CN107787411B - 用于螺杆式压缩机的压缩机元件以及应用有这种压缩机元件的螺杆式压缩机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种螺杆式压缩机(1)的压缩机元件，其具有入口侧(9)和出口侧(11)以及两个螺旋转子(6、7)，两个螺旋转子分别为阳转子(6)和阴转子(7)，阳转子具有用于阳转子(6)的驱动装置，阴转子由所述阳转子(6)借助于同步齿轮(24、25)驱动，同步齿轮具有位于阳转子(6)上的至少一个同步齿轮(24)，其特征在于，阳转子(6)的驱动装置和同步齿轮(24)被选择成使得，当在没有气体力的情况下通过两个螺旋转子(6、7)的加速被驱动时，由驱动装置以及由同步齿轮(24)在阳转子(6)上施加的所产生的机械驱动力具有从出口侧(11)指向入口侧(9)的轴向分量(Fp、Fs)，并且使得阳转子(6)沿从出口侧(11)到入口侧(9)的轴向方向(X‑X')的运动借助于单个轴向单作用或双作用轴承(16)被固定。

Description

用于螺杆式压缩机的压缩机元件以及应用有这种压缩机元件 的螺杆式压缩机

技术领域

本发明涉及用于压缩气体的螺杆式压缩机的压缩机元件。

背景技术

已知的用于所述类型的螺杆式压缩机的压缩机元件包括壳体，所述壳体具有位于入口侧上的用于气体的入口和位于出口侧上的用于气体的出口以及两个转子腔室，在所述两个转子腔室中两个螺旋转子安装在轴承上，两个螺旋转子当被驱动时啮合在一起以压缩气体，所述两个螺旋转子分别是阳转子和阴转子，所述阳转子具有用于通过齿轮传动装置驱动阳转子的驱动齿轮，所述阴转子由所述阳转子借助于同步齿轮驱动，所述同步齿轮具有位于阳转子上的至少一个同步齿轮以及位于阴转子上的至少一个同步齿轮，其中同步齿轮通常被设计成使得在被驱动时，阳转子比阴转子旋转得更快。

通过驱动压缩机元件，在两个转子之间形成腔室(所述腔室在入口处填充有气体)，由此当转子旋转时这些腔室从入口侧移动到出口侧并且变得越来越小，使得封闭的气体被压缩，并且所述气体经由连接到出口的压力管以较高的压力被输送到下游的消费者网络。

由于压缩作用，气体在转子上施加力，所述力倾向于将转子沿入口侧的方向推离出口侧。

阳转子上的驱动齿轮被选择为使得当由驱动齿轮驱动时，施加具有从入口指向出口的轴向分量的力，由此所述力定向成与由气体施加在阳转子上的力的轴向分量相反，使得所述气体力被驱动齿轮的驱动力部分地抵消，使得轴向轴承受到更小的力。

同步齿轮也对转子施加力，由此在阳转子上的该力通常增加了该阳转子上的气体力，而在阴转子的情况下该力抵消了气体力。

当压缩机元件被空载驱动(unloaded)时(换句话说，在无需供应压缩气体的情况下)，气体力是不存在的或最小化的，使得驱动齿轮和同步齿轮的合力能够倾向于沿朝向出口的相反方向推动转子(与供给压缩气体的负载情况相反)。

在动态过渡模式下，可能发生沿一个或另一个方向推动转子的力。

所有这一切意味着施加在转子上的合力的方向取决于模式(负载或空载)、以及情况是静态还是动态的事实，使得在某些情况下这些合力倾向于推动转子抵接入口侧上的壳体的入口端面，以及在其它情况下所述合力倾向于推动转子抵接出口侧上的壳体的出口端面。

为了防止转子与壳体的两个端面中的一个接触，转子通常由两个轴向轴承轴向地固定，更具体地，一个轴向轴承位于入口侧上，另一个轴向轴承位于出口侧上，并且在转子的任一侧上补充有径向轴承。

已知的是，为螺杆式压缩机的压缩机元件提供弹簧或柱塞形式的装置，以在每个转子上施加额外的机械轴向力或预应力，以便在空载模式中不存在气体力的情况下减轻轴承上的力(relieve)和/或防止转子被驱动齿轮和同步齿轮的轴向驱动力推动或拉动到抵接壳体。这些装置通常内置在轴承盖内，使得轴承盖必须被制造地特别厚重。

这种施加力的装置的缺点在于其不利地影响了压缩机元件的成本，并且在某些情况下还增加了轴承上的负载而不是抵消所述负载，使得需要更大的轴承。

如果使用柱塞作为施加力的装置，则可以控制所施加的力，但是这种控制需要额外的成本，使得压缩机元件更易于可能发生故障，并且增加了轴承盖的尺寸和质量，并且因此还增加了压缩机元件的壳体上的力和振动。

