压缩系统 【发明领域】
一般来讲本发明涉及一种压缩系统。具体地说，本发明涉及一种与空气压缩机一起使用的气/油分离箱。
背景技术
在传统空气压缩系统中，空气在压缩机的压缩腔或空气口中(airend)例如由一组旋转螺杆压缩，并将如油一类的润滑剂注入压缩腔中与压缩空气混合。通常将油注入压缩腔中的原因很多：冷却空气压缩系统，对轴承进行润滑，平衡轴向力和对旋转螺杆进行密封。虽然用油来使这类空气压缩机运行是重要的，但是在压缩空气可以用在下游气压设备和/或其它构件前，必须从压缩空气中除去油。
在这些传统空气压缩系统中，从压缩机的空气口中排出的压缩空气和油的混合物以高速流入分离箱中，在此使气/油混合物中的空气和油进行分离。分离箱通常为圆柱形，气/油混合物被带到分离室的内壁附近。作用在气/油混合物上的离心力加上气/油混合物和分离箱内壁之间的接触致使从气/油混合物中分离出很多油，因而可以用重力将油带入到分离室的下部，使与油分离后的空气在分离室中向上流动，以便实现一次分离。
在这些传统空气压缩系统中，压缩过的空气和空气中所夹带的油滴或油雾通过位于分离室上部的分离元件，从而在压缩过的空气传送到分离箱出口之前收集留在空气流中的大部分油，以实现二次分离。收集的油聚集在分离元件的底部，通过排放管道使油返回到压缩机的空气口。
【发明内容】
上面所述的传统空气压缩系统通常包括一个盖，该盖装在分离箱上，以便使分离元件保持在分离箱的分离室内。由于分离元件的湿侧(外侧)和干侧(内侧)之间的压差而使分离元件受到向上的力，所以必须使分离元件保持定位。传统空气压缩系统的盖上有一个排气口，在运行时将一个最小压力单向阀(MPCV)组装连接到盖上的排气口上。压缩过的空气通过MPCV组装件后，通常被送到后冷却器中，然后可以将冷却过的压缩空气传送到气压设备和/或其它构件中。就象本领域的技术人员可以理解的那样，通常需要经常对分离元件进行维护和更换。在上述传统空气压缩系统中，在可以对分离元件进行维护和更换以前，必须将排气软管和通常包括连接设备的MPCV组装件与盖子脱开。这样就增加了维护或更换分离元件所需要的时间。所以，对空气压缩机系统而言，人们希望在维护或更换分离元件之前不必将排气软管和MPCV组装件与分离箱脱开。
上面所述的将空气压缩系统的分离元件中的油除去的传统方法在于使一个独立排放管通过装在分离箱上的盖子向下进入分离元件的开口部位中。排放管延伸到分离元件的底部，排出多余油，防止分离元件的分离介质饱和。将排放管通过盖子并使其向下进入分离元件的开口部位中的定位是成问题的。如果排放管太长，则会扎伤分离元件的底。如果排放管太短，则不易有效地除油。另外，在更换分离元件前，必须将排放管从分离箱盖上取下。因此，就需要一个易于安装的排放设备，该设备对分离元件的维护或更换不会造成不利的影响，而且可以有效地去除分离元件底部的油。
本发明一方面提供一种侧壁上具有一个空气出口的分离箱，而不是象许多公知技术那样将该出口设置在分离箱的盖子上。来自气/油混合物中的空气通过设置在分离室上部的分离元件流入分离箱的分离室的上部，从分离箱侧壁上的空气出口排出。运行时将一个MPCV组装件与分离箱侧壁上的空气出口相连。因为没有将MPCV组装件和排气软管连接到分离箱的盖子上，所以为了维护和更换分离元件，只要简单地取下装在分离箱上的盖子或将盖子向旁边转动，就可以接触到分离元件，而不需要先脱开MPCV组装件和排气软管。
本发明的另一方面是提供一种分离元件下压构件，该构件处于分离元件和盖子之间，以便使分离元件保持在分离室中，并与盖子隔开。从气/油混合物中分离出的空气朝着盖子流过分离元件，从分离箱侧壁上的空气出口流出。
