CN1274410A - 螺旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋式压缩机,包括一壳体(12),壳体内设有初级转子(14)和二级转子(16),这两个转子各具有一轴(18,24)和一螺旋转动体(20,26)。二级转子(16)轴向支承在初级转子(14)上。只有初级转子(14)具有轴向支承部(22),支承在壳体(12)的轴向支承部(66)上。省略了二级转子和壳体之间的轴向轴承,使二级转子更易于安装。

Description

螺旋压缩机
本发明涉及一种螺旋压缩机，该压缩机具有一壳体，壳体内设有一初级转子和一二级转子，每个转子各具有一轴和一螺旋转动体。
螺旋压缩机用来压缩气体物质，例如空气，使之可用作压缩气体。由DE-A-42 27 332公开了一种螺旋压缩机，其中马达驱动的初级转子驱动二级转子。初级和二级转子的轴在其两端用滚针轴承径向支承。而且，两个转子的轴在其一端均由一些球轴承轴向支承。所述球轴承沿初级和二级转子的轴向承受气体压缩过程中产生于螺旋转动体之间的力。减摩轴承在操作过程中会生热，这会导致热的不均匀分布从而在轴内产生应力。DD-PS 84 891和US-A-38 11 805公知的压缩机中，其初级和二级转子都设有构造成滑动轴承的轴向支承，从而产生较少的热。US 32 75 226描述了一种螺旋压缩机，其中初级和二级转子都由减摩轴承轴向支承，初级转子还由一个盘额外地轴向支承。初级和二级转子的轴承组合使已知的螺旋压缩机的构造变得复杂，从而造价昂贵。
本发明的目的在于简化和改进螺旋压缩机内初级和二级转子的支承。
本发明的目的是根据具有权利要求1的特征来解决的。
根据本发明的螺旋压缩机，二级转子由初级转子轴向支承。只有初级转子具有轴向支承部分，该部分支承在壳体的轴向支承部。因此二级转子仅通过径向轴承由壳体直接支承，而不再通过其本身的轴向支承直接由壳体支承。二级转子的轴向力通过其螺旋转动体传递到初级转子的螺旋转动体上。初级转子的轴向轴承由初级转子和壳体的轴向支承部构成，从而承受初级和二级转子的全部轴向力。
由于省略了二级转子和壳体之间的轴向轴承，降低了支承初级和二级转子的整体复杂程度，这样就至少减少了一个(轴向)轴承。
由壳体支承的轴向轴承只用于初级转子，在气体压缩过程中产生的大部分轴向力均作用在该轴承上。在气体压缩过程中产生的轴向力只有相当小的一部分作用在二级转子上，二级转子通过其螺旋转动体的齿侧面支承在初级转子的螺旋转动体上。
由于作用于初级转子的轴向力比作用在二级转子上的轴向力大得多，所以只在初级转子上设轴向轴承。这种结构下，只有二级转子的相对低的轴向力需要通过螺旋转动体的齿牙传递到初级转子上。一般情况下，也可以用壳体内的轴向轴承来轴向地支承二级转子，初级转子通过螺旋转动体轴向支承在二级转子上，而不再具有与壳体连接的初级转子自身的轴向轴承。
在一个优选实施例中，轴向轴承由轴向支承部分形成，构造成滑动轴承。径向轴承也可以制成滑动轴承。轴向滑动轴承的构造比减摩轴承简单，因此易于降低螺旋压缩机的制造成本。滑动轴承还具有一优点，即不会产生大量的热，因此转子轴即使在高速状态下仍能保持无应力运转。滑动轴承可以在螺旋压缩机压缩腔内当作润滑和密封物质的相同介质加以润滑。油或水可以用作滑动、润滑和密封的流体。然而空气也可以用作滑动轴承流体。
当初级转子是带驱动时，最好在驱动侧用减摩轴承来作径向轴承，因为滑动轴承不适用于很高径向应力的场合。
在一个优选实施例中，二级转子通过螺旋转动体的啮合齿仅由初级转子轴向支承。螺旋转动体的齿牙的构造可以使相当微小的轴向力或根本没有轴向力作用在二级转子上，这样使二级转子上的微小轴向力可以毫无问题地通过螺旋转动体的齿传递到初级转子上。为了将轴向力从二级转子传递到初级转子上，无需设置另外的装置。
