專利名稱：一種用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可廣泛應(yīng)用于高壓系統(tǒng)中的雙螺桿壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
雙螺桿壓縮機(jī)屬于一種容積式壓縮機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、操作維護(hù)方便、適應(yīng)性強(qiáng)和可多相混輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，得到了非常范圍廣泛的應(yīng)用，在中等容積流量的空氣動(dòng)力裝置和中等制冷量的制冷裝置中，它已經(jīng)成為主流機(jī)型。
在制冷領(lǐng)域，氟利昂制冷劑的替代問題顯得越來越突出，在眾多的替代制冷劑中，CO2制冷劑引起了業(yè)界的普遍重視?？缗R界CO2機(jī)組具有高傳熱系數(shù)和低壓縮比等優(yōu)點(diǎn)，但其工作壓力較高，可以達(dá)到15MPa，因此對(duì)機(jī)組的心臟-壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有形式的雙螺桿壓縮機(jī)在風(fēng)冷熱泵、冰蓄冷等大溫差工況，或者使用R410A等高壓制冷工質(zhì)的系統(tǒng)中，由于排壓較高，既增加了機(jī)器的成本又對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)所造成了一定的限制。
在石油、天然氣開采輸送過程中，由于油氣田邊遠(yuǎn)，需要將天然氣及其與原油、水的混合物從油田輸送到遠(yuǎn)處的貯存加工場(chǎng)所進(jìn)行處理，這要求管道輸送系統(tǒng)中使用高壓力的壓縮機(jī)對(duì)流體進(jìn)行加壓。
在空氣動(dòng)力領(lǐng)域，排氣壓力超過3MPa的高壓空氣壓縮機(jī)目前均為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)可靠性差、自動(dòng)化程度低，大流量時(shí)體積龐大。因此空氣動(dòng)力領(lǐng)域迫切需要一種可以解決這些問題的高壓螺桿壓縮機(jī)。
這些不同領(lǐng)域的需求，使得壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)必須要有創(chuàng)新。限制傳統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)排出壓力的主要因素是軸承壽命的問題，特別是承受陽(yáng)轉(zhuǎn)子軸向力的軸承壽命。為了應(yīng)對(duì)陽(yáng)轉(zhuǎn)子較大的軸向力，通常在其上布置大尺寸的軸向力軸承，而受到兩個(gè)轉(zhuǎn)子中心距的限制陰轉(zhuǎn)子的徑向力軸承就只能使用較小的尺寸。這樣就造成了所有承受轉(zhuǎn)子徑向力的軸承中，陰轉(zhuǎn)子排出端所受徑向力較大，而其所用的徑向力軸承卻很小，因此它的壽命最短，限制了螺桿壓縮機(jī)整機(jī)的壽命。對(duì)于這種情況，通常采用的措施是增加螺桿壓縮機(jī)的軸承數(shù)量，或者增加一套復(fù)雜的平衡活塞系統(tǒng)來抵消一部分陽(yáng)轉(zhuǎn)子軸向力，以使壓縮機(jī)能夠承受更大的壓力和延長(zhǎng)壽命，再者可以采用多級(jí)壓縮的辦法來達(dá)到要求的高壓。這些方法大大增加了制造和使用成本。另外，在高壓力下轉(zhuǎn)子受力后的剛性也是一個(gè)問題。這些情況使得目前雙螺桿壓縮機(jī)最高使用壓力通常小于3Mpa，其在高壓系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制，難以將使用壓力大幅提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)，該雙螺桿壓縮機(jī)能夠廣泛應(yīng)用于CO2制冷、工藝壓縮、油氣混輸、天然氣集輸和高壓空氣壓縮等高壓系統(tǒng)中。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)，包括相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子與殼體共同組成對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的工作腔；殼體上布置有吸氣口和排氣口，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外延伸出軸布置有軸封，進(jìn)氣和排氣道布置在殼體內(nèi)；陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上各有用于承受軸向力的軸承以及承受徑向力的軸承，它們分布在陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的兩端和中間；其特征在于所述的陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子上均帶有兩段螺旋段，同轉(zhuǎn)子上的兩段螺旋段的齒型及尺寸相同，齒一一對(duì)應(yīng)且螺旋旋向相反；螺旋段的長(zhǎng)度與直徑比為1∶1～1∶1.2，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為5齒或6齒，陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為7齒或8齒，陰轉(zhuǎn)子的齒根圓直徑等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒根圓直徑；
氣體經(jīng)吸氣口進(jìn)入殼體后分為兩路，分別由陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段吸入并進(jìn)行壓縮，經(jīng)壓縮后的高壓氣體由陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段排出后，在殼體中匯流成一路，經(jīng)排氣口排出。
