CN1499080A - 螺杆式压缩机 - Google Patents

Abstract

在用于制冷装置的螺杆式压缩机中，螺杆转子的吸入侧转子轴由用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承来支承，环形间隙形成在径向止推滚珠轴承与吸入侧轴承壳体之间，并且该径向止推滚珠轴承的外环的最外端面借助于固定到吸入侧轴承壳体的端面上的加压件由弹簧件来施压，由此该径向止推滚珠轴承在吸入侧轴承壳体内沿推力方向可移动地被保持。螺杆转子的排出侧转子轴由用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承和用于反向推力载荷的径向止推滚珠轴承来支承，该轴承在排出侧轴承壳体内保持在预确定的位置。所提供的螺杆式压缩机使得结构简化、尺寸减小、并减轻了维护负担。

Description

螺杆式压缩机

技术领域

本发明涉及螺杆式压缩机，尤其涉及用于在制冷装置中压缩制冷剂的螺杆式压缩机。

背景技术

到目前为止，应用于制冷装置的螺杆式压缩机是公知的，(例如美国专利No.6183227)。

螺杆式压缩机总体上分为油冷却式的螺杆式压缩机和无油式的螺杆式压缩机。在油冷却式的螺杆式压缩机中，油供给到转子腔中，以便在转子之间进行密封；在转子和转子腔的内壁之间进行密封；冷却由于压缩引起的温度升高的部分；以及用于润滑。在无油式的螺杆式压缩机中，油不供给到转子腔中，轴承部分通过密封完全地与转子腔隔断，并且同步齿轮用于在阴转子与阳转子之间传递旋转驱动力。对于压缩机主体本身的结构，无油式的螺杆式压缩机比油冷却式的螺杆式压缩机更复杂。在相同的排气容积的情况下，无油式的螺杆式压缩机由于其本身的复杂结构因此其比油冷却式的螺杆式压缩机更昂贵。另外，在无油式的螺杆式压缩机中，转子之间的间隙和转子与转子腔内壁之间的间隙大于油冷却式的螺杆式压缩机中的相应间隙。在无油式的螺杆式压缩机中，经这些间隙泄漏的气体量也较大。因此，通常使用油冷却式的螺杆式压缩机，而通常不使用无油式的螺杆式压缩机，除非在特殊用途情况下，即，只需要干净的压缩气体，在压缩气体中不允许含有润滑油。

在美国专利No.6183227中，披露了一种如图4所示的油冷却式的螺杆式压缩机。该螺杆式压缩机30在整体式壳体31中具有一对相互啮合的阳、阴转子32和马达33。气体入口35形成在整体式壳体31的一个端部处，该气体入口35设置有过滤器34。排出端口36形成在螺杆转子32的位于马达33附近一个端部处，而排出端口37形成在螺杆转子32的相对端部处。

对于径向载荷，螺杆转子32的吸入侧转子轴41在吸入侧轴承壳体42中由两个圆柱滚子轴承43a和43b可旋转地支承，该圆柱滚子轴承的外环以适当的间隔保持在预定位置。螺杆转子32的排出侧转子轴44布置在排出侧轴承壳体45中，以便彼此紧密接触，并且对于径向载荷，该转子轴44由一个圆柱滚子轴承46可旋转地支承，该圆柱滚子轴承的外环保持在预定位置；对于正向推力载荷由两个径向止推滚珠轴承47a和47b支承；并且对于反向推力载荷由一个径向止推滚珠轴承48来支承。对于推力载荷，从吸入侧朝向排出侧的方向假定为反方向，而从排出侧朝向吸入侧的方向假定为正方向。

成对的阳转子和阴转子32中的一个的吸入侧转子轴41如图4所示，该转子轴41连接到马达33的输入轴49上，以便一体地旋转，并且马达33使得螺杆转子32旋转。因为螺杆式压缩机30是油冷却式的，油经油流动路径(未示出)供给到在吸入侧轴承壳体42中的轴承部分中、在排出侧轴承壳体45中的轴承部分中、以及与螺杆转子32的排出端口37不连通的齿间隙中。

