CN104204530A - 螺杆式压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种螺杆式压缩机(1),该螺杆式压缩机包括:压缩室(2),该压缩室由压缩壳体(3)形成,在所述压缩壳体中安装有螺杆形式的、能够旋转的一对啮合的螺旋压缩机转子(4,5);驱动马达(14),该驱动马达设置有由马达壳体(15)形成的马达腔(16),在所述马达腔中能够旋转地安装有马达轴(17),所述马达轴(17)驱动上述两个压缩机转子(4,5)中的至少一个,其中:压缩壳体(3)和马达壳体(15)彼此直接连接以形成压缩机壳体(28),由此使得马达腔(16)和压缩室(2)彼此不密封隔离,且使得压缩机转子(4,5)的转子轴(7,8)以及马达轴(17)沿着与水平面成一定角度或垂直于水平面的轴线方向(AA',BB',CC')延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺杆式压缩机。
更具体地,本发明涉及一种螺杆式压缩机,该压缩机至少包括由压缩壳体形成的压缩室,在压缩室中可旋转地安装有一对啮合的螺旋压缩机转子,转子具有转子轴,转子轴沿着相互平行的第一轴线方向和第二轴线方向延伸,借此螺杆式压缩机也包含至少一驱动马达,并且驱动马达具有由马达壳体形成的马达腔,在马达腔中可旋转地安装有马达轴,该马达轴沿着第三轴线方向延伸并驱动上述两个螺旋压缩机转子中的至少一个。
背景技术
这种螺杆式压缩机是已知的,然而其存在有许多缺点或者需要得到改进。
为了能够驱动压缩机转子,在已知的螺杆式压缩机中,通常情况下,驱动马达的马达轴直接或间接地(例如通过传动带或齿轮传动)与其中一个压缩机转子的转子轴相联。
因此所涉及的压缩机的转子轴必须充分地密封,但这是很不容易的。
实际上,压缩壳体处于由螺杆式压缩机供给的一定的压力下,该压力必须与不处于该压力下的压缩机零件或者与环境压力分隔开。
为了这样的应用,经常使用“接触密封”。
然而,所涉及的压缩机转子的转子轴在非常高的速度下转动,从而使得这种类型的密封在螺杆式压缩机运行时引起巨大的功率损耗,进而导致螺杆式压缩机的效率降低。
此外,这种“接触密封”易受磨损,如果不是仔细地安装,这种“接触密封”非常容易发生泄露。
如上所述的这种类型的已知的螺杆式压缩机的需要得到改进的另一方面是,驱动马达和螺杆式压缩机两者都必须进行润滑和冷却,其通常包括独立的系统,因此它们不能相互适用,这需要许多不同类型的润滑剂和/或冷却剂,从而这种压缩机结构复杂或昂贵。
另外,在这种带有分别用于冷却驱动马达和压缩机转子的分离的冷却系统的已知螺杆式压缩机中,以最优的方式回收存储在冷却剂中的热损失的可能性不能完全地实现。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种克服上述一个或更多个缺点和任意其他缺点的方案。
更详细地,本发明的目的是提供一种坚固耐用且结构简单的螺杆式压缩机,借此将磨损和泄漏的风险保持在最低限度,从而使得轴承的润滑和元件的冷却通过非常简单的方式实现,并由此可以实现对产生的热损失更好地进行回收。
为此,本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的一种螺杆式压缩机,其中:压缩壳体和马达壳体彼此直接连接以形成压缩机壳体,由此使得马达腔和压缩室彼此不密封隔离,该螺杆式压缩机是立式的螺杆式压缩机,当螺杆式压缩机正常运行时,压缩机转子的转子轴以及马达轴沿着与水平面成一定角度或垂直于水平面的轴线方向延伸。
根据本发明,这种螺杆式压缩机的第一大优点是压缩机壳体形成一个整体,包括彼此直接连接的压缩壳体和马达壳体,因此,压缩机转子的驱动装置以驱动马达的形式直接整合在螺杆式压缩机中。
在这里应当注意的是,由于马达壳体和压缩壳体直接安装在一起,因此压缩室和马达腔不必彼此密封隔离,马达轴和其中一个压缩机转子可以在压缩机壳体的轮廓内完全连接,而不必像在已知的螺杆式压缩机中常见的那样(例如马达轴与压缩机转子连接,且该连接部的一部分处于环境压力下)穿过处于不同压力下的区域。
在压缩室和马达腔之间的不需进行这种密封的特性构成了根据本发明的螺杆式压缩机的重要的优点,这是因为与已知的螺杆式压缩机相比,能获得更高的螺杆式压缩机的能量效率,不可能对这种密封造成磨损,并且可以避免由于这种密封安装不好而导致的泄漏。
