CN101248277A - 改进的低压螺杆式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种改进的低压螺杆式压缩机，其配有带有入口侧和出口侧的转子壳体(2)，由此在该转子壳体(2)中设有两个转子体(3和4)，各转子体由轴(分别为5，7)和环绕上述轴(5或7)设置的螺纹(分别为6，8)构成，由此转子体(3和4)的其轴(5或7)被轴承装配在所述转子壳体(2)中，且由此各转子体(3和4)通过单个的松动轴承被轴承装配在转子壳体(2)的入口侧，通过单个的固定圆柱滚子轴承(15)被轴承装配在转子壳体的出口侧。

Description

改进的低压螺杆式压缩机
技术领域
本发明涉及一种改进的低压螺杆式压缩机或所谓的螺杆鼓风机。
特别地，本发明涉及一种改进的低压螺杆式压缩机，其配有转子壳体，在该壳体中设有两个啮合的转子体，其中每个转子体由轴和环绕上述轴设置的螺纹构成，因此当上述转子体的各自轴被轴承装配在转子壳体内部在两侧上时，上述转子体以可转动的方式设在上述转子壳体中。
背景技术
低压螺杆式压缩机或所谓“螺杆鼓风机”是特别用来在相对低的压力下，换句话说在关于环境压力的相对压力通常最多为1bar至3bar的压力下供应大流量压缩气体的压缩机。
高压螺杆式压缩机已经为人们所熟知，由此例如上述转子体通过单列圆柱滚子轴承和四点接触球轴承被轴承装配在它们的入口侧，但是它们是通过单列圆柱滚子轴承和推力轴承被轴承装配在它们的出口侧。
在这种已知螺杆式压缩机中需要上述推力轴承，因为在这种高压螺杆式压缩机操作时，在转子上施加有相当大的轴向作用力，诸如气体作用力和来自驱动齿轮和/或同步齿轮的作用力。
这种已知的高压螺杆式压缩机的缺点在于：由于所述的轴承结构，它们相对昂贵，且由于具有相对来说数量较大的轴承及其对齐，其装配非常费时。
这种已知螺杆式压缩机的另一个缺点在于：对于低压的应用场合来说，这种轴承结构是极其超要求的设计。
所谓的“罗茨鼓风机”已经为人们所熟知，其配有两个啮合的转子体，该两个转子体通过例如转子壳体一侧上的双列角面接触球轴承和球面滚子轴承与深沟球轴承或圆柱滚子轴承的组合被轴承装配在转子壳体中。
由于已知的罗茨鼓风机仅具有平均每分钟三千转至最大每分钟五千转的有限转速，且轴承未受到轴向作用力，因此这种轴承结构是可行的，但是对于通常工作在每分钟六千转或更大的转速下的低压螺杆式压缩机而言，由于轴承制造商所形成的技术约束，上述的标准双列角面接触球轴承的使用被排除。
发明内容
本发明旨在消除上述和其它缺点中的一个或几个。
为达此目的，本发明涉及一种改进的低压螺杆式压缩机，其配有转子壳体，在该壳体中设有两个啮合的转子体，其中每个转子体由轴和环绕上述轴设置的螺纹构成，因此当上述转子体的其各自的轴在所述转子壳体内部在两侧上被轴承装配时，上述转子体以可转动的方式设在上述转子壳体中，因此上述转子体中的每一个通过单独的松动轴承被轴承装配在转子壳体的入口侧，且通过单独的固定圆柱滚子轴承被轴承装配在转子壳体的出口侧。
“圆柱滚子轴承”是指这样的轴承，其具有同心的内、外圈，在该同心的内、外圈之间设有制成圆柱滚子形状的可转动滚子元件。
根据本发明的这种改进的螺杆式压缩机的优点在于：归功于使用了圆柱滚子轴承，由于这些轴承具有有限的轴向宽度，因此能够使它们很紧凑。
根据本发明的这种螺杆式压缩机的另一个优点在于：与采用角面接触球轴承的传统罗茨鼓风机相比，它适用于较高的转速。
根据本发明的改进的低压螺杆式压缩机的另一个优点在于它能够吸收较大的轴向作用力，以及在于轴向作用力还能够通过这种圆柱滚子轴承的凸缘被吸收。
在根据本发明的螺杆式压缩机的优选实施例中，上述松动轴承被制成深沟球轴承的形状，且额外地设有将一个或两个转子体推至转子壳体出口侧的装置。
术语“深沟球轴承”是指这样的轴承，该轴承配有其上设有彼此相对的连续凹槽的同心内、外圈，在相对的连续凹槽之间设有制成圆球形状的滚子元件。
实际上，这种深沟球轴承也被叫做“带沟球轴承”或甚至简称为“球轴承”。