当螺杆式压缩机30应用于制冷装置时，气态制冷剂经过滤器34从气体入口35进入螺杆式压缩机30，该制冷剂流经马达33并从吸入端口36被吸入到旋转的螺杆转子32的齿间隙中，由此该制冷剂在供给油的情况下被压缩。由此压缩的气态制冷剂与油一起从排出端口37排到油分离/回收单元，制冷剂和油在其中彼此分离。制冷剂随后流经冷凝器并引入膨胀阀和蒸发器。另一方面，与制冷剂分离的油存储在油槽中并随后经上述油流动路径供给到吸入侧轴承壳体42中的的轴承部分中、在排出侧轴承壳体45中的轴承部分中、以及与螺杆转子32的排出端口37不连通的齿间隙中。油反复地进行循环。

在螺杆转子32中，径向载荷施加在吸入侧和排出侧上，并且径向载荷由吸入侧圆柱滚子轴承43a和43b以及排出侧圆柱滚子轴承46来承载。另外，由于吸入侧与排出侧之间的压力差，正向推力载荷从排出侧朝向吸入侧作用在螺杆转子32上，并且螺杆转子32承受由于气体压缩以及由此引起温度升高所导致的热膨胀。然而，两个径向止推滚珠轴承47a和47b用于正向推力载荷并且一个径向止推滚珠轴承48用于反向推力载荷，这限制了排出侧转子轴44沿推力方向的移动。

另一方面，吸入侧转子轴41仅由圆柱滚子轴承43a和43b来支承，该轴承允许外环相对于内环沿推力方向自由地运动，并且其沿推力方向的运动完全不受限制。因此，在螺杆转子32热膨胀的情况下，吸入侧转子轴41沿推力方向相对于吸入侧轴承壳体42移动。在这种情况下，正是油确保了在每一个轴承中的平滑运动。

如上所述，螺杆式压缩机本身的结构在油冷却式中比在无油式中更简单，但是在油冷却式的螺杆式压缩机的情况下，不仅需要油分离/回收单元以及油冷却器和油过滤器，还需要包括这些装置的油流动路径。作为附加的问题，需要对这些装置进行维护以及对油进行控制。即，如果将油冷却式的螺杆式压缩机应用于制冷装置，除了制冷剂循环路径之外，必需提供用于油循环的油流动路径。

所希望的是，具有简单的结构且不需要使用油的油冷却式的螺杆式压缩机应用于制冷装置；但是，即使采用了这种螺杆式压缩机，也必需使用液体以替代油。

在这种连接形式中，将描述以下的情况，其中在冷凝器中冷凝后并且在到达膨胀阀之前的液体制冷剂的一部分用于如图4所示的该螺杆式压缩机30，以便作为油的替代物。

在该螺杆式压缩机30中，圆柱滚子轴承43a和43b用于吸入侧转子轴41，而圆柱滚子轴承46用于排出侧转子轴44。在这些轴承中，圆柱滚子与以线接触方式与内环和外环接触，因此难以用制冷剂进行润滑。更具体地说，在使用径向止推滚珠轴承的情况下，滚珠以点接触方式与内环和外环接触，因此通过使得液体制冷剂存在于点接触部分中可在滚珠与内环和外环之间进行润滑。但是，在使用圆柱滚子轴承的情况下，难以使得比油更低黏度的液体制冷剂存在于圆柱滚子与内环和外环之间的线接触部分中，因此不充分的润滑将导致圆柱滚子轴承的咬合问题。

