專利名稱：變排量的螺桿式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變排量的螺桿式壓縮機(jī)。
在使用可壓縮介質(zhì)，例如可壓縮氣體的設(shè)備中，常常需要調(diào)整整個設(shè)備中的壓力。這可以用從該設(shè)備中放掉一定量的壓縮氣體，或者，通過支管使壓縮氣體回流來達(dá)到，或者，也可以通過改變壓縮氣體的進(jìn)氣量來達(dá)到。
如果在這種設(shè)備中所使用的壓縮機(jī)是螺桿式壓縮機(jī)，那么就可以用改變螺桿式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。但是，這種調(diào)節(jié)是有限度的，如果螺桿式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速太低了，就會使它的效率降低到不能接受的程度。
由于放氣和通過支管使壓縮氣體回流會造成大量的能量損失，而且，另一方面，調(diào)節(jié)的范圍又必須很寬，所以，已經(jīng)開發(fā)出了這樣的螺桿式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)的供氣量可以由改變螺桿式壓縮機(jī)的壓縮比來調(diào)節(jié)。
在專利文獻(xiàn)DE-OS2527175中公開了一種具有變?nèi)莘e的螺桿式壓縮機(jī)，其中，兩個互相嚙合的轉(zhuǎn)子布置在一個殼體內(nèi)。在這種螺桿式壓縮機(jī)中，有一條與螺桿式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子軸線平行的回流通道，這條通道通過可關(guān)閉的孔口與上述殼體的內(nèi)部連通。在沿轉(zhuǎn)子的軸線方向隔開距離的孔口打開的狀態(tài)下，這些孔口能讓要壓縮的介質(zhì)通過回流通道回流到螺桿式壓縮機(jī)的吸氣側(cè)。這樣，流入螺桿與殼體內(nèi)壁之間的介質(zhì)，根據(jù)孔口打開的狀態(tài)，或遲或早地開始壓縮，于是便能改變這種螺桿式壓縮機(jī)的進(jìn)氣量。但是，雖然上述孔口在溢流通道一側(cè)的端頭可以借助于控制活塞來關(guān)閉，但是，在這種封閉狀態(tài)下的孔口朝向殼體的內(nèi)部卻仍是打開的，因而，即使在排氣容積為100％時，也會造成要壓縮的介質(zhì)回流的溢流氣阱。因此，這種螺桿式壓縮機(jī)的效率是很低的。
在專利文獻(xiàn)DE-PS3516636中，在它的權(quán)利要求1的前序部分中公開了另一種變排量的螺桿式壓縮機(jī)。在這種壓縮機(jī)的殼體中，設(shè)置了一個主轉(zhuǎn)子和一個輔助轉(zhuǎn)子。在這種壓縮機(jī)中，要壓縮的介質(zhì)從一條進(jìn)氣通道輸送到一條排氣通道，該進(jìn)氣通道有兩個能沿著轉(zhuǎn)子軸線移動的殼體塊。這兩個殼體塊都沿著殼體延伸，覆蓋整個轉(zhuǎn)子的長度，并且其一端是浮動支承的。然而，垂直于縱向延伸的殼體部分，通過導(dǎo)向通路作用在殼體塊上的壓力，對殼體塊形成了彎曲載荷。工作時，殼體塊向著出口通道的移位使得形成進(jìn)口通道的通道壁移位了，以致進(jìn)口通道被拉長了，于是，壓縮過程就開始得晚了。由于壓縮過程開始得晚，所以壓縮比，也就是螺桿式壓縮機(jī)的進(jìn)氣量改變了。
即使排量容積變化很小，也必須使全部轉(zhuǎn)子長度上的相應(yīng)的整個殼體塊移位。但是，為此所需要的殼體塊的單向浮動支承卻具有生產(chǎn)率不高的缺點(diǎn)。此外，遍及螺桿式壓縮機(jī)加壓側(cè)的全長的控制塊會由于在螺桿式壓縮機(jī)的加壓側(cè)的高的脈沖壓力而產(chǎn)生振動，這種振動會使導(dǎo)向通路變得不穩(wěn)定。最后，另一個缺點(diǎn)是這種殼體塊使得螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)長度變得很長，并且螺桿式壓縮機(jī)加壓側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度也受到了很大的限制。