本发明的再一方面是提供一种分离元件的回油设备，该设备将油带出分离元件底部，而且该设备还使废油通过分离箱的侧壁。在本发明的一个实施例中，回油设备包括一个与分离元件形成一体的管子。一旦管子牢牢地固定到分离元件上，而且管子的一端位于离分离元件的底部预定距离时，就不需要单独调节管子相对于分离元件底部的位置，因而管子太长或太短都没关系。
具体说，本发明提供一种空气压缩系统，包括：一个压缩机；一个用于接收来自所述压缩机的气/油混合物的分离箱，所述分离箱包括侧壁并限定出一个具有下部和上部的分离室，所述分离箱在所述分离室的上部的侧壁上有一个空气出口，从而使从引入所述分离室的气/油混合物中分离出的油收集在所述分离室的底部，使从气/油混合物中分离出的空气流入所述分离室的上部；一个设置在所述分离室的上部中的分离元件；一个装在所述分离箱上的盖子；一个设置在所述分离元件和所述盖子之间的分离元件下压构件，用于使所述分离元件在所述分离室内定位并与所述盖子隔开，这样，从气/油混合物中分离出的空气流过所述分离元件，流向所述盖子并流出分离箱侧壁上的空气出口。
本发明还提供一种空气压缩系统，包括：一个压缩机；一个用于接收来自所述压缩机的气/油混合物的分离箱，所述分离箱包括一侧壁并限定出一个具有下部和上部的分离室，所述分离箱包括一个延伸通过所述侧壁的通道；一个设置在所述分离室的上部中的分离元件，该分离元件包括一个上部和一个底部；一个装在所述分离箱上的盖子；一个用于回收油的分离元件回油设备，上述油是从引入到所述分离室内的气/油混合物中分离出来的，油通过分离元件，收集在所述分离元件的底部，回油设备还用于将排出的油传送通过分离箱侧壁上的通道。
本发明也提供一种空气压缩系统，包括：一个压缩机；一个用于接收来自所述压缩机的气/油混合物的铸造分离箱，该铸造分离箱包括一侧壁并限定出一个具有下部和上部的分离室，所述铸造分离箱在所述分离室的所述上部的侧壁上有一个空气出口，所述铸造分离箱还包括一个延伸通过所述侧壁的通道；一个设置在所述分离室的上部中的分离元件，所述分离元件包括一个顶部和一个底部；一个装在所述分离箱上的盖子；一个设置在所述分离元件和所述盖子之间的分离元件下压构件，用于使所述分离元件在所述分离室内定位并与所述盖子隔开，这样，从引入分离室内的气/油混合物中分离出的空气流入所述分离室的上部，通过所述分离元件流向所述盖子，并流出所述铸造分离箱侧壁上的空气出口；一个用于回收油的分离元件回油设备，所述油是从气/油混合物中分离出来的，所述油通过所述分离元件，被收集在所述分离元件的底部，所述回油设备还用于将排出的油传送通过所述铸造分离箱侧壁上的通道。
此外，本发明提供一种空气压缩系统，包括：一个具有一个空气排出口的油满溢式空气压缩机；一个与所述压缩机运行连接的电机；一个具有侧壁并限定出一个分离室的分离箱，所述分离室包括一个下部和一个上部，所述分离箱有一个空气入口，该空气入口与所述压缩机的空气排出口连通，从而使离开所述压缩机的空气排出口的气/油混合物进入所述分离室，所述分离箱在分离室的上部的侧壁上还有一个空气出口，将分离箱制成能将引入所述分离室的气/油混合物中的油收集在分离室的下部的结构，来自气/油混合物的空气流入所述分离室的上部；一个设置在所述分离室的上部中的分离元件；一个装在所述分离箱上的盖子；一个设置在所述分离元件和所述盖子之间的分离元件下压构件，用于便使所述分离元件在所述分离室内定位并与所述盖子隔开，这样，从气/油混合物中分离出的空气通过所述分离元件流向所述盖子，并流出所述分离箱侧壁上的空气出口。