本发明中马达腔和压缩室形成封闭的整体,因而根据本发明的这种螺杆式压缩机的另一个优点是,不需要外部空气冷却,因而,从传热水平的角度来说,使得螺杆式压缩机相对于环境能够更好地热隔离,当然从隔音水平来说,也实现了良好的隔音,因此与现有的螺杆式压缩机相比,本发明的螺杆式压缩机所产生的噪音可以大大地减少。
通过对螺杆式压缩机更好地进行热绝缘,安装在螺杆式压缩机附近的灵敏的电子元件可以更容易地或者更好地与螺杆式压缩机所产生的热量隔离。
根据本发明的螺杆式压缩机的另一非常重要的方面是,相同的润滑剂和冷却剂可以以非常简便的方式用于驱动马达和压缩机转子这两者,这是因为马达腔和压缩室不再通过密封件相互分隔。
根据本发明的螺杆式压缩机的优选的实施例,优选为螺杆式压缩机提供流体,例如油,并以此冷却和/或润滑驱动马达和压缩机转子这两者。
因此,根据本发明的螺杆式压缩机的设计被大大地简化了,从而所需的不同的冷却剂和/或不同的润滑剂更少,因此整体可以更廉价地构造。
此外,事实上,通过使流体沿着驱动马达以及沿着压缩机元件循环而在单循环过程中来冷却螺杆式压缩机,与采用分离的冷却系统来冷却所述驱动马达和压缩机转子时相比,单循环中的上述流体经历更大的温度变化。
实际上,该流体将从驱动马达和压缩机元件两者吸收热量,而不仅仅是从两个元件中的一个吸收热量。
这使得存储在流体中的热量与当流体仅经历较小的温度变化时相比,可以更容易地回收。
然而,必须考虑这样的事实,即:必须选择用于所述驱动马达和压缩机转子的不同的运行温度。
根据本发明的螺杆式压缩机的另一个优点是因为它的这样的特征,即:在螺杆式压缩机正常运行过程中,压缩机转子的转子轴以及马达轴沿着相对于水平面倾斜或垂直于该水平面的轴线方向延伸。
实际上,所述转子轴及马达轴相对于水平面的该倾斜布置促进了润滑剂和/或冷却剂的良好的流动,这是因为从原理上来说它们可以在重力的作用下流过驱动马达和压缩机转子,而不需要为此增加装置或额外的能量。
根据本发明的螺杆式压缩机的优选的实施例,螺杆式压缩机优选为立式螺杆式压缩机,因此在这个示例中,在螺杆式压缩机正常运行时,压缩机转子的转子轴以及马达轴沿着竖直的轴线方向延伸。
因此,重力的作用可以被当然地增强,至少就此而言,用于润滑剂和冷却剂的通道也是竖直地延伸的。
附图说明
为了更好地显示本发明的特征,根据本发明的螺杆式压缩机的优选的实施例在下文中将参照附图以示例的方式进行非限制性的描述,在附图中:
图1示意性地示出了根据本发明的螺杆式压缩机;以及,
图2示意性地示出了一组件,用于说明根据本发明的该螺杆式压缩机的应用。
具体实施方式
根据本发明的螺杆式压缩机1如图1所示,所述压缩机首先包括由压缩壳体3形成的压缩室2。
在压缩室2中,可旋转地安装有一对相互啮合的螺旋压缩机转子,更具体地,是第一螺旋压缩机转子4和第二螺旋压缩机转子5。
这些螺旋压缩机转子4和5具有螺旋状的轮廓6,所述压缩机转子环绕并连接在所涉及的压缩机转子4和5的转子轴上,所述转子轴分别为转子轴7和转子轴8。
因此转子轴7沿着第一轴线方向AA'延伸,而转子轴8沿着第二轴线方向BB'延伸。
此外,第一轴线方向AA'和第二轴线方向BB'相互平行。
此外,用于吸入空气的入口9穿过压缩壳体3的壁一直通到压缩室2,所述空气例如是来自于环境10或来源于在前的压缩级。出口11用于排出压缩空气,例如排出到压缩空气使用装置或后续的压缩级。
如已知的,螺杆式压缩机1的压缩室2由压缩壳体3的内壁形成,所述内壁具有紧密地配合所述成对的螺旋压缩机转子4和5的外部轮廓的形状,以便在压缩机转子4和5旋转时,在螺旋状的轮廓6和压缩壳体3的内壁之间向出口11的方向驱动通过入口9吸入的空气,从而压缩该空气,增加压缩室2中的压力。
压缩机转子4和5的旋转方向决定驱动方向,因此也决定通路9和11中的哪一个将作为入口9或出口11。
因此入口9位于压缩机转子4和5的低压端12处,而出口11靠近压缩机转子4和5的高压端13。
此外,螺杆式压缩机设置有驱动马达14。
该驱动马达14设置有马达壳体15,马达壳体固定连接在压缩壳体3的上方,马达壳体的内壁围绕马达腔16。
驱动马达14的马达轴17可旋转地安装在马达腔16中,在所示的该实施例中,该马达轴17直接连接到第一螺旋压缩机转子4以便驱动该第一螺旋压缩机转子,但这并不是必须的。
马达轴17沿着第三轴线方向CC'延伸,在这个实施例中所述第三轴线方向也与转子轴7的轴线方向AA'重合,因此马达轴17与所连接的压缩机转子4成一直线。