发明内容

为了消除以上的现有技术的问题，本发明旨在提供一种螺杆式压缩机，该压缩机结构简化、尺寸减小、并减轻了维护负担。

为了解决上述问题，在本发明的第一方面，提供了一种螺杆式压缩机，其包括：螺杆转子；该螺杆转子的吸入侧转子轴；覆盖该吸入侧转子轴的吸入侧轴承壳体；吸入侧径向止推滚珠轴承，该吸入侧径向止推滚珠轴承可旋转地支承吸入侧转子轴并且被保持，以便在吸入侧轴承壳体内沿推力方向可移动；螺杆转子的排出侧转子轴；覆盖排出侧转子轴的排出侧轴承壳体；以及排出侧径向止推滚珠轴承，该排出侧径向止推滚珠轴承可旋转地支承该排出侧转子轴，并且在排出侧轴承壳体内保持在预确定的位置。

在本发明的第二方面中，与上述第一方面组合，提供了一种螺杆式压缩机，其还包括：固定到该吸入侧轴承壳体的端面上的加压件；和弹簧件，其中，环形间隙形成在该吸入侧轴承壳体与该吸入侧径向止推滚珠轴承之间，并且该吸入侧径向止推滚珠轴承的外环的最外端面借助于加压件由该弹簧件来施压。

因此，在这种螺杆式压缩机中，冷凝的制冷剂以液态供给到轴承部分中并且可用于润滑和密封，因此消除了使用油的需要。其结果为，例如为油分离/回收单元和油管路的所有与油相关的装置过去还占用相当大的面积，并具有结构复杂性，还增加了整个设备的体积和安装面积，并且增加了成本；由于本发明，所有这些与油相关的装置现在变得不是必要的，并且简化整个设备的结构并减小了尺寸。此外，与油相关的维护工作和油的控制过去还是使用油的负担，现在成为不是必要的。由此，可获得各种效果。

在本发明的第三方面中，与上述第一方面或第二方面组合，提供了一种螺杆式压缩机，其中润滑剂涂层施加到吸入侧轴承壳体的内周表面上。

使用这种结构，除了上述效果之外，可获得更平滑地应对螺杆转子的热膨胀的效果。

附图说明

图1是依据本发明的用于制冷装置的螺杆式压缩机的截面图；

图2是图1所示的螺杆式压缩机的吸入侧轴承部分的局部放大截面图；

图3是图1所示的螺杆式压缩机的排出侧轴承部分的局部放大截面图；和

图4是常规的油冷却式的螺杆式压缩机的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的实施例进行描述。

图1-3示出了依据本发明的用于制冷装置的螺杆式压缩机。

螺杆式压缩机1在整体式壳体31中具有一对相互啮合的阳、阴转子32和马达33。气体入口35形成在整体式壳体31的一个端部处，该气体入口35设置有过滤器34。排出端口36形成在螺杆转子32的位于马达33附近一个端部处，而排出端口37形成在螺杆转子32的相对端部处。

成对的阳、阴转子32中的一个的吸入侧转子轴41如图1所示，该转子轴41连接到马达33的输入轴49上，以便一体地旋转，并且马达33使得螺杆转子32旋转。

当该螺杆式压缩机1应用于制冷装置时，气态制冷剂经过滤器34从气体入口35进入螺杆式压缩机1，该制冷剂流经马达33并从吸入端口36被吸入到旋转的螺杆转子32的齿间隙中，由此该制冷剂被压缩。由此压缩的气态制冷剂从排出端口37排出。该制冷剂随后流经冷凝器并引入膨胀阀和蒸发器。

在该螺杆式压缩机1中，油不供给到待压缩的气体中。液体制冷剂代替油以用于轴承润滑。

在该螺杆式压缩机1中，对于正向推力载荷，吸入侧转子轴41由两个径向止推滚珠轴承11a和11b可旋转地支承，而排出侧转子轴44对于正向推力载荷由三个径向止推滚珠轴承12a、12b、和12c支承，对于反向推力载荷由一个径向止推滚珠轴承13来支承。在吸入侧和排出侧上，用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承的数量和用于反向推力载荷的径向止推滚珠轴承的数量不受限制。以上涉及的相应数目可改变。

