壓縮機設備的製作方法

2023-10-04 03:55:39 4

專利名稱：壓縮機設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓縮機設備。更具體地，本實用新型涉及一種壓縮機設備，所述壓縮機設備至少設置有以下元件:螺杆式壓縮機，該螺杆式壓縮機具有由壓縮殼體形成的壓縮室，在所述壓縮室中可旋轉地安裝有一對嚙合的壓縮機轉子；驅動馬達，該驅動馬達設置有由馬達殼體形成的馬達腔，在所述馬達腔中可旋轉地安裝有用於驅動上述兩個壓縮機轉子中的至少一個的馬達軸；用於供給空氣的螺杆式壓縮機的入口 ；用於排出壓縮空氣的螺杆式壓縮機的出口，所述螺杆式壓縮機的出口通過出口管路連接到壓力容器；壓力容器的空氣出口，所述空氣出口用於將壓縮空氣從壓力容器供給到使用裝置；以及用於對氣動設備中的一種或更多種液體或氣體的流動進行控制的控制系統，所述控制系統在螺杆式壓縮機的入口處設置有入口閥，所述控制系統還設置有用於關閉以及打開壓力容器的空氣出口的龍頭或閥。
背景技術：
所述的壓縮機設備是已知的，然而其存在有許多缺點或者需要得到改進。實際上，在大多數已知的這種壓縮機設備中，螺杆式壓縮機在由供電網直接供電的單獨的驅動馬達的驅動下以恆定速度旋轉。為了能夠調整流過螺杆式壓縮機的氣流，在這種已知的螺杆式壓縮機的入口設置入口閥。該入口閥的作用還在於限制螺杆式壓縮機啟動時所必需的、通過驅動馬達傳遞的轉矩，並由此限制所需的啟動轉矩，其中在啟動期間該入口閥是關閉的。另一方面，在這種已知的壓縮機設備中，在螺杆式壓縮機已經停止後，由螺杆式壓縮機泵到壓力容器中的壓縮空氣能方便地被釋放，其目的也是當再啟動螺杆式壓縮機時儘可能地限制啟動轉矩。在螺杆式壓縮機的壓縮室處在壓力下的情況下進行啟動，需要該壓縮機設備中的具有恆定驅動速度的驅動馬達具有很高的轉矩。如果不採取上述措施，則驅動馬達將不能在啟動期間產生足夠的轉矩，或者供電網將不能供給產生較高啟動轉矩所必需的啟動電流。這些已知的壓縮機設備的重要缺點是:在螺杆式壓縮機已經停止之後，大量的能量隨著已經存儲在壓力容器和螺杆式壓縮機中的壓縮空氣的損失而產生損失。在其他已知的改進型的壓縮機設備中，通過為螺杆式壓縮機配備變速驅動裝置而部分地為上述缺點提供解決方案。在這種已知類型的壓縮機設備中，流過螺杆式壓縮機的空氣流是通過調節驅動馬達的轉速來進行調整的，從而不需要為此設置入口閥。此外，在這種已知的壓縮機設備中，當螺杆式壓縮機啟動時，也可以利用電子控制器來實現較高的啟動轉矩或限制從供電網提取的啟動電流。應用這樣的電子控制器的另外的優點是，當螺杆式壓縮機已經停止時，由於當啟動時可以產生足夠的轉矩以克服壓力容器中的壓力，因此並不是必須釋放壓力容器中的壓
縮空氣。這樣，可以保證當螺杆式壓縮機停止時，與恆速驅動的已知的壓縮機設備相比，應用電子控制器的壓縮機設備具有更小的能量損失。然而，為了能夠實現此目的，在該設備中，首先最重要的是必須在位於螺杆式壓縮機的出口和壓力容器之間的出口管路中設置止回閥，以便在螺杆式壓縮機已經停止後，防止在壓力容器和螺杆式壓縮機的壓縮室或環境壓力之間的壓差的影響下，存在於壓力容器中的壓縮空氣發生膨脹並通過出口管路逸出。此外，對於注油的螺杆式壓縮機，壓力容器中通常設置有油分離器，在所述油分離器中油與來源於螺杆式壓縮機的壓縮空氣流分離，並且所述油通過附接在壓力容器和螺杆式壓縮機之間的回油管路而被引導返回到螺杆式壓縮機。在這種情況下，當螺杆式壓縮機停止時，必須防止在壓力容器中分離的油流回到螺杆式壓縮機，否則會導致螺杆式壓縮機中的油過量，從而還會阻礙螺杆式壓縮機的再次啟動。因此在上面討論的類型的已知的壓縮機設備中，必須始終在回油管路中設置止回閥。上述止回閥的缺點是它們弓丨起較大的摩擦損失。此外，當螺杆式壓縮機停止時，在螺杆式壓縮機自身中的壓縮空氣量總是有損失的，這是因為該壓縮空氣可以通過螺杆式壓縮機的入口逸出。通過入口閥密閉地密封入口，其目的旨在當螺杆式壓縮機停止時，使螺杆式壓縮機保持在壓力下，但並未在此減少該損失。為了能夠驅動壓縮機轉子，在已知的壓縮機設備中，通常驅動馬達的馬達軸直接或間接地與其中一個壓縮機轉子的轉子軸連接，上述連接例如通過傳動帶或齒輪傳動實現。因此，所涉及的壓縮機的轉子軸必須充分地密封，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」。在螺杆式壓縮機已經停止之後，密封的入口閥的應用將由此帶來在轉子軸密封部中產生洩漏的高風險。此外，當螺杆式壓縮機處於壓力下時，再啟動螺杆式壓縮機會伴隨著高摩擦損失，從而使得密封部可能容易地被破壞。已知的壓縮機設備的其他缺點涉及螺杆式壓縮機的密封本身。所涉及的壓縮機轉子的轉子軸在很高的速度下轉動，從而使得這種類型的密封在螺杆式壓縮機運行過程中產生巨大的能量損耗，從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，如果不是仔細也安裝，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壓縮機設備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受到潤滑和冷卻，所述潤滑和冷卻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，從而是複雜的或昂貴的。另外，在這種帶有分離的冷卻系統的已知的壓縮機設備中，冷卻系統用於分別冷卻驅動馬達和壓縮機轉子，以最優的方式回收存儲在冷卻劑中的損失的熱量的可能性並未完全地實現。