阳转子的安装有驱动齿轮的轴颈由于驱动齿轮在所述轴颈上施加的径向力而承受相对较高的弯曲力。这具有以下缺点：在某些极端情况下，阳转子的安装在所述轴颈上的轴向轴承可能倾斜，这可能导致压缩机元件的工作区域的受限。

所讨论类型的已知压缩机元件是出口驱动的，这意味着具有驱动齿轮的齿轮传动装置位于压缩机元件的热出口侧上，由此转子的位于所述热出口侧上的轴向轴承与齿轮传动装置的不太干净的环境相接触，这可能会影响所述轴向轴承的使用寿命。该轴向轴承被称为主轴承，并且其主要功能是沿轴向方向局部保持相关转子。

由于取决于压缩机元件的模式而沿转子的轴向方向变化的温度梯度，所以转子的轴的长度也发生变化，由此，阳转子和阴转子的不同的温度导致两个转子的不同的长度变化，并且因此导致两个同步齿轮的相互轴向位置的变化。在同步齿轮具有斜齿的情况下，同步齿轮的这种相互轴向位移具有转子之间的同步随着温度而变化的不期望的效果。

对于已知的出口驱动的压缩机元件，同步齿轮位于入口侧上，换句话说位于转子的与主轴承相对的侧部上，并且因此与该主轴承相隔相对较大的距离，使得同步齿轮由于转子因为变化的温度梯度而导致的不同的长度变化而产生显著的相互轴向位移，缺点是在具有斜齿的同步齿轮的情况下，阳转子和阴转子之间的同步变化可能所不期望的大。

发明内容

本发明的目的是提供解决上述和其他缺点中的一个或多个的解决方案。

为此，本发明涉及一种用于压缩气体的螺杆式压缩机的压缩机元件，其中压缩机元件包括壳体，所述壳体具有位于入口侧上的用于气体上的入口和位于出口侧上的用于气体的出口以及转子腔室，在所述转子腔室中两个螺旋转子安装在轴承上，螺旋转子当被驱动时啮合在一起以压缩气体，所述螺旋转子分别为阳转子和阴转子，所述阳转子具有用于所述阳转子的驱动装置，所述阴转子被所述阳转子借助于同步齿轮驱动，所述同步齿轮具有位于阳转子上的至少一个同步齿轮以及位于阴转子上的至少一个同步齿轮，其中阳转子的驱动装置和同步齿轮被选择为使得当在没有气体力的情况下通过压缩机元件的转子的加速被驱动时，由所述驱动装置和所述同步齿轮施加在阳转子上的所产生的机械驱动力具有从出口侧指向入口侧的轴向分量，并且其中所述阳转子沿从出口侧到入口侧的轴向方向的运动借助于单个轴向单作用或双作用轴承被固定。

在没有气体力的情况下驱动意味着如下的驱动：其中转子假想地以阳转子所旨在的驱动方式被驱动，但是没有气体力能够积聚，例如通过使转子在敞开的壳体中旋转并且因此不考虑气体力的作用，气体力与机械传动力可以一起影响由阳转子的同步齿轮施加在所述阳转子上的驱动力的方向，并且在大的气体力的情况下，所述气体力甚至能够反转所述驱动力的该方向，由此在这种情况下，阴转子可以被同步齿轮制动，而不是由所述同步齿轮驱动。

由于驱动装置和齿轮的这种选择，确保了施加在阳转子上的所产生的轴向驱动力总是沿与气体力相同的方向指向，即从出口侧到入口侧。

即使在不存在气体力的情况下，或者当这些气体力较低时，转子仅经受沿该相同方向(即从出口侧到入口侧)定向的驱动力。

这具有以下优点：阳转子总是沿朝向入口侧的相同的方向被推动，并且借助于单个轴向轴承来轴向地固定阳转子就足以防止阳转子的入口侧上的端面被推动抵接壳体的入口端面，并且由于所述力沿着一个方向作用，阳转子不能抵接出口端面上升(run up)。

这提供了以下优点：与已知的螺杆式压缩机相比，在本发明的情况下，在阳转子的一侧上的单个轴向轴承是足够的，在已知的螺杆式压缩机中轴向轴承应用在压缩机元件的阳转子的任一侧上。