根据本发明的这种改进的螺杆式压缩机的优点在于：在出口侧，螺纹与转子壳体之间的顶部间隙被最小化，因此可以限制任何的效率损失。
在根据本发明的改进的螺杆式压缩机的特定实施例中，将一个或两个转子体推至转子壳体出口侧的上述装置被制成为在转子壳体与该转子体的螺纹之间延伸的弹簧的形状。
这种改进的螺杆式压缩机的优点在于其具有简单的结构，以及在于弹簧的强度可以作为螺杆式压缩机的尺寸和操作特性的函数被选定。
附图说明
为了更好地解释本发明的特性，下面的根据本发明的改进的螺杆式压缩机的优选实施例将参考附图仅作为实例被给出，其中：
图1以透视图的形式示意性地示出了根据本发明的改进的低压螺杆式压缩机；
图2是根据图1中的线II-II的剖视图；
图3和4放大地示出了在图2中分别用F3和F4指示的部分。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的改进的低压螺杆式压缩机1，其配有带有入口侧和出口侧的转子壳体2，且其中设有分别为驱动转子体3和从动转子体4的两个啮合的转子体3和4。
驱动转子体3以公知的方式被构造成轴5的形状，其中阳螺纹6围绕该轴延伸，然而从动转子体4也以公知的方式形成为轴7，其中围绕轴7设有与上述阳螺纹6接合的阴螺纹8。
当上述转子体3和4的其各自轴5和7分别在所述转子壳体2的内部在两侧被轴承装配时，上述转子体3和4能够在上述转子壳体2中旋转。
根据本发明，通过优选但非必要地被制成为单列且涂有油脂的深沟球轴承的单个松动轴承9，将上述转子体3和4轴承装配在转子壳体2的入口侧。
在这种情况下，单列轴承是指从轴向方向上看去，仅配有单列滚子元件的轴承。
在这种情况下，因为上述深沟球轴承9配有以可在各自转子体3或4的轴向方向上移动的方式设在上述转子壳体2中的外圈10，所以各上述深沟球轴承9将是松动的。
在这种情况下，各上述深沟滚球轴承9的各自的内圈11被分别固定到转子体3、4的轴5、7。
在上述外圈和内圈10和11之间设有圆球形状的滚子元件12，其通常以公知的方式被保持在未在图中示出的保持架中。
如果上述深沟球轴承9被涂以油脂，那么将优选地对轴承9进行双面密封。当然，根据本发明，不排除对上述深沟球轴承9进行油润滑。
如在图3中详细示出的那样，在这种情况下，螺杆式压缩机1配有将至少一个转子体且在这种情况下将两个转子体3和4推至转子壳体2的出口侧的装置13，但这不是必须的。
上述装置13优选地被制成在转子壳体2与各自的转子体3和4之间延伸的至少一个弹簧14的形状，其中弹簧14在这种情况下通过各自的深沟球轴承9的外圈10间接地推压转子体3和4。
在转子壳体2的出口侧，通过优选但非必要地被制成为单列且被油润滑的圆柱滚子轴承15的形状的单个固定圆柱滚子轴承轴承装配根据本发明的转子体3和4的各自的轴5和7中的每个。
根据本发明，不排除将上述轴承9和/或15制成两列或多列轴承的形式。
如在图4中详细示出的那样，上述圆柱滚子轴承15在这种情况下被制成所谓NUP轴承的形状，换句话说其配有固定的外圈16，所述固定外圈16在转子壳体2内部配有限定滚子元件18的转动接触面的两个固定凸缘17。
这种NUP圆柱滚子轴承还配有内圈19，其仅配有一个固定凸缘20，上述滚子元件18通过一个侧边抵靠该固定凸缘20。
对于这种NUP轴承，与圆柱滚子轴承15的上述滚子元件18的另一个侧边相对地设有松动的、可移动的凸缘21。
在这种情况下，圆柱滚子轴承15是直立的，以使它们各自的固定凸缘20座落在圆柱滚子轴承15的与螺纹6和8相对的侧面上。
然而，根据本发明，上述圆柱滚子轴承15还能够被制成为在图中示出的所谓NJ轴承的形状，由此外圈16配有两个固定凸缘17，且内圈19仅配有一个固定凸缘，但没有设有另一松动凸缘。
这种NJ轴承的优点在于它们要比上述NUP轴承便宜以及这种NJ轴承的装配花费少量时间，因为这种轴承由几个部分构成，这极大地简化了压缩机的拆除和装配，因此其制造、维护、修理等需要少量的工时。
在这种情况下，环绕着每个轴5和7，分别在螺纹6、8与圆柱滚子轴承15之间设有机械密封件22。