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。更具體地，本實用新型的目的是提供一種壓縮機設備，利用該設備，尤其是在螺杆式壓縮機停止時可以使得能量損耗最小化，儘可能限制壓縮空氣的損失。此外，本實用新型的目的是實現一種堅固耐用和結構簡單的壓縮機設備，藉此將磨損和洩漏的風險保持在最低限度，從而軸承的潤滑和元件的冷卻能通過非常簡單的方式實現,並由此可以實現更好地對產生的熱損失進行回收。為此，本實用新型涉及一種壓縮機設備，該壓縮機設備至少包括:螺杆式壓縮機，該螺杆式壓縮機具有由壓縮殼體形成的壓縮室，在所述壓縮室中能夠旋轉地安裝有螺杆形式的、一對嚙合的壓縮機轉子；驅動馬達，該驅動馬達設置有由馬達殼體形成的馬達腔，在所述馬達腔中可旋轉地安裝有馬達軸，該馬達軸驅動上述兩個壓縮機轉子中的至少一個；用於供給空氣的螺杆式壓縮機的入口 ；用於排出壓縮空氣的螺杆式壓縮機的出口，並且所述螺杆式壓縮機的出口通過出口管路連接到壓力容器；壓力容器上的空氣出口，所述空氣出口用於將壓縮空氣從壓力容器供給到使用裝置；控制系統，該控制系統用於對壓縮機設備中的一種或更多種液體或氣體的流動進行控制；所述控制系統設置有:螺杆式壓縮機的入口上的入口閥，和龍頭或閥，所述龍頭或閥用於關閉以及打開壓力容器的空氣出口 ；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，由此馬達腔和壓縮室彼此不密封分開，壓力容器和螺杆式壓縮機之間的出口管路未設置關閉裝置，以使得流體通過出口管路能進行雙向流動。因此，其目的是通過出口管路的流動能儘可能無阻礙地進行而不包含摩擦損失，由此，在任何情況下都不用設置使通過出口管路的流動僅能夠在一個方向進行的止回閥或類似裝置。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，包括直接連接在一起的壓縮殼體和馬達殼體，從而使得壓縮機轉子的驅動裝置以驅動馬達的形式被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，該連接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這一特性構成了根據本實用新型的壓縮機設備的重要的優點，這是因為與已知的壓縮機設備相比，本實用新型能獲得更高的螺杆式壓縮機的能量效率，並且不可能存在對這種密封所造成的磨損，並且可以避免由於這種密封安裝不好而導致的洩漏。根據本實用新型的螺杆式壓縮機的另一個非常重要的方面是，由於在馬達腔和壓縮室之間不存在密封，因而得到的是一個能夠承受長期施加的高壓的封閉的整體，且在壓縮機轉子的轉子軸的密封中不會發生洩漏，而該洩露在已知的壓縮機設備中是的確會發生的。在螺杆式壓縮機運行時，在壓縮室和馬達腔中已經建立了壓力，由於該壓力不再有害，因此使該壓力在螺杆式壓縮機已經停止後繼續保持，根據本實用新型，這優選通過使用非受控閥或自調節入口閥而以簡單的方式實現，所述非受控閥或自調節入口閥優選的是止回閥的形式。此外，螺杆式壓縮機從處於壓力下的上述狀態再啟動不再是問題，這是因為由於不再使用這種密封因而在轉子軸上的密封中沒有摩擦損失產生，而上述問題在已知的壓縮機設備是實際存在的。因此，由於螺杆式壓縮機的停機環再伴隨有顯著的壓縮空氣損失，因而實現了大量能量的節約。另外，這使得例如當暫時不需要壓縮空氣時，停止螺杆式壓縮機的決定可以更快速地做出，由於壓力已經存在於壓力容器和壓縮室中，因此與已知的壓縮機設備相比，可以更快速地再啟動且需要更少的能量，而已知的壓縮機設備在類似的情況下，將常常在處於空擋位置時做出運行螺杆式壓縮機的決定。這也意味著大大地節約了能源。根據本實用新型的壓縮機設備，其必須保證驅動馬達是能夠承受壓縮機壓力的類型，從而使得必須使用一種專門改造的驅動馬達。為了能夠實現根據本實用新型的上述優點，驅動馬達最好是如下類型，即:能夠產生足夠高的啟動轉矩以便在壓縮室處於壓縮機壓力時能啟動螺杆式壓縮機。總之，本實用新型的可行性在很大程度上取決於選擇良好的驅動馬達。根據本實用新型的壓縮機設備的另一個優點是，出口管路未設置關閉裝置，因此避免了在止回閥和類似裝置中的摩擦損失。可以並且有用的是將壓縮機設備構造為:在其出口管路中不設置關閉裝置，這是因為通過利用自調節入口閥在螺杆式壓縮機的入口關閉螺杆式壓縮機以及在壓力容器的空氣出口和出油口關閉壓力容器，從而通過出口管路獲得了密閉式密封的整體，所述密封的整體包括通過出口管路連接到壓縮室和馬達腔的壓力容器，由此該密封的整體大體上處於相同的壓力下。由於上述密閉式密封的整體中的壓力在任何位置都是一樣的，因此沒有驅動力使得在壓力容器中的壓縮空氣和油像在已知的壓縮機設備中常見的那樣從壓力容器流回到螺杆式壓縮機，從而能省略出口管路中的止回閥。總之，螺杆式壓縮機中的驅動馬達整體化和不在轉子軸上使用密封件，使得壓縮機設備的控制系統顯著地簡化，由此也因為不必釋放壓縮空氣以及因為在出口管路或回油管路中的止回閥中沒有產生能量損耗而獲得了很大的能量效益。根據本實用新型的壓縮機設備的另一個有利的方面是，相同的潤滑劑和冷卻劑可以以非常簡單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。