專利名稱：注水螺旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及注水螺旋壓縮機的一個部件，所述部件包括兩個用軸承安裝在殼體中的共同運轉的轉子，該殼體界定一個裝置轉子的轉子室，一個用來注水的水回路與該轉子室連接，該殼體有一個進口和一個出口，轉子利用軸頸支承在進口側和出口側上的水潤滑徑向流體動力滑動軸承上，并在出口側還被軸向支承，此外，在進口側的軸頸橫切端的對面至少有一個腔室。
在這類注水的壓縮機部件中，把水而不是油用作轉子及其軸承的潤滑劑。
水中可加入添加劑，如抗腐蝕劑和抑制冰點劑。
這可簡單地獲得無油壓縮空氣和冷卻轉子，從而可保持對壓縮溫度的控制，與此同時，一方面可提高壓縮機的效率，另一方面又可避免用油潤滑軸承時發(fā)生的密封問題，因為水不會滲入這類軸承，沒有油泄漏到壓縮空氣中。
與通常使用滾柱軸承的油潤滑壓縮機不同，這些壓縮機部件包括用于轉子徑向定位的流體動力滑動軸承和軸向定位的流體靜壓或流體動力滑動軸承。
其上注水的軸向滑動軸承必須吸收壓縮氣體作用在轉子上的軸向力。
這種壓縮機部件已在WO99/13224中描述。在進口側的每一個軸頸橫切端的對面形成一個腔室，其上連接一個排放管，該排放管在離進口不遠處與轉子室連通。
與軸頸橫切端相對的這些腔室收集經(jīng)節(jié)流件來自于徑向軸承的水性潤滑液，因而這些腔室都處于有限壓力下。
此外，也在進口側，在軸頸或固定在這些軸頸上的軸環(huán)的對面形成一個空間，同樣其上也連接一個排放管，該排放管也在進口旁與轉子室連通。
因此，作用于每一個轉子上的軸向力幾乎完全由出口側的徑向軸承吸收，該軸承為一個流體動力/流體靜壓組合軸承。
由于軸向軸承的直徑受兩個轉子之間中心距的限制，因此軸承中所能生成的反作用力的大小取決于軸承中的水壓。
如使用流體靜壓軸向軸承，吸收上述軸向力所需供水水壓將比該壓縮部件的出口壓力大，因此需用一臺泵提高流體靜壓軸承的供水水壓。
如使用流體動力軸向軸承，為了把流體動力壓力提高到足夠高，速度必須足夠高，這一方面使得無法克服該壓力來啟動壓縮機，另一方面又會大大限制速度大小、從而也限制了壓縮機的應用范圍。
在WO99/13224所述壓縮機部件中，出口側的軸向軸承為流體動力/流體靜壓組合軸承，因此上述缺點稍有減小，但實際上需要一臺泵為軸向軸承供水，同時，該壓縮機部件也無法在高壓下工作。
本發(fā)明的目的是提供注水螺旋壓縮機的一個部件，該部件的水潤滑軸承沒有上述缺點，從而使軸承更有效，其結果一方面無需用泵向流體靜壓軸承供水，另一方面，如使用流體動力軸向軸承，該壓縮機部件會有較大的應用范圍。
按照本發(fā)明，這一目的已實現(xiàn)，本發(fā)明的特征在于，只在進口側的軸頸橫切端的對面形成的腔室與一個壓力流體源直接連接，該流體源的壓力等于該壓縮機部件出口壓力的至少70％。
由于進口側上與橫切端相對的一個或多個腔室中具有壓力，使軸頸橫切端上生成一個朝向出口側、與壓縮氣體作用在轉子上的軸向力平衡的軸向壓力。
最好是，在進口側的每一個軸頸的對面都形成一個腔室，每一個腔室都與一個壓力流體源直接連接，該流體源的壓力等于該壓縮機部件出口壓力的至少70％。
進口側上與軸頸橫切端相對的腔室可與水回路的一部分連接，該部分管段中的壓力實際上為(prevails)該壓縮機部件出口壓力，因此該流體為轉子的注入水。
按照本發(fā)明另一實施例，上述腔室與轉子室內(nèi)部連接。
在這種情況下，向腔室供應的不僅是水，而是氣體和水的混合物。該腔室最好借助一個管道與轉子室連接，該管道在這樣一個部位與轉子室的壁連接，即在該部位上，使該管道中流出的是仍然含有大量水的氣體和水的混合物。
出口側的軸頸的軸向軸承可由流體動力滑動軸承構成，該滑動軸承也與水回路中實際處于出口壓力下的一段管段相連通，從而在使用這種滑動軸承的條件下，使供水變得簡單。
出口側的軸頸的軸向軸承也可由流體靜壓軸承構成，每一個流體靜壓軸承都包括一個套在軸頸上的軸環(huán)，該軸環(huán)抵靠在轉子本體一端上的徑向臺肩上，殼體內(nèi)、外兩邊各有一充水的環(huán)形腔室，該環(huán)形腔室與水回路中出口壓力實際占主導地位的管段部分連接。