为了将马达轴17连接到压缩机转子4,马达轴17的一个端部18设置有圆筒状的凹口19,转子轴7的靠近压缩机转子4的低压端12处的端部20能合适地插入到所述凹口中。
此外,马达轴17设置有通道21,所述通道中附有螺栓22,所述螺栓旋入设在上述转子轴7的上述端部20内的内螺纹中。
显然,将马达轴17与转子轴7连接还有许多其他的方式,本发明并不排除这些方式。
可替换地,实际上没有排除的是,根据本发明的螺杆式压缩机1是这样构造的,即:马达轴17也形成了其中一个压缩机转子4的转子轴7,通过将马达轴17和转子轴7构造为一个整体件,从而不需要用于连接马达轴17和转子轴7的连接装置。
此外,如图1所示的实施例所示,驱动马达14是具有马达转子23和马达定子24的电动马达14,并且更具体地说,在图示的实施例中,电动马达14的马达转子23设置有永磁体25以产生转子磁场,而马达定子24设置有电绕组26以产生定子磁场,所述定子磁场以已知的方式转换和作用于转子磁场,以促使马达转子23旋转,但是本发明并未排除其他类型的驱动马达14。
在根据本发明的螺杆式压缩机1的优选的实施例中,电动马达14是同步电动马达14。
本发明的重要特征是,压缩壳体3和马达壳体15直接连接在一起,在这个实施例中是通过螺栓27连接在一起,以形成螺杆式压缩机1的压缩机壳体28,由此更具体地,马达腔16和压缩室2彼此不密封隔离。
在图示的示例中,压缩壳体3和马达壳体15实际上被构造为压缩机壳体28的单独的两个部件,这大体上相当于螺杆式压缩机1的分别包含驱动马达14以及压缩机转子4、5的两个部件。
然而,这里要注意的是,实际上,马达壳体15和压缩壳体3不是必须构造成像这样的单独的部件,而是也可以作为一个整体构造。
作为一种选择,本发明没有排除以下形式:压缩机壳体28由更多或更少的部件构成,其全部或部分地包含压缩机转子4和5或驱动马达14,或一起包含所有这些元件。
对于本发明重要的是,与已知的螺杆式压缩机的实施例相比,没有用于将马达腔16和压缩室2彼此分隔的密封部,仅仅出于这个原因,如前所述,由于能实现较低的能量损耗、较少的磨损和较低的泄漏风险,因此这成为了根据本发明的螺杆式压缩机1的重要的优点。
为了能够无问题地控制用于驱动的电动马达14,而不必使用暴露在存在于由马达腔16和压缩室2形成的组件中的高压下的传感器,所述电动马达14的沿着纵轴DD'的电感完全不同于电动马达14的沿着垂直于该纵轴D D'的轴线QQ'的电感,该纵轴的方向DD'对应于转子磁场的主方向DD',所述轴线QQ'更准确地说是横轴QQ'。
优选的是,根据上述的纵轴DD'和横轴QQ'的电动马达14的所述电感的差异足够大,从而使得马达定子24中的马达转子23的位置可以通过测量在压缩机壳体28外部附近的上述电感的差值来确定。
根据本发明,驱动马达14显然也必须是能够承受压缩机压力的类型。
对于这样的驱动马达14,一个必须解决的实际问题与驱动马达14的电连接部有关,更具体地说,与用于电缆从处于大气压力的外部穿入的穿孔有关,该穿孔穿过马达壳体15通到马达腔16,由于根据本发明的螺杆式压缩机1中的马达腔处于压缩机压力下,因此,这显然不是简单的问题。
为了实现驱动马达14的这样的电连接部,根据本发明,可以利用应用了玻璃——金属密封的一种连接部。
在马达壳体15的开口中嵌入金属销,更具体地,利用围绕所述金属销熔融的玻璃态物质将所述金属销密封在所述开口中。
然后可以将所涉及的电缆连接到所述金属销的两端。
此外,驱动马达14优选的是以下类型,即:在压缩室2处于压缩机压力时,所述驱动马达可以产生足够大的启动转矩以便启动螺杆式压缩机1,由此可以避免当螺杆式压缩机1停止时压缩空气的释放。
实际上,压缩室2和马达腔16使得压缩机1形成了一个封闭的整体,结合根据本发明的螺杆式压缩机1的另外的特征,更具体地,螺杆式压缩机1不是水平的,而是优选为立式螺杆式压缩机1,其提供了其他重要的技术上的优点,这将在下文中用实例说明。
在此立式的螺杆压缩机1指的是:在螺杆式压缩机1正常运行时,压缩机转子4和5的转子轴7和8以及驱动马达14的马达轴17延伸所沿的轴线方向AA'、BB'和CC'是竖直的。
然而,本发明并未排除可以偏离理想的竖直位置的情形,例如通过采用倾斜的非水平位置。
根据本发明的螺杆式压缩机1的更加优选的实施例,压缩壳体2形成了螺杆式压缩机1的整个压缩机壳体28的基部29或底部,而马达壳体15形成了压缩机壳体28的头部30或顶部。
