專利名稱：使用液體鎖定釋放裝置的螺桿式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺桿及小齒輪(gaterotor)型的旋轉(zhuǎn)變?nèi)菔綁嚎s機。
例如，法國專利第1.331.998號(美國專利第3.180.565號)揭示了一種壓縮機，它包括一螺桿，此螺桿具有能在箱體的內(nèi)孔腔中轉(zhuǎn)動的溝槽，并與至少一個具有嚙合凸出在該溝槽中的、用來限定箱體之變?nèi)萸坏凝X的小齒輪相配合。
美國專利第5.080.568號揭示了繞小齒輪中的軸轉(zhuǎn)動、并通過將軸固定在將小齒輪暴露于壓力一側(cè)的箱體以軸向定位小齒輪軸來安裝小齒輪。
本發(fā)明涉及一種在低壓和高壓之間壓縮氣體的壓縮機，它包括一至少具有一個溝槽，轉(zhuǎn)動安裝在箱體內(nèi)，并且與至少一個具有嚙合凸出在該溝槽中、用以限定箱體液壓增加量的齒的小齒輪相配合的螺桿，齒的一側(cè)暴露于高壓液體中，而另一側(cè)暴露于低壓液體中，該小齒輪包括一具有與小齒輪密封嚙合的齒、位于小齒輪高壓側(cè)并由低壓側(cè)的金屬支架支撐的塑片，塑片的高壓側(cè)系一個接近于密封的箱體凸緣，推力裝置產(chǎn)生推動小齒輪軸并使其緊靠于止動裝置的推力，由該裝置產(chǎn)生的推力負(fù)荷要大于壓縮機正常運行時小齒輪所受到的最大推力負(fù)荷。
通過通常被稱為沒有齒形塑性或壓縮機功能損耗的液體鎖定，這種結(jié)構(gòu)具有從本質(zhì)上減少對壓縮機產(chǎn)生的損害的顯著作用。
事實上在制冷業(yè)和空調(diào)業(yè)中，在某些狀態(tài)下，尤其在啟動時，壓縮機會在很短的時間內(nèi)不得不以壓縮液體來取代壓縮氣體，該時間一般少于一秒鐘，這通常被稱作液體鎖定。
確實，由于溝槽的體積減少保證了氣體的壓縮，并且由于液體是不可壓縮的，當(dāng)氣體由液體取代時，在溝槽中產(chǎn)生了巨大的壓力，直到有東西損壞或者產(chǎn)生允許液體排出的間隙為止。
產(chǎn)生的壓力是壓縮機最大壓力設(shè)計值的很多倍，通常高出10倍或20倍。
根據(jù)本發(fā)明，如果發(fā)生了類似的液體鎖定，溝槽中的壓力將在小齒輪上產(chǎn)生大大超過由推力裝置所產(chǎn)生的推力的軸向推力，并且小齒輪將軸向移動，因而在齒的高壓側(cè)和箱體的低壓側(cè)形成一間隙，允許溝槽中過量的液體通過該間隙釋放出，從而使溝槽中的壓力維持在適當(dāng)?shù)姆秶小?br> 然而，當(dāng)發(fā)生這種小齒輪的軸向位移時，小齒輪的齒面不在它們原來的運行位置上。這種位移所產(chǎn)生的效果與仿佛溝槽的寬度突然間變窄的效果相同。位移越大，則齒的變形必需越大，用以適應(yīng)看起來變窄的溝槽。如果小齒輪的齒完全由金屬制成，則將有器件，齒或螺紋的損壞，或者是嚴(yán)重的破壞；塑料具有柔韌性而不易損壞，但當(dāng)它在由位移帶來的新的位置上停留一段時間時，它將受磨損以便齒把它們的輪廓適應(yīng)看上去窄了的溝槽；當(dāng)回到原位時，此磨損將造成泄漏(leakage)損耗的增加和工作效率的降低。
例如，空調(diào)壓縮機輸送了大約100噸的制冷劑，會導(dǎo)致大約0.5毫米的小齒輪磨損，約為5％的永久性容量損耗可在運行幾小時后測量得到。
已發(fā)現(xiàn)了的顯著效果是，雖然壓縮機受到重復(fù)液體鎖定的作用，但是未發(fā)現(xiàn)機器性能的降低。
由于溝槽中高壓產(chǎn)生和將小齒輪從其正常位置上移走的時間很短，又因為塑料相對柔韌并具有良好的耐磨性能，小齒輪上并未真正出現(xiàn)可測量得到的磨損。