本发明提供一种空气压缩系统，包括：一个具有一个空气排出口的油满溢式空气压缩机；一个与所述压缩机运行连接的电机；一个具有侧壁并限定出一个分离室的分离箱，所述分离室包括一个下部和一个上部，所述分离箱有一个空气入口，该空气入口与所述压缩机的空气排出口连通，从而使离开所述压缩机的空气排出口的气/油混合物进入所述分离室，所述分离箱还包括一个延伸通过所述分离箱侧壁的通道；一个设置在所述分离室的上部中的分离元件，所述分离元件包括一个上部和一个底部；一个装在所述分离箱上的盖子；一个用于回收油的分离元件回油设备，所述油是从引入所述分离室的气/油混合物中分离出来的，所述油通过所述分离元件，使之收集在分离元件的底部，回油设备还用于将排出的油传送通过所述分离箱侧壁上的通道。
本发明又提供一种更换与空气压缩机一起使用的分离箱的分离室中的分离元件的方法，其中将分离元件定位在分离室的内部区域中，有一个盖子关闭所述分离箱，所述方法包括如下步骤：打开盖子，从而得到一个通向分离室内部区域的通路；将分离室内部区域中的分离元件取出，而不需要断开牢固地与其连接的分离元件回油设备的连接；将新更换的分离元件定位在分离室内部区域中，从而使牢固地与其连接的分离元件回油设备与分离箱的侧壁相连；将盖子关闭，使更换了的分离元件保持在分离室中。
【附图说明】
通过下面的详细描述、权利要求书以及附图将更清楚地理解本发明的其它特征和优点，附图中相同的标号表示相同的部件。
图1是本发明的空气压缩系统的透视图；
图2是图1中的分离箱的透视图；
图3是图1中分离箱组装件的断面图；
图4是本发明分离箱组装件的另一实施例的一部分的局部断面图；
图5是本发明分离箱组装件的再一实施例的一部分的局部断面图；
图6是本发明分离箱组装件的又一实施例的一部分的局部断面图；
图7是图6的分离元件下压构件的透视图；
图8是本发明分离箱组装件的另一实施例的一部分的局部断面图；和
图9是本发明分离箱组装件的再一实施例的一部分的局部断面图；
在详细描述本发明的实施例之前，首先应理解的是本发明不限于下面描述中的构件或附图所示构件的具体结构和布置。本发明也适于其它实施例，并能够用不同的方法完成和实施。另外应当理解的是，这里所用的术语和用语是用来进行描述的，不能将它们看成限定性的。所用的“包括”和“包含”以及其它用词是指拥有后面所列的各元件及其等同物以及附加的元件及其等同物。
【具体实施方式】
图1所示的是体现本发明的空气压缩系统10。应理解的是本发明可以用在其它压缩机系统中，空气压缩系统10只是作为这类系统的例子示出和描述的。
图1所示的空气压缩系统10包括一台压缩机14，一个电机18以及一个分离箱22。虽然此处的分离箱22是用于将油从气/油混合物中分离出来的，但也可用于从任何混合介质组合物中分离出气体，所述组合物包括所有气/液组合物。此外，也可以想象压缩机14可以是任何合适的压缩机，例如油满溢式(oil-flooded)空气压缩机。但是为了对优选实施例进行描述，压缩机14是旋转螺杆式压缩机。
分离箱22可以用许多合适材料制成。但是，在一个优选实施例中，分离箱22是铸造分离箱。空气进入压缩机14，被装在压缩机14中的旋转螺杆(未示出)压缩。将油注入压缩机14中，对旋转螺杆和驱动旋转螺杆的齿轮箱(未示出)进行润滑。油还起对压缩机14进行密封的作用。压缩过的空气和一些油通过压缩机的一个排气口向旋转螺杆外面传送，进入分离箱22中的空气入口26内(图2)。分离箱22用于将油与压缩空气分开，它还作为润滑旋转螺杆、齿轮箱和其它部件的油的集油池。压缩过的空气和油进入分离箱22，在该分离箱22中经受旋流运动。当压缩过的空气和油环绕分离箱22内表面喷射时，油沿分离箱22的内表面向下滑，收集在分离箱22的底部，而空气向上运动，离开分离箱22，再经过滤，冷却，供最终使用。
