CN100373055C - 注水螺旋压缩机的部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及注水螺旋压缩机的一个部件，该部件包括一个转子室(4)中的两个转子(2-3)。水回路(11)包括其中的压力实际上为出口压力的一段管段(10)。在进口侧上，轴颈(13、16)径向支承在流体动力滑动轴承(18、19)上。在壳体(1)中，在轴颈(13、16)的横切端的对面有与上述管段(10)或转子室(4)内部连接的腔室(20、21)。在出口侧上，轴颈(14、17)一方面径向支承在流体动力滑动轴承(25、26)上，另一方面又轴向支承在与水回路(11)中的上述管段(10)连接的流体静压滑动轴承(27、28)上或流体动力滑动轴承(37、38)上。

Description

注水螺旋压缩机的部件
本发明涉及注水螺旋压缩机的一个部件，所述部件包括两个用轴承安装在壳体中的共同运转的转子，该壳体界定一个装置转子的转子室，一个用来注水的水回路与该转子室连接，该壳体有一个进口和一个出口，转子利用轴颈支承在进口侧和出口侧上的水润滑径向流体动力滑动轴承上，并在出口侧还被轴向支承，此外，在进口侧的轴颈横切端的对面至少有一个腔室。
在这类注水的压缩机部件中，把水而不是油用作转子及其轴承的润滑剂。
水中可加入添加剂，如抗腐蚀剂和抑制冰点剂。
这可简单地获得无油压缩空气和冷却转子，从而可保持对压缩温度的控制，与此同时，一方面可提高压缩机的效率，另一方面又可避免用油润滑轴承时发生的密封问题，因为水不会渗入这类轴承，没有油泄漏到压缩空气中。
与通常使用滚柱轴承的油润滑压缩机不同，这些压缩机部件包括用于转子径向定位的流体动力滑动轴承和轴向定位的流体静压或流体动力滑动轴承。
其上注水的轴向滑动轴承必须吸收压缩气体作用在转子上的轴向力。
这种压缩机部件已在WO99/13224中描述。在进口侧的每一个轴颈横切端的对面形成一个腔室，其上连接一个排放管，该排放管在离进口不远处与转子室连通。
与轴颈横切端相对的这些腔室收集经节流件来自于径向轴承的水性润滑液，因而这些腔室都处于有限压力下。
此外，也在进口侧，在轴颈或固定在这些轴颈上的轴环的对面形成一个空间，同样其上也连接一个排放管，该排放管也在进口旁与转子室连通。
因此，作用于每一个转子上的轴向力几乎完全由出口侧的径向轴承吸收，该轴承为一个流体动力/流体静压组合轴承。
由于轴向轴承的直径受两个转子之间中心距的限制，因此轴承中所能生成的反作用力的大小取决于轴承中的水压。
如使用流体静压轴向轴承，吸收上述轴向力所需供水水压将比该压缩部件的出口压力大，因此需用一台泵提高流体静压轴承的供水水压。
如使用流体动力轴向轴承，为了把流体动力压力提高到足够高，速度必须足够高，这一方面使得无法克服该压力来启动压缩机，另一方面又会大大限制速度大小、从而也限制了压缩机的应用范围。
在WO99/13224所述压缩机部件中，出口侧的轴向轴承为流体动力/流体静压组合轴承，因此上述缺点稍有减小，但实际上需要一台泵为轴向轴承供水，同时，该压缩机部件也无法在高压下工作。
本发明的目的是提供注水螺旋压缩机的一个部件，该部件的水润滑轴承没有上述缺点，从而使轴承更有效，其结果一方面无需用泵向流体静压轴承供水，另一方面，如使用流体动力轴向轴承，该压缩机部件会有较大的应用范围。
按照本发明，这一目的已实现，本发明的特征在于，只在进口侧的轴颈横切端的对面形成的腔室与一个压力流体源直接连接，该流体源的压力等于该压缩机部件出口压力的至少70％。
由于进口侧上与横切端相对的一个或多个腔室中具有压力，使轴颈横切端上生成一个朝向出口侧、与压缩气体作用在转子上的轴向力平衡的轴向压力。
最好是，在进口侧的每一个轴颈的对面都形成一个腔室，每一个腔室都与一个压力流体源直接连接，该流体源的压力等于该压缩机部件出口压力的至少70％。
进口侧上与轴颈横切端相对的腔室可与水回路的一部分连接，该部分管段中的压力实际上为(prevails)该压缩机部件出口压力，因此该流体为转子的注入水。