本發(fā)明的用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)，采用了在轉(zhuǎn)子上對(duì)稱布置兩個(gè)形狀、尺寸相同、旋向相反的螺旋段，氣體分為兩路在兩段對(duì)稱地進(jìn)行吸入、壓縮和排出，因此轉(zhuǎn)子所受氣體軸向力對(duì)稱、方向相反、脈動(dòng)頻率一致，使得軸向力完全相互抵消、振動(dòng)減小。轉(zhuǎn)子徑向力可以由三個(gè)支點(diǎn)的三組徑向力軸承分擔(dān)，使得每個(gè)軸承的負(fù)荷大大降低。同時(shí)，陽(yáng)、陰轉(zhuǎn)子采用多齒數(shù)的設(shè)計(jì)，螺旋段采用1∶1～1∶1.2的長(zhǎng)徑比，使得陰轉(zhuǎn)子直徑增加、轉(zhuǎn)子中心距加大，因而陰轉(zhuǎn)子徑向力軸承可以等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子，更合理的承擔(dān)徑向力的分布，同時(shí)也增加了轉(zhuǎn)子的剛度。
由于本發(fā)明獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得轉(zhuǎn)子軸向力相互抵消、徑向力分擔(dān)，軸承布置突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，能夠按照力的大小進(jìn)行合理配置，因此整個(gè)壓縮機(jī)能夠承受更大的壓力和壓比，排氣壓力最高可達(dá)到15MPa，同時(shí)振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步減小，制造、使用成本降低，可以很好的滿足高壓系統(tǒng)對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的要求。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明氣體通道示意圖；圖3是本發(fā)明陽(yáng)、陰轉(zhuǎn)子的布置示意圖；圖4是本發(fā)明陽(yáng)、陰轉(zhuǎn)子螺旋段齒型示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，并給出實(shí)施例，以便更清楚的理解本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式和特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的技術(shù)方案，一對(duì)相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子與殼體共同組成工作腔，吸、排氣通道在殼體上，陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子上分別安裝有三組軸承，布置在兩端和中間，在陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外伸軸上有軸封密封。
上述陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子上均帶有兩段螺旋段，同一轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段型線一致、尺寸相同，每個(gè)螺旋段的長(zhǎng)度與直徑比為1∶1～1∶1.2，每只轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段的旋向相反，并且兩段螺旋段的齒一一對(duì)應(yīng)，呈鏡像布置。這種結(jié)構(gòu)形式使轉(zhuǎn)子軸向力能夠完全相互抵消。
上述雙螺桿壓縮機(jī)陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子螺旋段的型線采用多齒數(shù)的方案，如陽(yáng)轉(zhuǎn)子為5齒或6齒，陰轉(zhuǎn)子7齒或8齒，從而陰轉(zhuǎn)子直徑增加，齒根圓直徑可以等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒根圓直徑，中心距增加便于布置較大尺寸的軸承。
上述雙螺桿壓縮機(jī)每只轉(zhuǎn)子上有三組軸承，它們分別承受徑向力和軸向力。徑向力軸承布置在轉(zhuǎn)子的兩端和中間，軸向力軸承布置在其中一處；當(dāng)壓力不高時(shí)，中間的一組軸承可以不使用，而只在兩端布置軸承。
上述雙螺桿壓縮機(jī)由于軸向力相互抵消，陰轉(zhuǎn)子直徑增加、中心距加大，因此陰轉(zhuǎn)子的徑向力軸承可以等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子的徑向力軸承。
上述雙螺桿壓縮機(jī)由吸氣口吸入的氣體在殼體內(nèi)分為兩路，分別由轉(zhuǎn)子的兩個(gè)相互嚙合的螺旋段吸入并進(jìn)行壓縮。
上述螺桿壓縮機(jī)壓縮后的高壓氣體由轉(zhuǎn)子的兩個(gè)螺旋部分排出后在殼體內(nèi)匯流成一路，經(jīng)排氣口排出。
以下是發(fā)明人給出的具體實(shí)施例參見圖1、圖3，本發(fā)明包括一對(duì)相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子1和陰轉(zhuǎn)子5，陽(yáng)轉(zhuǎn)子1上有兩個(gè)旋向相反的螺旋部分a和b，陰轉(zhuǎn)子2上也對(duì)應(yīng)有兩個(gè)旋向相反的螺旋部分c和d。陽(yáng)轉(zhuǎn)子1和陰轉(zhuǎn)子5上各布置了三組軸承，陽(yáng)轉(zhuǎn)子1上兩端和中間的徑向力軸承3、徑向力軸承12、徑向力軸承11，陰轉(zhuǎn)子5兩端和中間的徑向力軸承4、徑向力軸承7、徑向力軸承8。以及軸向力軸承9、軸向力軸承10。軸向力軸承9、軸向力軸承10可以布置在轉(zhuǎn)子的端部，也可以布置在轉(zhuǎn)子的中間段。具有若干個(gè)組成部分的殼體6與陽(yáng)轉(zhuǎn)子1和陰轉(zhuǎn)子5共同組成了氣體吸入、壓縮和排出的工作腔。在陽(yáng)轉(zhuǎn)子1伸出殼體6的動(dòng)力輸入端有軸封2將內(nèi)部流體與外界分隔開。
參見圖2，本發(fā)明的進(jìn)氣和排氣道布置在殼體6內(nèi)，并且可以有兩種布置方式，如圖2(a)氣體由吸氣口13進(jìn)入分為兩路，在轉(zhuǎn)子中間段分別由兩個(gè)螺旋段吸入，經(jīng)過壓縮后在兩端排出，并匯流成一路由排氣口14排出；如圖2(b)氣體由吸氣口13進(jìn)入分為兩路，在轉(zhuǎn)子兩端分別由兩個(gè)螺旋段吸入，經(jīng)過壓縮后在中間段排出，并匯流成一路由排氣口14排出。
參見圖3，本發(fā)明包括一對(duì)相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子1和陰轉(zhuǎn)子5。陽(yáng)轉(zhuǎn)子1上有兩個(gè)旋向相反的螺旋部分a和b，陰轉(zhuǎn)子5上也對(duì)應(yīng)有兩個(gè)旋向相反的螺旋部分c和d。轉(zhuǎn)子上的螺旋部分旋向可以有兩種方式組合，如圖3(a)和(b)。另外，陽(yáng)轉(zhuǎn)子1和陰轉(zhuǎn)子5上的兩個(gè)螺旋部分可以部分或完全地在轉(zhuǎn)子上拆卸，如a、c部分是可以拆卸的，b、d跟軸制成一體；或者b、d可以拆卸，a、c與軸制成一體；亦或四個(gè)螺旋段都可以拆卸，這樣有利于零件的標(biāo)準(zhǔn)化。