仅一个轴向轴承的优点在于，轴承中的机械损失可以因此减小，特别是鉴于阳转子是两个转子中的较快旋转的转子的事实。

另一个优点是阳转子的唯一的轴向轴承(更具体地，“主轴承”)，因为所述主轴承形成了阳转子被轴向保持的单个固定点，并且在这种情况下没有第二轴向轴承在主轴承上产生额外的预应力。与此相关的优点是，阳转子由于温度而产生的长度的任何变化并不意味着预张紧弹簧的形状的任何进一步的变化，使得在此不会发生额外的力变化。

由于阳转子上的轴向力总是指向相同的方向，所以单作用轴向轴承就足够了，尽管本发明并不排除双作用轴向轴承作为替代方案，当例如在例外的情况下由于在从一种模式变化到另一种模式中的动态效应，阳转子上的轴向合力可能短暂地改变方向时。

单作用轴向轴承提供更高效的优点。

由于同样的原因，阳转子上的接合力总是作用于相同的方向，所以对于阳转子来说不需要力补偿装置(例如弹簧或柱塞)来获得阳转子的轴向预应力，即使在没有压缩机元件的空载旋转的情况下。

这意味着压缩机元件相对于用于螺杆式压缩机的已知压缩机元件的简化，导致了更少的部件，并且因此也导致了更低的故障风险。

在某些情况下，省去了力补偿装置还确保了轴向轴承的更低的轴向负载，使得可以选择更小的轴承，并且因此阳转子处于迄今为止还未被认为是有可能的速度下的更高的速度是可能的。

另一个优点是，在同步齿轮的盖中不需要提供空间来容纳力补偿装置，使得所述盖可以制造得更矮和更轻，并且轴承能够更易于接近以用于组装。

优选地，压缩机元件是入口驱动的压缩机元件，换句话说，在所述入口驱动的压缩机元件中，阳转子的驱动装置安装在所述阳转子的入口侧上，并且同步齿轮安装在所述阳转子的出口侧上，并且阳转子的唯一轴向轴承安装在出口侧上。

其优点在于，起主轴承的作用的唯一轴向轴承安装在远离齿轮传动装置的多尘环境的位置处，并且容纳在封闭的盖的下方，同步齿轮也安全地与环境相隔离地容纳在封闭的盖中。

此外，在这种情况下，阳转子的唯一的轴向轴承位于安装有驱动齿轮的转子的另一侧上，使得所述唯一的轴向轴承非常少地受到阳转子的轴的弯曲的影响，使得由此解决了轴向轴承可能倾斜的问题，所述弯曲由当被驱动齿轮驱动时施加在所述轴上的径向力引起。

另外，同步齿轮与主轴承位于转子的同一侧上，并且因此与主轴承相距较短的轴向距离，所述主轴承将阳转子沿轴向方向局部固定。

其优点在于：在压缩机元件的操作期间由于可变的温度梯度引起的转子的长度变化对同步齿轮相对于彼此的轴向位移仅具有小的影响，并且因此对于由此导致的阳转子与阴转子之间的同步的变化仅具有小的影响。

优选地，阳转子径向地安装在两个径向轴承上，分别是一个径向轴承位于驱动齿轮所在的入口侧上，并且第二径向齿轮位于出口侧上。

以这种方式，在安装有驱动齿轮的轴颈上设置仅一个径向轴承，而没有例如传统的螺杆式压缩机那样的额外的轴向轴承，使得所述轴颈可以制造得更短并且由此更少地弯曲，并且在由于本发明的情况下仅必须支撑阳转子的一个径向轴承，入口侧上的轴承盖可以制造得做得更矮，并且因此更轻。

根据本发明的实际实施例，选择用于阳转子的驱动装置，所述驱动装置对阳转子施加轴向分量为零或者如果不为零则从出口指向入口的驱动力，以及针对所述阳转子的同步齿轮，选择具有斜齿或螺旋齿的齿轮，其中同步齿轮的螺旋和阳转子的螺旋相对于阳转子的轴向方向的走向具有相同的方向。

因此由驱动装置和同步齿轮在阳转子上施加的所产生的驱动力始终从出口指向入口，并且因此沿着与气体力相同的方向，只要所述气体力存在。

为此，阳转子的驱动装置优选地构造为具有斜齿的驱动齿轮，所述驱动齿轮被选择成使得驱动齿轮的螺旋和阳转子的螺旋相对于阳转子的轴向方向的走向具有相反的取向，使得由驱动齿轮施加在阳转子上的驱动力从出口指向入口。

