螺杆式壓縮機的製作方法

2023-10-04 04:05:24

專利名稱：螺杆式壓縮機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺杆式壓縮機。更具體地，本實用新型涉及一種螺杆式壓縮機，該壓縮機至少包括由壓縮殼體形成的壓縮室，在壓縮室中可旋轉地安裝有一對嚙合的螺旋壓縮機轉子，轉子具有轉子軸，轉子軸沿著相互平行的第一軸線方向和第二軸線方向延伸，藉此螺杆式壓縮機也包含至少一驅動馬達，並且驅動馬達具有由馬達殼體形成的馬達腔，在馬達腔中可旋轉地安裝有馬達軸，該馬達軸沿著第三軸線方向延伸並驅動上述兩個螺旋壓縮機轉子中的至少一個。
背景技術：
這種螺杆式壓縮機是已知的，然而其存在有許多缺點或者需要得到改進。為了能夠驅 動壓縮機轉子，在已知的螺杆式壓縮機中，通常情況下，驅動馬達的馬達軸直接或間接地(例如通過傳動帶或齒輪傳動)與其中一個壓縮機轉子的轉子軸相聯。因此所涉及的壓縮機的轉子軸必須充分地密封，但這是很不容易的。實際上，壓縮殼體處於由螺杆式壓縮機供給的一定的壓力下，該壓力必須與不處於該壓力下的壓縮機零件或者與環境壓力分隔開。為了這樣的應用，經常使用「接觸密封」。然而，所涉及的壓縮機轉子的轉子軸在非常高的速度下轉動，從而使得這種類型的密封在螺杆式壓縮機運行時引起巨大的功率損耗，進而導致螺杆式壓縮機的效率降低。此外，這種「接觸密封」易受磨損，如果不是仔細地安裝，這種「接觸密封」非常容易發生洩露。如上所述的這種類型的已知的螺杆式壓縮機的需要得到改進的另一方面是，驅動馬達和螺杆式壓縮機兩者都必須進行潤滑和冷卻，其通常包括獨立的系統，因此它們不能相互適用，這需要許多不同類型的潤滑劑和/或冷卻劑，從而這種壓縮機結構複雜或昂貴。另外，在這種帶有分別用於冷卻驅動馬達和壓縮機轉子的分離的冷卻系統的已知螺杆式壓縮機中，以最優的方式回收存儲在冷卻劑中的熱損失的可能性不能完全地實現。

實用新型內容因此，本實用新型的目的是提供一種克服上述一個或更多個缺點和任意其他缺點的方案。更詳細地，本實用新型的目的是提供一種堅固耐用且結構簡單的螺杆式壓縮機，藉此將磨損和洩漏的風險保持在最低限度，從而使得軸承的潤滑和元件的冷卻通過非常簡單的方式實現，並由此可以實現對產生的熱損失更好地進行回收。為此，本實用新型涉及一種螺杆式壓縮機，該螺杆式壓縮機至少包括下列部分:壓縮室，該壓縮室由壓縮殼體形成，在所述壓縮殼體中安裝有螺杆形式的、能夠旋轉的一對嚙合的螺旋壓縮機轉子，所述轉子具有沿相互平行的第一軸線方向和第二軸線方向延伸的轉子軸；驅動馬達，該驅動馬達設置有由馬達殼體形成的馬達腔，在所述馬達腔中能夠旋轉地安裝有馬達軸，所述馬達軸沿第三軸線方向延伸並驅動上述兩個壓縮機轉子中的至少一個，其中:壓縮殼體和馬達殼體彼此直接連接以形成壓縮機殼體，由此使得馬達腔和壓縮室彼此不密封隔離，該螺杆式壓縮機是立式的螺杆式壓縮機，當螺杆式壓縮機正常運行時，壓縮機轉子的轉子軸以及馬達軸沿著與水平面成一定角度或垂直於水平面的軸線方向延伸。根據本實用新型，這種螺杆式壓縮機的第一大優點是壓縮機殼體形成一個整體，包括彼此直接連接的壓縮殼體和馬達殼體，因此，壓縮機轉子的驅動裝置以驅動馬達的形式直接整合在螺杆式壓縮機中。在這裡應當注意的是，由於馬達殼體和壓縮殼體直接安裝在一起，因此壓縮室和馬達腔不必彼此密封隔離，馬達軸和其中一個壓縮機轉子可以在壓縮機殼體的輪廓內完全連接，而不必像在已知的螺杆式壓縮機中常見的那樣(例如馬達軸與壓縮機轉子連接，且該連接部的一部分處於環境壓力下)穿過處於不同壓力下的區域。在壓縮室和馬達腔之間的不需進行這種密封的特性構成了根據本實用新型的螺杆式壓縮機的重要的優點，這是因為與已知的螺杆式壓縮機相比，能獲得更高的螺杆式壓縮機的能量效率，不可能對這種密封造成磨損，並且可以避免由於這種密封安裝不好而導致的洩漏。本實用新型中馬達腔和壓縮室形成封閉的整體，因而根據本實用新型的這種螺杆式壓縮機的另一個優點是，不需要外部空氣冷卻，因而，從傳熱水平的角度來說，使得螺杆式壓縮機相對於環境能夠更好地熱隔離，當然從隔音水平來說，也實現了良好的隔音，因此與現有的螺杆式壓縮機相比，本實用新型的螺杆式壓縮機所產生的噪音可以大大地減少。通過對螺杆式壓縮機更好地進行熱絕緣，安裝在螺杆式壓縮機附近的靈敏的電子元件可以更容易地或者更好地與螺杆式壓縮機所產生的熱量隔離。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的另一非常重要的方面是，相同的潤滑劑和冷卻劑可以以非常簡便的方式用於驅動馬達和壓縮機轉子這兩者，這是因為馬達腔和壓縮室不再通過密封件相互分隔。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的優選的實施例，優選為螺杆式壓縮機提供流體，例如油，並以此冷卻和/或潤滑驅動馬達和壓縮機轉子這兩者。因此，根據本實用新型的螺杆式壓縮機的設計被大大地簡化了，從而所需的不同的冷卻劑和/或不同的潤滑劑更少，因此整體可以更廉價地構造。此外，事實上，通過使流體沿著驅動馬達以及沿著壓縮機元件循環而在單循環過程中來冷卻螺杆式壓縮機，與採用分離的冷卻系統來冷卻所述驅動馬達和壓縮機轉子時相t匕，單循環中的上述流體經歷更大的溫度變化。