通過后面給出的附圖所述的實施例，本發(fā)明可被較好的理解

圖1為沿本發(fā)明較佳實施例機器裝置的圖2中的線I-I以及沿與螺桿軸相垂直的小齒輪軸剖切的局部剖視圖。
圖2為沿圖1中的線II-II剖切的機器的半剖視圖。
圖3為如圖1所示、使用具有轉(zhuǎn)動軸的小齒輪的本發(fā)明的替換裝置的局部剖視圖。
圖1所示的機器為按照本發(fā)明的、類似法國專利第1,331,998號所示機器的變形。
繞軸2轉(zhuǎn)動的螺桿1具有大致螺旋形的溝槽1a(圖2所示)，該溝槽與小齒輪4的諸如3的齒嚙合。兩者都安裝在具有一內(nèi)孔腔6的箱體5中，該內(nèi)孔腔接近可使螺旋形溝槽1a互相隔離從而形成幾乎完全密封的螺旋形螺紋的頂端。由于螺桿1和小齒輪4之間的嚙合，螺桿1的轉(zhuǎn)動就使相應(yīng)的小齒輪轉(zhuǎn)動。
該小齒輪是由已知的方法，即由金屬支架8所支撐的塑料片7制成的，該金屬支架本身帶有兩個轉(zhuǎn)動地將小齒輪4支撐在軸11上的軸承9和10。
在軸11的軸上設(shè)有一位于箱體內(nèi)的孔腔12，以及一位于支座14內(nèi)的孔腔13，該支座本身置于箱體內(nèi)孔腔15的中心上。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，將被壓縮的液體所具有的高壓作用于箭頭16所指的方向，從而推動小齒輪支撐(rest)在軸承上。
根據(jù)本發(fā)明，諸如圓環(huán)彈簧17的推力裝置將軸11推靠在止動銷18上，止動銷由安裝在箱體上的頂蓋19固定在位。
如此設(shè)計止動銷18的長度是為了在安裝之后，位于箱體凸緣21和塑性齒的承壓面22之間的間隙20能保持最小，一般為幾十個微米。
設(shè)置圓環(huán)彈簧17是為了當(dāng)安裝時，它們所產(chǎn)生的推力負(fù)荷能超過由箭頭16所指方向的高壓作用而產(chǎn)生的軸向負(fù)荷。選擇它們是有代表性地，即便于當(dāng)壓縮機運行在所設(shè)計的最極端的壓力下時，它們的負(fù)荷可為小齒輪所受到的最大負(fù)荷的150％至200％。
系統(tǒng)的控制如下如果在某個時刻，一般在啟動時，大量的液體被壓縮機吸入，溝槽中的壓力會突然間升至比設(shè)計的最大值還要高得多的壓力值；例如，在空調(diào)壓縮機中設(shè)計的用于壓縮的壓力高達24,000或28,000hpa，此壓力峰值可超過200,000或300,000hpa。
小齒輪上的負(fù)荷變得比由被壓縮的圓環(huán)彈簧所產(chǎn)生的推力負(fù)荷要大得多，因而允許小齒輪軸11軸向移動并開啟間隙，從而允許釋放溝槽中的壓力。
雖然小齒輪的這種移動由于小齒輪的慣性并不是瞬間的，但當(dāng)溝槽中充滿液體并且馬達難以轉(zhuǎn)動螺桿時，它能有效地減少啟動時溝槽中的壓力。實際上，啟動時，馬達的轉(zhuǎn)矩大約達到所設(shè)計的最大轉(zhuǎn)矩的三倍，并在小齒輪上產(chǎn)生一負(fù)荷，此負(fù)荷超過了彈簧的推力負(fù)荷，因而釋放了壓力并允許馬達全速運行；當(dāng)壓縮機全速運行時，通過減少溝槽暴露于極端高壓的時間，可明顯地減少由于重復(fù)液體鎖定而使壓縮機器件承受的應(yīng)力疲勞。
一旦液體消失并且正常的氣體壓縮重新開始，圓環(huán)彈簧就把軸11推靠在止動銷18上并減小間隙20直到它幾十個微米的正常值。
圓環(huán)彈簧高度的選擇一般用于限制小齒輪的軸向位移，該值依賴于塑料和它的尺寸，尤其是它的厚度；正如已說明過的那樣，小齒輪的軸向移動會導(dǎo)致溝槽表面上對齒變得狹窄，并且過量的位移會帶來永久性損壞；但是已發(fā)現(xiàn)塑料齒可承受0.5毫米甚至1毫米的位移而無不良后果。