此外,压缩机转子4和5的低压端12优选是最接近压缩机壳体28的头部30的端部12,压缩机转子4和5的高压端13是最接近压缩机壳体28的基部29的端部13,因此用于吸入空气的入口12和螺杆式压缩机1的低压侧高于用于排出压缩空气的出口13。
该结构对于有效地冷却和润滑驱动马达14以及压缩机转子4和5特别有用,对于在螺杆式压缩机1停止时无需附加装置而保持操作的可靠性也特别有用,更具体地,这是因为所存在的冷却剂和润滑剂可以在重力的作用下流出。
螺杆式压缩机1的确实必须进行润滑和冷却的元件显然是旋转的元件,更具体地是压缩机转子4和5、马达轴17以及用于将这些元件支撑在压缩机壳体28中的轴承。
在图1中也示出了有用的轴承装置,其使得马达轴17以及转子轴7和/或转子轴8被构造成具有有限的横截面,或者至少与相似类型的已知的螺杆压缩机的通常所具有的横截面相比具有更小的横截面。
在这种情况下,转子轴7和8在其两个端部12和13处均通过轴承支撑,而马达轴17也在其位于压缩机壳体28的头部侧的端部31通过轴承支撑。
更具体地说,压缩机转子4和5在其高压端13处通过轴承在压缩机壳体28中在轴向上和在径向上被支撑,所述轴承为多个出口轴承32和33的方式,在这个例子中,所述出口轴承分别为滚柱轴承或滚针轴承32以及深沟球轴承33。
另一方面,压缩机转子4和5在其低压端12通过轴承在压缩机壳体28中仅在径向上被支撑,所述轴承为入口轴承34的形式,在这个例子中所述入口轴承也是滚柱轴承或滚针轴承34。
最后,在马达轴的与被驱动的压缩机转子4的相反的端部31,马达轴17在压缩机壳体28中通过轴承在轴向上和在径向上被支撑,所述轴承为马达轴承35的形式,在这个例子中所述马达轴承是深沟球轴承35。
由此,张紧装置36设置在所述端部31处,张紧装置为弹性元件36的形式,并且尤其是杯状的弹性垫圈36,这些张紧装置36用于在马达轴承35上施加轴向预载负荷,该预载负荷沿着马达轴17的轴线方向CC'并朝向与相互啮合的螺旋压缩机转子4和5所产生的作用力的方向相反的方向,从而使得在压缩机转子4和5的高压端处的轴向轴承在某种程度上负荷减轻。
当然,本发明中并未排除以各种不同类型的轴承实现的、用于支撑转子轴7和8以及马达轴17的许多其他轴承装置。
为了对螺杆式压缩机1进行冷却和润滑,优选地,将用于对驱动马达14及压缩机转子4和5进行冷却和润滑的流体37提供给根据本发明的螺杆式压缩机1,所述流体例如是油,并且优选的是,相同的流体37能满足冷却功能和润滑功能这两种功能。
此外,根据本发明的螺杆式压缩机1设置有冷却回路38以冷却驱动马达14和螺杆式压缩机1,流体37可以通过该冷却回路从压缩机壳体28的头部30流到压缩机壳体28的基部29。
在图示的实施例中,该冷却回路38包括设置在马达壳体15内的冷却通道39以及所述压缩室2自身。
冷却通道39保证流体37不会进入位于马达转子23和马达定子24之间的空气间隙,而流体进入上述空气间隙可能会引起能量损耗和类似的问题。
在图示的实施例中,大多数冷却通道39在轴向上定向,一部分冷却通道39还与轴线AA'同心,但是这些冷却通道39的定向不起太大的作用,只要能保证流体37的良好流动则可。
根据本发明,在此其目的是在螺杆式压缩机1自身所产生的压缩机压力下驱动流体37通过冷却通道39,在下文中将根据图2进行详细说明。
因此,可以获得流过冷却通道39的足够大流量的流体37,考虑到在螺杆式压缩机1中产生的可观的热量,这是必须的。
另一方面,螺杆式压缩机1还设置有润滑回路40以对马达轴承35以及入口轴承34进行润滑。
在这个实施例中,该润滑回路40包括一个或更多个支路41,所述支路通向马达壳体15中的冷却通道39以将流体37供给到马达轴承35,所述润滑回路还包括出口通道42以将流体37从马达轴承35排出到入口轴承34,流体37从所述入口轴承可以流入压缩室2。
这样,流体37可以容易地从马达轴承35流到入口轴承34,流体37从所述入口轴承可以进一步自由地流过压缩机转子4和5。
在图示的实施例中,支路41主要在径向延伸,但这也不是根据本发明的实施例所必需的。
此外,支路41的直径显著小于冷却通道39的直径,从而使得与流过冷却回路38而用于冷却的流体37的流量相比,仅有少量流体流过润滑回路40。
因此,这意味着流体37在润滑回路40中的流动,以及当然地在轴向延伸的出口通道42中的流动,主要在重力的作用下进行,并且这仅在很小的程度上是由于螺杆式压缩机1所产生的压缩机压力导致的结果,从而当螺杆式压缩机1停止时,流体37仍然可以流出而不会积聚。