實際上，該流體將從驅動馬達和壓縮機元件兩者吸收熱量，而不僅僅是從兩個元件中的一個吸收熱量。這使得存儲在流體中的熱量與當流體僅經歷較小的溫度變化時相比，可以更容易地回收。然而，必須考慮這樣的事實，即:必須選擇用於所述驅動馬達和壓縮機轉子的不同的運行溫度。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的另一個優點是因為它的這樣的特徵，即:在螺杆式壓縮機正常運行過程中，壓縮機轉子的轉子軸以及馬達軸沿著相對於水平面傾斜或垂直於該水平面的軸線方向延伸。實際上，所述轉子軸及馬達軸相對於水平面的該傾斜布置促進了潤滑劑和/或冷卻劑的良好的流動，這是因為從原理上來說它們可以在重力的作用下流過驅動馬達和壓縮機轉子，而不需要為此增加裝置或額外的能量。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的優選的實施例，螺杆式壓縮機優選為立式螺杆式壓縮機，因此在這個示例中，在螺杆式壓縮機正常運行時，壓縮機轉子的轉子軸以及馬達軸沿著豎直的軸線方向延伸。因此，重力的作用可以被當然地增強，至少就此而言，用於潤滑劑和冷卻劑的通道也是豎直地延伸的。

為了更好地顯示本實用新型的特徵，根據本實用新型的螺杆式壓縮機的優選的實施例在下文中將參照附圖以示例的方式進行非限制性的描述，在附圖中:圖1示意性地示出了根據本實用新型的螺杆式壓縮機；以及，圖2示意性地示出了一組件，用於說明根據本實用新型的該螺杆式壓縮機的應用。
具體實施方式
根據本實用新型的螺杆式壓縮機I如圖1所示，所述壓縮機首先包括由壓縮殼體3形成的壓縮室2。在壓縮室2中，可旋轉地安裝有一對相互嚙合的螺旋壓縮機轉子，更具體地，是第一螺旋壓縮機轉子4和第二螺旋壓縮機轉子5。這些螺旋壓縮機轉子4和5具有螺旋狀的輪廓6，所述壓縮機轉子環繞並連接在所涉及的壓縮機轉子4和5的轉子軸上，所述轉子軸分別為轉子軸7和轉子軸8。因此轉子軸7沿著第一軸線方向AA'延伸，而轉子軸8沿著第二軸線方向BB'延伸。此外，第一軸線方向AA'和第二軸線方向BB'相互平行。此外，用於吸入空氣的入口 9穿過壓縮殼體3的壁一直通到壓縮室2，所述空氣例如是來自於環境10或來源於在前的壓縮級。出口 11用於排出壓縮空氣，例如排出到壓縮空氣使用裝置或後續的壓縮級。如已知的，螺杆式壓縮機I的壓縮室2由壓縮殼體3的內壁形成，所述內壁具有緊密地配合所述成對的螺旋壓縮機轉子4和5的外部輪廓的形狀，以便在壓縮機轉子4和5旋轉時，在螺旋狀的輪廓6和壓縮殼體3的內壁之間向出口 11的方向驅動通過入口 9吸入的空氣，從而壓縮該空氣，增加壓縮室2中的壓力。壓縮機轉子4和5的旋轉方向決定驅動方向，因此也決定通路9和11中的哪一個將作為入口 9或出口 11。因此入口 9位於壓縮機轉子4和5的低壓端12處，而出口 11靠近壓縮機轉子4和5的高壓端13。此外，螺杆式壓縮機設置有驅動馬達14。[0044]該驅動馬達14設置有馬達殼體15，馬達殼體固定連接在壓縮殼體3的上方，馬達殼體的內壁圍繞馬達腔16。驅動馬達14的馬達軸17可旋轉地安裝在馬達腔16中，在所示的該實施例中，該馬達軸17直接連接到第一螺旋壓縮機轉子4以便驅動該第一螺旋壓縮機轉子，但這並不是必須的。馬達軸17沿著第三軸線方向CCi延伸，在這個實施例中所述第三軸線方向也與轉子軸7的軸線方向AA'重合，因此馬達軸17與所連接的壓縮機轉子4成一直線。為了將馬達軸17連接到壓縮機轉子4，馬達軸17的一個端部18設置有圓筒狀的凹口 19，轉子軸7的靠近壓縮機轉子4的低壓端12處的端部20能合適地插入到所述凹口中。此外，馬達軸17設置有通道21，所述通道中附有螺栓22，所述螺栓旋入設在上述轉子軸7的上述端部20內的內螺紋中。顯然，將馬達軸17與轉子軸7連接還有許多其他的方式，本實用新型並不排除這些方式。可替換地，實際上沒有排除的是，根據本實用新型的螺杆式壓縮機I是這樣構造的，即:馬達軸17也形成了其中一個壓縮機轉子4的轉子軸7，通過將馬達軸17和轉子軸7構造為一個整體件，從而不需要用於連接馬達軸17和轉子軸7的連接裝置。此外，如圖1所示的實施例所示,驅動馬達14是具有馬達轉子23和馬達定子24的電動馬達14，並且更具體地說，在圖示的實施例中，電動馬達14的馬達轉子23設置有永磁體25以產生轉子磁場，而馬達定子24設置有電繞組26以產生定子磁場，所述定子磁場以已知的方式轉換和作用於轉子磁場，以促使馬達轉子23旋轉，但是本實用新型並未排除其他類型的驅動馬達14。在根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的優選的實施例中，電動馬達14是同步電動馬達14。本實用新型的重要特徵是，壓縮殼體3和馬達殼體15直接連接在一起，在這個實施例中是通過螺栓27連接在一起，以形成螺杆式壓縮機I的壓縮機殼體28，由此更具體地，馬達腔16和壓縮室2彼此不密封隔離。在圖示的示例中，壓縮殼體3和馬達殼體15實際上被構造為壓縮機殼體28的單獨的兩個部件，這大體上相當於螺杆式壓縮機I的分別包含驅動馬達14以及壓縮機轉子4、5的兩個部件。然而，這裡要注意的是，實際上，馬達殼體15和壓縮殼體3不是必須構造成像這樣的單獨的部件，而是也可以作為一個整體構造。