二级转子最好具有一轴向张紧装置，该装置轴向偏压在二级转子上。该轴向张紧装置不必设置一止动件来支承二级转子，而是向二级转子施加一恒定的偏压力，最好施加在二级转子轴上，该偏压力与在气体压缩过程中作用在二级转子上的预定轴向应力大致相当。因此，该张紧装置基本上可以抵消作用在二级转子上的轴向力，使得只有微小的或根本没有轴向力从二级转子传递到初级转子上。在一个优选实施例中，轴向张紧装置构造成液力张紧装置，作用在二级转子的轴或螺旋转动体上。该张紧装置也可以供以气体。
初级转子的轴向支承部最好设在初级转子的螺旋转动体上。由壳体支承的不是初级转子的轴，而是初级转子的螺旋转动体。该螺旋转动体上会产生由压缩引起的和从二级转子上传过来的轴向力。该转动体直接由壳体支承，壳体承受轴向力而没有通过其他组件进行传递。因此，初级转子不会对轴作用轴向力，所以该轴只承受低度的扭矩和剪力载荷。
在一个优选实施例中，初级转子的轴向支承部分构造在螺旋转动体的轴向前壁上。壳体的轴向支承部分构造成一环形盘状跑合面，其两个轴向支承部分共同构成滑动轴承。初级转子螺旋转动体的前壁构成支承在壳体环状跑合面上的支承面。在这种结构中，无需在初级转子上设特殊的支承部。这使得初级转子制造更加廉价。
在另一实施例中，初级转子包括一位于螺旋转动体轴向前端面的滑动支承盘，它与壳体的轴向支承部跑合面共同构成滑动轴承。
在初级转子转动体的前端面上设有一环形滑动支承盘，构成一封闭的径向跑合面。
螺旋转动体的前壁或滑动支承盘最好包括基本上呈径向的润滑液槽。被引入轴附近或螺旋转动体基部的润滑液，可利用向心力经由所述槽向外供出。这样就会在螺旋转动体的整个径向面和外圆周面上形成滑动薄膜。
在一个优选实施例中，槽呈圆弧形，从径向看，每个槽的外末端沿转子转动方向的反向刻制。这使得螺旋转动体的整个径向面和外圆周面的润滑液分布得非常均匀。
槽最好是T形，其垂直部分呈径向布置，水平部分沿周向垂直布置。T形槽在初级转子的两个转动方向都可保证滑动轴承的良好润滑。
在一个优选实施例中，二级转子螺旋转动体的前端面轴向支承在初级转子的滑动盘上。二级转子转动齿的前表面靠在滑动支承盘的转动体末端。这样便通过简单装置实现二级转子的轴向支承，即使很大的轴向力也可以传递。
在一个优选实施例中，初级转子的螺旋转动体、轴和滑动支承盘制成整体。初级转子可用复合材料通过铸造、压力铸造等方法在阴模内制造。
或者，滑动支承盘可以分开制造，并通过铸造、螺栓连接或其他任何方式紧固在初级转子的轴和/或螺旋转动体上。在滑动支承盘和初级转子分开制造的情况下，可以为轴、转动体和滑动支承盘选择不同的材料，以更好地适应不同元件的不同物理需求。例如，螺旋转动体可用一般的方法采用复合材料轧制，随后将金属滑动支承盘螺栓连接到螺旋转动体上。
根据一个优选实施例，在二级转子或初级转子的轴上设有一特殊的径向轴套。例如，初级转子整体制造，随后可向轴提供径向轴承的超滑介质。
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。附图中：
图1示出螺旋压缩机，包括具有轴向滑动轴承的初级转子和由初级转子轴向支承的二级转子；
图2示出初级转子轴向轴承部分的第一实施例；
图3示出初级转子轴向轴承部分的第二实施例；
图4示出初级转子轴向轴承部分的第三实施例；
图5示出具有一独立滑动支承盘的初级转子的第一实施例；
图6示出初级转子和安装后的图5中的滑动支承盘；
图7示出整体型初级转子的第二实施例；和
图8示出初级转子的第三实施例，其轴上装有径向轴承衬套。
图1示出一种螺旋压缩机10，用来产生无油压缩气体，例如空气。螺旋压缩机10包括一壳体12，壳体内具有彼此轴向平行布置的初级转子14和二级转子16。初级转子14基本上由轴18、螺旋转动体20和用作初级转子14轴向轴承部分的滑动支承盘22组成。二级转子16主要设有轴24和螺旋转动体26。二级转子的轴24和螺旋转动体26的直径比初级转子14的轴18和螺旋转动体20的小。初级转子14和二级转子16都用复合材料整体制造。