现在参见图3，该分离箱22包括一个侧壁30并限定出一个分离室34，该分离室有一个下部38和一个上部42。分离室34的下部38用作储油器或油泵，所述油是在一次分离过程期间从经通道46(图2)引入到分离室34内的气/油混合物中分离出来的油。通道50与分离室34的下部38的底连通。分离箱22中的压力迫使收集在分离室34的下部38中的油流过通道50，返回到压缩机14的压缩腔中，以便对旋转螺杆、齿轮箱和其它构件进行润滑。
图3-6和图8-9示出了用在二次分离过程中的分离元件54。尽管所示的分离元件54可以与图9所示的结构略有不同，但每一个分离元件54通常都为圆柱体，它包括空心的金属内套55和金属外套56，夹在套55和56之间的过滤介质57，一个开口顶端58，一个封闭底62和一个内部通路(用箭头64表示)，基本无油的压缩空气从分离箱22的分离室34流向该通路。在二次分离过程中，聚集在分离元件54的底部62中的油通过下面将要详细描述的排放设备由管子送回到压缩机14。应当注意的是，本发明可以与很多不同的分离元件一起使用，分离元件54仅作为这类分离元件的例子对其进行描述。
现在参见图3，分离元件54设置在分离室34的上部42中。有一个环形法兰66在分离元件54的顶部58的周围延伸。分离箱22包括一个凸缘70，该凸缘绕分离箱22的侧壁30的内表面74的圆周延伸。分离元件54的法兰66保持在侧壁30的凸缘70上。应当注意的是，当分离箱22是铸造分离箱时，凸缘70最好与分离箱整体铸造。如上所述，从引入分离室34的气/油混合物中分离出来的空气向上流入分离室34的上部42中，并流过分离元件54。
该分离箱22包括一个处于分离箱22的侧壁30上用于排放来自流过分离元件54的气/油混合物中的空气的空气出口78。MPCV组装件82与空气出口78在运行时连接，最好用螺纹连接。在分离箱22上装有盖86。当需要对分离元件54进行维护或更换时，就方便地取下盖86或向旁边转动盖，以便既快又方便地接触到分离元件54，而不需要先将MPCV组装件82与空气出口78的连接断开。
在另一个实施例中，有一个通道94(图2和4)通过的凸台90(图2和4)，该凸台从分离箱22的侧壁30向外延伸。将凸台90设置成能使侧壁30上的空气出口78’(图4)与通道94对齐，以便形成一个在分离室34的上部42之外的空气出口通路98(图4)。MPCV组装件82(图4)在运行时与凸台90的通道94相连。在一个优选实施例中，分离箱22是铸造分离箱，凸台90与分离箱22整体铸造。
现在再参见图3，在压缩系统10运行期间，在分离室34中的向上作用产生的力施加到分离元件54的底62上。所以，在分离元件54和盖子86之间设置一个分离元件下压构件102，以便将分离元件54定位并保持在分离室34中。该分离元件下压构件102为环形垫圈形状，当将盖子86关闭时，该构件与分离元件54的法兰66(或图8所示的法兰66’)配合，从而将分离元件54紧贴在侧壁30的凸缘70上。分离元件下压构件102使分离元件54与盖子86离开，该分离元件下压构件还包括若干可以使空气通过分离元件下压构件102的孔106(或图8中的106’)或开口，以使空气到达分离箱22侧壁30上的空气出口78(或图8所示的78’)。本发明的分离元件下压构件可以有许多不同的形状和结构，条件是只要它的作用能将分离元件保持在分离室中，并能在该分离室中定位，以及能让通过分离元件的空气到达分离箱侧壁上的空气出口。
例如参见图5，分离元件下压构件102’包括若干车有螺纹的杆110，上述螺栓延伸通过盖子86’，并与分离元件54的法兰66’配合，从而将分离元件54紧贴在侧壁30的凸缘70上。每一根螺栓110均包括一个O形密封圈144，该密封圈处在杆和盖86’之间，从而更好地对盖子86的底和分离元件54的顶58之间形成的空气空间进行密封。向上流过分离元件54的空气方便地改变方向，流出分离箱22侧壁30上的空气出口78’。