可替代地，驱动装置可以选择为具有拥有直齿的驱动齿轮，以这种方式所述驱动齿轮在阳转子上施加非常小的力或者不施加力。

阳转子的直接驱动也是一种可能性，由此用于驱动装置的阳转子直接联接到马达的轴。

对于阴转子，取决于模式，所产生的力可以沿着一个或另一个轴向方向推动阴转子。

为此，阴转子借助于两个轴向轴承轴向地安装在压缩机元件的壳体中的轴承上，所述两个轴向轴承优选地在入口驱动的压缩机元件的情况下均安装在阴转子的出口侧上。

这提供了与将阳转子的单个轴向轴承安装在入口驱动的压缩机元件的出口侧上相同的优点：即处于远离齿轮传动装置的受保护的无尘环境中并且能够易于接近以用于组装。

优选地，轴向轴承安装在阴转子的同步齿轮的任一侧上，换句话说，每个轴向轴承位于同步齿轮的不同侧上，这促进了稳定性并且减少了构件的部件的数量。

根据优选的方面，两个轴向轴承中的至少一个被布置成处于轴向预应力下，优选地借助于施加从出口朝向入口定向(换句话说沿与气体力相同的方向)的预应力的弹簧来布置，使得当起动时没有气体力或气体力较低时，预应力克服阴转子的同步齿轮的轴向驱动力，以防止阴转子可能被拉动抵接壳体的出口端面。

优选地，预应力仅借助于压缩弹簧施加在两个轴向轴承中的最外侧轴向轴承上，所述压缩弹簧在所述最外侧轴向轴承和压缩机元件的壳体(例如同步齿轮的盖)之间张紧，这有助于组装。

最优选的是，预应力弹簧使用固有(built-in)长度/转子长度之比大于8％的柔性弹簧，其中转子长度被定义为转子的螺旋部分的轴向长度。

这种柔性弹簧的优点在于：采用这种弹簧，随着内置空间的缩短或加长，预应力保持相对恒定。

优选地，阴转子额外地安装在两个径向轴承上，相应地一个径向轴承位于阴转子的入口侧上，并且一个径向轴承位于阴转子的出口侧上。

以这种方式，在入口驱动的压缩机元件的入口侧上仅有两个轴承，即阳转子的一个径向轴承和阴转子的一个径向轴承。

这使得这两个径向轴承能够有利地集成在厚度和质量有限的轴承盖中。

在这种情况下，阳转子和阴转子的所有其他轴承均设置在这些转子的出口侧上，并且在同步齿轮的盖的下方处于无尘保护环境中，并且远离入口侧上的齿轮传动装置并且能够通过拆卸所述盖而易于接近。

由于在轴向轴承的位置处几乎不发生转子的轴的弯曲，在所述位置处可以选择更小直径的轴，使得能够选择非常适合以高速旋转的更小的轴向轴承。

上述一个或多个不同的创新方面的组合使得对于除了阳转子的唯一轴向轴承之外的所有其余轴承来说能够获得更有利的负载条件。

更小的轴承提供了如下优点：其在相同的旋转速度下引起更低的机械损失，这使得在相同的旋转速度下可以获得更好的效率，或者使得速度能够提高。

根据特定方面，可以选择一个或多个陶瓷轴向轴承或具有陶瓷球体的混合轴承，这提供了实现甚至更高的旋转速度的优点。

根据本发明的另一个特定方面，对于入口驱动的压缩机元件，压缩机元件的壳体的入口端面由轴承盖形成，所述轴承盖被支撑在壳体的机加工表面上，所述机加工表面也用作用于驱动装置的外壳的支撑表面。

因此，轴承盖和驱动装置的壳体的安装仅需要单一机加工表面，这简化了两个壳体相对于彼此的对准。

这也使得压缩机元件的壳体的冷却护套的输入部能够直接连接(换句话说，不需要外部管道的介入)到齿轮传动装置的壳体的内部冷却通道的输出部

因此，避免了管道的安装，并降低了冷却回路泄漏的风险。

总而言之，显而易见的是，由于各个前述方面的组合，可以获得紧凑且高效的压缩机元件，并且所述压缩机元件具有特别低的泄漏和迄今为止所期望的前所未见的高的旋转速度。

本发明还提供了一种螺杆式压缩机的压缩机元件，所述压缩机元件包括壳体，所述壳体具有位于入口侧上的用于气体的入口和位于出口侧上的用于气体的出口以及两个转子腔室，在所述两个转子腔室中两个螺旋转子安装在轴承上，所述两个螺旋转子当被驱动时啮合在一起以压缩气体，所述两个螺旋转子分别是阳转子和阴转子，所述阳转子具有用于所述阳转子的驱动装置，所述阴转子被所述阳转子借助于同步齿轮驱动，所述同步齿轮具有位于阳转子上的至少一个同步齿轮以及位于阴转子上的至少一个同步齿轮，其特征在于，所述压缩机元件是入口驱动的压缩机元件，所述压缩机元件具有位于阳转子的入口侧上的阳转子的驱动装置和位于阳转子的出口侧上的同步齿轮，其中所述阳转子通过安装在出口侧上的仅单一轴向轴承沿轴向方向安装在轴承上。