初级转子14可以通过从壳体12伸出的轴伸28来驱动。该驱动最好由与初级转子的纵向轴线轴向对齐的电动机直接执行。为了承受作用在初级转子14上的径向力，初级转子的轴18由两个位于壳体12内的径向轴承30，32支承。同样，二级转子16由壳体12内的两个径向轴承34，34支承。所有径向轴承30，32，34，36都制成滑动轴承。由壳体12封闭的空间内，初级转子的螺旋转动体20和二级转子的螺旋转动体26的布置，形成螺旋压缩机10的压缩腔27，在此腔内压缩气体。壳体12包括一未示出的气体通道，位于轴伸28侧，经由该通道，被压缩的气体可流入压缩腔27。在由螺旋转动体20，26的齿牙21，25形成的腔，即压缩腔27内，气体被压缩并以压缩状态从形成于压缩腔27对侧轴端处的壳体上的孔排出，该孔未示出。螺旋压缩机或初级和二级转子14，16的这一排出侧指的是输出侧。
径向轴承30，32和36大体上具有相同的构造。润滑液，即水，通过润滑液入口38，39，41进入环形槽44。每个轴18，24上都装有被环形槽44包裹的轴套46，轴套46上具有三个径向孔48，通过孔48润滑液可以流到轴18，24各自的外圆周面上。
在两个径向轴承32，36的输出端，润滑液沿轴18，24轴向分配，流向压缩腔27的润滑液通过环形槽50和积流导管52，54进入润滑液收集腔57。润滑液通过两个孔56，58注入压缩腔27内。
在初级转子14的径向轴承30的驱动端，润滑液沿轴套46在两个轴向流动，即向润滑液排出口60和滑动支承盘22。
在二级转子16的非输出端的径向轴承34处，润滑液流经轴24的轴向孔62和彼此呈120°角布置的三个径向孔64，到达轴的圆周面或轴套47。在此润滑液从轴的圆周上流向压缩腔27。
初级转子14具有一构造成滑动轴承的轴向轴承15。轴向轴承15的一个轴向支承部分由滑动支承盘22构成，该滑动支承盘设在螺旋转动体20的前端面上并在轴向往后终止。另一轴向支承部分由壳体12的环状盘形跑合面66构成。滑动支承盘22和壳体12的环状盘形跑合面66，68共同构成滑动轴承，在壳体12内直接支承初级转子18的螺旋转动体20。
轴向轴承15的润滑液从环形槽72的入口70处进入，到达轴向延伸到滑动支承盘22的初级转子轴18。润滑液以与压缩空气的压力大致相当的约10巴的压力来供给。
根据图2，滑动支承盘22具有一定数量的槽23，以顶部弯尖的圆弧形式径向向外伸出，通过这些槽，借助于初级转子14转动而产生的向心力将润滑液向外供出。
润滑液离开滑动支承盘22的槽23，并且在保证滑动支承的轴向轴承15的跑合面66，68之间形成一液体薄膜。润滑液继续外流，最后进入压缩腔27中。
二级转子16的螺旋转动体26的齿25与初级转子14的螺旋转动体20的齿21相啮合。通过齿21和25的齿侧面将二级转子16的轴向力传到初级转子14的齿21上。
在二级转子16的轴24的前端面74的区域，由壳体12的盖78封闭一个液体腔76，径向轴承34的润滑液通过入口40喂入该腔内。该润滑液在轴24的前端面74上作用一约10巴的液体压力，因而向二级转子16施加一轴向力，用来抵消气体压力产生的过程中形成的并作用在二级转子16上的轴向力。这种结构起到气动张紧装置的作用，可轴向缓冲二级转子16，但并不包括在给定的轴向位置用来固定二级转子16的止动件。
除了轴向张紧装置80和借助于螺旋转动体20，26的二级转子的轴向支承外，二级转子16还由滑动支承盘22的背侧82支承，该背侧支承二级转子螺旋转动体26的齿25的前端面83。
图3示出滑动支承盘22′的第二个实施例，其上设有T形润滑液槽84。垂直槽85沿径向布置，水平槽与之相垂直。槽84的这种结构，可以在两个转动方向上驱动初级转子14′，并且在两个转动方向上均可保证足够的润滑。