另一个有利的特征是,在马达轴承35之下设置储液器43以容纳流体37,支路41和出口通道42连通到所述储液器。
此外,因此储液器43优选的是通过迷宫式密封件44与马达轴17隔开。
根据本发明的螺杆式压缩机1的另一方面是:在基部29中设置润滑回路45以对出口轴承32和33进行润滑。
该润滑回路45包括:一个或更多个供给通道46,以将流体37从压缩室2供给到出口轴承32和33;以及一个或更多个出口通道47,以使得流体37从出口轴承32和33返回到压缩室2。
因此,有利的是:将出口通道47引导到位于供给通道46的入口之上的压缩室2以便获得使流体37顺畅地流过润滑回路45所必需的压差。
此外,根据本发明,马达壳体15和/或压缩机壳体3、以及它们的冷却通道39、支路41、出口通道42、润滑回路45和储液器43,优选的是通过挤压成形制造,因为这是一种非常简便的制造方法。因此,可以理解的是,实现了用于对多个轴承32至35进行润滑,以及对驱动马达14及压缩机转子4和5进行冷却的一种非常简便的系统。
图2示出更加实用的结构,其中应用了根据本发明的螺杆式压缩机1。
入口管48连接到螺杆式压缩机1的入口9,在入口管中设有入口阀49,该入口阀使得供给到螺杆式压缩机1的空气的流入量是可控的。
根据本发明的螺杆式压缩机1的优选实施例,该入口阀49优选的是非受控阀或自调节阀,在更优选的实施例中,该入口阀49是止回阀49,在图2中的实例中实际上也是如此。
出口管路50连接到出口11,所述出口管路通向配备有油分离器52的压力容器51。
与作为润滑剂和冷却剂的流体37混合的压缩空气,更具体的是与作为润滑剂和冷却剂的油37混合的压缩空气通过出口11离开螺杆式压缩机1,由此压力容器51中的混合物通过油分离器52被分成两种流体,一种流体是通过压力容器51上部的空气出口53流出的压缩空气流,另一种流体是通过压力容器51底部的出油口54流出的流体37。
在图示的示例中,压力容器51的空气出口53也配备止回阀55。
更进一步地,可以由龙头或阀57关闭的使用装置管路56与空气出口53连接。
所述使用装置管路56的其中一段58被构造为散热器58,所述散热器通过来源于风扇59的环境空气10的强制空气流进行冷却,其目的自然是冷却压缩空气。
类似地,出油口54也设置有回油管路60,回油管路与压缩机壳体28的头部30连接以便注入油37。
回油管路60的其中一段61也被构造为散热器61,所述散热器通过风扇62冷却。
在回油管路60中还设置有旁通管63,所述旁通管与回油管路60带有散热器61的那一段并联地连接。
通过一个阀64,油37可以被传送到所述带有散热器61的段以便使油37得到冷却,这例如在螺杆式压缩机1的正常运行时进行;或者,使油通过旁通管63,从而不让油37得到冷却,这例如在螺杆式压缩机1启动时进行。
如在图2中更详细地示出的那样,冷却回路38和润滑回路40实际上连接到返回回路65以便将流体37从螺杆式压缩机1的基部29中的出口11排出,并使得排出的流体37返回到压缩机壳体28的头部30。
在图示的实施例中,上述的返回回路65由包括在出口11处设置的出口管路50、连接到出口管路50的压力容器51以及连接到压力容器51的回油管路60的组件形成。
因此,出口管路50连接到压缩机壳体28的基部29,回油管路60连接到压缩机壳体28的头部30。
此外,根据本发明,其目的是:在螺杆式压缩机1运行时,使得螺杆式压缩机1本身所产生的压缩机压力导致流体37经过返回回路65从压缩机壳体28的基部29被驱动到头部30。
在图2的实施例中确实也是如此,返回回路65从压缩室2的位于压缩机壳体28的基部29的一侧开始,压缩室2的该侧位于压缩机转子4和5的高压端13处。
根据本发明的螺杆式压缩机1的优选的实施例,在压力容器51和螺杆式压缩机1之间的出口管路50没有关闭装置,以使得流体能够经过出口管路50而双向流动。
根据本发明的螺杆式压缩机1的更优选的实施例,此外,回油管路60也没有设置自调节止回阀。
根据本发明的螺杆式压缩机1的该实施例的重要的优点是,其用于关闭螺杆式压缩机1的阀系统与已知的螺杆式压缩机相比更加简单。
更具体地,实现螺杆式压缩机1的正确操作仅需要入口阀49以及关闭空气出口53的装置(例如止回阀55,或者龙头或阀57)。
另外,入口阀49甚至不需要是通常情况下那样的受控阀49,而相反地,入口阀优选的是如图2所示的自调节止回阀49。