这意味着，同步齿轮与唯一的轴向主轴承间隔短的轴向距离，其优点在于如上面已经叙述的，可变的温度梯度对于阳转子和阴转子之间的同步的变化的影响是有限的。

本发明还涉及设置有根据本发明的压缩机元件的螺杆式压缩机，其中，所述压缩机元件由齿轮传动装置驱动，所述齿轮传动装置具有位于阳转子上的驱动齿轮，当所述压缩机元件被驱动时，所述驱动齿轮对所述阳转子施加具有从出口侧指向入口侧的轴向分量的力。

附图说明

为了更好地显示本发明的特征，参考附图，下面借助于非限制性的示例描述具有根据本发明的压缩机元件的螺杆式压缩机的一些优选实施例，其中：

图1示意性地示出了具有根据本发明的压缩机元件的螺杆式压缩机的一部分的剖视图；

图2示出了如图1的具有根据本发明的压缩机元件的螺杆式压缩机的一部分的剖视图，但是用于变体实施例。

具体实施方式

图1所示的螺杆式压缩机1包括压缩机元件2和齿轮传动装置3形式的驱动装置，为了清楚起见，仅示出驱动装置的一部分。

压缩机元件2设置有壳体4，所述壳体4具有中心部分4a，两个重叠的圆柱形转子腔室5设置在所述中心部分4a中，其中两个转子6和7固定有螺旋叶片8，所述两个转子6和7分别为阳转子6和阴转子7，所述两个转子6和7的叶片8啮合在一起使得腔室在阳转子6和阴转子7之间间隔开，当压缩机元件2被驱动时，所述腔室以已知的方式从转子6和7的入口侧9上的入口(图中未示出)移动到转子6和7的出口侧11上的出口10，由此在所述运动过程中封闭的气体被压缩。

两个转子6和7的轴线X-X'和Y-Y'实际上彼此平行地布置，并且通过其各自的端面6a、6b以及7a、7b沿轴向方向保持在壳体4的入口端面12和出口端面13之间，所述入口端面12由形成壳体4的一部分的轴承盖4b形成，所述出口端面13在这种情况下直接加工(workedin)在壳体4的中心部分4a中。

阳转子6设置有两个同轴的轴颈6c和6d，所述阳转子6通过所述轴颈6c和6d可旋转地安装在壳体4中的轴承上，所述阳转子6分别借助于转子6的入口侧9上的轴承盖4b中的单个径向轴承14、以及借助于出口侧11上的一个径向轴承15和单一轴向轴承16可旋转地安装在壳体4中的轴承上，其中在图1的情况下该轴向轴承16是单作用轴承，转子6通过所述单作用轴承轴向地固定以防止由于在螺杆式压缩机1的操作期间出现的力而可能使得阳转子6的入口侧9上的其端面6a被推动抵接壳体4的入口端面12。

阴转子7也设置有两个端面7a和7b以及两个同轴的轴颈7c和7d，其中转子7的入口侧9上的轴颈7c借助于单一径向轴承17安装在轴承上，而另一轴颈7d设置有径向轴承18和两个轴向轴承19和20。

壳体4在出口侧11上设置有盖4c，所述盖4c紧固到壳体4的中心部分4a，并且轴承15、16、18、19和20在所述盖4c的下方被保护。

垫片21固定在壳体4的各个部分4a、4b和4c之间。

对于本发明具体而言，压缩机元件2是入口驱动的压缩机元件，这意味着压缩机元件2的外部齿轮传动装置3位于入口侧9上而不是如通常那样位于出口侧上。

在所示的示例中，该齿轮传动装置3示意性地示出为仅示出壳体的一部分3a的齿轮传动装置，并且示出为具有啮合在一起的斜齿的两个齿轮22、23，并且其中一个齿轮23(驱动齿轮)直接紧固到阳转子6的轴颈6c。驱动齿轮23可以看作是构成压缩机元件2的一部分或者构成齿轮传动装置3的一部分。

阴转子7由阳转子6借助于出口侧11上的同步齿轮驱动，在这种情况下，两个同步齿轮24和25具有啮合在一起的斜齿，并且其中一个齿轮24紧固到阳转子6的轴颈6d，并且另一齿轮25位于阴转子7的轴颈7d上。传动比被选择成使得阳转子6以较低的速度驱动阴转子7。