作為一種選擇，本實用新型沒有排除以下形式:壓縮機殼體28由更多或更少的部件構成，其全部或部分地包含壓縮機轉子4和5或驅動馬達14,或一起包含所有這些元件。對於本實用新型重要的是，與已知的螺杆式壓縮機的實施例相比，沒有用於將馬達腔16和壓縮室2彼此分隔的密封部，僅僅出於這個原因，如前所述，由於能實現較低的能量損耗、較少的磨損和較低的洩漏風險，因此這成為了根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的重要的優點。為了能夠無問題地控制用於驅動的電動馬達14，而不必使用暴露在存在於由馬達腔16和壓縮室2形成的組件中的高壓下的傳感器，所述電動馬達14的沿著縱軸DD'的電感完全不同於電動馬達14的沿著垂直於該縱軸DD'的軸線QQ'的電感，該縱軸的方向DDi對應於轉子磁場的主方向DN，所述軸線QGT更準確地說是橫軸QGT。優選的是，根據上述的縱軸DD'和橫軸QQ'的電動馬達14的所述電感的差異足夠大，從而使得馬達定子24中的馬達轉子23的位置可以通過測量在壓縮機殼體28外部附近的上述電感的差值來確定。根據本實用新型，驅動馬達14顯然也必須是能夠承受壓縮機壓力的類型。對於這樣的驅動馬達14，一個必須解決的實際問題與驅動馬達14的電連接部有關，更具體地脫，與用於電纜從處於大氣壓力的外部穿入的穿孔有關，該穿孔穿過馬達殼體15通到馬達腔16，由於根據本實用新型的螺杆式壓縮機I中的馬達腔處於壓縮機壓力下，因此，這顯然不是簡單的問題。為了實現驅動馬達14的這樣的電連接部，根據本實用新型，可以利用應用了玻璃-金屬密封的一種連接部。在馬達殼體15的開口中嵌入金屬銷，更具體地，利用圍繞所述金屬銷熔融的玻璃態物質將所述金屬銷密封在所述開口中。然後可以將所涉及的電纜連接到所述金屬銷的兩端。此外，驅動馬達14優選的是以下類型，即:在壓縮室2處於壓縮機壓力時，所述驅動馬達可以產生足夠大的啟動轉矩以便啟動螺杆式壓縮機1，由此可以避免當螺杆式壓縮機I停止時壓縮空氣的釋放。實際上，壓縮室2和馬達腔16使得壓縮機I形成了一個封閉的整體，結合根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的另外的特徵，更具體地，螺杆式壓縮機I不是水平的，而是優選為立式螺杆式壓縮機1，其提供了其他重要的技術上的優點，這將在下文中用實例說明。在此立式的螺杆壓縮機I指的是:在螺杆式壓縮機I正常運行時，壓縮機轉子4和5的轉子軸7和8以及驅動馬達14的馬達軸17延伸所沿的軸線方向AA'、BB'和CC'是豎直的。然而，本實用新型並未排除可以偏離理想的豎直位置的情形，例如通過採用傾斜的非水平位置。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的更加優選的實施例，壓縮殼體2形成了螺杆式壓縮機I的整個壓縮機殼體28的基部29或底部，而馬達殼體15形成了壓縮機殼體28的頭部30或頂部。此外，壓縮機轉子4和5的低壓端12優選是最接近壓縮機殼體28的頭部30的端部12，壓縮機轉子4和5的高壓端13是最接近壓縮機殼體28的基部29的端部13，因此用於吸入空氣的入口 12和螺杆式壓縮機I的低壓側高於用於排出壓縮空氣的出口 13。該結構對於有效地冷卻和潤滑驅動馬達14以及壓縮機轉子4和5特別有用，對於在螺杆式壓縮機I停止時無需附加裝置而保持操作的可靠性也特別有用，更具體地，這是因為所存在的冷卻劑和潤滑劑可以在重力的作用下流出。螺杆式壓縮機I的確實必須進行潤滑和冷卻的元件顯然是旋轉的元件，更具體地是壓縮機轉子4和5、馬達軸17以及用於將這些元件支撐在壓縮機殼體28中的軸承。在圖1中也示出了有用的軸承裝置，其使得馬達軸17以及轉子軸7和/或轉子軸8被構造成具有有限的橫截面，或者至少與相似類型的已知的螺杆壓縮機的通常所具有的橫截面相比具有更小的橫截面。在這種情況下，轉子軸7和8在其兩個端部12和13處均通過軸承支撐，而馬達軸17也在其位於壓縮機殼體28的頭部側的端部31通過軸承支撐。更具體地說，壓縮機轉子4和5在其高壓端13處通過軸承在壓縮機殼體28中在軸向上和在徑向上被支撐，所述軸承為多個出口軸承32和33的方式，在這個例子中，所述出口軸承分別為滾柱軸承或滾針軸承32以及深溝球軸承33。另一方面，壓縮機轉子4和5在其低壓端12通過軸承在壓縮機殼體28中僅在徑向上被支撐，所述軸承為入口軸承34的形式，在這個例子中所述入口軸承也是滾柱軸承或滾針軸承34。最後，在馬達軸的與被驅動的壓縮機轉子4的相反的端部31，馬達軸17在壓縮機殼體28中通過軸承在軸向上和在徑向上被支撐，所述軸承為馬達軸承35的形式，在這個例子中所述馬達軸承是深溝球軸承35。由此，張緊裝置36設置在所述端部31處，張緊裝置為彈性元件36的形式，並且尤其是杯狀的彈性墊圈36，這些張緊裝置36用於在馬達軸承35上施加軸向預載負荷，該預載負荷沿著馬達軸17的軸線方向CC'並朝向與相互嚙合的螺旋壓縮機轉子4和5所產生的作用力的方向相反的方向，從而使得在壓縮機轉子4和5的高壓端處的軸向軸承在某種程度上負荷減輕。當然，本實用新型中並未排除以各種不同類型的軸承實現的、用於支撐轉子軸7和8以及馬達軸17的許多其他軸承裝置。為了對螺杆式壓縮機I進行冷卻和潤滑，，優選地，將用於對驅動馬達14及壓縮機轉子4和5進行冷卻和潤滑的流體37提供給根據本實用新型的螺杆式壓縮機1，所述流體例如是油，並且優選的是，相同的流體37能滿足冷卻功能和潤滑功能這兩種功能。