图4示出初级转子14″的另一实施例，其中不设滑动支承盘，但是齿25的前端面88起到滑动支承面的作用。为了更有利于润滑液的分配，在前端面88上设有润滑液弧形槽89。
图5中示出的初级转子90基本上包括两部分：与螺旋转动体94制成一体的轴92，即用复合材料或金属材料制造；和用具有良好润滑性能的材料制成的滑动支承盘22′。该滑动支承盘22′设有四个轴向的驱动爪95，装入螺旋转动体94上的配合孔中。
如图6所示，滑动支承盘22′推向轴92，驱动爪95插入螺旋转动体94的配合孔中。这样，滑动支承盘22′就固定在螺旋转动体94上。
或者，滑动支承盘可单独制造，在初级转子90铸造时将滑动支承盘与初级转子铸成一体。
图7示出图1的初级转子14。
图8中示出初级转子，其中在螺旋转动体26两侧的轴18上设有径向轴套102，该轴套比轴的材料具有更好的润滑性，可以用所谓的超滑材料制造。

Claims (15)

1.螺旋压缩机，包括一壳体(12)，壳体内设有一初级转子(14)和一二级转子(16)，每个转子上各自设有轴(18，24)和螺旋转动体(20，26)，其特征为，二级转子(16)由初级转子(14)轴向支承，而且，仅有初级转子(14)包括一转动轴向轴承部分(22)，该部分由壳体(12)的固定轴向支承部(66)来支承。
2.如权利要求1的螺旋压缩机，其特征为，轴向轴承(15)由轴向支承部分(22，26)构成，其构造是滑动轴承。
3.如权利要求1或2的螺旋压缩机，其特征为，所述的二级转子(16)由所述的初级转子(14)仅通过螺旋转动体(20，26)的啮合齿(21，25)来轴向支承。
4.如权利要求1到3之一的螺旋压缩机，其特征为，设有轴向张紧装置(80)，该装置将所述的二级转子(16)朝输出端轴向偏压。
5.如权利要求4的螺旋压缩机，其特征为，所述轴向张紧装置(80)构造成液压张紧装置，作用在所述的二级转子(16)的轴(24)或螺旋转动体(26)上。
6.如权利要求1到5之一的螺旋压缩机，其特征为，所述的初级转子(14)的轴向支承部分(22)设在所述的螺旋转动体(20)上。
7.如权利要求6的螺旋压缩机，其特征为，螺旋转动体(20′)的轴向前壁(88)作为初级转子(14″)的轴向支承部分，环形跑合面(66)作为所述壳体(12)的轴向支承部分，这两个轴向支承部分构成滑动轴承(88，66)。
8.如权利要求6的螺旋压缩机，其特征为，所述的初级转子(14)包括一滑动支承盘(22)，该盘构成位于螺旋转动体(20)吸入侧的轴向前端面上的轴向支承部分，滑动支承盘(22)和壳体(12)的轴向支承部分的跑合面(66)共同构成滑动轴承。
9.如权利要求7或8的螺旋压缩机，其特征为，所述螺旋转动体的前壁(88)和滑动支承盘(22)还包括润滑液的径向槽(23，89)。
10.如权利要求9的螺旋压缩机，其特征为，所述槽(23，89)呈弧形。
11.如权利要求9的螺旋压缩机，其特征为，所述槽(84)呈T形。
12.如权利要求1到11之一的螺旋压缩机，其特征为，二级转子的螺旋转动体(26)的前表面轴向支承在所述初级转子(14)的滑动支承盘(22)上。
13.如权利要求1到12之一的螺旋压缩机，其特征为，初级转子(14)的螺旋转动体(20)、轴(18)和滑动支承盘(22)制成一体。
14.如权利要求1到12之一的螺旋压缩机，其特征为，所述滑动支承盘(22′)通过铸造、螺柱连接或其他任何方式连接到所述初级转子(90)的轴(92)或螺旋转动体(94)上。
15.如权利要求1到14之一的螺旋压缩机，其特征为，在所述初级转子和/或二级转子(14，16)的轴(18)上设有径向轴套(102)。
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