專利名稱：螺旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺旋壓縮機，該壓縮機具有一殼體，殼體內設有一初級轉子和一二級轉子，每個轉子各具有一軸和一螺旋轉動體。
螺旋壓縮機用來壓縮氣體物質，例如空氣，使之可用作壓縮氣體。由DE-A-42 27 332公開了一種螺旋壓縮機，其中馬達驅動的初級轉子驅動二級轉子。初級和二級轉子的軸在其兩端用滾針軸承徑向支承。而且，兩個轉子的軸在其一端均由一些球軸承軸向支承。所述球軸承沿初級和二級轉子的軸向承受氣體壓縮過程中產生于螺旋轉動體之間的力。減摩軸承在操作過程中會生熱，這會導致熱的不均勻分布從而在軸內產生應力。DD-PS 84 891和US-A-38 11 805公知的壓縮機中，其初級和二級轉子都設有構造成滑動軸承的軸向支承，從而產生較少的熱。US 32 75 226描述了一種螺旋壓縮機，其中初級和二級轉子都由減摩軸承軸向支承，初級轉子還由一個盤額外地軸向支承。初級和二級轉子的軸承組合使已知的螺旋壓縮機的構造變得復雜，從而造價昂貴。
本發明的目的在于簡化和改進螺旋壓縮機內初級和二級轉子的支承。
本發明的目的是根據具有權利要求1的特征來解決的。
根據本發明的螺旋壓縮機，二級轉子由初級轉子軸向支承。只有初級轉子具有軸向支承部分，該部分支承在殼體的軸向支承部。因此二級轉子僅通過徑向軸承由殼體直接支承，而不再通過其本身的軸向支承直接由殼體支承。二級轉子的軸向力通過其螺旋轉動體傳遞到初級轉子的螺旋轉動體上。初級轉子的軸向軸承由初級轉子和殼體的軸向支承部構成，從而承受初級和二級轉子的全部軸向力。
由于省略了二級轉子和殼體之間的軸向軸承，降低了支承初級和二級轉子的整體復雜程度，這樣就至少減少了一個(軸向)軸承。
由殼體支承的軸向軸承只用于初級轉子，在氣體壓縮過程中產生的大部分軸向力均作用在該軸承上。在氣體壓縮過程中產生的軸向力只有相當小的一部分作用在二級轉子上，二級轉子通過其螺旋轉動體的齒側面支承在初級轉子的螺旋轉動體上。
由于作用于初級轉子的軸向力比作用在二級轉子上的軸向力大得多，所以只在初級轉子上設軸向軸承。這種結構下，只有二級轉子的相對低的軸向力需要通過螺旋轉動體的齒牙傳遞到初級轉子上。一般情況下，也可以用殼體內的軸向軸承來軸向地支承二級轉子，初級轉子通過螺旋轉動體軸向支承在二級轉子上，而不再具有與殼體連接的初級轉子自身的軸向軸承。
在一個優選實施例中，軸向軸承由軸向支承部分形成，構造成滑動軸承。徑向軸承也可以制成滑動軸承。軸向滑動軸承的構造比減摩軸承簡單，因此易于降低螺旋壓縮機的制造成本。滑動軸承還具有一優點，即不會產生大量的熱，因此轉子軸即使在高速狀態下仍能保持無應力運轉。滑動軸承可以在螺旋壓縮機壓縮腔內當作潤滑和密封物質的相同介質加以潤滑。油或水可以用作滑動、潤滑和密封的流體。然而空氣也可以用作滑動軸承流體。
當初級轉子是帶驅動時，最好在驅動側用減摩軸承來作徑向軸承，因為滑動軸承不適用于很高徑向應力的場合。
在一個優選實施例中，二級轉子通過螺旋轉動體的嚙合齒僅由初級轉子軸向支承。螺旋轉動體的齒牙的構造可以使相當微小的軸向力或根本沒有軸向力作用在二級轉子上，這樣使二級轉子上的微小軸向力可以毫無問題地通過螺旋轉動體的齒傳遞到初級轉子上。為了將軸向力從二級轉子傳遞到初級轉子上，無需設置另外的裝置。
二級轉子最好具有一軸向張緊裝置，該裝置軸向偏壓在二級轉子上。該軸向張緊裝置不必設置一止動件來支承二級轉子，而是向二級轉子施加一恒定的偏壓力，最好施加在二級轉子軸上，該偏壓力與在氣體壓縮過程中作用在二級轉子上的預定軸向應力大致相當。因此，該張緊裝置基本上可以抵消作用在二級轉子上的軸向力，使得只有微小的或根本沒有軸向力從二級轉子傳遞到初級轉子上。在一個優選實施例中，軸向張緊裝置構造成液力張緊裝置，作用在二級轉子的軸或螺旋轉動體上。該張緊裝置也可以供以氣體。