根據本實用新型的壓縮機設備的優選的實施例，優選地，為螺杆式壓縮機提供流體，例如油，並以此冷卻和/或潤滑驅動馬達和螺杆式壓縮機這兩者。因此，根據本實用新型的壓縮機設備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，通過在單循環過程中使流體沿著驅動馬達以及沿著壓縮機元件進行循環以冷卻壓縮機設備，與採用分離的冷卻系統而分別用於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，S卩:必須選擇用於驅動馬達和壓縮機轉子的不同的運行溫度。本實用新型還涉及上述壓縮機設備的使用方法，由此該使用方法意味著當啟動螺杆式壓縮機時，在壓力容器中沒有建立壓力，由於螺杆式壓縮機的運行，造成入口閥自動地打開，並且壓縮壓力在壓力閥中建立，此外，當螺杆式壓縮機停止時，壓力容器上的止回閥自動地關閉壓力容器的空氣出口，由此入口閥也自動地密閉地密封入口管路，從而使得在螺杆式壓縮機已經停止之後，壓力容器以及螺杆式壓縮機的壓縮室和馬達腔都保持在壓縮壓力。優選的是，根據本實用新型的壓縮機設備的使用方法，當再次啟動螺杆式壓縮機時，由於壓縮壓力仍然存在於壓力容器中，入口閥首先關閉，之後入口閥在壓縮機轉子的旋轉所產生的抽吸作用下自動地打開。

為了更好地顯示本實用新型的特徵，根據本實用新型的壓縮機設備的優選的實施例在下文中將參照附圖以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壓縮機設備；以及，圖2更詳細地示出在圖1中由F2表示的壓縮機設備的螺杆式壓縮機的截面圖。
具體實施方式
根據本實用新型的壓縮機設備I如圖1所示，所述壓縮機設備首先包括螺杆式壓縮機2，該螺杆式壓縮機在圖2中更詳細地示出，該螺杆式壓縮機2具有通過壓縮殼體4形成的壓縮室3。在壓縮室3中，可旋轉地安裝有一對嚙合的壓縮轉子，更具體地，是第一壓縮機轉子5和第二壓縮機轉子6。這些壓縮機轉子5和6具有螺旋狀的輪廓7，所述螺旋狀的輪廓圍繞並連接在所涉及的壓縮機轉子5和6的轉子軸上，所述轉子軸分別為轉子軸8和轉子軸9。因此轉子軸8沿著第一軸線方向AA'延伸，而轉子軸9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。另外，螺杆式壓縮機設置有驅動馬達10。該驅動馬達10設置有馬達殼體11，馬達殼體緊密地固定連接在壓縮殼體4的上方，並且所述馬達殼體內壁圍繞馬達腔12。驅動馬達10的馬達軸13可旋轉地安裝在馬達腔12中，在所示的該實施例中，該馬達軸13直接連接到第一壓縮機轉子5以驅動該第一螺旋壓縮機轉子，但這並不是必須的。馬達軸13沿著第三軸線方向CCi延伸，在這個實施例中，第三軸線方向CCi與轉子軸8的軸向方向AA'重合，從而使得馬達軸13與所涉及的壓縮機轉子5成一直線。為了將馬達軸13連接到壓縮機轉子5，馬達軸13的一個端部14設置有圓筒狀的凹口 15，轉子軸8的位於靠近壓縮機轉子5的低壓端17處的端部16能合適地插入到所述凹口中。此外，馬達軸13設置有通道18，所述通道中附接有螺栓19，所述螺栓旋入設在轉子軸8的上述端部16內的內螺紋中。顯然，將馬達軸13與轉子軸8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2是這樣構造的，即:馬達軸13也形成了其中一個壓縮機轉子5的轉子軸8，通過將馬達軸13和轉子軸8構造為一個整體件，從而不需要用於連接馬達軸13和轉子軸8的連接裝置。此外,如圖1和2所示的實施例所示,驅動馬達10是具備馬達轉子20和馬達定子21的電動馬達10，並且更具體地說，在圖示的實施例中，電動馬達10的馬達轉子20設置有永磁體22以產生轉子磁場，而馬達定子21設置有電繞組23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20旋轉，但是本實用新型並未排除其它類型的驅動馬達10。此外，存在用於吸入空氣的入口 24，所述入口穿過壓縮殼體4的壁一直通到壓縮室3，所述空氣例如是來自於環境25或來源於在前的壓縮級，還存在用於排出壓縮空氣的出口 26，例如將壓縮空氣排放到壓縮空氣使用裝置或後續的壓縮級。如已知的那樣，螺杆式壓縮機2的壓縮室3由壓縮殼體4的內壁形成，所述內壁具有緊密地配合一對壓縮機轉子5和6的外部輪廓的形狀，以便在壓縮機轉子5和6旋轉過程中，在螺旋狀的輪廓8和壓縮殼體4的內壁之間向出口 26的方向驅動通過入口 24吸入的空氣，從而壓縮該空氣，並增加壓縮室3中的壓力。壓縮機轉子5和6的旋轉方向決定驅動方向，因此也決定通道24和26中的哪一個將作為入口 24或出口 26。因此，入口 24位於壓縮機轉子5和6的低壓端17，而出口 26靠近壓縮機轉子5和6的高壓端27。入口管路28連接到螺杆式壓縮機I的入口 24，在入口管中中設有入口閥29，所述入口閥使得供給到螺杆式壓縮機2的空氣的流入量是受控的。該入口閥29形成控制系統30的一部分，所述控制系統用於對壓縮機設備I中液體和氣體的流動進行控制。出口管路31連接到出口 26，所述出口管路通向設置有油分離器33的壓力容器32。壓力容器32具有空氣出口 34以將壓縮空氣從壓力容器3供給到使用裝置。為此，能夠由龍頭或閥36關閉的使用裝置的管路35連接到壓力容器32的空氣出口 34。