此外，根據本實用新型的螺杆式壓縮機I設置有冷卻迴路38以冷卻驅動馬達14和螺杆式壓縮機1，流體37可以通過該冷卻迴路從壓縮機殼體28的頭部30流到壓縮機殼體28的基部29。在圖示的實施例中，該冷卻迴路38包括設置在馬達殼體15內的冷卻通道39以及所述壓縮室2自身。冷卻通道39保證流體37不會進入位於馬達轉子23和馬達定子24之間的空氣間隙，而流體進入上述空氣間隙可能會引起能量損耗和類似的問題。在圖示的實施例中，大多數冷卻通道39在軸向上定向，一部分冷卻通道39還與軸線AA'同心，但是這些冷卻通道39的定向不起太大的作用，只要能保證流體37的良好流動則可。根據本實用新型，在此其目的是在螺杆式壓縮機I自身所產生的壓縮機壓力下驅動流體37通過冷卻通道39，在下文中將根據圖2進行詳細說明。因此，可以獲得流過冷卻通道39的足夠大流量的流體37，考慮到在螺杆式壓縮機I中產生的可觀的熱量，這是必須的。另一方面，螺杆式壓縮機I還設置有潤滑迴路40以對馬達軸承35以及入口軸承34進行潤滑。[0088]在這個實施例中，該潤滑迴路40包括一個或更多個支路41，所述支路通向馬達殼體15中的冷卻通道39以將流體37供給到馬達軸承35，所述潤滑迴路還包括出口通道42以將流體37從馬達軸承35排出到入口軸承34，流體37從所述入口軸承可以流入壓縮室2。這樣，流體37可以容易地從馬達軸承35流到入口軸承34，流體37從所述入口軸承可以進一步自由地流過壓縮機轉子4和5。在圖示的實施例中，支路41主要在徑向延伸，但這也不是根據本實用新型的實施例所必需的。此外，支路41的直徑顯著小於冷卻通道39的直徑，從而使得與流過冷卻迴路38而用於冷卻的流體的流量相比，僅有少量流體流過潤滑迴路40。因此，這意味著流體37在潤滑迴路40中的流動，以及當然地在軸向延伸的出口通道42中的流動，主要在重力的作用下進行，並且這僅在很小的程度上是由於螺杆式壓縮機I所產生的壓縮機壓力導致的結果，從而當螺杆式壓縮機I停止時，流體37仍然可以流出而不會積聚。另一個有利的特徵是，在馬達軸承35之下設置儲液器43以容納流體37，支路41和出口通道42連通到所述儲液器。此外，因此儲液器43優選的是通過迷宮式密封件44與馬達軸17隔開。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的另一方面是:在基部29中設置潤滑迴路45以對出口軸承32和33進行潤滑。該潤滑迴路45包括:一個或更多個供給通道46，以將流體37從壓縮室2供給到出口軸承32和33 ;以及一個或更多個出口通道47，以使得流體37從出口軸承32和33返回到壓縮室2。因此，有利的是:將出口通道47引導到位於供給通道46的入口之上的壓縮室2以便獲得使流體37順暢地流過潤滑迴路45所必需的壓差。此外，根據本實用新型，馬達殼體15和/或壓縮機殼體3、以及它們的冷卻通道39、支路41、出口通道42、潤滑迴路45和儲液器43，優選的是通過擠壓成形製造，因為這是一種非常簡便的製造方法。因此，可以理解的是，實現了用於對多個軸承32至35進行潤滑，以及對驅動馬達14及壓縮機轉子4和5進行冷卻的一種非常簡便的系統。圖2示出更加實用的結構，其中應用了根據本實用新型的螺杆式壓縮機I。入口管48連接到螺杆式壓縮機I的入口 9，在入口管中設有入口閥49，該入口閥使得供給到螺杆式壓縮機I的空氣的流入量是可控的。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的優選實施例，該入口閥49優選的是非受控閥或自調節閥，在更優選的實施例中，該入口閥49是止回閥49，在圖2中的實例中實際上也是如此。出口管路50連接到出口 11，所述出口管路通向配備有油分離器52的壓力容器51。與作為潤滑劑和冷卻劑的流體37混合的壓縮空氣，更具體的是與作為潤滑劑和冷卻劑的油37混合的壓縮空氣通過出口 11離開螺杆式壓縮機1，由此壓力容器51中的混合物通過油分離器52被分成兩種流體，一種流體是通過壓力容器51上部的空氣出口 53流出的壓縮空氣流，另一種流體是通過壓力容器51底部的出油口 54流出的流體37。在圖示的示例中，壓力容器51的空氣出口 53也配備止回閥55。更進一步地，可以由龍頭或閥57關閉的使用裝置管路56與空氣出口 53連接。所述使用裝置管路56的其中一段58被構造為散熱器58，所述散熱器通過來源於風扇59的環境空氣10的強制空氣流進行冷卻，其目的自然是冷卻壓縮空氣。類似地，出油口 54也設置有回油管路60，回油管路與壓縮機殼體28的頭部30連接以便注入油37。回油管路60的其中一段61也被構造為散熱器61，所述散熱器通過風扇62冷卻。在回油管路60中還設置有旁通管63，所述旁通管與回油管路60帶有散熱器61的那一段並聯地連接。通過一個閥64，油37可以被傳送到所述帶有散熱器61的段以便使油37得到冷卻，這例如在螺杆式壓縮機I的正常運行時進行；或者，使油通過旁通管63，從而不讓油37得到冷卻，這例如在螺杆式壓縮機I啟動時進行。如在圖2中更詳細地示出的那樣，冷卻迴路38和潤滑迴路40實際上連接到返回迴路65以便將流體37從螺杆式壓縮機I的基部29中的出口 11排出，並使得排出的流體37返回到壓縮機殼體28的頭部30。