本發(fā)明的目的是提供一種變排量的螺桿式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的磨損很小，具有很高的效率，并且便于制造。
按照本發(fā)明，上述目的是由下述螺桿式壓縮機(jī)來達(dá)到的，它包括布置在一個共同的殼體內(nèi)的至少一個主轉(zhuǎn)子和至少一個輔助轉(zhuǎn)子，這兩個轉(zhuǎn)子互相嚙合，并且把一種要壓縮的介質(zhì)從一條進(jìn)氣通道輸送到一條排氣通道中去，上述進(jìn)氣通道由至少一個能在殼體內(nèi)滑動的殼體塊所確定，上述殼體塊朝向轉(zhuǎn)子的密封側(cè)跟蹤上述轉(zhuǎn)子包絡(luò)線的走向，上述至少一個殼體塊由一個與轉(zhuǎn)子軸線垂直的凹坑導(dǎo)向，并且能在其中滑動，其特征在于，設(shè)置了用于使上述至少一個殼體塊位移的控制凸輪。
按照本發(fā)明，上述至少一個殼體塊由殼體的一個凹坑導(dǎo)向，并且能沿著垂直于轉(zhuǎn)子軸線的方向滑動。由于作用在各殼體塊上的壓力使得有效的合成壓力幾乎總是與上述殼體塊的位移方向平行，所以上述殼體塊的軸承只承受很小的載荷。這樣，不但減少了螺桿式壓縮機(jī)的磨損，也方便了它的制造，因?yàn)榭梢允〉魵んw塊的復(fù)雜的支承。而且，由于各殼體塊的朝向轉(zhuǎn)子的密封側(cè)都跟蹤上述轉(zhuǎn)子包絡(luò)線的走向，又由于這些密封側(cè)的位置能夠精確地定位，所以，這種螺桿式壓縮機(jī)的效率很高。
殼體塊的這種能在垂直于轉(zhuǎn)子軸線方向滑動的性能還能使結(jié)構(gòu)的長度縮短，并且增加螺桿式壓縮機(jī)前端結(jié)構(gòu)的自由度。因此，在垂直方向能夠滑動的殼體塊將在雙螺桿壓縮機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。
為了能使進(jìn)氣量獲得多級數(shù)的調(diào)節(jié)，沿著轉(zhuǎn)子的軸線方向順序設(shè)置了多個殼體塊。最好，各殼體塊沿轉(zhuǎn)子軸線方向的長度與兩對嚙合齒的接觸點(diǎn)的軸向距離相當(dāng)。由于只有在由齒腹和殼體內(nèi)壁所形成的壓縮腔封閉時才開始壓縮，所以不需要把殼體塊分得更細(xì)小，以便有較高的生產(chǎn)率。盡管如此，不管殼體塊的有效長度如何，只要使一塊殼體塊或多或少地移動，就能使進(jìn)氣通道呈現(xiàn)出喉管的效果，就能夠用這種結(jié)構(gòu)的殼體塊獲得排量的細(xì)微調(diào)節(jié)。
如果這樣來確定各殼體塊的垂直于轉(zhuǎn)子軸線方向的寬度尺寸，即，由于各殼體塊的位移而造成的進(jìn)氣通道容積的改變，與轉(zhuǎn)子的兩個齒腹所形成的壓縮腔的容積相對應(yīng)，那么，借助于調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)子的不連續(xù)的分級相適應(yīng)的進(jìn)氣量，就能夠避免不利于效率的喉管效應(yīng)。然而，上面已經(jīng)說過，為了獲得進(jìn)氣量的連續(xù)的帶狀寬度，有時候需要這種喉管效應(yīng)，但，只有在故意如此設(shè)定時，才會發(fā)生這種情況。
在各殼體塊上設(shè)置兩個限制殼體塊向著轉(zhuǎn)子方向移動的止檔表面，通常是使它靠壓在平行于上述凹坑延伸的靠壓表面上，就能夠精確地保持各殼體塊與各轉(zhuǎn)子之間的距離。精確保持各殼體塊與各轉(zhuǎn)子之間的距離，保證了高效率。
最好，用彈簧對殼體塊施加壓力，這樣，單作用致動器(向一個方向作用)就足夠用來使殼體塊移位了。一般，這種致動器是布置在一根共同凸輪軸上的使殼體塊移位的控制凸輪。由控制凸輪造成位移不但很經(jīng)濟(jì)，還能夠保證所有決定進(jìn)氣通道的幾何形狀的殼體塊的位置能夠精密地調(diào)節(jié)。此外，控制凸輪還能使至少一個殼體塊移動到在進(jìn)氣通道中起喉管作用的位置。當(dāng)彈簧的壓力是迫使殼體塊進(jìn)入其界定進(jìn)氣通道的升起位置時，精密地保持上述殼體塊的封閉位置就與控制凸輪的磨損無關(guān)了。另外，在這種結(jié)構(gòu)中，彈簧的壓力抵消了被壓縮氣體的壓力，所以控制凸輪為了使殼體塊移動所必需施加的壓力是很小的。