在圆柱滚子轴承15的另一侧，转子体3和4的轴5和7都延伸以形成延伸至传动壳体24中的密封室23的两个自由轴端，其中传动壳体24被设成抵靠上述转子壳体2或是其一部分。
在这种情况下，在上述传动壳体24中，环绕着各上述自由轴端设有同步齿轮25。
在这种情况下，在驱动转子体3的轴5的自由端上还设有啮合与其一起工作的齿轮27的齿轮26，其中齿轮27设在连接到未在图中示出的驱动马达的轴28上。
根据本发明的改进的低压螺杆式压缩机1的工作方式非常简单，且如下所述。
通过起动驱动马达，经由驱动齿轮26和27驱动驱动转子体3，其接着经由同步齿轮25驱动从动转子体4。
当螺纹6和8啮合时，一定数量的气体在这些螺纹6和8之间以公知的方式被压缩，该空气在转子壳体2的入口侧被吸入且经由未示出的出口以压缩的形式离开转子壳体2。
由此，新被抽入的进入气体对转子壳体2的入口侧上的上述深沟球轴承9具有冷却效果，因此能够施加油脂润滑。
施加在转子体3和4上的轴向作用力被上述深沟球轴承9以及圆柱滚子轴承15吸收。
归功于根据本发明的特定轴承结构，改进的低压螺杆式压缩机1比采用角面接触球轴承的传统罗茨鼓风机更适用于高旋转速度。
轴向驱动作用力通过驱动齿轮26和27得到传递，且由上述螺纹6和8之间的气体的压缩产生的气体作用力确保在螺杆式压缩机1的操作期间转子体3和4被推至转子壳体2的入口侧。
然而，在采用根据本发明的任一可能实施例的NUP轴承的情况下，这些轴向作用力可被用来防止它们的滚子元件18移入转子壳体2并为此优选油润滑的圆柱滚子轴承15的凸缘17和20吸收。
由于深沟球轴承9的外圈10以能够根据各自的转子轴5和7的轴向方向移动的方式设在转子壳体2中，因此由上述装置13施加在所述外圈10上的作用力经由球12传递到分别推压上述轴5、7的轴环29的内圈11。
由于装置13的推力，转子体3和4也在螺杆式压缩机1的操作期间一直被推至转子壳体2的出口侧，因此，由气体压缩和可能由齿轮传动引起的上述轴向作用力得到补偿，圆柱滚子轴承15的固定凸缘20和17承载更少。
这对于这些圆柱滚子轴承15的寿命来说当然是有利的，且因此延长了根据本发明的这种改进的压缩机的两次维护服务之间的周期。
具有上述装置13的另一个好处在于：在转子壳体2的出口侧上，螺纹6和8与转子壳体2之间的顶部间隙总是保持最小，因此损失得到防止，压缩机1的输出增加，并因此压缩机1将以稳定的方式在低的出口压力下工作。
上述装置13的另一个好处在于轴承9不会离开轴5；否则要求在内圈或外圈上有额外的锁紧。
上述装置13的另一个好处在于轴承9被预加应力，因此在轴承9上总是存在满足稳定操作的必要的最小负载。
显然，根据本发明的同步齿轮25决不是必须存在的，因为螺纹6和8也能够直接地驱动对方。
同样，本发明理所当然地不限于无油低压螺杆式压缩机，其也可以被应用于喷油低压螺杆式压缩机。
理所当然地能够以多种方式制作上述的将一个或两个转子体3和/或4推到根据本发明的转子壳体2的出口侧的装置13，例如以一个或几个传统压缩弹簧、一个或几个杯状弹簧、一个或几个片簧或任何其它合适类型的弹簧的形式。
此外，根据本发明的上述装置13可以为例如受压流体的形式，其通过传动元件或不通过传动元件将作用力传递到上述转子体3和4。
根据本发明，上述松动轴承不限于深沟球轴承9，而是在另外的实施例中其还可以实现为另外类型的轴承：诸如例如为NU型的圆柱滚子轴承的形式，因此内圈11没有凸缘，外圈10配有两个固定凸缘，在该两个固定凸缘之间设有滚子形状的滚子元件12；或为NJ型的圆柱滚子轴承的形式，因此内圈11仅具有一个凸缘。
本发明决不受限于作为实例给出并在图中示出的实施例；相反，根据本发明的这种改进的低压螺杆式压缩机1可以被制成各种形状和尺寸，同时仍然保持在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种改进的低压螺杆式压缩机，其配有带有入口侧和出口侧的转子壳体(2)，由此在该转子壳体(2)中设有两个啮合的转子体(3和4)，各转子体由轴(分别为5，7)和环绕上述轴(5或7)设置的螺纹(分别为6，8)构成，因此当上述转子体(3和4)的其各自的轴(5或7)在所述转子壳体(2)内部在两侧被轴承装配时，上述转子体(3和4)以可转动的方式被设在上述转子壳体(2)中，其特征在于：各上述转子体(3和4)通过单个松动轴承被轴承装配在转子壳体(2)的入口侧上，通过单个固定圆柱滚子轴承(15)被轴承装配在转子壳体的出口侧上。