該龍頭或該閥36還形成上述控制系統30的一部分以對壓縮機設備I中液體和氣體的流動進行控制。壓力容器32的空氣出口 34也設置有止回閥37。此外，所述使用裝置的管路35的其中一段38被構造為散熱器38，所述散熱器通過來源於風扇39的環境空氣25的強制空氣流動進行冷卻，其目的顯然是冷卻壓縮空氣。在壓力容器32上還設有出油口 40，所述出油口上連接有回油管路41，回油管路連接到螺杆式壓縮機2的驅動馬達10的馬達殼體11。回油管路41的一段42也被構造為散熱器42，該散熱器通過風扇43冷卻。在這個示例中，在回油管路41中還設置有旁通管路44,所述旁通管路與回油管路41帶有散熱器42的那一段並聯地連接，但這不是絕對必需的。藉助於一個或更多個受控閥45的作用，例如在螺杆式壓縮機2的正常運行時，流體(例如油46)可以被傳送而流過回油管路41的所述帶有散熱器42的那一段，以便使得油46得到冷卻；或者，例如在螺杆式壓縮機2啟動時，使流體通過旁通管路44，從而不讓油46得到冷卻。在螺杆式壓縮機2運行過程中，混合了油46的壓縮空氣通過出口 26離開螺杆式壓縮機2，其中所述油優選地作為螺杆式壓縮機2的潤滑劑和冷卻劑，由此該混合物在壓力容器32中被油分離器33分成兩種流體，一種流體是通過壓力容器32上部的空氣出口 34流出的壓縮空氣流，另一種流體是通過壓力容器32底部的出油口 40流出的流體或油46。受控閥45甚至油分離器33本身也可以作為上述控制系統30的元件以對壓縮機設備I中的液體和氣體的流動進行控制。本實用新型的重要特徵是，壓縮殼體3和馬達殼體15直接連接在一起以形成螺杆式壓縮機2的壓縮機殼體48，其中在此實施例中上述連接是通過螺栓47實現的，由此更具體地，馬達腔12和壓縮室3不再彼此密封隔離。在圖示的實施例中，壓縮殼體4和馬達殼體15實際上被構造為壓縮機殼體48的單獨的兩個部件，這大體上相當於螺杆式壓縮機2的分別包含驅動馬達10以及壓縮機轉子5和6的兩個部件。然而，這裡要注意的是，實際上，馬達殼體11和壓縮殼體4不是必須構造成像這樣的分離的部件，而是也可以作為一個整體構造。可替換的是，本實用新型沒有排除以下形式，即:壓縮機殼體48由更多或更少的部件構造，其全部或部分地包含壓縮機轉子5和6或驅動馬達10，或一起包含所有這些元件。對於本實用新型重要的是，與已知的壓縮機設備的情況相比，沒有用於將馬達腔12和壓縮室3彼此分隔的密封部，僅僅出於這個源因，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2的重要的優點。因為馬達腔12和壓縮室3被構造為一個封閉的整體，因此與已知的壓縮機設備的情況相比，根據本實用新型的壓縮機設備I的其他的元件可以更簡單地構造。根據本實用新型的壓縮機設備I的重要的特徵是，位於壓力容器32和螺杆式壓縮機2之間的出口管路31未設置關閉裝置以使得通過出口管路31的流體能在雙向流動，從而使得該流動優選可以儘可能無阻礙地進行，因而儘可能地限制了摩擦損失。根據本實用新型的該壓縮機設備I的重要的優點是，用於對壓縮機設備I中的氣體和液體的流動進行控制的該壓縮機設備的控制系統30比已知的壓縮機設備I的控制系統更加簡單。更具體地，僅需要設置入口閥29來實現螺杆式壓縮機2的正確運行。此外，即使利用這樣一個入口閥29也可以獲得更有能效的運行。實際上，根據本實用新型的壓縮機設備1，驅動馬達10被整合到壓縮機殼體48中，由此馬達腔12和壓縮室3不是相互密封分開的，從而使得在螺杆式壓縮機2已經停止之後，壓力容器32中的壓力、壓縮室3中的壓力，以及馬達腔12中的壓力實質上是相等的。因此，當螺杆式壓縮機2停止時，存在於壓力容器32中的油46不會傾向於流回到螺杆式壓縮機2，更具體地，對於驅動馬達10來說，驅動馬達中的壓力大體上是環境壓力，這實際上與已知的螺杆式壓縮機的情況一樣。在已知的螺杆式壓縮機中，回油管路41中總是必須設置止回閥，而在根據本實用新型的螺杆式壓縮機中並非如此。類似地，在已知的壓縮機設備中，在出口管路31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。對於根據本實用新型的壓縮機設備1，當螺杆式壓縮機2停止時，足以密封地封閉螺杆式壓縮機2的入口 24並封閉壓力容器32的空氣出口 34，從而使得壓力容器32、壓縮室3以及馬達腔12在壓縮機設備I已經停止之後都仍然保持在壓縮壓力下。優選的是，根據本實用新型的入口閥29是自調節止回閥29，自調節止回閥設置在壓力容器32的空氣出口 34，從而使得當壓縮機設備I停止時，入口 24和空氣出口 34自動地關閉，而沒有任何其他操縱員或控制系統的介入。這在已知的壓縮機設備中是不可能的，這是因為已知的壓縮機設備始終設置有使得馬達腔和壓縮室相互分隔的密封部，該密封部通常是通過在旋轉的轉子軸上的密封部實現。在已知的壓縮機設備中，壓縮室的壓力被保持壓力下，這會導致該密封部的損壞。直接與此相關的根據本實用新型的壓縮機設備I的優點:在螺杆式壓縮機2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，在已知的壓縮機設備中，在運行期間，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壓縮機設備I中是不會發生的。