也可以設(shè)置不同于控制凸輪的其他致動器來移動殼體塊，例如流體驅(qū)動的調(diào)節(jié)缸，這種缸也可以是雙作用缸，此時，就可以不用加壓彈簧了。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中


圖1是本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)的第一實(shí)施例的殼體的斷面圖，該斷面圖由主轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸線所形成；圖2是沿圖1中的II-II線的斷面圖；圖3是沿圖1中的III-III線的斷面圖；圖4是沿圖1中的IV-IV線的斷面圖；圖5是沿圖1中的V-V線的斷面圖；圖6是與圖2中的斷面圖相當(dāng)?shù)谋景l(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)的第二實(shí)施例的殼體的斷面圖；圖7是說明當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動時，圖6中的殼體塊位移后的斷面圖。
圖1是本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)14的第一實(shí)施例的殼體12的外殼10。該外殼10有一道基本上呈圓筒形的圍壁16，該圍壁在其橫斷面上包圍了兩個平行而且重疊的圓筒，它在螺桿式壓縮機(jī)14的進(jìn)氣端有一個與圍壁16模制成一體的殼體蓋18。外殼10有一道內(nèi)殼體壁20，其形狀與安裝在該殼體12內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)子的包絡(luò)面相適應(yīng)。上述兩個轉(zhuǎn)子(圖1-圖7中未示出)各自借助于裝在殼體蓋18的軸承凹槽22、24中的平面軸承，支承在殼體內(nèi)的吸氣側(cè)。在安裝時，這兩個轉(zhuǎn)子處在配合位置，該位置在圖中由主轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的縱軸線26、28的位置來代表。
外殼在與殼體蓋18相反的加壓側(cè)的一端有一個法蘭30，法蘭上有螺孔32，用于使外殼10能固定在加壓側(cè)的連接塊(圖中未示出)上。這個連接塊也可以是一臺一共有四個轉(zhuǎn)子的雙連螺桿式壓縮機(jī)的連接塊。
上述呈筒狀的，用于容納主轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的外殼10的底部有一個基座34，這個基座與主轉(zhuǎn)子的縱軸線26和輔助轉(zhuǎn)子的縱軸線28平行。
為了在螺桿式壓縮機(jī)14中產(chǎn)生壓縮氣體，圖中未示出的轉(zhuǎn)子的許多齒側(cè)面和上述內(nèi)殼體壁20一起，分別形成了許多壓縮腔室。由于殼體內(nèi)壁20沿斷面線與兩個轉(zhuǎn)子的圓筒形的包絡(luò)面相符，所以在兩個沿著縱向延伸的轉(zhuǎn)子(圖2)之間形成了兩條密封邊緣36。
在外殼10朝向底座34的底部，在鄰近底座34的凹坑46內(nèi)設(shè)置了殼體塊38、40、42、44在圖1中以頂部平面圖表示的，殼體塊38、40、42、44的轉(zhuǎn)子側(cè)的頂面48、50、52、54都具有與轉(zhuǎn)子的包絡(luò)面相似的形狀，所以上述殼體內(nèi)壁20與殼體塊38，40、42、44的頂面48、50、52、54一起，以密封的方式在兩個轉(zhuǎn)子接觸區(qū)域的外部周圍包圍了兩個嚙合的轉(zhuǎn)子。只在外殼10的進(jìn)氣端設(shè)置了環(huán)繞著殼體內(nèi)部的環(huán)形槽56(圖4)，該環(huán)形槽的內(nèi)部橫斷面大于轉(zhuǎn)子包絡(luò)面的直徑。上述環(huán)形槽56的長度只有轉(zhuǎn)子長度的大約四分之一，并且在轉(zhuǎn)子的下方有一條控制邊緣58，這條控制邊緣以與環(huán)形槽56密封的方式限定了殼體內(nèi)壁包圍著轉(zhuǎn)子的區(qū)域。在轉(zhuǎn)子的齒的端頭通過該控制邊緣58時，便在內(nèi)殼體壁20與相應(yīng)的齒側(cè)面之間形成了密封，從而防止了壓縮氣體的回流。