同步齿轮24、25借助于前述的盖4c被保护而免受环境的影响。

阴转子7的同步齿轮25与阴转子7的前述轴向轴承19和20侧接(flanked)，其中这些轴承19和20因此分别位于该同步齿轮25的不同侧上。

在更多地朝向这两个轴向轴承19和20的外侧定向的轴向轴承20上，借助于在相关的轴向轴承20和盖4c之间张紧的弹簧26施加轴向预应力。

所述弹簧26优选地是柔性弹簧，其长度变化对所施加的预应力具有很小的影响。

柔性弹簧是指其固有长度与转子长度之比大于8％的弹簧，其中转子长度L被定义为转子的螺旋部分的轴向长度或者换句话说，相关的转子的端面之间的轴向距离。

如通常那样，阳转子6和阴转子7借助于密封件27被密封。

根据本发明的特定方面，选择入口驱动的压缩机元件2使得入口侧9上的壳体4的中心部分4a能够设置有单一机加工表面28，所述机加工表面28既用作用于入口侧9上的轴承盖4b的安装表面28，并且还用作用于齿轮传动装置3的壳体3a的安装表面28，这便于两个壳体4和3a之间的轴向对准。

压缩机元件2的壳体的中心部分4a设置有具有入口30的冷却护套29，所述入口30在图1的情况下连接到齿轮传动装置3的内部冷却通道31，由此该连接由简单的O型环32密封。

装置1的操作非常简单，并且如下所述。

当压缩机元件1沿图1中箭头R所示的旋转方向被驱动时，由于阳转子6和阴转子7的啮合，气体以已知的方式经由压缩机元件2的入口被吸入，并且在压缩之后经由出口10被推出。

作为压缩的结果，阳转子6和阴转子7经受具有轴向分量Fg和Fg'的气体力，所述轴向分量Fg和Fg'从出口侧11指向入口侧9，在所述出口侧11处存在更高的压力，在所述入口侧9处存在更低的压力。

此外，在不考虑气体力的影响而起动的情况下，换句话说，在如下假设的情况下：阳转子6和阴转子7在没有压力积聚并且因此没有气体力的情况下被加速(例如在压缩机元件2的壳体4的转子腔室5打开的情况下)，阳转子6和阴转子7经受由于齿轮23、24和25施加在阳转子6和阴转子7上的机械驱动力而产生的力，更具体地经受具有轴向分量Fp和Fs以及轴向力Fs'的所述力，所述轴向分量Fp和Fs分别由驱动齿轮23和同步齿轮24施加在阳转子6上，所述轴向力Fs'由另一个同步齿轮25施加在阴转子7上。

根据本发明，阳转子6的斜齿轮23和24的斜齿的走向(course)被选择为使得轴向力Fp和Fs沿与上述轴向气体力Fg相同的方向作用，使得阳转子6仅经受倾向于沿入口侧9的方向推动转子6的力。

因此，阳转子6的轴向轴承16防止阳转子6的端面6a可能与壳体4的入口端面12接触，而不需要为此目的所需的弹簧、柱塞形式的其它装置或其他补偿装置。

为了实现这一点，在图1中选择斜齿，由此驱动齿轮23的螺旋和阳转子6的螺旋相对于阳转子6的轴向方向X-X'的走向沿相反的方向定向，而同步齿轮24的螺旋和阳转子6的螺旋相对于阳转子6的轴向方向X-X'的走向具有相同的取向。换句话说，这意味着当从轴向方向X-X'到阳转子6的螺旋叶片8的切线方向测量的最小夹角A是正的(或换句话说是沿顺时针方向定向)，并且从轴向方向X-X'到同步齿轮24的斜齿测量的最小夹角B是正的(或换句话说也沿顺时针方向定向)时，从轴向方向X-X'到驱动齿轮23的斜齿测量的夹角C是负的，或者因此沿逆时针方向定向。

当然，阴转子7的同步齿轮25具有与阳转子6的同步齿轮24的齿相互补的齿，于是因此当螺杆式压缩机1在负载下运行时，由同步齿轮25施加在阴转子7上的轴向力Fs'与施加在阴转子7上的轴向气体力Fg'相反。

此外，由于弹簧26的预应力，阴转子7经受与同步齿轮25的力Fs'方向相反的轴向力Fv'，并且所述轴向力Fv'被选择为使得在没有气体力Fg'的空载状态下，预应力Fv'至少补偿剩余力Fs'。