按照本发明另一实施例，上述腔室与转子室内部连接。
在这种情况下，向腔室供应的不仅是水，而是气体和水的混合物。该腔室最好借助一个管道与转子室连接，该管道在这样一个部位与转子室的壁连接，即在该部位上，使该管道中流出的是仍然含有大量水的气体和水的混合物。
出口侧的轴颈的轴向轴承可由流体动力滑动轴承构成，该滑动轴承也与水回路中实际处于出口压力下的一段管段相连通，从而在使用这种滑动轴承的条件下，使供水变得简单。
出口侧的轴颈的轴向轴承也可由流体静压轴承构成，每一个流体静压轴承都包括一个套在轴颈上的轴环，该轴环抵靠在转子本体一端上的径向台肩上，壳体内、外两边各有一充水的环形腔室，该环形腔室与水回路中出口压力实际占主导地位的管段部分连接。
最好是，该压缩机部件的出口与一个水分离器相连接，水回路中实际上处于出口压力下的一段管段是一条与所述水分离器的集水器部分连接的管道。
可从出口侧驱动该压缩机部件。
为更好解释本发明的特性，下面结合附图说明本发明注水螺旋压缩机部件某些例示性而非限制性优选实施例，附图中：
图1为本发明螺旋压缩机部件的示意图；
图2为图1中F2部分的放大图；
图3同图2，但为另一实施例；
图4同图1，但为本发明另一实施例。
图1和图2所示注水螺旋压缩机部件主要包括一个壳体1和两个共同运转的转子，即用轴承装在所述壳体1中的一个凸形转子2和一个凹形转子3。
如上所述，水中可加添加剂。
壳体1围成转子室4，转子室的一个远端被称作进口侧，其上有一个进口5，所述进口5包括一个供待压缩气体进入用的进气口。转子室的另一个远端被称作出口侧，其上有压缩气体和注入水的出口6。
出口6上连接一个出口管道7，该出口管道与一个水分离器8连接，该水分离器的顶部与压缩气体排放管9连接，其底部与水管10连接，水管10中的水经开口10a和10b流回转子室4。
水分离器8和水管10为水回路11的一部分。由于出口管道7中的压力，即出口压力在该螺旋压缩机部件正常运转期间较高，因此水分离器8中实际上也保持着相同的出口压力，水管10形成水回路11的一部分实际上处于该压缩机部件的出口压力下。
凹形转子2包括一个螺旋体12和两个轴颈13和14，而凸形转子3包括一个螺旋体15和两个轴颈16和17。
在进口侧，转子2和3的轴颈13和16用由水润滑的流体动力滑动轴承18和19径向安装在壳体1中。处在这些滑动轴承18和19中的轴颈13和16具有特殊的镀层。
在壳体1的一个端部22中，分别在轴颈13和16的横切端对面，有封闭腔室20和21，该腔室20和21直接与水管10连接，并分别通过支路23和24与水回路11中处于出口压力下的管段相连接，从而在该压缩机部件运转期间会有一个压力作用在所述轴颈13和16的横切端上。
从所述腔室20和21经轴颈13和16漏出的水流入转子室4并成为供径向滑动轴承18和19使用的水。
在出口侧上，壳体1中转子2和3的轴颈14和17分别径向支承在流体动力滑动轴承25、26上，并分别轴向支承在流体静压滑动轴承27，28上。
每一个轴向流体静压滑动轴承27和28都包括一个轴环29，该轴环29装配在转子本体12或15端头的轴颈14或17的台肩30上，该轴承27和28还包括分别在壳体1中所述轴环29的径向两边形成的环形腔室31，32。
这两个环形腔室31和32分别经管道33，33A与水管34连接，水管34又与上述水管10连接、从而与水回路11中具有出口压力的管段相连接。
与通常装配流体静压滑动轴承一样，每一条管道33和34A上都装有一个节流件35。
轴颈17沿伸到壳体1外部，可与一未示出的驱动装置联接。
凹形转子2不与所述驱动装置联接，而由凸形转子3驱动。
在轴向滑动轴承28的外端，一个唇形密封36隔绝轴颈17与壳体1，以防止水从环形腔室32漏出。
漏到内部的水成为轴颈17的径向流体动力滑动轴承26的使用水。
同样，轴向滑动轴承27的漏水成为径向流体动力滑动轴承25的使用水。
由于轴颈17伸出到壳体1外，当然无法在轴颈17的横切端处形成腔室。在轴颈14的横切端的对面也没有腔室来直接与水回路11中具有该压缩机部件出口压力的管段连接。