參見圖4，本發(fā)明的陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子螺旋部分的型線采用多齒結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子直徑與中心距增大。本發(fā)明給出的具體實(shí)施例是如圖4(a)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子1齒型結(jié)構(gòu)是由5個(gè)相同的齒構(gòu)成，陰轉(zhuǎn)子5齒型由7個(gè)相同的齒構(gòu)成；如圖4(b)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子1齒型結(jié)構(gòu)是由6個(gè)相同的齒構(gòu)成，陰轉(zhuǎn)子5齒型由8個(gè)相同的齒構(gòu)成。這種方法使得陰轉(zhuǎn)子的齒底圓直徑等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒底圓直徑，從而增大兩轉(zhuǎn)子中心距，并提高了轉(zhuǎn)子的剛度。陽(yáng)齒和陰齒相互嚙合，與殼體構(gòu)成吸、排氣腔。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)，包括相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子與殼體共同組成對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的工作腔；殼體上布置有吸氣口和排氣口，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外延伸出軸布置有軸封，進(jìn)氣和排氣道布置在殼體內(nèi)；陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上各有用于承受軸向力的軸承以及承受徑向力的軸承，它們分布在陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的兩端和中間；其特征在于所述的陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子上均帶有兩段螺旋段，同轉(zhuǎn)子上的兩段螺旋段的齒型及尺寸相同，齒一一對(duì)應(yīng)且螺旋旋向相反；螺旋段的長(zhǎng)度與直徑比為1∶1～1∶1.2，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為5齒或6齒，陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為7齒或8齒，陰轉(zhuǎn)子的齒根圓直徑等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒根圓直徑；氣體經(jīng)吸氣口進(jìn)入殼體后分為兩路，分別由陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段吸入并進(jìn)行壓縮，經(jīng)壓縮后的高壓氣體由陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)螺旋段排出后，在殼體中匯流成一路，經(jīng)排氣口排出。
2.如權(quán)利1所述的高壓雙螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，所述的陰轉(zhuǎn)子上用于承受徑向力的軸承等于或大于對(duì)應(yīng)位置的陽(yáng)轉(zhuǎn)子上用于承受徑向力的軸承。
3.如權(quán)利1所述的高壓雙螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，當(dāng)高壓系統(tǒng)的壓力較低時(shí)，用于承受徑向力的軸承布置在兩端，中間不布置。
4.如權(quán)利1所述的高壓雙螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，所述的陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子上的螺旋段能夠拆卸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高壓系統(tǒng)的雙螺桿壓縮機(jī)，包括相互嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子與殼體共同組成的工作腔；殼體上布置有吸氣口和排氣口，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外延伸出軸上布置有軸封，進(jìn)氣和排氣道布置在殼體內(nèi)；陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子上各有用于承受軸向力和承受徑向力的軸承，它們分布在陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的兩端和中間；所述的陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子上均帶有兩段螺旋段，用一轉(zhuǎn)子上的兩段螺旋段的齒型及尺寸相同，齒一一對(duì)應(yīng)且螺旋旋向相反；螺旋段的長(zhǎng)度與直徑比為1∶1～1∶1.2，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為5齒或6齒，陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為7齒或8齒，陰轉(zhuǎn)子的齒根圓直徑等于或大于陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒根圓直徑。其排氣壓力最高可以達(dá)到15MPa，能夠廣泛應(yīng)用于跨臨界CO
文檔編號(hào)F04C18/16GK1793654SQ20051002270
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者邢子文, 李建風(fēng), 吳華根, 束鵬程 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)