用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承11a和11b的内环固定在吸入侧转子轴41上的预定位置处，环形槽14形成在用于正向推力的径向止推滚珠轴承11a和11b的外环与吸入侧轴承壳体42的内周表面之间。环形槽14形成作为非常小的间隙(例如0.02-0.05mm)，以便甚至在吸入侧上存在径向载荷时不阻碍螺杆转子的基本运转。这样，用于正向推力轴承的径向止推滚珠轴承11a和11b的外环相对于吸入侧轴承壳体42的内周表面可移动。另外，环形加压件1 5固定到吸入侧轴承壳体42的端面上，并且用于正向推力轴承的径向止推滚珠轴承11a和11b的外环的最外端面由该加压件15经弹簧件16来施压。其结果为，用于正向推力轴承的径向止推滚珠轴承11a和11b沿推力方向可移动地保持，同时在吸入侧轴承壳体42中持续地承受沿朝向螺杆转子32的方向的弹簧力。该弹簧件16的形状不限于所示形式，其可以是在由具有弹性的材料制成的弹簧件范围内的任何的形式。

用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承12a、12b、和12c以及用于反向推力载荷的径向止推滚珠轴承13的内环位于排出侧上，该内环固定在排出侧转子轴44上的预定位置处，而其外环固定到排出侧轴承壳体45的内周表面的预定位置处。这样，用于正向推力载荷的径向止推滚珠轴承12a、12b、和12c以及用于反向推力载荷的径向止推滚珠轴承13在排出侧轴承壳体45内保持在预定位置处，并且限制了排出侧转子轴44相对于排出侧轴承壳体45的相对运动。

间隙还分别地形成在螺杆转子32的吸入侧和排出侧端面处。例如，大约0.2mm的间隙形成在吸入侧端面处，大约0.05mm的间隙形成在排出侧端面处。

在上述构造的螺杆式压缩机1中，所使用的所有轴承是径向止推滚珠轴承，因此使得可使用液体制冷剂来润滑轴承。另外，甚至当螺杆转子32出现热膨胀时，该热膨胀可由用于正向推力轴承的吸入侧径向止推滚珠轴承11a和11b沿推力方向的运动来吸收。

明显的是，所述的每一个径向止推滚珠轴承不仅可承载推力载荷而且可承载径向载荷。

用于正向推力轴承的径向止推滚珠轴承11a和11b与吸入侧轴承壳体42之间的环形间隙是非常小的。优选的是，例如为二硫化钼涂层或称为特氟隆涂层的润滑剂涂层可施加到吸入侧轴承壳体42的内周表面上。

因此，该螺杆式压缩机1允许由液体制冷剂来替代油，以用于轴承润滑，并且当该压缩机应用于制冷装置时，该压缩机不必使用包括油分离/回收单元的与油相关的装置，并且不需要对其进行维护和对油进行控制。

Claims (3)

1.一种螺杆式压缩机，其包括：

螺杆转子；

所述螺杆转子的吸入侧转子轴；

吸入侧轴承壳体，所述吸入侧轴承壳体覆盖所述吸入侧转子轴；

吸入侧径向止推滚珠轴承，所述吸入侧径向止推滚珠轴承可旋转地支承所述吸入侧转子轴并且被保持，以便在所述吸入侧轴承壳体内沿推力方向可移动；

所述螺杆转子的排出侧转子轴；

排出侧轴承壳体，所述排出侧轴承壳体覆盖所述排出侧转子轴；以及

排出侧径向止推滚珠轴承，所述排出侧径向止推滚珠轴承可旋转地支承所述排出侧转子轴，并且在所述排出侧轴承壳体内保持在预确定的位置。

2.如权利要求1所述的螺杆式压缩机，其特征在于，其还包括：

固定到所述吸入侧轴承壳体的端面上的加压件；和

弹簧件，

其中，环形间隙形成在所述吸入侧轴承壳体与所述吸入侧径向止推滚珠轴承之间，并且所述吸入侧径向止推滚珠轴承的外环的最外端面借助于所述加压件由所述弹簧件来施压。

3.如权利要求1所述的螺杆式压缩机，其特征在于，润滑剂涂层施加到所述吸入侧轴承壳体的内周表面上。

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