清楚的是，出口侧11上的盖4c能够容易地被拆卸，使得所有的轴向轴承16、19和20以及径向轴承15和18以及同步齿轮24和25以及预应力弹簧26能够容易地接近以用于组装和/或检查。

由于仅需要容纳两个径向轴承14和17，所以入口侧9上的轴承盖4b的厚度H和质量相对有限。此外，该轴承盖4b安装在齿轮传动装置3的壳体3a中，与现有的具有类似容量的螺杆式压缩机相比，这意味着节省了螺杆式压缩机1的轴向长度。

在O形环32的位置处发生泄漏的情况下，仅存在冷却剂泄漏到齿轮传动装置中的风险，使得该齿轮传动装置的油可能被污染，但是与当在已知的压缩机元件中的相同位置处发生泄漏时相比造成的损害更小，其中在已知的压缩机元件中的相同位置处发生泄漏的情况下，冷却剂可能渗透到压缩机元件2的转子腔室5中，导致压缩机元件2的立即停止。

出于同样的原因，在冷却通道30和盖4b之间没有设置密封件。实现铸造(cast)的冷却护套29中的冷却通道所需的任何开口被密封在冷却护套29和盖4c之间。图1中的密封件33就是这样的一个示例。图2示出了根据本发明的压缩机元件2的变型，其中在这种情况下，阳转子6的螺旋的螺距的变化的取向为沿“左旋螺旋”的相反方向，而不是图1的阳转子6的右旋螺旋。

驱动齿轮23和同步齿轮24和25的斜齿的方向的走向在这种情况下相反，以确保施加在阳转子6上的所有力Fp、Fs和Fg从出口侧11到入口侧9定向。

不言而喻，替代具有斜齿的齿轮22至25，可以应用螺旋齿轮或或直齿轮或其它形式的直接或间接驱动装置，其在所述压缩机元件被驱动时能够在阳转子6和阴转子7上施加轴向力，或如果可行其在阳转子上施加小的或者甚至为零的轴向力。

轴向轴承16、19和20可以是单作用的或双作用的，但是单作用轴承提供更有效的优点。

显然，入口驱动的压缩机元件2相对于常规的出口驱动的压缩机元件提供了某些优点，并且这个方面也可以与说明书中包括的其他特征分开地独立地应用。

清楚的是，除了上面描述的轴向轴承和径向轴承之外，还可以应用多个轴向轴承和径向轴承，但是这会带来额外的成本。

同样清楚的是，预应力Fv'也可以通过除了弹簧26以外的其他装置来实现，例如通过磁性相互作用或通过柱塞。不排除在阳转子6的同步齿轮24和阴转子7的同步齿轮25之间存在用于由阳转子驱动阴转子的中间齿轮。

在力的讨论中只考虑了所施加的力的轴向分量，尽管径向分量也是可能的。术语力或轴向力因此总是意味着所涉及的力的轴向分量。

本发明决不限于作为示例描述并且在附图中示出的实施例，但是根据本发明的压缩机元件和螺杆式压缩机可以以各种形式和尺寸实现而不背离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于压缩气体的螺杆式压缩机(1)的压缩机元件，其中，所述压缩机元件(2)包括壳体(4)，所述壳体具有位于入口侧(9)上的用于气体的入口和位于出口侧(11)上的用于气体的出口(10)以及两个转子腔室(5)，在所述两个转子腔室中两个螺旋转子(6、7)安装在轴承上，所述两个螺旋转子当被驱动时啮合在一起以便压缩气体，所述两个螺旋转子分别为阳转子(6)和阴转子(7)，所述阳转子具有用于所述阳转子(6)的驱动装置，所述阴转子由所述阳转子(6)借助于同步齿轮(24、25)驱动，所述同步齿轮具有位于所述阳转子(6)上的至少一个同步齿轮(24)和位于所述阴转子(7)上的至少一个同步齿轮(25)，其特征在于，所述阳转子(6)的所述驱动装置和所述同步齿轮(24)被选择成使得，当在没有气体力的情况下通过压缩机元件(2)的所述两个螺旋转子(6、7)的加速被驱动时，由所述驱动装置以及由所述同步齿轮(24)在所述阳转子(6)上施加的所产生的机械驱动力具有从所述出口侧(11)指向所述入口侧(9)的轴向分量(Fp、Fs)，并且使得所述阳转子(6)沿从所述出口侧(11)到所述入口侧(9)的轴向方向(X-X')的运动借助于单个轴向单作用或双作用轴承被固定。