此外，根據本實用新型的壓縮機設備1，馬達腔12和壓縮室3彼此不是密封分開的，該特徵與根據本實用新型的壓縮設備I的其他優選的特徵相結合也是非常有利的，更具體地，該螺杆式壓縮機2是立式的螺杆式壓縮機2，這提供了其他重要的技術上的優點，這將在下文中說明。在此，立式的螺杆壓縮機2指的是:在螺杆式壓縮機I正常運行期間，壓縮機轉子5和6的轉子軸8和9，以及驅動馬達10的馬達軸13，沿著豎直的軸線方向AA'、BB'和CC'延伸，或沿著至少與水平面顯著偏離的軸線方向延伸。根據本實用新型的壓縮機設備I的更加優選的實施例，壓縮殼體4形成螺杆式壓縮機2的整個壓縮機殼體48的基部49或底部，而馬達殼體11形成壓縮機殼體48的頭部50或頂部。此外，壓縮機轉子5和6的低壓端17優選是最接近於壓縮機殼體48的頭部50的端部17，壓縮機轉子5和6的高壓端27是最接近於壓縮機殼體48的基部49的端部27，從而使得用於吸入空氣的入口 24和螺杆式壓縮機2的低壓側高於用於排出壓縮空氣的出口26。該結構對於實現驅動馬達10以及壓縮機轉子5和6的簡便的冷卻和主要的潤滑特別有用。螺杆式壓縮機2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5和6、馬達軸13以及用於將這些元件支撐在壓縮機殼體48中的軸承。在圖2中也示出了有用的軸承裝置，其使得馬達軸13以及轉子軸8和/或轉子軸9被構造成具有受限的截面，或者至少與相似類型的已知的螺杆式壓縮機通常所具有的橫截面相比具有更小的橫截面。在這個實施例中，轉子軸8和9在其兩個端部12和13均通過軸承支撐，而馬達軸13也在其位於壓縮機殼體48的頭部側的端部51通過軸承支撐。更具體地說，壓縮機轉子5和6在其高壓端27通過軸承在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體48中，所述軸承為多個出口軸承52和53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52組合深溝球軸承53。另一方面，壓縮機轉子5和6在其低壓端17通過軸承僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體48中,所述軸承為入口軸承54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54。最後，在馬達軸的與被驅動的壓縮機轉子5相反的端部50，馬達軸13通過軸承在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體48中，所述軸承為馬達軸承55的形式，在這個例子中所述馬達軸承是深溝球軸承55。由此，在所述端部51設置張緊裝置56，在這個例子中張緊裝置是彈性元件56的形式，並且更具體地是杯狀的彈性墊圈56，張緊裝置連接在馬達軸承55和馬達殼體的蓋57之間。這些張緊裝置56旨在對馬達軸承55施加軸向預載，該預載沿著馬達軸13的軸線方向CC'定向並且該預載的方向與嚙合的壓縮機轉子5和6所產生的力的方向相反，從而使得在壓縮機轉子5和6的高壓端處的軸向軸承53在某種程度上負荷減輕。當然，本實用新型並未排除以各種不同類型的軸承實現的、用於支撐轉子軸8和9以及馬達軸13的許多其他軸承裝置。[0134]為了對螺杆式壓縮機2進行冷卻和潤滑，優選地，將用於對驅動馬達10及壓縮機轉子5和6進行冷卻和潤滑的流體46提供給根據本實用新型的壓縮機設備1，所述流體例如是油，但是並未排除其他的流體，並且優選的是，相同的流體46能滿足冷卻功能和潤滑功能這兩種功能。此外，根據本實用新型的壓縮機設備設置有返回迴路58以將流體46從螺杆式壓縮機2的基部49中的出口 26排出，並使排出的流體46返回到壓縮機殼體48的頭部50。在如圖1和2所述的實施例中，上述的返回迴路58由包括出口管路31、壓力容器32和回油管路41的組件形成。在壓縮機設備I運行期間，壓縮機設備I本身所產生的壓縮機壓力導致流體46從基部49通過返回迴路58被驅動到壓縮機殼體48的頭部50。此外，出口管路31連接到壓縮機殼體48的基部49，回油管路41連接到壓縮機殼體48的頭部50。首先，冷卻迴路59連接到上述返回迴路58，以冷卻驅動馬達10和螺杆式壓縮機2這兩者。流體46可以通過該冷卻迴路59而從壓縮機殼體48的頭部50流到壓縮機殼體48的基部49。更具體地，冷卻迴路59包括設置在馬達殼體11中的冷卻通道60以及壓縮室3本身，由此冷卻通道60從回油管路41延伸到壓縮室3。通過返回迴路58返回的流體中的大部分流過冷卻迴路59，除此之外，小部分流體用於潤滑，這將在下文中進行解釋。根據本實用新型的優選的實施例，利用通過壓縮機設備I的壓縮機壓力產生的確定的驅動力來獲得流過馬達殼體11中的冷卻通道60的流體46的足夠的流量。在圖1和2的實施例中確實也是如此，由於返回迴路58從壓縮室3在壓縮機殼體48的基部49處的一側開始，因此壓縮室3的該側定位在壓縮機轉子5和6的高壓端27處。流體46在螺杆式壓縮機2運行期間流過的、馬達殼體11中的冷卻通道60，還確保了流體46不會流入馬達轉子20和馬達定子21之間的空氣間隙，而流體流入該空氣間隙會導致能量損耗和類似的損失。此外，返回迴路58還連接到潤滑迴路61以對一個所述馬達軸承55或多個所述馬達軸承55以及入口軸承54進行潤滑。該潤滑迴路61包括一個或更多個支路62，所述支路通向馬達殼體11中的冷卻通道60以將流體46供給到所述馬達軸承55，所述潤滑迴路還包括出口通道63以將流體46從所述馬達軸承55排出而傳送到入口軸承54，流體46從所述入口軸承可以流入壓縮室3。