最好是，該壓縮機部件的出口與一個水分離器相連接，水回路中實際上處于出口壓力下的一段管段是一條與所述水分離器的集水器部分連接的管道。
可從出口側驅動該壓縮機部件。
為更好解釋本發(fā)明的特性，下面結合


本發(fā)明注水螺旋壓縮機部件某些例示性而非限制性優(yōu)選實施例，附圖中圖1為本發(fā)明螺旋壓縮機部件的示意圖；圖2為圖1中F2部分的放大圖；圖3同圖2，但為另一實施例；圖4同圖1，但為本發(fā)明另一實施例。
圖1和圖2所示注水螺旋壓縮機部件主要包括一個殼體1和兩個共同運轉的轉子，即用軸承裝在所述殼體1中的一個凸形轉子2和一個凹形轉子3。
如上所述，水中可加添加劑。
殼體1圍成轉子室4，轉子室的一個遠端被稱作進口側，其上有一個進口5，所述進口5包括一個供待壓縮氣體進入用的進氣口。轉子室的另一個遠端被稱作出口側，其上有壓縮氣體和注入水的出口6。
出口6上連接一個出口管道7，該出口管道與一個水分離器8連接，該水分離器的頂部與壓縮氣體排放管9連接，其底部與水管10連接，水管10中的水經(jīng)開口10a和10b流回轉子室4。
水分離器8和水管10為水回路11的一部分。由于出口管道7中的壓力，即出口壓力在該螺旋壓縮機部件正常運轉期間較高，因此水分離器8中實際上也保持著相同的出口壓力，水管10形成水回路11的一部分實際上處于該壓縮機部件的出口壓力下。
凹形轉子2包括一個螺旋體12和兩個軸頸13和14，而凸形轉子3包括一個螺旋體15和兩個軸頸16和17。
在進口側，轉子2和3的軸頸13和16用由水潤滑的流體動力滑動軸承18和19徑向安裝在殼體1中。處在這些滑動軸承18和19中的軸頸13和16具有特殊的鍍層。
在殼體1的一個端部22中，分別在軸頸13和16的橫切端對面，有封閉腔室20和21，該腔室20和21直接與水管10連接，并分別通過支路23和24與水回路11中處于出口壓力下的管段相連接，從而在該壓縮機部件運轉期間會有一個壓力作用在所述軸頸13和16的橫切端上。
從所述腔室20和21經(jīng)軸頸13和16漏出的水流入轉子室4并成為供徑向滑動軸承18和19使用的水。
在出口側上，殼體1中轉子2和3的軸頸14和17分別徑向支承在流體動力滑動軸承25、26上，并分別軸向支承在流體靜壓滑動軸承27，28上。
每一個軸向流體靜壓滑動軸承27和28都包括一個軸環(huán)29，該軸環(huán)29裝配在轉子本體12或15端頭的軸頸14或17的臺肩30上，該軸承27和28還包括分別在殼體1中所述軸環(huán)29的徑向兩邊形成的環(huán)形腔室31，32。
這兩個環(huán)形腔室31和32分別經(jīng)管道33，33A與水管34連接，水管34又與上述水管10連接、從而與水回路11中具有出口壓力的管段相連接。
與通常裝配流體靜壓滑動軸承一樣，每一條管道33和34A上都裝有一個節(jié)流件35。
軸頸17沿伸到殼體1外部，可與一未示出的驅動裝置聯(lián)接。
凹形轉子2不與所述驅動裝置聯(lián)接，而由凸形轉子3驅動。
在軸向滑動軸承28的外端，一個唇形密封36隔絕軸頸17與殼體1，以防止水從環(huán)形腔室32漏出。
漏到內(nèi)部的水成為軸頸17的徑向流體動力滑動軸承26的使用水。
同樣，軸向滑動軸承27的漏水成為徑向流體動力滑動軸承25的使用水。
由于軸頸17伸出到殼體1外，當然無法在軸頸17的橫切端處形成腔室。在軸頸14的橫切端的對面也沒有腔室來直接與水回路11中具有該壓縮機部件出口壓力的管段連接。
開動該壓縮機部件時，出口側上的高壓即實際上與水分離器8中壓力相等的出口壓力將朝進口側方向對轉子本體12和15施加一個軸向力。這些力大部分被進口側的軸頸13和16頭部上的反壓力抵消，因為腔室20和21中的水壓等于出口壓力。
這意味著，軸向滑動軸承27和28要克服的力很??；處于該壓縮機部件出口壓力下的水足夠向所述軸向流體靜壓滑動軸承供水，無需另外使用泵。
管道33或33A中節(jié)流件35上的壓力降決定于流經(jīng)該管道的流速，該流速又決定于軸環(huán)29的位置。當沒有軸向力作用在軸承上時，軸環(huán)29和軸頸14或17處于平衡位置，從而軸環(huán)29兩邊的流速幾乎相同，軸頸14或17的管道33和33A中的節(jié)流件35的壓力降幾乎相同。