初級轉子的軸向支承部最好設在初級轉子的螺旋轉動體上。由殼體支承的不是初級轉子的軸，而是初級轉子的螺旋轉動體。該螺旋轉動體上會產生由壓縮引起的和從二級轉子上傳過來的軸向力。該轉動體直接由殼體支承，殼體承受軸向力而沒有通過其他組件進行傳遞。因此，初級轉子不會對軸作用軸向力，所以該軸只承受低度的扭矩和剪力載荷。
在一個優選實施例中，初級轉子的軸向支承部分構造在螺旋轉動體的軸向前壁上。殼體的軸向支承部分構造成一環形盤狀跑合面，其兩個軸向支承部分共同構成滑動軸承。初級轉子螺旋轉動體的前壁構成支承在殼體環狀跑合面上的支承面。在這種結構中，無需在初級轉子上設特殊的支承部。這使得初級轉子制造更加廉價。
在另一實施例中，初級轉子包括一位于螺旋轉動體軸向前端面的滑動支承盤，它與殼體的軸向支承部跑合面共同構成滑動軸承。
在初級轉子轉動體的前端面上設有一環形滑動支承盤，構成一封閉的徑向跑合面。
螺旋轉動體的前壁或滑動支承盤最好包括基本上呈徑向的潤滑液槽。被引入軸附近或螺旋轉動體基部的潤滑液，可利用向心力經由所述槽向外供出。這樣就會在螺旋轉動體的整個徑向面和外圓周面上形成滑動薄膜。
在一個優選實施例中，槽呈圓弧形，從徑向看，每個槽的外末端沿轉子轉動方向的反向刻制。這使得螺旋轉動體的整個徑向面和外圓周面的潤滑液分布得非常均勻。
槽最好是T形，其垂直部分呈徑向布置，水平部分沿周向垂直布置。T形槽在初級轉子的兩個轉動方向都可保證滑動軸承的良好潤滑。
在一個優選實施例中，二級轉子螺旋轉動體的前端面軸向支承在初級轉子的滑動盤上。二級轉子轉動齒的前表面靠在滑動支承盤的轉動體末端。這樣便通過簡單裝置實現二級轉子的軸向支承，即使很大的軸向力也可以傳遞。
在一個優選實施例中，初級轉子的螺旋轉動體、軸和滑動支承盤制成整體。初級轉子可用復合材料通過鑄造、壓力鑄造等方法在陰模內制造。
或者，滑動支承盤可以分開制造，并通過鑄造、螺栓連接或其他任何方式緊固在初級轉子的軸和/或螺旋轉動體上。在滑動支承盤和初級轉子分開制造的情況下，可以為軸、轉動體和滑動支承盤選擇不同的材料，以更好地適應不同元件的不同物理需求。例如，螺旋轉動體可用一般的方法采用復合材料軋制，隨后將金屬滑動支承盤螺栓連接到螺旋轉動體上。
根據一個優選實施例，在二級轉子或初級轉子的軸上設有一特殊的徑向軸套。例如，初級轉子整體制造，隨后可向軸提供徑向軸承的超滑介質。
下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明。附圖中
圖1示出螺旋壓縮機，包括具有軸向滑動軸承的初級轉子和由初級轉子軸向支承的二級轉子；圖2示出初級轉子軸向軸承部分的第一實施例；圖3示出初級轉子軸向軸承部分的第二實施例；圖4示出初級轉子軸向軸承部分的第三實施例；圖5示出具有一獨立滑動支承盤的初級轉子的第一實施例；圖6示出初級轉子和安裝后的圖5中的滑動支承盤；圖7示出整體型初級轉子的第二實施例；和圖8示出初級轉子的第三實施例，其軸上裝有徑向軸承襯套。
圖1示出一種螺旋壓縮機10，用來產生無油壓縮氣體，例如空氣。螺旋壓縮機10包括一殼體12，殼體內具有彼此軸向平行布置的初級轉子14和二級轉子16。初級轉子14基本上由軸18、螺旋轉動體20和用作初級轉子14軸向軸承部分的滑動支承盤22組成。二級轉子16主要設有軸24和螺旋轉動體26。二級轉子的軸24和螺旋轉動體26的直徑比初級轉子14的軸18和螺旋轉動體20的小。初級轉子14和二級轉子16都用復合材料整體制造。