在圖示的實施例中，上述的返回迴路65由包括在出口 11處設置的出口管路50、連接到出口管路50的壓力容器51以及連接到壓力容器51的回油管路60的細件形成。因此，出口管路50連接到壓縮機殼體28的基部29，回油管路60連接到壓縮機殼體28的頭部30。此外，根據本實用新型，其目的是:在螺杆式壓縮機I運行時，使得螺杆式壓縮機I本身所產生的壓縮機壓力導致流體37經過返回迴路65從壓縮機殼體28的基部29被驅動到頭部30。在圖2的實施例中確實也是如此，返回迴路65從壓縮室2的位於壓縮機殼體28的基部29的一側開始，壓縮室2的該側位於壓縮機轉子4和5的高壓端13處。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的優選的實施例，在壓力容器51和螺杆式壓縮機I之間的出口管路50沒有關閉裝置，以使得流體能夠經過出口管路50而雙向流動。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的更優選的實施例，此外，回油管路60也沒有設置自調節止回閥。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的該實施例的重要的優點是，其用於關閉螺杆式壓縮機I的閥系統與已知的螺杆式壓縮機相比更加簡單。更具體地，實現螺杆式壓縮機I的正確操作僅需要入口閥49以及關閉空氣出口 53的裝置(例如止回閥55，或者龍頭或閥57)。另外，入口閥49甚至不需要是通常情況下那樣的受控閥49，而相反地，入口閥優選的是如圖2所示的自調節止回閥49。此外，即使利用這一個閥49也可以獲得更有能效的運行。實際上，根據本實用新型的螺杆式壓縮機1，驅動馬達14被整合到壓縮機殼體28中，由此馬達腔16和壓縮室2不是相互密封的，從而使得壓力容器51中的壓力和壓縮室2中的壓力以及馬達腔16中的壓力實質上是相等的，即等於壓縮機的壓力。[0123]因此當螺杆式壓縮機I停止時，存在於壓力容器51中的油37不會傾向於流回到螺杆式壓縮機1，更具體地，所述驅動馬達14實際上與已知的螺杆式壓縮機的情況一樣，由此驅動馬達中的壓力大體上是環境壓力。在已知的螺杆式壓縮機中，在回油管路60中總是必須設置止回閥，而根據本實用新型的螺杆式壓縮機中並非如此。類似地，在已知的螺杆式壓縮機中，在出口管路50中設置止回閥，以防止當螺杆式壓縮機停止時壓力容器中的壓縮空氣通過螺杆式壓縮機和入口逸出。在已知的螺杆式壓縮機中，這些止回閥也導致了重大的能量損失。在根據本實用新型的螺杆式壓縮機I中，當螺杆式壓縮機I停止時，通過入口閥49足以密封地封閉入口 9，從而使得在螺杆式壓縮機I已經停止之後，壓力容器51和壓縮室2和馬達腔16仍保持在壓縮壓力。入口 9利用止回閥49並通過止回閥49中的彈性而密封地封閉，所述止回閥自動地處於存在於螺杆式壓縮機I中的壓力下，由此當螺杆式壓縮機I停止時，沒有進一步來自空氣的吸力以拉動止回閥49打開。這在已知的螺杆式壓縮機中是不可能的，因為已知的螺杆式壓縮機總是設置有使得馬達腔和壓縮室彼此分隔的密封部，所述密封部通常是通過旋轉的轉子軸7上的密封部實現。將壓縮室的壓力保持為已知的螺杆式壓縮機的壓力，會導致該密封部的損害。根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的優點直接與此相關，所述優點是在螺杆式壓縮機I停止時沒有或者幾乎沒有任何壓縮空氣損失。可以理解的是，這形成了重要的能量節約。另外的方面是，在已知的螺杆式壓縮機中，在運行時，在回油管路中以及在出口管路中的上述額外的止回閥必須被推動而打開，從而使得有很大的能量損耗產生，而這在根據本實用新型的螺杆式壓縮機I中是不會發生的。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的應用也是非常有利的。因此，其目的是，當螺杆式壓縮機I啟動時，在壓力容器51中還沒有建立壓力，被構造為止回閥49的自調節入口閥49通過螺杆式壓縮機I的作用而自動地打開，從而在壓力容器51中建立了壓縮壓力。然後，當螺杆式壓縮機I停止時，壓力容器51上的止回閥55自動地關閉壓力容器51的空氣出口 53，入口閥49也自動地密封關閉入口管路48，從而使得在螺杆式壓縮機I已經停止後，壓力容器51以及螺杆式壓縮機I的壓縮室2和馬達腔16仍然保持在壓縮壓力。因此極少或沒有壓縮空氣損失。此外，當再次啟動時，壓力可以更快速地建立，這使得螺杆式壓縮機I具有更大的使用靈活性，也有助於更有效率地利用能量。當螺杆式壓縮機I再啟動時，由此在壓力容器51中仍然有壓縮壓力，入口閥49首先自動地關閉直到壓縮機轉子4和5達到足夠高的速度，此後，自調節入口閥49在壓縮機轉子4和5的旋轉所產生的抽吸作用下自動地打開。本實用新型不限於根據本實用新型的螺杆式壓縮機I的作為示例進行描述的和在附圖中示出的實施例，相反地，相據本實用新型的螺杆式壓縮機I可以在不脫離本實用新型的範圍下，以各種不同的變形和以不同的方式實現。