因此，潤滑迴路61中的流體46的流量顯著小於在冷卻迴路59中的流體的流量，潤滑迴路61中的流體46的流動主要在重力作用下產生。另一有利的特徵是:在馬達軸承55之下設有用於容納流體46的儲液器64，所述儲液器連接一個或更多個支路62以及出口通道63，所述支路62和出口通道63設置在馬達殼體11中以將流體46分別引導到馬達軸承55和入口軸承54。此外，儲液器64優選的是通過迷宮式密封件65與馬達軸13密封隔開。在圖示的實施例中，冷卻通道60主要在軸向上定向，冷卻通道的某些部分也在徑向上定向，但是這些冷卻通道60的方向不那麼重要，這是因為所施加的壓縮壓力的作用確保了流體46在這些冷卻通道60中的良好的流動。此外，潤滑迴路66設置在基部49中以對出口軸承52和53進行潤滑。該潤滑迴路66包括一個或更多個供給通道67，以將流體46從壓縮室3供給到出口軸承52和53 ;所述潤滑迴路66還包括一個或更多個出口通道68，以使得流體46從出口軸承52和53返回到壓縮室3。因此有利的是，將出口通道68引導到位於供給通道67的入口之上的壓縮室3，以便獲得使流體順暢地流過潤滑迴路66所必需的壓差。因此，可以理解的是，根據本實用新型，實現了用於對多個軸承51至54進行潤滑，以及對驅動馬達10和壓縮機轉子4和6進行冷卻的一種非常簡便和有效的系統。根據本實用新型的壓縮機設備的使用方法也是非常有利的。因此，其目的是，當螺杆式壓縮機2啟動時，在壓力容器52中還沒有建立壓力，構造為止回閥29的自調節入口閥24，通過螺杆式壓縮機2的作用而自動地打開，從而在壓力容器32中建立壓縮壓力。然後，當螺杆式壓縮機2停止時，在壓力容器33上的止回閥37自動地關閉壓力容器32的空氣出口 34，入口閥29也自動地密封關閉入口管路28，這樣，在螺杆式壓縮機2已經停止後，壓力容器32以及螺杆式壓縮機2的壓縮室3和馬達腔12仍然保持在壓縮壓力下。因此，壓縮空氣損失極少或沒有壓縮空氣損失。此外，當螺杆式壓縮機再次啟動時，壓力可以更快速地建立，這使得螺杆式壓縮機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2再啟動時，由此在壓力容器32中仍然有壓縮壓力，入口閥29首先自動地關閉直到壓縮機轉子5和6達到足夠高的速度，此後，自調節入口閥29在壓縮機轉子5和6的旋轉所產生的抽吸作用下自動地打開。本實用新型並非限制於根據本實用新型的壓縮機設備I的作為示例進行描述的和在附圖中示出的實施例，相反，根據本實用新型的壓縮機設備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。本實用新型也並不限制於在本文中描述的根據本實用新型的壓縮機設備I的使用，相反，根據本實用新型這樣的壓縮機設備I可以在不脫離本實用新型的範圍下以更多其他的方式使用。
權利要求1.一種壓縮機設備，該壓縮機設備至少包括: 螺杆式壓縮機(2)，該螺杆式壓縮機具有由壓縮殼體(4)形成的壓縮室(3)，在所述壓縮室中能夠旋轉地安裝有螺杆形式的、一對嚙合的壓縮機轉子(5，6 ); 驅動馬達(10)，該驅動馬達設置有由馬達殼體(11)形成的馬達腔(12)，在所述馬達腔中可旋轉地安裝有馬達軸(13)，該馬達軸驅動上述兩個壓縮機轉子(5，6)中的至少一個；用於供給空氣的螺杆式壓縮機(2)的入口(24)； 用於排出壓縮空氣的螺杆式壓縮機(2)的出口(26)，並且所述螺杆式壓縮機的出口通過出口管路(31)連接到壓力容器(32)； 壓力容器(32)上的空氣出口(34)，所述空氣出口用於將壓縮空氣從壓力容器(32)供給到使用裝置； 控制系統(30)，該控制系統用於對壓縮機設備(I)中的一種或更多種液體或氣體的流動進行控制；所述控制系統(30)設置有: 螺杆式壓縮機(2)的入口(24)上的入口閥(29);和， 龍頭或閥(36)，所述龍頭 或閥用於關閉以及打開壓力容器(32)的空氣出口(34)；其特徵在於:壓縮殼體(4)和馬達殼體(11)彼此直接連接以形成壓縮機殼體(48)，由此馬達腔(12)和壓縮室(3)彼此不密封分開，壓力容器(32)和螺杆式壓縮機(2)之間的出口管路(31)未設置關閉裝置，以使得流體通過出口管路(31)能進行雙向流動。
2.根據權利要求1所述的壓縮機設備，其特徵在於:所述入口閥(29)是非受控閥或自調節閥(29)。
3.根據權利要求2所述的壓縮機設備，其特徵在於:所述入口閥(29)是止回閥(29)。
4.根據前述權利要求中的任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:螺杆式壓縮機(2)中提供有流體(46)，所述流體對驅動馬達(10)和壓縮機轉子(5，6)這兩者進進冷卻和潤滑。
5.根據權利要求4所述的壓縮機設備，其特徵在於:在螺杆式壓縮機(2)運行期間，或當由使用裝置從壓力容器(32)抽取空氣時，空氣和上述流體(46)的混合物在出口管路(31)中流動。
6.根據權利要求5所述的壓縮機設備，其特徵在於:所述流體(46)是油，並且壓力容器(32)設置有油分離器(33)，當上述混合物流動時，該分離器將混合物分成兩種流體，一種流體是通過壓力容器(32)的空氣出口(34)流出的壓縮空氣流，另一種流體是通過壓力容器(32)上的分離的出油口(40)流出的油(46)。