軸頸14和17稍有位移就會打破所述平衡，然后由于在軸頸14或17的兩個環(huán)形腔室31和32中形成壓力差而立即得到補償。
水只會從軸頸14和17的軸向滑動軸承27和28漏泄出來，因此套在軸頸17上的唇形密封36不受壓力。
圖3實施例與上述實施例的不同之處僅在于，軸頸14和17在出口側分別軸向支承在流體動力滑動軸承37，38上。
這些流體動力滑動軸承37或38也可是眾所周知結構的。隨著轉子2和3的轉動，一個水墊將抬起軸頸14或17。盡管水壓并非最重要，但從結構看，將這些滑動軸承37和38經(jīng)沒有節(jié)流件的管道33和33A、以及水管34也與水管10連接起來看來是有利的，因為這樣可向這些滑動軸承供應實際上處于該壓縮機部件出口壓力下的水。
圖4所示實施例與圖1所示實施例的主要不同之處在于，進口側上與軸頸13和16橫切端相對的兩個腔室20和21不經(jīng)支路23和24與水分離器8的集水箱直接連接，而是經(jīng)另一管道39直接向轉子室4供水，從而使腔室20和21內(nèi)的壓力達到該壓縮機部件出口壓力的70％、最好為70％以上。
這個管道39在出口側附近穿過轉子室壁與轉子室4內(nèi)部連接，從而使經(jīng)該管道39流到腔室20和21的水和壓縮空氣的混合物的壓力大于出口壓力的70％、最好盡量接近所述出口壓力。
不應從出口管道7引出支路，因為這樣做流入腔室20和21的只是壓縮空氣而幾乎沒有水。但在軸向上靠近出口處的轉子室4殼體上的一個水量較大的部位引出支路可確保上述空氣和水的混合物中含有較大量水，而這種水能很好地潤滑軸頸20和21。
盡管在圖1-3實施例中能夠在進口側處向徑向流體動力滑動軸承18和19供送從腔室20和21漏出的水，但在前面結合圖4所述向所述腔室20和21供應空氣和水的混合物時未說明這樣向滑動軸承18和19供水的方式。
流體動力壓力會迅速變動，因此當該混合物中的空氣受壓縮時，該壓力變動將使空氣受到壓縮或膨脹，從而損壞軸承表面。
這就是采用如圖4所示方案的原因，該方案是將軸承18和19分成兩個部分，即轉子室4一邊上的部分18A，19A和腔室20和21一邊上的部分18B，19B，并在殼體1內(nèi)部在兩部分18A和18B之間形成一個圍繞軸頸13的環(huán)形槽40和在該殼體內(nèi)部在兩部分19A和19B之間形成一個圍繞軸頸16的環(huán)形槽41。
部分18A和19A形成實際滑動軸承并分別經(jīng)管道42，43與水回路11中處于出口壓力下的管段10連接，這樣只由所述管段10向部分18A和19A供送有壓水。
滑動軸承18和19的部分18B和19B起密封作用，用來防止太多的壓縮空氣與水一起經(jīng)管道39流出轉子室4，從而造成效率下降。
兩個槽40和41經(jīng)一個部分共用的管道44與轉子室4的進口側連接，使得可能經(jīng)部分18B和19B泄漏的空氣和水排放到轉子室4的進口側。
本發(fā)明決不限于附圖所示上述實施例，相反，在本發(fā)明范圍內(nèi)可對該注水壓縮機部件作出種種變動。
權利要求
1.一種注水螺旋壓縮機的部件，該部件包括兩個用軸承安裝在一個殼體(1)中的共同運轉的轉子(2-3)；由此，殼體(1)界定一個放置轉子(2-3)的轉子室(4)，一個用來注水的水回路(11)與該轉子室連接，該轉子室有一個進口(5)和一個出口(6)；且由此，轉子(2、3)用軸頸在進口側和出口側支撐在用水潤滑的徑向流體動力滑動軸承(18、19、25、26)上并在出口側受到軸向軸承安裝；并由此，在與軸頸(13、16)橫切端對面的進口側形成至少一個腔室(20、21)，其特征在于，只在進口側上，與軸頸(20、21)橫切端相對而形成的腔室(20、21)與壓力流體源(10、4)直接連接，該流體源的壓力等于所述壓縮機部件出口壓力的至少70％。
2.如權利要求1所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，與每一軸頸(13、16)相對的進口側上形成一個腔室(20、21)；每一個腔室(20、21)都與壓力流體源(10、4)直接連接，該流體源的壓力等于該壓縮機部件出口壓力的至少70％。