權利要求1.一種螺杆式壓縮機，該螺杆式壓縮機至少包括下列部分: -壓縮室(2)，該壓縮室由壓縮殼體(3)形成，在所述壓縮殼體中安裝有螺杆形式的、能夠旋轉的一對嚙合的螺旋壓縮機轉子(4，5)，所述轉子具有沿相互平行的第一軸線方向(八八』)和第二軸線方向(88』)延伸的轉子軸(7，8)； -驅動馬達(14)，該驅動馬達設置有由馬達殼體(15)形成的馬達腔(16)，在所述馬達腔中能夠旋轉地安裝有馬達軸(17)，所述馬達軸沿第三軸線方向(CC』 )延伸並驅動上述兩個壓縮機轉子(4, 5)中的至少一個， 其特徵在於:壓縮殼體(3)和馬達殼體(15)彼此直接連接以形成壓縮機殼體(28)，由此使得馬達腔(16)和壓縮室(2)彼此不密封隔離，該螺杆式壓縮機(I)是立式的螺杆式壓縮機(1)，當螺杆式壓縮機正常運行時，壓縮機轉子(4，5)的轉子軸(7，8)以及馬達軸(17)沿著與水平面成一定角度或垂直於水平面的軸線方向(AA』，BB』，CC』 )延伸。
2.根據權利要求1所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:當螺杆式壓縮機(I)正常運行時，壓縮機轉子(4，5)的轉子軸(7，8)以及馬達軸(17)沿著豎向的軸線方向(AA』，BB』，CC』 )延伸。
3.根據權利要求1或2所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:馬達軸(17)直接連接到壓縮機轉子(4，5)的轉子軸(7，8)之一，且所述馬達軸沿著與相連的壓縮機轉子(4)的轉子軸(7)的軸線方向(AA』 )共線的軸線方向(CC』 )延伸。
4.根據權利要求1或2所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:馬達軸(17)還形成了其中一個壓縮機轉子(4，5)的轉子軸(7)。
5.根據權利要求1所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:驅動馬達(14)是帶有馬達轉子(23)和馬達定子(24)的電動馬達(14)。
6.根據權利要求5所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:電動馬達(14)配備有永磁體(25)以產生磁場。
7.根據權利要求6所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:電動馬達(14)的沿著縱軸的電感與所述電動馬達(14)的沿著垂直於所述縱軸的軸、具體而言是橫軸的電感完全不同，以便能夠通過測量在壓縮機殼體(28)外部附近的上述電感的差值來確定在馬達定子(24)中的馬達轉子(23)的位置。
8.根據權利要求5所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:電動馬達(14)是同步電動馬達(14)。
9.根據權利要求5所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:驅動馬達(14)是能夠承受壓縮機壓力的類型。
10.根據權利要求5所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:驅動馬達(14)是如下類型，即:在壓縮室(2)處於壓縮機壓力時，所述驅動馬達能產生足夠大的啟動轉矩以啟動螺杆式壓縮機(I)。
11.根據前述權利要求1、2、5- 10之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮機轉子(4，5)具有高壓端(13)，該高壓端通過軸承在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28 )中，所述軸承是一個或更多個出口軸承(32，33 )。
12.根據前述權利要求1、2、5- 10之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮機轉子(4，5)具有低壓端(12)，該低壓端通過軸承僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中，用於支撐所述低壓端(12)的所述軸承是一個或更多個入口軸承(34 )。
13.根據前述權利要求1、2、5— 10之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:馬達軸(17)在其與被驅動的壓縮機轉子(4)相反的端部(31)通過一個或更多個馬達軸承(35)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中。
14.根據權利要求1所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:馬達軸(17)在其與被驅動的壓縮機轉子(4)相反的端部(31)被馬達軸承支撐在壓縮機殼體(28)中，所述馬達軸承(35)是球軸承(35)，並且馬達軸還配備張緊裝置(36)以在球軸承(35)上施加軸向預載，該預載沿著馬達軸(17)的軸線方向(CC』)定向。
15.根據前述權利要求1、2、5- 10、14之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮殼體(3)形成壓縮機殼體(28)的基部(29)或底部部分，而馬達殼體(15)形成壓縮機殼體(28)的頭部(30)或頂部部分。