初級轉子14可以通過從殼體12伸出的軸伸28來驅動。該驅動最好由與初級轉子的縱向軸線軸向對齊的電動機直接執行。為了承受作用在初級轉子14上的徑向力，初級轉子的軸18由兩個位于殼體12內的徑向軸承30，32支承。同樣，二級轉子16由殼體12內的兩個徑向軸承34，34支承。所有徑向軸承30，32，34，36都制成滑動軸承。由殼體12封閉的空間內，初級轉子的螺旋轉動體20和二級轉子的螺旋轉動體26的布置，形成螺旋壓縮機10的壓縮腔27，在此腔內壓縮氣體。殼體12包括一未示出的氣體通道，位于軸伸28側，經由該通道，被壓縮的氣體可流入壓縮腔27。在由螺旋轉動體20，26的齒牙21，25形成的腔，即壓縮腔27內，氣體被壓縮并以壓縮狀態從形成于壓縮腔27對側軸端處的殼體上的孔排出，該孔未示出。螺旋壓縮機或初級和二級轉子14，16的這一排出側指的是輸出側。
徑向軸承30，32和36大體上具有相同的構造。潤滑液，即水，通過潤滑液入口38，39，41進入環形槽44。每個軸18，24上都裝有被環形槽44包裹的軸套46，軸套46上具有三個徑向孔48，通過孔48潤滑液可以流到軸18，24各自的外圓周面上。
在兩個徑向軸承32，36的輸出端，潤滑液沿軸18，24軸向分配，流向壓縮腔27的潤滑液通過環形槽50和積流導管52，54進入潤滑液收集腔57。潤滑液通過兩個孔56，58注入壓縮腔27內。
在初級轉子14的徑向軸承30的驅動端，潤滑液沿軸套46在兩個軸向流動，即向潤滑液排出口60和滑動支承盤22。
在二級轉子16的非輸出端的徑向軸承34處，潤滑液流經軸24的軸向孔62和彼此呈120°角布置的三個徑向孔64，到達軸的圓周面或軸套47。在此潤滑液從軸的圓周上流向壓縮腔27。
初級轉子14具有一構造成滑動軸承的軸向軸承15。軸向軸承15的一個軸向支承部分由滑動支承盤22構成，該滑動支承盤設在螺旋轉動體20的前端面上并在軸向往后終止。另一軸向支承部分由殼體12的環狀盤形跑合面66構成。滑動支承盤22和殼體12的環狀盤形跑合面66，68共同構成滑動軸承，在殼體12內直接支承初級轉子18的螺旋轉動體20。
軸向軸承15的潤滑液從環形槽72的入口70處進入，到達軸向延伸到滑動支承盤22的初級轉子軸18。潤滑液以與壓縮空氣的壓力大致相當的約10巴的壓力來供給。
根據圖2，滑動支承盤22具有一定數量的槽23，以頂部彎尖的圓弧形式徑向向外伸出，通過這些槽，借助于初級轉子14轉動而產生的向心力將潤滑液向外供出。
潤滑液離開滑動支承盤22的槽23，并且在保證滑動支承的軸向軸承15的跑合面66，68之間形成一液體薄膜。潤滑液繼續外流，最后進入壓縮腔27中。
二級轉子16的螺旋轉動體26的齒25與初級轉子14的螺旋轉動體20的齒21相嚙合。通過齒21和25的齒側面將二級轉子16的軸向力傳到初級轉子14的齒21上。
在二級轉子16的軸24的前端面74的區域，由殼體12的蓋78封閉一個液體腔76，徑向軸承34的潤滑液通過入口40喂入該腔內。該潤滑液在軸24的前端面74上作用一約10巴的液體壓力，因而向二級轉子16施加一軸向力，用來抵消氣體壓力產生的過程中形成的并作用在二級轉子16上的軸向力。這種結構起到氣動張緊裝置的作用，可軸向緩沖二級轉子16，但并不包括在給定的軸向位置用來固定二級轉子16的止動件。
除了軸向張緊裝置80和借助于螺旋轉動體20，26的二級轉子的軸向支承外，二級轉子16還由滑動支承盤22的背側82支承，該背側支承二級轉子螺旋轉動體26的齒25的前端面83。
圖3示出滑動支承盤22′的第二個實施例，其上設有T形潤滑液槽84。垂直槽85沿徑向布置，水平槽與之相垂直。槽84的這種結構，可以在兩個轉動方向上驅動初級轉子14′，并且在兩個轉動方向上均可保證足夠的潤滑。
圖4示出初級轉子14″的另一實施例，其中不設滑動支承盤，但是齒25的前端面88起到滑動支承面的作用。為了更有利于潤滑液的分配，在前端面88上設有潤滑液弧形槽89。
圖5中示出的初級轉子90基本上包括兩部分與螺旋轉動體94制成一體的軸92，即用復合材料或金屬材料制造；和用具有良好潤滑性能的材料制成的滑動支承盤22′。該滑動支承盤22′設有四個軸向的驅動爪95，裝入螺旋轉動體94上的配合孔中。