2.根据权利要求1所述的压缩机元件，其特征在于，所述阳转子(6)的唯一轴向轴承(16)是单作用轴向轴承。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，所述压缩机元件是入口驱动的压缩机元件(2)，所述入口驱动的压缩机元件具有位于所述阳转子(6)的入口侧(9)上的所述阳转子(6)的驱动装置，以及位于所述阳转子(6)的出口侧(11)上的同步齿轮(24、25)，并且所述阳转子(6)的唯一轴向轴承(16)安装在所述出口侧(11)上。

4.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，没有旨在沿轴向方向(X-X')在相关的所述阳转子(6)上施加力的用于所述阳转子(6)的力补偿装置。

5.根据权利要求4所述的压缩机元件，其特征在于，所述力补偿装置包括弹簧或柱塞。

6.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，所述阳转子(6)借助于两个径向轴承(14、15)径向地安装在轴承上，所述两个径向轴承分别是位于所述阳转子(6)的入口侧(9)上的一个径向轴承(14)和位于所述出口侧(11)上的一个径向轴承(15)。

7.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，所述阳转子(6)的所述同步齿轮(24)设置有斜齿或螺旋齿，其中所述同步齿轮(24)的齿的螺距与所述阳转子(6)的螺旋的螺距相对于所述阳转子(6)的轴向方向(X-X')具有相同的取向。

8.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，所述驱动装置设置成使得当所述压缩机元件(2)被驱动时，所述驱动装置在所述阳转子(6)上施加非常小的轴向力或几乎不施加轴向力，或者施加从出口侧(11)指向入口侧(9)的轴向力。

9.根据权利要求8所述的压缩机元件，其特征在于，位于所述阳转子(6)上的所述驱动装置包括具有斜齿或螺旋齿的驱动齿轮(23)，所述驱动齿轮的齿的螺距与所述阳转子(6)的螺旋的螺距相对于所述阳转子(6)的轴向方向(X-X')相反地定向。

10.根据权利要求2所述的压缩机元件，其特征在于，所述阴转子(7)借助于两个轴向轴承(19、20)安装在所述壳体(4)中的轴向轴承上，所述两个轴向轴承均安装在所述阴转子(7)的出口侧(11)上，并且一起沿从入口侧(9)到出口侧(11)以及从出口侧(11)到入口侧(9)的轴向方向(Y-Y')阻碍所述阴转子(7)。

11.根据权利要求10所述的压缩机元件，其特征在于，所述两个轴向轴承(19、20)安装在所述阴转子(7)的所述同步齿轮(25)的任一侧上。

12.根据权利要求11所述的压缩机元件，其特征在于，所述两个轴向轴承(19、20)中的至少一个被布置成处于轴向预应力之下，使得被施加从出口侧(11)指向入口侧(9)的预应力(Fv')。

13.根据权利要求12所述的压缩机元件，其特征在于，所述两个轴向轴承(19、20)中的至少一个借助于弹簧(26)被布置成处于轴向预应力之下。

14.根据权利要求13所述的压缩机元件，其特征在于，预应力仅借助于所述弹簧(26)施加在所述两个轴向轴承(19、20)的最外侧轴向轴承(20)上，所述弹簧张紧在最外侧轴向轴承(20)和所述压缩机元件(2)的盖(4c)之间。

15.根据权利要求13或14所述的压缩机元件，其特征在于，预应力弹簧(26)使用固有长度与转子长度之比大于8％的柔性弹簧，其中转子长度(L)被定义为转子的螺旋部分的轴向长度。

16.根据权利要求10所述的压缩机元件，其特征在于，所述阴转子(7)借助于两个径向轴承(17、18)额外地安装在轴承上，所述两个径向轴承中的一个位于所述阴转子(7)的入口侧(9)上并且一个位于所述阴转子的出口侧(11)上。

17.根据权利要求10所述的压缩机元件，其特征在于，至少一个轴向轴承(16、19、20)是具有球体定中保持架的轴承。

18.根据权利要求10所述的压缩机元件，其特征在于，至少一个轴向轴承是具有陶瓷球体的混合轴承。

19.根据权利要求1或2所述的压缩机元件，其特征在于，所述压缩机元件(2)的所述壳体(4)的入口端面(12)由轴承盖(4b)形成，所述轴承盖支撑在所述壳体(4)的机加工安装表面(28)上，所述机加工安装表面也用作用于驱动装置的壳体(3a)的安装表面。

20.一种螺杆式压缩机，其特征在于，所述螺杆式压缩机设置有根据前述权利要求中任一项所述的压缩机元件(2)，所述压缩机元件借助于所述阳转子(6)上的驱动装置被驱动，其中所述驱动装置在所述阳转子(6)上施加具有从阳转子(6)的出口侧(11)指向入口侧(9)或等于零的轴向分量(Fp)的力。