16.根據權利要求15所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮室(2)設置有用於吸入空氣的入口(9)，所述入口靠近壓縮機轉子(4，5)的低壓端(12)設置，所述低壓端(12)是壓縮機轉子(4，5 )的最靠近壓縮機殼體(28 )的頭部(30 )的端部，壓縮室還設置有用於排出壓縮空氣的出口(11)，所述出口靠近壓縮機轉子(4，5)的高壓端(13)設置，所述高壓端(13)是壓縮機轉子(4，5)的最靠近壓縮機殼體(28)的基部(29)的端部。
17.根據前述權利要求1、2、5- 10、14之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:螺杆式壓縮機(I)中提供有流體(37)，所述流體對驅動馬達(14)和壓縮機轉子(4，5)這兩者進行冷卻和/或潤滑。
18.根據權利要求15所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:螺杆式壓縮機(I)中提供有流體(37)，所述流體對驅動馬達(14)和壓縮機轉子(4，5)這兩者進行冷卻和/或潤滑，螺杆式壓縮機(I)設置有對驅動馬達(14)和螺杆式壓縮機(I)這兩者進行冷卻的冷卻迴路(38)，流體(37)能經過所述冷卻迴路從壓縮機殼體(28)的頭部(30)流動到壓縮機殼體(28)的基部(29)。
19.根據權利要求18所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:冷卻迴路(38)包括冷卻通道(39)和壓縮室(2)本身，所述冷卻通道(39)設置在馬達殼體(15)中。
20.根據權利要求19所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:冷卻通道(39)至少部分地沿著軸線方向(AA』，BB'，CC』 )延伸。
21.根據權利要求18所述的壓縮機設備，其特徵在於:流體(37)在螺杆式壓縮機(I)所產生的壓縮機壓力下被驅動流過所述冷卻迴路(38)的冷卻通道(39)。
22.根據權利要求12所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:馬達軸(17)在其與被驅動的壓縮機轉子(4)相反的端部(31)通過一個或更多個馬達軸承(35)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中，螺杆式壓縮機(I)中提供有流體(37)，所述流體對驅動馬達(14)和壓縮機轉子(4，5)這兩者進行冷卻和/或潤滑，螺杆式壓縮機(I)設置有用於潤滑馬達軸承(35)或用於潤滑馬達軸承(35)以及入口軸承(34)的潤滑迴路(40)。
23.根據權利要求19所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮機轉子(4，5)具有低壓端(12)，該低壓端通過軸承僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中，用於支撐所述低壓端(12)的所述軸承是一個或更多個入口軸承(34)，馬達軸(17)在其與被驅動的壓縮機轉子(4)相反的端部(31)通過一個或更多個馬達軸承(35)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中，螺杆式壓縮機(I)中提供有流體(37)，所述流體對驅動馬達(14)和壓縮機轉子(4，5)這兩者進行冷卻和/或潤滑，螺杆式壓縮機(I)設置有用於潤滑馬達軸承(35)或用於潤滑馬達軸承(35)以及入口軸承(34)的潤滑迴路(40)，上述的潤滑迴路(40)包括馬達殼體(15)中的冷卻通道(39)的一個或更多個支路(41)，以用於將流體(37)供給到一個所述馬達軸承(35)或多個所述馬達軸承(35);上述的潤滑迴路還包括出口通道(42)，以用於將流體(37)從一個所述馬達軸承(35)或多個所述馬達軸承(35)排出到入口軸承(34)，流體(37)能從上述入口軸承流入壓縮室(2)。
24.根據權利要求22所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:上述潤滑迴路(40)中的流體(37)主要在重力的作用下流動。
25.根據權利要求23所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:在一個所述馬達軸承(35)或多個所述馬達軸承(35)處，設置了儲液器(43)以容納流體(37)，所述儲液器通過迷宮式密封件(44)與馬達軸(17)密封隔開。
