CN110360108A - 流体喷入式压缩机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体喷入式压缩机设备(1)，其设置有：具有压缩壳体(4)的螺杆式压缩机(2)，一对压缩机转子(6a、6b)安装在压缩壳体中；具有马达壳体(9)的驱动马达(3)，马达轴(11)安装在马达壳体中并驱动压缩机转子；螺杆式压缩机上的入口(7)和出口(8)，分别用于供应气体和排出压缩气体；其中，压缩壳体和马达壳体彼此直接连接；其特征在于，压缩机设备设置有：在压缩机转子之一的轴(16)与马达轴之间的齿轮传动装置(17)，其包括从动齿轮(18)和驱动齿轮(19)；在马达轴上与驱动齿轮相邻的马达轴承(21)；和动密封件(25)，其在驱动马达侧与马达轴承相邻，以使马达轴承位于驱动齿轮与动密封件之间。

Description

流体喷入式压缩机设备
技术领域
本发明涉及流体喷入式压缩机设备。更具体地，本发明旨在用于流体喷入式压缩机设备，其设置有用于驱动压缩机元件的流体冷却驱动器。流体可以是例如油或水。
背景技术
从WO 2013/126969和WO 2013/126970已知这种压缩机设备，其中，驱动器是具有可变转速的马达或所谓的“变速驱动器”，并且驱动器和压缩机元件直接彼此联接并以立式布置，驱动器在顶部。
马达的壳体和压缩机元件的壳体形成一个整体，并且存在一个一体化的冷却回路用于冷却并润滑驱动器和压缩机元件，其中，压力和重力的组合用于将流体从驱动器排出。
以这种方式，可以节省密封件。此外，不需要进气阀，因为使用了具有可变转速的马达；并且，也不需要排气的止回阀，因为马达的壳体和压缩机元件的壳体一起形成整体，在其中压力均匀相等。
对于较大的压缩机元件和对应的驱动器，即具有较大的功率，一些问题在这种设备中是已知的。
首先，由于尺寸的原因，这种压缩机设备的高度太大且不实用。此外，重心非常高，从而必须提供额外的支撑。
其次，由于较大压缩机元件的操作旋转速度一般较低，所以在大型压缩机设备的情况下驱动器与压缩机元件直接联接是不利的。直接联接总是带来的结果是，具有可变转速的马达必须以与压缩机元件相同的低速运行，这导致高转矩。这导致需要昂贵且复杂的驱动器，以便能够产生如此高的转矩。具有固定转速的马达的缺点是，由于直接联接，压缩机设备只能以一个转速运行，因此在该唯一转速下只有一个工作压力可以对应于可用的马达功率。
除了立式布置的压缩机设备以外，还存在卧式布置的压缩机设备，其中，高度问题不是问题或几乎不是问题。
在这种已知的卧式布置中，大多数情况下在驱动器与压缩机元件之间存在所谓的弹性联接件。在较小的布置中，可以构造成没有弹性联接件。此外，驱动器不是流体冷却的，而是空气冷却的。
卧式布置不能为驱动器壳体和压缩机设备提供一体化的流体冷却，因为在这种情况下驱动器壳体和压缩机设备是两个分别的部件，两者之间具有用于联接件的壳体，联接件可以是但不是必须是齿轮。用于联接件的壳体通常也完全没有流体，并且通过通风口与压缩机中的环境空气接触。这种弹性联接件通常不适合在含油气氛中工作。
由于使用弹性联接件，这种布置相对庞大。
发明内容
本发明的目的是提供用于解决上述和其他缺点中至少一个的解决方案。
本发明的主题是流体喷入式压缩机设备，其至少设置有：螺杆式压缩机，其具有由压缩壳体形成的压缩室，一对相互配合的螺杆形的压缩机转子可旋转地安装在压缩壳体中；驱动马达，其设置有由马达壳体形成的马达室，马达轴可旋转地安装在马达壳体中，马达轴驱动两个螺杆形的压缩机转子中的至少一个；在螺杆式压缩机上的入口和出口，分别用于供应气体和用于排出压缩气体；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；其特征在于，压缩机设备还设置有：在压缩机转子之一的轴与马达轴之间的齿轮传动装置，其包括在所述压缩机转子之一的轴上的从动齿轮和在马达轴上的驱动齿轮；在马达轴上的马达轴承，其与驱动马达侧的驱动齿轮相邻；动密封件，其在驱动马达侧与马达轴承相邻，以使得马达轴承位于驱动齿轮与动密封件之间。
优点在于，因为马达壳体和压缩壳体不是彼此分开的，所以可以实现用于冷却和/或润滑的一体化流体回路。
另一个优点是，因为马达壳体和压缩壳体直接彼此连接，并且因为不再设置弹性联接件，并且因为驱动马达的冷却是通过一体化的冷却回路实现的并且从而不再需要在驱动马达的端部上设置单独的风扇用于冷却，因此实现了非常紧凑的布置，从而整个压缩机也可以构造成更小。