2.如权利要求1所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述松动轴承设有外圈(10)，该外圈(10)以可沿着上述转子体(3或4)的轴向方向在上述转子壳体(2)中移动的方式设置。
3.如权利要求1或2所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述圆柱滚子轴承(15)被制成为单列圆柱滚子轴承的形状。
4.如上述权利要求中任一项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述圆柱滚子轴承(15)由油润滑。
5.如权利要求1-4中任一项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述圆柱滚子轴承(15)被制成为NUP型轴承的形状。
6.如权利要求1-4中任一项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述圆柱滚子轴承(15)被制成为NJ型轴承的形状。
7.如上述权利要求中任一项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述松动轴承被制成深沟球轴承(9)的形状。
8.如权利要求7所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述深沟球轴承(9)为单列的。
9.如权利要求7或8所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述深沟球轴承(9)被涂以油脂。
10.如权利要求7-9中任一项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述深沟球轴承(9)中的一个或多个被双侧密封。
11.如权利要求7-10中的一项或多项所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：该压缩机额外地配有将一个或两个转子体(3和/或4)推至转子壳体(2)的出口侧的装置(13)。
12.如权利要求11所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：将一个或两个转子体(3和/或4)推至转子壳体(2)的出口侧的上述装置(13)被制成在转子壳体(2)与转子体(3或4)之间延伸的至少一个弹簧(14)的形状，因此在出口侧，转子体(3和4)与转子壳体(2)之间的顶部间隙最小化。
13.如权利要求12所述的改进的低压螺杆式压缩机，其特征在于：上述弹簧(14)推压上述深沟球轴承(9)的外圈(10)。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Atlas. Atlas Copco (Wuxi) Compressor Co. Ltd.

Assignor: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap

Contract record no.: 2011990000134

Denomination of invention: Improved low-pressure screw compressor

Granted publication date: 20101103

License type: Exclusive License

Open date: 20080820

Record date: 20110308