此外,即使利用这一个阀49也可以获得更有能效的运行。
实际上,根据本发明的螺杆式压缩机1,驱动马达14被整合到压缩机壳体28中,由此马达腔16和压缩室2不是相互密封的,从而使得压力容器51中的压力和压缩室2中的压力以及马达腔16中的压力实质上是相等的,即等于压缩机的压力。
因此当螺杆式压缩机1停止时,存在于压力容器51中的油37不会倾向于流回到螺杆式压缩机1,更具体地,所述驱动马达14实际上与已知的螺杆式压缩机的情况一样,由此驱动马达中的压力大体上是环境压力。
在已知的螺杆式压缩机中,在回油管路60中总是必须设置止回阀,而根据本发明的螺杆式压缩机中并非如此。
类似地,在已知的螺杆式压缩机中,在出口管路50中设置止回阀,以防止当螺杆式压缩机停止时压力容器中的压缩空气通过螺杆式压缩机和入口逸出。
在已知的螺杆式压缩机中,这些止回阀也导致了重大的能量损失。
在根据本发明的螺杆式压缩机1中,当螺杆式压缩机1停止时,通过入口阀49足以密封地封闭入口9,从而使得在螺杆式压缩机1已经停止之后,压力容器51和压缩室2和马达腔16仍保持在压缩压力。
入口9利用止回阀49并通过止回阀49中的弹性而密封地封闭,所述止回阀自动地处于存在于螺杆式压缩机1中的压力下,由此当螺杆式压缩机1停止时,没有进一步来自空气的吸力以拉动止回阀49打开。
这在已知的螺杆式压缩机中是不可能的,因为已知的螺杆式压缩机总是设置有使得马达腔和压缩室彼此分隔的密封部,所述密封部通常是通过旋转的转子轴7上的密封部实现。
将压缩室的压力保持为已知的螺杆式压缩机的压力,会导致该密封部的损害。
根据本发明的螺杆式压缩机1的优点直接与此相关,所述优点是在螺杆式压缩机1停止时没有或者几乎没有任何压缩空气损失。
可以理解的是,这形成了重要的能量节约。
另外的方面是,在已知的螺杆式压缩机中,在运行时,在回油管路中以及在出口管路中的上述额外的止回阀必须被推动而打开,从而使得有很大的能量损耗产生,而这在根据本发明的螺杆式压缩机1中是不会发生的。
根据本发明的螺杆式压缩机的应用也是非常有利的。
因此,其目的是,当螺杆式压缩机1启动时,在压力容器51中还没有建立压力,被构造为止回阀49的自调节入口阀49通过螺杆式压缩机1的作用而自动地打开,从而在压力容器51中建立了压缩压力。
然后,当螺杆式压缩机1停止时,压力容器51上的止回阀55自动地关闭压力容器51的空气出口53,入口阀49也自动地密封关闭入口管路48,从而使得在螺杆式压缩机1已经停止后,压力容器51以及螺杆式压缩机1的压缩室2和马达腔16仍然保持在压缩压力。
因此极少或没有压缩空气损失。
此外,当再次启动时,压力可以更快速地建立,这使得螺杆式压缩机1具有更大的使用灵活性,也有助于更有效率地利用能量。
当螺杆式压缩机1再启动时,由此在压力容器51中仍然有压缩压力,入口阀49首先自动地关闭直到压缩机转子4和5达到足够高的速度,此后,自调节入口阀49在压缩机转子4和5的旋转所产生的抽吸作用下自动地打开。
本发明不限于根据本发明的螺杆式压缩机1的作为示例进行描述的和在附图中示出的实施例,相反地,根据本发明的螺杆式压缩机1可以在不脱离本发明的范围下,以各种不同的变形和以不同的方式实现。
Claims (36)
1.一种螺杆式压缩机,该螺杆式压缩机至少包括下列部分:
-压缩室(2),该压缩室由压缩壳体(3)形成,在所述压缩壳体中安装有螺杆形式的、能够旋转的一对啮合的螺旋压缩机转子(4,5),所述转子具有沿相互平行的第一轴线方向(AA')和第二轴线方向(BB')延伸的转子轴(7,8);
-驱动马达(14),该驱动马达设置有由马达壳体(15)形成的马达腔(16),在所述马达腔中能够旋转地安装有马达轴(17),所述马达轴沿第三轴线方向(CC')延伸并驱动上述两个压缩机转子(4,5)中的至少一个,
其特征在于:压缩壳体(3)和马达壳体(15)彼此直接连接以形成压缩机壳体(28),由此使得马达腔(16)和压缩室(2)彼此不密封隔离,该螺杆式压缩机(1)是立式的螺杆式压缩机(1),当螺杆式压缩机正常运行时,压缩机转子(4,5)的转子轴(7,8)以及马达轴(17)沿着与水平面成一定角度或垂直于水平面的轴线方向(AA',BB',CC')延伸。
2.根据权利要求1所述的螺杆式压缩机,其特征在于:当螺杆式压缩机(1)正常运行时,压缩机转子(4,5)的转子轴(7,8)以及马达轴(17)沿着竖向的轴线方向(AA',BB',CC')延伸。
