縮機(jī)排氣溫度往往較高, 為了防止發(fā)生轉(zhuǎn)子咬死甚至轉(zhuǎn)子齒的嚴(yán)重?fù)p壞的情況, 應(yīng)考慮加大設(shè)計(jì)間隙或者采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施[5]。 (2) 涂層失效低劣的轉(zhuǎn)子涂層運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)脫落,,轉(zhuǎn)子暴露在空氣中,,承受空氣中雜質(zhì)和溫度變化的影響。zui終,,導(dǎo)致運(yùn)行性能的降低,,甚至對(duì)機(jī)器造成損壞。噴涂防腐涂層的工藝是難點(diǎn)之一,。如今采用較多的是二硫化鉬,,聚四氟乙烯,以及鉬-石磨涂層,。

 噴水螺桿空壓機(jī)技術(shù)難點(diǎn)(1) 陶瓷轉(zhuǎn)子的制造由于陶瓷材料的耐磨性,,不適宜采用機(jī)床加工,故采用精密鑄造的方式,,而鑄造工藝是其中的難點(diǎn),。一般陶瓷制品的氣孔、裂紋等缺陷,,需用顯微對(duì)焦的X射線儀表探測(cè),,以及保持陶瓷毛坯密度的一致性,需用超聲波儀器進(jìn)行監(jiān)控,。(2) 水的污染清理由于水的存在,,必然對(duì)螺桿壓縮機(jī)主機(jī)和冷卻水系統(tǒng)造成一定的腐蝕影響,更會(huì)在管路中形成一定的水垢,。水垢在冷卻系統(tǒng)內(nèi)形成后,,將會(huì)縮小水流道截面積, 增加水循環(huán)的阻力, 阻礙正常的熱交換, 隨著水垢層的不斷加厚, 將造成設(shè)備嚴(yán)重的冷卻不良而帶來(lái)一連串的惡果,如壓縮機(jī)增加功率消耗, 減少吸氣量, 降低排氣量等,,因此對(duì)水垢的處理方式也非常重要,。水垢處理的方式一般有化學(xué)試劑法、物理法,、人工法等,。(3) 水潤(rùn)滑軸承 水潤(rùn)滑軸承需要改變傳統(tǒng)金屬軸承系統(tǒng)的材質(zhì)性能和潤(rùn)滑結(jié)構(gòu),將軸承與動(dòng)密封裝置等部件有機(jī)空合為一體,,以水作為潤(rùn)滑介質(zhì),。目前,能夠提供水潤(rùn)滑軸承的廠家相對(duì)較少,,瑞典的SKF公司在積極從事該方面的研究開(kāi)發(fā)工作,。 發(fā)展趨勢(shì)降噪的研究噪聲作為螺桿壓縮機(jī)一個(gè)比較明顯的問(wèn)題被多次提出。在無(wú)油螺桿壓縮機(jī)中表現(xiàn)的尤為突出,。

因此,,對(duì)于降低噪聲的研究將成為一個(gè)熱點(diǎn),伴隨著其他機(jī)型的噪聲研究,噪聲研究技術(shù)將會(huì)不斷的發(fā)展進(jìn)步,,給無(wú)油螺桿噪聲研究提供充足的理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo),。水潤(rùn)滑技術(shù)的研究隨著噴油螺桿空壓機(jī)在許多領(lǐng)域應(yīng)用局限性的日益暴露和干式螺桿空壓機(jī)本身存在的一系列問(wèn)題,水潤(rùn)滑無(wú)油螺桿空壓機(jī)被應(yīng)時(shí)地提出,,有很好的前景展望,。隨著涂層工藝和軸承制造業(yè)的發(fā)展,一些公司如阿*和歐拉法(Eulerf)已經(jīng)采用的水潤(rùn)滑軸承,,而拋棄原同步齒輪需要油潤(rùn)滑的局限,。再者,,在轉(zhuǎn)子形線不斷改良的大趨勢(shì)下,,可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行嚙合而形成很好的水膜密封,水潤(rùn)滑無(wú)油螺桿空壓機(jī)將不再是一個(gè)不切實(shí)際的想法,。提高壓縮機(jī)性能改進(jìn)無(wú)油螺桿空壓機(jī)轉(zhuǎn)子的型線是提高空壓機(jī)性能的關(guān)鍵,。螺桿空壓機(jī)性能的不斷提高及其*的不斷擴(kuò)大,是與轉(zhuǎn)子型線的發(fā)展密不可分的,。優(yōu)化型線的設(shè)計(jì)方法,,將成為研究熱點(diǎn)。歐拉法研制三大技術(shù)創(chuàng)新:(1)高可靠解決軸承與壓縮腔之間的機(jī)械密封(2)主機(jī)及整機(jī)具備抗腐蝕能力(3)克服水的低粘度解決嚙合間隙密封 三大創(chuàng)新是歐拉法水潤(rùn)滑無(wú)油螺桿空壓機(jī)走上了技術(shù)質(zhì)量的平臺(tái),。

總結(jié)空壓機(jī)作為一種通用機(jī)械,,在很多領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。無(wú)油螺桿空壓機(jī)具有*的優(yōu)點(diǎn),,隨著對(duì)其研究的不斷深化和設(shè)計(jì)技術(shù)的持續(xù)提高,,無(wú)油螺桿空壓機(jī)的性能將進(jìn)一步改善,其應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來(lái)越廣泛,。在一些醫(yī)療等領(lǐng)域,,如齒科領(lǐng)域,目前多采用無(wú)油活塞式等機(jī)型,,將來(lái)可能有無(wú)油螺桿空壓機(jī)的一席之地,。此外在化工,航天,,航空等其他諸多方面也將得到更廣泛而深入地應(yīng)用,。

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