开动该压缩机部件时，出口侧上的高压即实际上与水分离器8中压力相等的出口压力将朝进口侧方向对转子本体12和15施加一个轴向力。这些力大部分被进口侧的轴颈13和16头部上的反压力抵消，因为腔室20和21中的水压等于出口压力。
这意味着，轴向滑动轴承27和28要克服的力很小；处于该压缩机部件出口压力下的水足够向所述轴向流体静压滑动轴承供水，无需另外使用泵。
管道33或33A中节流件35上的压力降决定于流经该管道的流速，该流速又决定于轴环29的位置。当没有轴向力作用在轴承上时，轴环29和轴颈14或17处于平衡位置，从而轴环29两边的流速几乎相同，轴颈14或17的管道33和33A中的节流件35的压力降几乎相同。
轴颈14和17稍有位移就会打破所述平衡，然后由于在轴颈14或17的两个环形腔室31和32中形成压力差而立即得到补偿。
水只会从轴颈14和17的轴向滑动轴承27和28漏泄出来，因此套在轴颈17上的唇形密封36不受压力。
图3实施例与上述实施例的不同之处仅在于，轴颈14和17在出口侧分别轴向支承在流体动力滑动轴承37，38上。
这些流体动力滑动轴承37或38也可是众所周知结构的。随着转子2和3的转动，一个水垫将抬起轴颈14或17。尽管水压并非最重要，但从结构看，将这些滑动轴承37和38经没有节流件的管道33和33A、以及水管34也与水管10连接起来看来是有利的，因为这样可向这些滑动轴承供应实际上处于该压缩机部件出口压力下的水。
图4所示实施例与图1所示实施例的主要不同之处在于，进口侧上与轴颈13和16横切端相对的两个腔室20和21不经支路23和24与水分离器8的集水箱直接连接，而是经另一管道39直接向转子室4供水，从而使腔室20和21内的压力达到该压缩机部件出口压力的70％、最好为70％以上。
这个管道39在出口侧附近穿过转子室壁与转子室4内部连接，从而使经该管道39流到腔室20和21的水和压缩空气的混合物的压力大于出口压力的70％、最好尽量接近所述出口压力。
不应从出口管道7引出支路，因为这样做流入腔室20和21的只是压缩空气而几乎没有水。但在轴向上靠近出口处的转子室4壳体上的一个水量较大的部位引出支路可确保上述空气和水的混合物中含有较大量水，而这种水能很好地润滑轴颈20和21。
尽管在图1-3实施例中能够在进口侧处向径向流体动力滑动轴承18和19供送从腔室20和21漏出的水，但在前面结合图4所述向所述腔室20和21供应空气和水的混合物时未说明这样向滑动轴承18和19供水的方式。
流体动力压力会迅速变动，因此当该混合物中的空气受压缩时，该压力变动将使空气受到压缩或膨胀，从而损坏轴承表面。
这就是采用如图4所示方案的原因，该方案是将轴承18和19分成两个部分，即转子室4一边上的部分18A，19A和腔室20和21一边上的部分18B，19B，并在壳体1内部在两部分18A和18B之间形成一个围绕轴颈13的环形槽40和在该壳体内部在两部分19A和19B之间形成一个围绕轴颈16的环形槽41。
部分18A和19A形成实际滑动轴承并分别经管道42，43与水回路11中处于出口压力下的管段10连接，这样只由所述管段10向部分18A和19A供送有压水。
滑动轴承18和19的部分18B和19B起密封作用，用来防止太多的压缩空气与水一起经管道39流出转子室4，从而造成效率下降。
两个槽40和41经一个部分共用的管道44与转子室4的进口侧连接，使得可能经部分18B和19B泄漏的空气和水排放到转子室4的进口侧。
本发明决不限于附图所示上述实施例，相反，在本发明范围内可对该注水压缩机部件作出种种变动。

Claims (11)