另一优点是，可以省略具有双轴承的中间轴(在中间轴上一端安装有驱动齿轮，并且另一端安装有联接件的从动件)。通过省略弹性联接件，在这种情况下，驱动齿轮可以直接安装在马达轴上，并且不再需要中间轴。省略这种带有双轴承的中间轴还有助于压缩机的更紧凑布置。
另一个优点是，通过在马达轴与压缩机转子轴之间设置齿轮传动装置，可以避免在大型压缩机设备中直接联接的上述缺点，并且还可以使用具有固定转速的驱动器。
由于使用齿轮传动装置，与在驱动马达与螺杆式压缩机之间直接联接相比，额外的马达轴承必须设置在马达轴上。该马达轴承通常是但不是必须是圆柱轴承。
通过在马达轴承与马达之间设置动密封件，可以防止用于润滑和/或冷却齿轮传动装置和轴承的流体流动到马达壳体。
这将允许以卧式布置来定位压缩机设备，不会有过多流体积聚在马达壳体中的风险，从而可以限制压缩机设备的高度。
优选地，马达壳体设置有排出通道，用于去除流体。
这将允许去除仍会积聚在马达壳体中的流体，以避免流体积聚在马达壳体中。马达壳体中流体积聚的问题是双重的。一方面，如果转子浸在流体中，则流体积聚量将导致转子的额外湍流损失。另一方面，热马达部件将导致积聚的流体更快且因此不期望的额外降解。
动密封件可以是迷宫式密封件或具有一个或多个密封唇的轴密封件。
在实际的实施例中，动密封件是迷宫式密封件。
通过使用迷宫式密封件而不是带有一个或多个密封唇的轴密封件(也称为唇形密封件)，可以避免这种轴密封件由于静密封唇与旋转的轴之间接触和相应摩擦而产生的损失。
毕竟，利用迷宫式密封件，与旋转的轴不存在接触，从而不存在摩擦损失。
使用迷宫式密封件还具有免维护的优点；相反，由于发生磨损，必须定期更换带有一个或多个密封唇的轴密封件，这非常耗时且难以在压缩机中进行。
优选地，迷宫式密封件制成为马达轴中的半圆形凹槽和压缩机壳体中的凹部，凹部具有向着马达轴承的方向上朝向马达轴的倾斜侧，其中，凹部与凹槽相对，以使得经由马达轴承到达迷宫式密封件的流体积聚在凹槽中、向上离开马达轴被推回到压缩机壳体中的凹部、并通过该凹部向着马达轴承的方向上送回。
这种迷宫式密封件设计的优点是它一体化在机器的现有部件中，并且不需要额外的部件。换句话说：机器的现有部件执行迷宫式密封件的功能。
此外，由于这种密封件，不会发生损失。
最后，不存在迷宫式密封件损坏或错误安装的风险，因为它不是由额外的、松散的部件构成。因此，不存在丧失功能性的风险。对于具有一个或多个密封唇的传统轴密封件，这种风险始终存在，因此在安装和更换期间始终需要必要的注意。
根据实施例，流体喷入式压缩机设备设置有用来冷却和/或润滑驱动马达和压缩机转子的流体。
根据实施例，流体喷入式压缩机设备设置有冷却回路，冷却回路首先将流体送到驱动马达，随后将流体喷入螺杆式压缩机中。
根据实施例，螺杆式压缩机设置有喷嘴，以将一部分流体引导到从动齿轮和驱动齿轮。
根据实施例，冷却回路设置有支路，支路将流体引导到压缩机设备的马达轴承。
根据实施例，冷却回路的支路中设置有过滤器。
根据实施例，冷却回路的支路中设置有冷却器。
根据实施例，马达壳体设置有用于排出流体的排出通道。
根据实施例，排出通道将流体排出到齿轮传动装置。
根据实施例，在排出通道中设置有用于将流体排出或推到齿轮传动装置的装置。
根据实施例，压缩机转子的轴和马达轴在水平或大致水平的轴向上延伸。
根据实施例，设置有用于马达轴承的储存部以便收集流体。
根据实施例，马达壳体设置有在螺杆式压缩机侧的法兰，法兰制造成能够充当用于从动齿轮和驱动齿轮的壳体。
附图说明
为了更好地说明本发明的特点，下面参考附图以非限制性示例描述根据本发明的流体喷入式压缩机设备的一些优选实施例，其中：
图1示意性地示出根据本发明的流体喷入式压缩机设备；
图2以放大比例示出图1中标记为F2的部分。
具体实施方式
图1中示意性示出的流体喷入式压缩机设备1主要包括螺杆式压缩机2和驱动马达3。
螺杆式压缩机2设置有压缩壳体4，压缩壳体4限定了压缩室5，两个相互配合的螺杆形压缩机转子6a、6b可旋转地安装在压缩室5中。
螺杆式压缩机2设置有用于供应气体(例如空气)的入口7和用于排出由压缩机转子6a、6b压缩的气体的出口8。
驱动马达3设置有马达壳体9，马达壳体9限定了马达室10，马达轴11可旋转地安装在马达室10中。马达轴11将驱动压缩机转子6a、6b中的至少一个。