如圖6所示，滑動支承盤22′推向軸92，驅動爪95插入螺旋轉動體94的配合孔中。這樣，滑動支承盤22′就固定在螺旋轉動體94上。
或者，滑動支承盤可單獨制造，在初級轉子90鑄造時將滑動支承盤與初級轉子鑄成一體。
圖7示出圖1的初級轉子14。
圖8中示出初級轉子，其中在螺旋轉動體26兩側的軸18上設有徑向軸套102，該軸套比軸的材料具有更好的潤滑性，可以用所謂的超滑材料制造。
權利要求
1.螺旋壓縮機，包括一殼體(12)，殼體內設有一初級轉子(14)和一二級轉子(16)，每個轉子上各自設有軸(18，24)和螺旋轉動體(20，26)，其特征為，二級轉子(16)由初級轉子(14)軸向支承，而且，僅有初級轉子(14)包括一轉動軸向軸承部分(22)，該部分由殼體(12)的固定軸向支承部(66)來支承。
2.如權利要求1的螺旋壓縮機，其特征為，軸向軸承(15)由軸向支承部分(22，26)構成，其構造是滑動軸承。
3.如權利要求1或2的螺旋壓縮機，其特征為，所述的二級轉子(16)由所述的初級轉子(14)僅通過螺旋轉動體(20，26)的嚙合齒(21，25)來軸向支承。
4.如權利要求1到3之一的螺旋壓縮機，其特征為，設有軸向張緊裝置(80)，該裝置將所述的二級轉子(16)朝輸出端軸向偏壓。
5.如權利要求4的螺旋壓縮機，其特征為，所述軸向張緊裝置(80)構造成液壓張緊裝置，作用在所述的二級轉子(16)的軸(24)或螺旋轉動體(26)上。
6.如權利要求1到5之一的螺旋壓縮機，其特征為，所述的初級轉子(14)的軸向支承部分(22)設在所述的螺旋轉動體(20)上。
7.如權利要求6的螺旋壓縮機，其特征為，螺旋轉動體(20′)的軸向前壁(88)作為初級轉子(14″)的軸向支承部分，環形跑合面(66)作為所述殼體(12)的軸向支承部分，這兩個軸向支承部分構成滑動軸承(88，66)。
8.如權利要求6的螺旋壓縮機，其特征為，所述的初級轉子(14)包括一滑動支承盤(22)，該盤構成位于螺旋轉動體(20)吸入側的軸向前端面上的軸向支承部分，滑動支承盤(22)和殼體(12)的軸向支承部分的跑合面(66)共同構成滑動軸承。
9.如權利要求7或8的螺旋壓縮機，其特征為，所述螺旋轉動體的前壁(88)和滑動支承盤(22)還包括潤滑液的徑向槽(23，89)。
10.如權利要求9的螺旋壓縮機，其特征為，所述槽(23，89)呈弧形。
11.如權利要求9的螺旋壓縮機，其特征為，所述槽(84)呈T形。
12.如權利要求1到11之一的螺旋壓縮機，其特征為，二級轉子的螺旋轉動體(26)的前表面軸向支承在所述初級轉子(14)的滑動支承盤(22)上。
13.如權利要求1到12之一的螺旋壓縮機，其特征為，初級轉子(14)的螺旋轉動體(20)、軸(18)和滑動支承盤(22)制成一體。
14.如權利要求1到12之一的螺旋壓縮機，其特征為，所述滑動支承盤(22′)通過鑄造、螺柱連接或其他任何方式連接到所述初級轉子(90)的軸(92)或螺旋轉動體(94)上。
15.如權利要求1到14之一的螺旋壓縮機，其特征為，在所述初級轉子和/或二級轉子(14，16)的軸(18)上設有徑向軸套(102)。
全文摘要
一種螺旋式壓縮機,包括一殼體(12),殼體內設有初級轉子(14)和二級轉子(16),這兩個轉子各具有一軸(18,24)和一螺旋轉動體(20,26)。二級轉子(16)軸向支承在初級轉子(14)上。只有初級轉子(14)具有軸向支承部(22),支承在殼體(12)的軸向支承部(66)上。省略了二級轉子和殼體之間的軸向軸承,使二級轉子更易于安裝。
文檔編號F04C29/00GK1274410SQ98809971
公開日2000年11月22日 申請日期1998年10月8日 優先權日1997年10月8日
發明者岡特·柯爾斯滕 申請人:Kt柯爾斯滕技術開發有限公司