在圖示的螺桿式壓縮機(jī)14中，上述殼體塊38、40、42、44能在凹坑46內(nèi)沿著雙向箭頭B(圖2)的方向移動。當(dāng)所有的殼體塊38、40、42、44都處在它們的上端位置(圖5)時，一條具有進(jìn)氣管60的供氣通道和與進(jìn)氣通道62(圖2)相通的環(huán)形槽56可將空氣供應(yīng)給轉(zhuǎn)子。當(dāng)所有的殼體塊38、40、42、44都處在它們的上端位置(圖5)時，只要有一個轉(zhuǎn)子的一個齒通過上述控制邊緣58時，便立刻開始壓縮。但是，如果有一個殼體塊，例如殼體塊38是處在下降的位置(圖2)，那么，只有當(dāng)一個齒通過該殼體塊38的邊緣64時，才開始壓縮，因?yàn)樵谙陆档臓顟B(tài)下，雖然在環(huán)形槽56下游形成了進(jìn)氣通道62，但同時也在轉(zhuǎn)子與殼體塊38的頂面48之間形成了一條回流通道66。
當(dāng)所有的殼體塊38、40、42、44都處在它們的上端位置時，螺桿式壓縮機(jī)便以它的結(jié)構(gòu)所確定的最大的內(nèi)部壓縮比(內(nèi)壓力比)進(jìn)行工作。但是，如果第一殼體塊38完全降下來了，則內(nèi)部壓縮比就會減少15％。如果殼體塊40、42、44也相繼下降，使得進(jìn)氣通道62延伸，則上述內(nèi)部壓縮比和它的排量，也相應(yīng)地減小。
上述殼體塊38、40、42、44都是在它們的小面上帶有導(dǎo)向塊68、70的板狀體，各導(dǎo)向塊都套在固定安裝在殼體內(nèi)的導(dǎo)向圓柱72、74上，可滑動地支承在導(dǎo)向圓柱上。上述導(dǎo)向塊68、70各有一個頂部止擋表面76、78，當(dāng)導(dǎo)向塊處在上端位置時，殼體塊上的頂部止檔表面便靠住殼體12的靠壓表面80、82。上述靠壓表面80、82都沿著轉(zhuǎn)子的軸線方向延伸，覆蓋全部四個殼體塊38、40、42、44的寬度。第一實(shí)施例中的各殼體塊38、40、42、44，分別用套在導(dǎo)向圓柱72、74上的第一和第二螺旋彈簧84、86推壓到其頂端位置。
為了使殼體塊38、40、42、44移動，設(shè)置了一根帶有控制凸輪88、90、92、94的凸輪軸96，這根凸輪軸與主轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子26、28的縱軸線平行，并且能由一臺步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，將殼體塊38、40、42、44到它們的敞開位置，如圖5中的箭頭D所示。為了使得控制凸輪88、90、93、94能夠?qū)んw塊38、40、42、44施加力量，在各殼體塊38、40、42、44上各有一個凹穴98，一根與相應(yīng)的控制凸輪88、90、92、94接觸的控制銷100突入該凹穴內(nèi)。上述控制銷100布置在各殼體塊38、40、42、44中遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的那一側(cè)，在一根控制銷與一個控制凸輪88、90、92、94接觸的情況下，凸輪軸96每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，就使相應(yīng)的殼體塊38、40、42、44克服相應(yīng)的第一和第二螺旋彈簧72、74的壓力，作一次位移。
圖6和7中所示的實(shí)施例與圖1-5中的實(shí)施例的區(qū)別只在于殼體塊的驅(qū)動裝置。為了簡化起見，圖6、7的說明中所使用的標(biāo)號都比第一個實(shí)施例中所使用的標(biāo)號大了100。為了避免重復(fù)，請參閱第一實(shí)施例中的相應(yīng)部分的說明。
在第一實(shí)施例中，第一和第二螺旋彈簧84、86是將殼體塊推向封閉位置，而在第二實(shí)施例中，相應(yīng)的第一和第二螺旋彈簧184′、186′則是將相應(yīng)的殼體塊138′推向打開位置。因此，與第一實(shí)施例相反，第二實(shí)施例中的凸輪188是關(guān)閉凸輪，當(dāng)圖6中的凸輪軸196轉(zhuǎn)動時，其凸輪松開相應(yīng)的殼體塊138′的突入凹穴198′中的控制銷200′，使該殼體塊移動到其打開位置。