7.根據權利要求6所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓力容器(32)的出油口(40)設置有回油管路(41)，所述回油管路連接到螺杆式壓縮機(2)以進行油(46)的再次注入。
8.根據權利要求7所述的壓縮機設備，其特徵在於:回油管路(41)未設置自調節止回閥。
9.根據權利要求7或8所述的壓縮機設備，其特徵在於:回油管路(41)的一部分被構造為散熱器(42)，所述散熱器通過來源於風扇(43)的環境空氣的強制空氣流動進行冷卻。
10.根據權利要求9所述的壓縮機設備，其特徵在於:回油管路(41)中還設置有旁通管路(44)，所述旁通管路與回油管路(41)的帶有散熱器(42)的部分並聯地連接。
11.根據權利要求10所述的壓縮機設備，其特徵在於:控制系統(30)包括一個或更多個設置在回油管路(41)中的受控閥(45)，所述控制系統使得油的流動受到控制，從而使得油(46)或者被驅動流過散熱器(42)以使得油(46)得到冷卻，或者流過旁通管路(44)以使得油不被冷卻。
12.根據前述權利要求1、2、3、5- 8、10、11中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:使用裝置的管路(35)連接到壓力容器(32)的空氣出口(34)，所述使用裝置的管路(35)能夠通過龍頭或閥(36)關閉，使用裝置的管路(35)的一部分(38)也被構造為散熱器(38)，所述散熱器通過來源於風扇(39)的環境空氣的強制空氣流動進行冷卻。
13.根據前述權利要求1、2、3、5— 8、10、11中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓力容器(32)的空氣出口(34)還配備有止回閥(37)。
14.根據前述權利要求1、2、3、5- 8、10、11中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:螺杆式壓縮機(2)是立式的螺杆式壓縮機(2)，由此兩個壓縮機轉子(5，6)具有沿第一軸線方向(AA』)和第二軸線方向(BB』)延伸的轉子軸(8，9)，馬達軸(13)沿第三軸線方向(CC』)延伸，因此，在螺杆式壓縮機(2)正常運行時，壓縮機轉子(5，6)的第一軸線方向(AA』)和第二軸線方向(BB』 )以及馬達軸(13)的第三軸線方向(CC』)是豎直的。
15.根據權利要求14所述的壓縮機設備，其特徵在於:馬達軸(13)直接連接到壓縮機轉子(5，6)的轉子軸(8)中的一個，且所述馬達軸延伸所沿的軸線方向(CC』)與所連接的壓縮機轉子(5)的轉子軸(8)的軸線方向(AA』)共線，或者馬達軸(13)還構成了其中一個壓縮機轉子(5)的轉子軸(8)。
16.根據前述權利要求14所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓縮殼體(4)構成了壓縮機殼體(48)的基部(29)或底部，而馬達殼體(11)構成了壓縮機殼體(48)的頭部(50)或頂部。
17.根據權利要求4所述的壓縮機設備，其特徵在於:螺杆式壓縮機(2)是立式的螺杆式壓縮機(2)，由此 兩個壓縮機轉子(5，6)具有沿第一軸線方向(AA』 )和第二軸線方向(BB』)延伸的轉子軸(8，9)，馬達軸(13)沿第三軸線方向(CC』)延伸，因此，在螺杆式壓縮機(2)正常運行時，壓縮機轉子(5，6)的第一軸線方向(AA』)和第二軸線方向(BB』)以及馬達軸(13 )的第三軸線方向(CC』)是豎直的，壓縮殼體(4)構成了壓縮機殼體(48 )的基部(29 )或底部，而馬達殼體(11)構成了壓縮機殼體(48 )的頭部(50 )或頂部，所述壓縮機設備設置有返回迴路(58)，該返回迴路(58)用於將流體(46)從在螺杆式壓縮機(2)的基部(49)中的出口( 26 )排出，並且用於使排出的流體(46 )返回到壓縮機殼體(48 )的頭部(50 )。
18.根據權利要求17所述的壓縮機設備，其特徵在於:上述返回迴路(58)由包括出口管路(31)、壓力容器(32)和回油管路(41)的組件形成，由此在壓縮機設備(I)運行期間，壓縮機設備(I)所產生的壓縮機壓力導致流體(46 )通過返回迴路(58 )從壓縮機殼體(48 )的基部(49)被驅動到壓縮機殼體(48)的頭部(50)。
19.根據權利要求18所述的壓縮機設備，其特徵在於:出口管路(31)連接到壓縮機殼體(48)的基部(49)，回油管路(41)連接到壓縮機殼體(48)的頭部(50)。
20.根據權利要求17所述的壓縮機設備，其特徵在於:上述返回迴路(58)連接到冷卻迴路(59)以冷卻驅動馬達(10)和螺杆式壓縮機(2)這兩者，所述流體(46)能夠通過所述冷卻迴路而從壓縮機殼體(48)的頭部(50)流到壓縮機殼體(48)的基部(49)。
21.根據權利要求20所述的壓縮機設備，其特徵在於:冷卻迴路(59)包括設置在所述馬達殼體(11)中的冷卻通道(60)以及所述壓縮室(3)本身。
22.根據權利要求20所述的壓縮機設備，其特徵在於:通過返回迴路(58)返回的流體(46)的大部分流過冷卻迴路(59)。