3.根据权利要求1或2所述的螺杆式压缩机,其特征在于:马达轴(17)直接连接到压缩机转子(4,5)的转子轴(7,8)之一,且所述马达轴沿着与相连的压缩机转子(4)的转子轴(7)的轴线方向(AA')共线的轴线方向(CC')延伸。
4.根据权利要求1或2所述的螺杆式压缩机,其特征在于:马达轴(17)还形成了其中一个压缩机转子(4,5)的转子轴(7)。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:驱动马达(14)是带有马达转子(23)和马达定子(24)的电动马达(14)。
6.根据权利要求5所述的螺杆式压缩机,其特征在于:电动马达(14)配备有永磁体(25)以产生磁场。
7.根据权利要求6所述的螺杆式压缩机,其特征在于:电动马达(14)的沿着纵轴的电感与所述电动马达(14)的沿着垂直于所述纵轴的轴、更具体地说是横轴的电感完全不同,以便能够通过测量在压缩机壳体(28)外部附近的上述电感的差值来确定在马达定子(24)中的马达转子(23)的位置。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:电动马达(14)是同步电动马达(14)。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:驱动马达(14)是能够承受压缩机压力的类型。
10.根据权利要求5-9中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:驱动马达(14)是如下类型,即:在压缩室(2)处于压缩机压力时,所述驱动马达能产生足够大的启动转矩以启动螺杆式压缩机(1)。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:压缩机转子(4,5)具有高压端(13),该高压端通过轴承在轴向上以及在径向上被支撑在压缩机壳体(28)中,所述轴承是一个或更多个出口轴承(32,33)。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:压缩机转子(4,5)具有低压端(12),该低压端通过轴承仅在径向上被支撑在压缩机壳体(28)中,用于支撑所述低压端(12)的所述轴承是一个或更多个入口轴承(34)。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:马达轴(17)在其与被驱动的压缩机转子(4)相反的端部(31)通过一个或更多个马达轴承(35)在轴向上以及在径向上被支撑在压缩机壳体(28)中。
14.根据权利要求16所述的螺杆式压缩机,其特征在于:马达轴(17)在其与被驱动的压缩机转子(4)相反的端部(31)被马达轴承支撑在压缩机壳体(28)中,所述马达轴承(35)是球轴承(35),并且马达轴还配备张紧装置(36)以在球轴承(35)上施加轴向预载,该预载沿着马达轴(17)的轴线方向(CC')定向。
15.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:压缩壳体(3)形成压缩机壳体(28)的基部(29)或底部部分,而马达壳体(15)形成压缩机壳体(28)的头部(30)或顶部部分。
16.根据权利要求15所述的螺杆式压缩机,其特征在于:压缩室(2)设置有用于吸入空气的入口(9),所述入口靠近压缩机转子(4,5)的低压端(12)设置,所述低压端(12)是压缩机转子(4,5)的最靠近压缩机壳体(28)的头部(30)的端部,压缩室还设置有用于排出压缩空气的出口(11),所述出口靠近压缩机转子(4,5)的高压端(13)设置,所述高压端(13)是压缩机转子(4,5)的最靠近压缩机壳体(28)的基部(29)的端部。
17.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:螺杆式压缩机(1)中提供有流体(37),所述流体对驱动马达(14)和压缩机转子(4,5)这两者进行冷却和/或润滑。
18.根据权利要求15和17所述的螺杆式压缩机,其特征在于:螺杆式压缩机(1)设置有对驱动马达(14)和螺杆式压缩机(1)这两者进行冷却的冷却回路(38),流体(37)能经过所述冷却回路从压缩机壳体(28)的头部(30)流动到压缩机壳体(28)的基部(29)。