26.根據權利要求18所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮機轉子(4，5)具有低壓端(12 )，該低壓端通過軸承僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28 )中，用於支撐所述低壓端(12)的所述軸承是一個或更多個入口軸承(34)，馬達軸(17)在其與被驅動的壓縮機轉子(4)相反的端部(31)通過一個或更多個馬達軸承(35)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(28)中，螺杆式壓縮機(I)中提供有流體(37)，所述流體對驅動馬達(14)和壓縮機轉子(4，5)這兩者進行冷卻和/或潤滑，螺杆式壓縮機(I)設置有用於潤滑馬達軸承(35)或用於潤滑馬達軸承(35)以 及入口軸承(34)的潤滑迴路(40)，冷卻迴路(38)和潤滑迴路(40)二者與返回迴路(65)連接，以將流體(37)從螺杆式壓縮機(I)的基部(29)中的出口(11)排出，並且用於使排出的流體(37 )返回到壓縮機殼體(28 )的頭部(30 )。
27.根據權利要求26所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:上述的返回迴路(65)由包括設置在出口(11)處的出口管路(50)、連接到出口管路(50)的壓力容器(51)和連接到壓力容器(51)的回油管路(60)的裝置形成。
28.根據權利要求27所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:出口管路(50)連接到壓縮機殼體(28)的基部(29)，回油管路(60)連接到壓縮機殼體(28)的頭部(30)。
29.根據權利要求27或28所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:位於壓力容器(51)和螺杆式壓縮機(I)之間的出口管路(50)未設置關閉裝置，以使得經過出口管路(50)的流體能雙向流動。
30.根據權利要求27或28所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:回油管路(60)未設置自調節止回閥。
31.根據權利要求27或28所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓力容器(51)具有空氣出口(53)，該空氣出口設置有止回閥(55)。
32.根據權利要求26所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:在螺杆式壓縮機(I)運行時，螺杆式壓縮機(I)本身所產生的壓縮機壓力導致流體(37)經過返回迴路(65)而從壓縮機殼體(28)的基部(29)被驅動流至壓縮機殼體(28)的頭部(30)。
33.根據權利要求26所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:通過返回迴路(65)返回的流體(37 )大部分流過冷卻迴路(38 )，僅有小部分流過潤滑迴路(40 )。
34.根據權利要求24所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:壓縮殼體(3)形成壓縮機殼體(28 )的基部(29 )或底部部分，而馬達殼體(15)形成壓縮機殼體(28 )的頭部(30 )或頂部部分，壓縮室(2 )設置有用於吸入空氣的入口( 9 )，所述入口靠近壓縮機轉子(4，5)的低壓端(12)設置，所述低壓端(12)是壓縮機轉子(4，5)的最靠近壓縮機殼體(28)的頭部(30)的端部，壓縮室還設置有用於排出壓縮空氣的出口(11)，所述出口靠近壓縮機轉子(4，5)的高壓端(13)設置，所述高壓端(13)是壓縮機轉子(4，5)的最靠近壓縮機殼體(28)的基部(29)的端部，在基部(29)中設置潤滑迴路(45)以對出口軸承(32，33)進行潤滑，該潤滑迴路包括一個或更多個供給通道(46)以將流體(37)從壓縮室(2)供給到出口軸承(32，33 )，該潤滑迴路還包括一個或更多個出口通道(47 )，以使得流體(37 )從出口軸承(32，33)返回到壓縮室(2)。
35.根據前述權利要求1、2、5- 10、14之一所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:螺杆式壓縮機(I)在其入口( 9 )設置有入口閥(49 )，該入口閥是非受控閥或自調節閥(49 )。
36.根據權利要求35所述的螺杆式壓縮機，其特徵在於:該入口閥(49)是止回閥(4 9)。
專利摘要一種螺杆式壓縮機，該螺杆式壓縮機包括壓縮室(2)，該壓縮室由壓縮殼體(3)形成，在所述壓縮殼體中安裝有螺杆形式的、能夠旋轉的一對嚙合的螺旋壓縮機轉子(4，5)；驅動馬達(14)，該驅動馬達設置有由馬達殼體(15)形成的馬達腔(16)，在所述馬達腔中能夠旋轉地安裝有馬達軸(17)，所述馬達軸驅動上述兩個壓縮機轉子(4，5)中的至少一個，其中壓縮殼體(3)和馬達殼體(15)彼此直接連接以形成壓縮機殼體(28)，由此使得馬達腔(16)和壓縮室(2)彼此不密封隔離，且使得壓縮機轉子(4，5)的轉子軸(7，8)以及馬達軸(17)沿著與水平面成一定角度或垂直於水平面的軸線方向(AA′，BB′，CC′)延伸。
文檔編號F04C18/16GK203067286SQ201220477500
公開日2013年7月17日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年2月28日
發明者A·J·F·德西隆 申請人:阿特拉斯·科普柯空氣動力股份有限公司