在图1的示例中，驱动马达3是具有马达转子12和马达定子13的电马达3，马达轴11是马达转子12的一部分。
优选地，马达壳体9和压缩壳体4两者都是铸造部件。不排除两个壳体由若干单独部件组成，这些组装的部件是铸造、机加工或挤压，或通过任何其他类型生产过程生产的。
压缩壳体4和马达壳体9彼此直接连接，并且一起形成压缩机壳体14，其中，马达室10和压缩室5不相对于彼此密封。
这意味着压缩壳体4中存在的压力也允许在马达壳体9中主导。
如图1中可以看到，马达壳体9设置有在螺杆式压缩机2侧的法兰15，马达壳体9通过法兰15安装到螺杆式压缩机2的压缩壳体4。
在这种情况下，压缩机转子6a、6b的轴16和马达轴11在水平的轴向X-X'上延伸。
对于本发明，不排除这些轴6a、6b、11基本上水平延伸，换句话说，以与水平方向成小于45°的角度延伸。
根据本发明，马达轴11不直接联接到被驱动的压缩机转子6a的轴16，而是在压缩机转子6a的轴16与马达轴11之间设置有齿轮传动装置17。
该齿轮传动装置17包括位于压缩机转子6a的轴16上的从动齿轮18和位于马达轴11上的驱动齿轮19。
马达壳体9的法兰15制造成可以用作用于从动齿轮18和驱动齿轮19的壳体。
换句话说：法兰15是齿轮箱20的一部分或形成齿轮箱20。
由于马达轴11不直接联接到压缩机转子6a的轴16，所以在马达轴11上还具有马达轴承21，其与驱动马达3侧的驱动齿轮19相邻。
除了马达轴承21以外，在马达轴11的另一端23上还设置有轴承22。此外，两个压缩机转子6a、6b的轴16的两端部处设置有一个或多个轴承24。
此外，动密封件25也设置在马达轴11上与位于驱动马达3侧的马达轴承21相邻，以使得马达轴承21位于驱动齿轮19与密封件25之间。
密封件25可以是具有一个或多个密封唇的轴密封件(也称为唇形密封件)，但是在本例中优选为迷宫式密封件。
马达轴承21和密封件25都位于由马达壳体9的法兰15形成的齿轮箱20中。
密封件26也设置成与设置在马达轴11另一端23上的轴承22相邻。
密封件25、26都将确保用于润滑轴承21、22的流体不能或几乎不能进入驱动马达3的马达壳体9中。
压缩机设备1还设置有可以用来冷却和/或润滑驱动马达3和压缩机转子6a、6b的流体。该流体可以是水、合成或非合成油或任何其他类型的流体。
为此，压缩机设备1设置有冷却回路27，冷却回路27首先将流体送到驱动马达3，随后将其喷入螺杆式压缩机2中。
冷却回路27包括冷却通道，冷却通道一体化在压缩机壳体14中或不是一体化在压缩机壳体14中，并且流体通过冷却通道在压缩机设备1中循环。
驱动马达3设置有冷却套28，流体可以在冷却套28中流动。螺杆式压缩机2设置有多个喷入点29，以允许流体喷入压缩壳体4中。
冷却回路27将首先将流体送到冷却套28，随后送到喷入点29。然而，冷却回路27也可以设置成使得仅一部分流体首先送到冷却套28并随后送到喷入点29，并且其余的流体直接送到喷入点29，以便以这种方式在冷却套28中实现较少的流体流。
此外，螺杆式压缩机2设置有喷嘴30，以将一部分流体引导到齿轮18、19。这意味着喷嘴30将流体喷入齿轮箱20中。通过齿轮箱20中的储存部35，经由喷嘴30喷入的且由齿轮18、19向上抛起的一部分油也可以被带到轴承21。
冷却回路27还包括支路31，支路31将流体引导到压缩机设备1的轴承21、22、24。在这种情况下，支路31包括通到马达轴承21和在马达轴11端部23处轴承22的两个排出通道32以及通到压缩机转子6a、6b的轴承24的排出通道33。然而，在喷嘴30也将流体引导到轴承24的情况下，排出通道33也可以完全或部分地由喷嘴30替代。
换句话说，送到压缩机设备1的轴承21、22、24的油不会经由冷却套28和喷入点29以及压缩壳体4流过冷却回路27，而是将直接引导到轴承21、22、24。
通过在支路31中设置额外的过滤器，可以更多和更好地过滤这部分流体，这对于轴承21、22和24的使用寿命是有利的但不是必需的。
除此以外，在支路31中还可以设置额外的冷却器，其降低送到轴承21、22和24的这部分流体的温度，从而提供了改进的流体润滑性能。因为以这种方式不需要将全部流体流冷却到该较低温度，所以压缩机设备1的总冷却能力得以限制。并且可以防止在螺杆式压缩机2的出口8处压缩气体和流体的混合物中形成冷凝物。