19.根据权利要求18所述的螺杆式压缩机,其特征在于:冷却回路(38)包括冷却通道(39)和压缩室(2)本身,所述冷却通道(39)设置在马达壳体(15)中。
20.根据权利要求19所述的螺杆式压缩机,其特征在于:冷却通道(39)至少部分地沿着轴线方向(AA',BB',CC')延伸。
21.根据权利要求18至20中任意一项所述的压缩机设备,其特征在于:流体(37)在螺杆式压缩机(1)所产生的压缩机压力下被驱动流过冷却通道(39)。
22.根据权利要求12,13和17所述的螺杆式压缩机,其特征在于:螺杆式压缩机(1)设置有用于润滑马达轴承(35)或用于润滑马达轴承(35)以及入口轴承(34)的润滑回路(40)。
23.根据权利要求19和22所述的螺杆式压缩机,其特征在于:上述的润滑回路(40)包括马达壳体(15)中的冷却通道(39)的一个或更多个支路(41),以用于将流体(37)供给到一个所述马达轴承(35)或多个所述马达轴承(35);上述的润滑回路还包括出口通道(42),以用于将流体(37)从一个所述马达轴承(35)或多个所述马达轴承(35)排出到入口轴承(34),流体(37)能从上述入口轴承流入压缩室(2)。
24.根据权利要求22所述的螺杆式压缩机,其特征在于:上述润滑回路(40)中的流体(37)主要在重力的作用下流动。
25.根据权利要求23或24所述的螺杆式压缩机,其特征在于:在一个所述马达轴承(35)或多个所述马达轴承(35)处,设置了储液器(43)以容纳流体(37),所述储液器通过迷宫式密封件(44)与马达轴(17)密封隔开。
26.根据权利要求18和22所述的螺杆式压缩机,其特征在于:冷却回路(38)和润滑回路(40)二者与返回回路(65)连接,以将流体(37)从螺杆式压缩机(1)的基部(29)中的出口(11)排出,并且用于使排出的流体(37)返回到压缩机壳体(28)的头部(30)。
27.根据权利要求26所述的螺杆式压缩机,其特征在于:上述的返回回路(65)由包括设置在出口(11)处的出口管路(50)、连接到出口管路(50)的压力容器(51)和连接到压力容器(51)的回油管路(60)的装置形成。
28.根据权利要求27所述的螺杆式压缩机,其特征在于:出口管路(50)连接到压缩机壳体(28)的基部(29),回油管路(60)连接到压缩机壳体(28)的头部(30)。
29.根据权利要求27或28所述的螺杆式压缩机,其特征在于:位于压力容器(51)和螺杆式压缩机(1)之间的出口管路(50)未设置关闭装置,以使得经过出口管路(50)的流体能双向流动。
30.根据权利要求27至29中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:回油管路(60)未设置自调节止回阀。
31.根据权利要求27至30中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:压力容器(51)具有空气出口(53),该空气出口设置有止回阀(55)。
32.根据权利要求26至31中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:在螺杆式压缩机(1)运行时,螺杆式压缩机(1)本身所产生的压缩机压力导致流体(37)经过返回回路(65)而从压缩机壳体(28)的基部(29)被驱动流至压缩机壳体(28)的头部(30)。
33.根据权利要求26至32中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:通过返回回路(65)返回的流体(37)大部分流过冷却回路(38),仅有小部分流过润滑回路(40)。
34.根据权利要求16和24所述的螺杆式压缩机,其特征从于:在基部(29)中设置润滑回路(45)以对出口轴承(32,33)进行润滑,该润滑回路包括一个或更多个供给通道(46)以将流体(37)从压缩室(2)供给到出口轴承(32,33),该润滑回路还包括一个或更多个出口通道(47),以使得流体(37)从出口轴承(32,33)返回到压缩室(2)。
35.根据前述权利要求中任意一项所述的螺杆式压缩机,其特征在于:螺杆式压缩机(1)在其入口(9)设置有入口阀(49),该入口阀是非受控阀或自调节阀(49)。
36.根据权利要求35所述的螺杆式压缩机,其特征在于:该入口阀(49)是止回阀(49)。
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