其它例子参见图6-7，分离元件下压构件102”为常见的环形垫圈118，它有一个顶环122，一个底环126，和若干在顶环122和底环126之间延伸的柱130，由此限定出若干空气通路134。当关闭盖子86时，垫圈118与分离元件54的法兰66’配合，从而将分离元件贴在侧壁30的凸缘70上。向上流过分离元件54的空气通过空气路径上的空气通路134，到达空气出口78’。在另一个实施例中，环形垫圈是一个整体铸造环形圈，它有一个可以让通过分离元件的空气经过然后到达空气出口的孔。
分离箱22的侧壁30上的凸缘70最好包括一个用于安装O形密封圈142的环形槽138(例如见图6)。该O形密封圈142设置在分离元件54的法兰66’(或图3所示的法兰66)和侧壁30的凸缘70之间，从而实现合适的密封，在图3-6和8-9所示的分离箱组装件中调节制造/组装的总的允许偏差。
如上所述并参见图9，被二次分离元件54收集的油雾向里吸入通道64，沿内壳55落下，收集在分离元件54的底62上。通过一个分离元件回油设备146将聚集后的油排出该分离元件54的底62。用管道将排放出的油返回到压缩机14，供该压缩机14使用。
继续参见图9，分离元件回油设备146包括一个排放管或管状物150。该管最好是金属管，但也可以是其它合适材料制成的管，例如塑料管。使管150的一端154靠近分离元件54的底62。管150向上通过分离元件54的通道64，沿分离元件54的开口58的上方延伸。虽然没有示出，但也可以有一个支承件延伸通过分离元件54的开口58。然后管150延伸通过该支承件。管150再通过分离元件54的法兰66’反向延伸。管150也可以适当地延伸通过垫圈118。最好利用平头焊接法将管连接到法兰66’和支承件(未示出)之一上，也可以与它们两者均相连，以便使管150的端部154与分离元件54的底62相隔预定的距离。因为管子150插入到分离元件54的机构中，所以在组装分离箱22时，不需要单独调节排放管150来保证管子52离分离元件54的底62为最佳距离。在分离箱22的侧壁30上设置一个通道158。通道158通过侧壁30上的凸缘70用来安装管子150的一部分，将一个O形密封圈162装在管子150延伸通过法兰66’的端部164的周围。通道158还用来安装O形密封圈162，以便得到合适的密封。
一旦组装完分离箱22，分离元件54就位于分离室34内，这样，延伸通过法兰66’的管子150的端部164就被通道158接收。如图9所示，管子150可以用作将分离元件54装进分离箱22中和将该分离元件从分离箱中取出的把手。为了更换分离元件54，可将盖子86打开，取下分离元件54，而不需要先断开排放设备146的连接。为了重新将分离元件54装进分离室34中，可如上所述的那样将分离元件54及与其牢固连接的排放设备方便地装进分离室34内。一旦盖子86关闭，分离器下压构件就会使分离元件定位。
图8示出的是另一种分离器下压构件146’，该构件包括一根排放管166，例如聚四氟乙烯管。管子166的一端170与装在分离元件54的底部62中的连接件174相连，管子166的另一端178与延伸通过分离箱22的侧壁30上的通道158’的连接件182相连。
对上述内容的各种变化和变换均在本发明的范围内。可以理解的是，这里描述限定的本发明可以延伸到上述各特征(或根据说明书和/或附图为显而易见的)的两个或更多特征的各种组合。所有不同组合均构成本发明的各个不同方面。这里描述的实施例是实施本发明的最佳方案，可以使本领域的其它技术人员使用本发明。构成的权利要求书包含了被现有技术的范围允许的各种实施例。
本发明的各个特征均显示在下面的权利要求书中。