此外，马达壳体9设置有排出通道34，用于排出积聚在驱动马达3中的流体，例如由于用于润滑并冷却马达轴承21和马达轴11另一端23的轴承22的流体经由迷宫式密封件25和26的小泄漏所导致的积聚。
排出通道34可以是或可以不是冷却回路27的一部分。
排出通道34使得流体能够排出到齿轮传动装置17。
因此，可以在排出通道34中设置用于将流体排出或推动到齿轮传动装置17的装置。如果排出通道34处于比齿轮传动装置17更低的位置从而需要向上推动流体，则这是必要的。
压缩机设备1的工作方式非常简单，如下所述。
在压缩机设备1的操作期间，驱动马达3将驱动压缩机转子6a的轴16，其中，马达轴11的旋转经由齿轮18、19传递到压缩机转子6a的轴16。
这样，两个压缩机转子6a、6b将围绕它们各自的轴16旋转，并压缩经由入口7吸入的空气。压缩空气将经由出口8离开压缩机设备1，并且例如输送到消费者网络。
在压缩机设备1的操作期间，将通过流体进行润滑并冷却。
为此，流体将在冷却回路27中循环。
首先，流体送到驱动马达3，在驱动马达3处流体将流动通过冷却套28并冷却驱动马达3。
随后，流体将经由冷却通道引导到螺杆式压缩机2，并经由喷入点29喷入压缩壳体4中，以确保压缩机转子6a、6b的密封、冷却和润滑。
此外，流体将经由喷嘴30从螺杆式压缩机2喷入齿轮箱20中，也就是说，喷入到齿轮18、19以进行润滑。
不言而喻，压缩机设备1的轴承21、22、24也必须有所需的润滑和冷却。
为此，支路31与排出通道32、33一起使用，排出通道32、33将流体从冷却回路27转移以将其送到轴承21、22、24。
这意味着，用于轴承的流体不会流经驱动马达3。在流动通过轴承21、22、24之后，流体将重新进入螺杆式压缩机2的冷却回路。
排出通道32、33将流体引导到马达轴承21、马达轴11另一端23的轴承22、和螺杆式压缩机2的轴承24。
通过提供单独的支路31，通过在支路31中设置过滤器仍然可以额外地过滤由支路31分离出的用于轴承21、22、24的流体。
除了使用支路31和排出通道32来向马达轴承21供应流体以外，还可以用来自储存部35的流体润滑马达轴承21。
在压缩机设备1的操作期间，齿轮18、19将旋转，并且经由喷嘴30积聚在齿轮箱20中的流体将向上抛起以积聚在储存部35中。
利用收集在储存部35中的流体，可以额外地润滑马达轴承21。
尽管马达轴11上的马达轴承21和另一轴承22设置有密封件25、26以防止喷入到轴承21、22的流体积聚在马达壳体9中，但流体仍有可能泄漏到马达壳体9中。
该流体将能够经由为此提供的排出通道34流走。排出通道34将流体引导到齿轮箱20，然后从齿轮箱20收纳到冷却回路27中。
由于压缩机设备1的卧式布置，不能利用重力通过流体在重力影响下流走来防止马达壳体9完全充满流体，因此需要这些排出通道34。
以这种方式，可以仅用一个一体化的冷却回路27来冷却并润滑压缩机设备1，这样同时确保了马达壳体9不会充满流体。
在图2中，更详细地示出图1的齿轮传动装置17，其中，清楚可见迷宫式密封件25不是制成为安装在马达轴11上的单独部件，而是作为一体化部件，这是通过使马达轴11和马达壳体9在马达轴承21附近具有特殊形状来实现的。
半圆形凹槽36设置在马达轴11中。在压缩机壳体14中，更具体地在马达壳体9中，凹部37设置有向着马达轴承21的方向上朝向马达轴11的倾斜侧38。
凹槽36与凹部37相对，以使得经由马达轴承21到达密封件25的流体积聚在凹槽36中并且被向上离开马达轴11推回。
以这种方式，流体被送到凹部37，在凹部37处经由倾斜侧38朝马达轴承21的方向上送回。
以这种方式，可以避免流体在迷宫式密封件25旁边经过，即积聚在驱动马达3中。
本发明不限于作为示例描述并在图中示出的实施例；在不脱离本发明范围的情况下，根据本发明的流体喷入式压缩机设备可以以所有形状和尺寸来实现。

Claims (15)

1.一种流体喷入式压缩机设备(1)，其至少设置有：
螺杆式压缩机(2)，其具有由压缩壳体(4)形成的压缩室(5)，一对相互配合的螺杆形的压缩机转子(6a、6b)可旋转地安装在压缩壳体(4)中；
驱动马达(3)，其设置有由马达壳体(9)形成的马达室(10)，马达轴(11)可旋转地安装在马达壳体(9)中，马达轴(11)驱动两个螺杆形的压缩机转子(6a、6b)中的至少一个；
在螺杆式压缩机(2)上的入口(7)和出口(8)，分别用于供应气体和用于排出压缩气体；
其中，压缩壳体(4)和马达壳体(9)彼此直接连接以形成压缩机壳体(14)；