權(quán)利要求
1.一種變排量的螺桿式壓縮機(jī)，它包括布置在一個共同的殼體(12)內(nèi)的至少一個主轉(zhuǎn)子和至少一個輔助轉(zhuǎn)子這兩個轉(zhuǎn)子互相嚙合，并且把一種要壓縮的介質(zhì)從一條進(jìn)氣通道(62)輸送到一條排氣通道中去，上述進(jìn)氣通道(62)由至少一個能在殼體(12)內(nèi)滑動的殼體塊(38、40、42、44)所確定，上述殼體塊朝向轉(zhuǎn)子的密封側(cè)跟蹤上述轉(zhuǎn)子包絡(luò)線的走向，其特征在于，上述至少一個殼體塊(38、40、42、44)由一個與上述轉(zhuǎn)子軸線(26、28)垂直的凹坑(46)導(dǎo)向，并且能在其中滑動。
2.如權(quán)利要求1所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，各殼體塊(38、40、42、44)的沿轉(zhuǎn)子軸線方向的長度與兩對嚙合齒的兩個接觸點(diǎn)之間的距離相當(dāng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，至少設(shè)置兩個順序排列，并且在轉(zhuǎn)子的軸線方向鄰接的殼體塊(38、40、42、44)。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，各殼體塊都有兩個限制上述殼體塊(38、40、42、44)向轉(zhuǎn)子移動的距離的止檔表面(76、78)。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，上述殼體上有兩個與容納上述殼體塊(38、40、42、44)的凹坑(76)平行的靠壓表面(80、82)。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，上述殼體塊(38、40、42、44)由彈簧(84、86)加壓)。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，上述殼體塊(38、40、42、44)能由控制凸輪(88、90、92、94)使其移位。
8.如權(quán)利要求7所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，在一根共同的凸輪軸(96)上設(shè)置了許多為許多殼體塊用的控制凸輪(88、90、92、94)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，各控制凸輪(88、90、92、94)分別對相應(yīng)的殼體塊(38、40、42、44)加壓，使它克服彈簧(84、86)的壓力，移動到打開位置。
10.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿式壓縮機(jī)，其特征在于，上述殼體塊是由流體致動的調(diào)節(jié)缸使它移動的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變排量的螺桿式壓縮機(jī),它包括:布置在一個共同的殼體內(nèi)的主轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子,這兩個轉(zhuǎn)子互相嚙合,并且把一種要壓縮的介質(zhì)從一條進(jìn)氣通道輸送到一條排氣通道中去,進(jìn)氣通道由能在殼體內(nèi)滑動的殼體塊所確定,其朝向轉(zhuǎn)子的密封側(cè)隨著轉(zhuǎn)子殼層的轉(zhuǎn)動過程而移動。殼體塊能在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的方向上移動。本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)耐磨,效率高,制造方便。
文檔編號F04C28/10GK1185823SQ96194288
公開日1998年6月24日 申請日期1996年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者京特·基爾斯滕 申請人:京特·基爾斯滕