1.一种注水螺旋压缩机的部件，该部件包括两个用轴承安装在一个壳体(1)中的共同运转的转子(2-3)；由此，壳体(1)界定一个放置转子(2-3)的转子室(4)，一个用来注水的水回路(11)与该转子室连接，该转子室有一个进口(5)和一个出口(6)；由此，转子(2、3)用轴颈在进口侧和出口侧支撑在用水润滑的径向流体动力滑动轴承(18、19、25、26)上并且利用轴向轴承安装在出口侧上，所述轴向轴承由流体动力滑动轴承或流体静压轴承形成；由此，在与轴颈(13、16)横切端相对的进口侧形成两个腔室(20、21)，其特征在于，只在进口侧上，与轴颈(13、16)横切端相对形成的腔室(20、21)与连接至水分离器(8)的转子室(4)或管(10)直接连接，在腔室(20、21)中压力等于所述压缩机部件出口压力的至少70％。
2.如权利要求1所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，在进口侧上与轴颈(13、16)的横切端相对的腔室(20、21)与水回路(11)中的所述管(10)连接，所述水回路中的压力实际上为该压缩机部件的出口压力，因此所述水回路(11)中的流体形成转子(2-3)的注入水。
3.如权利要求1所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，在进口侧上与轴颈(13、16)的横切端相对的腔室(20、21)通过管道(39)与转子室(4)的内部连接。
4.如权利要求3所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，腔室(20、21)利用管道(39)与转子室(4)连接，该管道与转子室(4)的壁的连接部位能使仍然含有较大量水的气体和水的混合物流过该管道。
5.如权利要求3所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，在进口侧上与轴颈(13、16)的横切端相对的腔室(20、21)在从转子(2、3)的轴向方向看离出口(6)不远处与转子室(4)内部连接。
6.如权利要求3至5中任一权利要求所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，进口侧上的径向流体动力轴承(18、19)每个具有两部分(18A、18B；19A、19B)，在转子室(4)一侧的部分(18A、19A)构成实际轴承并与压力水源连接，而上述轴承(18、19)的另一部分(18B、19B)形成密封件，每一个上述轴承(18、19)的两部分(18A与18B；19A与19B)之间有排放沟，用来排放泄漏的水和气体。
7.如权利要求6所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，所述压力水源由所述水回路(11)中压力几乎等于压缩机部件的出口压力的管(10)形成。
8.如权利要求1所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，出口侧上的轴颈(14、17)的轴向轴承由流体动力滑动轴承(37、38)构成，该滑动轴承与水回路(11)中的压力实际上为出口压力的管(10)相连接。
9.如权利要求1所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，出口侧上的轴颈(14、17)的轴向轴承为流体静压轴承(27、28)，每一个流体静压轴承包括一个套在轴颈(14、17)上并抵靠在转子(2、3)的本体(12、15)的一边的台肩(30)上的轴环(29)，充有压力水的环形腔室(31、32)分别形成在所述轴环(29)的两侧，该环形腔室与水回路(11)中的压力实际上为出口压力的管(10)连接。
10.如权利要求2所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，该压缩机部件的出口与一水分离器(8)连接；水分离器设置有连接至水回路(11)的所述管(10)的集水器。
11.如权利要求1所述的注水螺旋压缩机部件，其特征在于，从出口侧驱动所述两个共同运转的转子(2-3)中的凸形转子(3)。
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