其特征在于，压缩机设备(1)还设置有：
在压缩机转子(6a、6b)之一的轴(16)与马达轴(11)之间的齿轮传动装置(17)，其包括在所述压缩机转子(6a、6b)之一的轴(16)上的从动齿轮(18)和在马达轴(11)上的驱动齿轮(19)；
在马达轴(11)上的马达轴承(21)，其与驱动马达(3)侧的驱动齿轮(19)相邻；
动密封件(25)，其在驱动马达(3)侧与马达轴承(21)相邻，以使得马达轴承(21)位于驱动齿轮(19)与动密封件(25)之间。
2.根据权利要求1所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，动密封件(25)是迷宫式密封件或具有一个或多个密封唇的轴密封件。
3.根据权利要求2所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，迷宫式密封件制成为马达轴(11)中的半圆形凹槽(36)和压缩机壳体(14)中的凹部(37)，凹部(37)具有向着马达轴承(21)的方向上朝向马达轴(11)的倾斜侧(38)，其中，凹部(37)与凹槽(36)相对，以使得经由马达轴承(21)到达迷宫式密封件的流体积聚在凹槽(36)中、向上离开马达轴(11)被推回到压缩机壳体(14)中的凹部(37)、并通过该凹部(37)向着马达轴承(21)的方向上送回。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，流体喷入式压缩机设备设置有用来冷却和/或润滑驱动马达(3)和压缩机转子(6a、6b)的流体。
5.根据权利要求4所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，流体喷入式压缩机设备设置有冷却回路(27)，冷却回路(27)首先将流体送到驱动马达(3)，随后将流体喷入螺杆式压缩机(2)中。
6.根据权利要求5所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，螺杆式压缩机(2)设置有喷嘴(30)，以将一部分流体引导到从动齿轮(18)和驱动齿轮(19)。
7.根据权利要求5所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，冷却回路(27)设置有支路(31)，支路(31)将流体引导到压缩机设备(1)的马达轴承(21)。
8.根据权利要求7所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，冷却回路(27)的支路(31)中设置有过滤器。
9.根据权利要求7所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，冷却回路(27)的支路(31)中设置有冷却器。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，马达壳体(9)设置有用于排出流体的排出通道(34)。
11.根据权利要求10所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，排出通道(34)将流体排出到齿轮传动装置(17)。
12.根据权利要求10所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，在排出通道(34)中设置有用于将流体排出或推到齿轮传动装置(17)的装置。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，压缩机转子(6a、6b)的轴(16)和马达轴(11)在水平或大致水平的轴向(X-X')上延伸。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，设置有用于马达轴承(21)的储存部(35)以便收集流体。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的流体喷入式压缩机设备，其特征在于，马达壳体(9)设置有在螺杆式压缩机(2)侧的法兰(15)，法兰(15)制造成能够充当用于从动齿轮(18)和驱动齿轮(19)的壳体。
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