23.根據權利要求16至22中任意一項所述的壓縮機設備(I)，其特徵在於:壓縮室(3)設置有用於吸入空氣的入口(24)，所述用於吸入空氣的入口靠近壓縮機轉子(5)的低壓端(17 )設置，所述低壓端(17)是壓縮機轉子(5，6 )最靠近壓縮機殼體(48 )的頭部(50 )的端部(17 )，壓縮室還設置有用於排出壓縮空氣的出口( 26 )，所述用於排出壓縮空氣的出口靠近壓縮機轉子(6 )的高壓端(27 )設置，所述高壓端是壓縮機轉子(5，6 )最靠近壓縮機殼體(48)的基部(49)的端部。
24.根據前述權利要求1、2、3、5- 8、10、11、15 — 22中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓縮機轉子(5，6)具有高壓端(27)，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 (48 )中，所述軸承是一個或更多個出口軸承(52，53 )。
25.根據前述權利要求1、2、3、5— 8、10、11、15 — 22中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓縮機轉子(5，6)具有低壓端(17)，該低壓端通過一個或更多個入口軸承(54)僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體(48)中。
26.根據前述權利要求1、2、3、5— 8、10、11、15 — 22中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:馬達軸(13)在其與被驅動的壓縮機轉子(5)相反的端部通過一個或更多個馬達軸承(55)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(48)中。
27.根據權利要求26所述的壓縮機設備，其特徵在於:馬達軸(13)在其與被驅動的壓縮機轉子(5)相反的端部(51)通過馬達軸承(55)形式的軸承而被支撐在壓縮機殼體(47)中，所述馬達軸承(55)是深溝球軸承(55)，此外，所述馬達軸配備有張緊裝置(56)以在深溝球軸承(55)上施加軸向預載，該軸向預載沿著馬達軸(13)的軸線方向(CC』 )定向。
28.根據權利要求17所述的壓縮機設備，其特徵在於:壓縮機轉子(5，6)具有低壓端(17)，該低壓端通過一個或更多個入口軸承(54 )僅在徑向上被支撐在壓縮機殼體(48 )中，馬達軸(13)在其與被驅動的壓縮機轉子(5)相反的端部通過一個或更多個馬達軸承(55)在軸向上以及在徑向上被支撐在壓縮機殼體(48)中，返回迴路(58)連接到潤滑迴路(61)以潤滑所述馬達軸承(55)以及入口軸承(54)。
29.根據權利要求28所述的壓縮機設備，其特徵在於:上述的潤滑迴路(61)包括馬達殼體(11)中的冷卻通道(60)的一個或更多個支路(62)，以用於將流體(46)供給到所述一個或更多個馬達軸承(55)，上述潤滑迴路還包括出口通道(63)，以用於將流體(46)從所述一個或更多個馬達軸承(55)排出到入口軸承(54)，流體(46)能從上述入口軸承流入壓縮室(3)。
30.根據權利要求29所述的壓縮機設備，其特徵在於:上述潤滑迴路(61)中的流體(46)主要在重力的作用下產生流動。
31.根據權利要求26所述的壓縮機設備，其特徵在於:在所述一個或更多個馬達軸承(55)處設置了儲液器(64)以容納流體(46)，所述儲液器通過迷宮式密封件(65)與馬達軸(13)密封隔開。
32.根據權利要求16所述的壓縮機設備，其特徵從於:壓縮機轉子(5，6)具有高壓端(27)，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(48)中，所述軸承是一個或更多個出口軸承(52，53 )，在基部(49 )中設置潤滑迴路(66 )以對出口軸承(52，53 )進行潤滑，所述潤滑迴路包括一個或更多個供給通道(67)以將流體(46)從壓縮室(3)供給到出口軸承(52，53)，所述潤滑迴路還包括一個或更多個出口通道(68)，以使得流體(46)從出口軸承(52，53 )返回到壓縮室(3 )。
33.根據前述權利要求1、2、3、5— 8、10、11、15 — 22、27 — 32中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:驅動馬達(10)是能夠承受壓縮機壓力的類型。
34.根據前述權利要求1、2、3、5- 8、10、11、15 — 22,27 一 32中任意一項所述的壓縮機設備，其特徵在於:驅動馬達 (10)是如下類型，即:在壓縮室(3)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(2)。
專利摘要一種壓縮機設備，該壓縮機設備至少具有螺杆式壓縮機(2)，所述螺杆式壓縮機具有由壓縮殼體(4)形成的壓縮室；驅動馬達(10)，所述驅動馬達具有由馬達殼體(11)形成的馬達腔(12)；以及用於排放壓縮空氣的出口(26)，該出口通過出口管路(31)連接到壓力容器(32)，壓縮殼體(4)和馬達殼體(11)彼此直接連接以形成壓縮機殼體(48)，馬達腔(12)和壓縮室(3)彼此不密封分開，壓力容器(32)和螺杆式壓縮機(2)之間的出口管路(31)未設置關閉裝置。
文檔編號F04C29/04GK203067284SQ20122047747
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