3.如權利要求1或2所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，在進口側上與軸頸(13、16)的橫切端相對的腔室(20、21)與水回路(11)中的部分(10)連接，該部分中的壓力實際上為該壓縮機部件的出口壓力，因此該流體形成轉子(2-3)的注入水。
4.如權利要求1或2所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，在進口側上與軸頸(13、16)的橫切端相對的腔室(20、21)與轉子室(4)的內(nèi)部連接。
5.如權利要求4所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，腔室(20、21)利用管道(39)與轉子室(4)連接，該管道與轉子室(4)的壁的連接部位能使仍然含有較大量水的氣體和水的混合物流過該管道。
6.如權利要求4或5所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，在進口側上與軸頸(13、16)的橫切端相對的腔室(20、21)在從轉子(2、3)的軸向方向看離出口(6)不遠處與轉子室(4)內(nèi)部連接。
7.如權利要求4至6中任一權利要求所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，進口側上的流體動力徑向軸承(18、19)具有兩部分(18A、18B；19A、19B)，在轉子室(4)一側的部分(18A、19A)構成實際軸承并與壓力水源、最好是水回路(11)中的壓力為該壓縮機部件出口壓力的部分(10)連接，而上述軸承(18、19)的另一部分(18B、19B)形成密封件，每一個上述軸承(18、19)的部分(18A與18B；19A與19B)之間有排放溝，用來排放泄漏的水和氣體。
8.如上述各項權利要求中任一權利要求所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，出口側上的軸頸(14、17)的軸向軸承由流體動力滑動軸承(37、38)構成，該滑動軸承與水回路(11)中的一段壓力實際上為出口壓力的部分(10)相連接。
9.如權利要求1至7中任一權利要求所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，出口側上的軸頸(14、17)的軸向軸承為流體靜壓軸承(27、28)，每一個流體靜壓軸承包括一個套在軸頸(14、17)上并抵靠在轉子(2、3)本體(12、15)一邊的臺肩(30)上的軸環(huán)(29)，在殼體的兩邊上各有一個充有壓力水的環(huán)形腔室(31、32)，該環(huán)形腔室與水回路(11)中的壓力實際上為出口壓力的部分(10)連接。
10.如權利要求3或8或9所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，該壓縮機部件的出口與一水分離器(8)連接；其中的壓力實際上為出口壓力的部分(10)為一個與所述水分離器(8)的集水器部分連接的管道。
11.如上述各項權利要求中任一權利要求所述的螺旋壓縮機部件，其特征在于，凸形轉子(3)經(jīng)出口側被驅動。
全文摘要
本發(fā)明涉及注水螺旋壓縮機的一個部件，該部件包括一個轉子室(4)中的兩個轉子(2－3)。水回路(11)包括其中的壓力實際上為出口壓力的一段管段(10)。在進口側上，軸頸(13、16)徑向支承在流體動力滑動軸承(18、19)上。在殼體(1)中，在軸頸(13、16)的橫切端的對面有與上述管段(10)或轉子室(4)內(nèi)部連接的腔室(20、21)。在出口側上，軸頸(14、17)一方面徑向支承在流體動力滑動軸承(25、26)上，另一方面又軸向支承在與水回路(11)中的上述管段(10)連接的流體靜壓滑動軸承(27、28)上或流體動力滑動軸承(37、38)上。
文檔編號F04C18/16GK1394259SQ01803568
公開日2003年1月29日 申請日期2001年1月10日 優(yōu)先權日2000年1月11日
發(fā)明者約瑟夫·M·塞熱, 簡·P·H·海勒曼斯 申請人:艾拉斯科普庫空氣動力股份有限公司