倘若止動裝置通過設(shè)置推力裝置來緊壓住小齒輪，該止動裝置不是位于箱體定位在小齒輪的高壓邊上的一邊，而是位于其它的部位，此時，本發(fā)明也同樣適用。
例如，本發(fā)明適于將止動裝置定位在軸11的低壓邊上的情況。
此類裝置也可以是位于內(nèi)孔腔或形成于支座14中的長方形孔區(qū)域中的、垂直通過軸11的銷裝置。
此外，在一末端，當(dāng)間隙20由推力裝置產(chǎn)生時，此間隙的理想值為幾十個微米。在位于長方形孔中的銷的另一末端，此間隙20的值可達0.5毫米或1毫米。
然而，當(dāng)軸被推壓在剛性連接在箱體高壓邊的止動裝置時，如圖1所示的結(jié)構(gòu)是較佳的，在正常的運行條件下，間隙20不會受到由于產(chǎn)生大小相同或大于間隙20的相應(yīng)位移的壓力或溫度的變化所引起的箱體變形的影響。
正如已說明過的那樣，由于液體鎖定的時間很短，小齒輪的齒不會遭到永久性的磨損，并且壓縮機的性能也不會受到影響。
本發(fā)明已展示了一繞固定軸轉(zhuǎn)動的小齒輪，不過它還能適用于其它的裝配形式，例如當(dāng)小齒輪軸是小齒輪支架的一部分并繞其轉(zhuǎn)動時，固定小齒輪軸的軸承直接安裝在箱體上。
在這種例子中，推力裝置17a將保持軸承緊靠于由螺栓22固定在支座14a上的凸緣18a，如圖3所示。
如果產(chǎn)生維持小齒輪軸緊靠在止動銷18上的推力的彈簧17由其它的推力產(chǎn)生裝置如由氣壓推動的活塞來取代，例如釋放(discharge)高壓以及具有足夠大的表面、以便在除液體鎖定外的任何條件下其推力大于由壓縮氣體在小齒輪齒上產(chǎn)生的力的活塞，本發(fā)明實質(zhì)上也并未改變。
權(quán)利要求
1.一種在低壓和高壓之間壓縮氣體的壓縮機，包括一至少具有一個溝槽(1a)，轉(zhuǎn)動安裝在箱體(5)內(nèi)，并且與至少一個具有的嚙合凸出在該溝槽中、用以限定箱體液壓增加量的齒(3)的小齒輪(4)相配合的螺桿(1)，齒的一側(cè)暴露于高壓液體中，而另一側(cè)暴露于低壓液體中，該小齒輪包括一具有與小齒輪密封嚙合的齒、位于小齒輪高壓側(cè)并由低壓側(cè)的金屬支架(8)支撐的塑片(7)，塑片的高壓側(cè)系一個接近于密封的箱體凸緣(21)，推力裝置(17)產(chǎn)生推動小齒輪軸并使其緊靠于止動裝置(18)的推力，由該裝置產(chǎn)生的推力負(fù)荷要大于壓縮機正常運行時小齒輪所受到的最大推力負(fù)荷。
2.一種在低壓和高壓之間壓縮氣體的壓縮機，包括一至少具有一個溝槽(1a)，轉(zhuǎn)動安裝在箱體(5)內(nèi)，并且與至少一個具有的嚙合凸出在該溝槽中、用以限定箱體液壓增加量的齒(3)的小齒輪(4)相配合的螺桿(1)，齒的一側(cè)暴露于高壓液體中，而另一側(cè)暴露于低壓液體中，該小齒輪包括一具有與小齒輪密封嚙合的齒、位于小齒輪高壓側(cè)并由低壓側(cè)的金屬支架(8)支撐的塑片(7)，塑片的高壓側(cè)系一個接近于密封的箱體凸緣(21)，推力裝置(17)產(chǎn)生推動小齒輪軸并使其緊靠于安裝在小齒輪高壓側(cè)箱體上的止動裝置(18)的推力，由該裝置產(chǎn)生的推力負(fù)荷要大于壓縮機正常運行時小齒輪所受到的最大推力負(fù)荷。
全文摘要
一種具有螺桿(1)和小齒輪(4)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機,由推力裝置(17)保護而使其免于受到液體鎖定的沖擊作用,此推力裝置(17)產(chǎn)生在小齒輪軸(11)上的負(fù)荷力大于壓縮機的正常運行時小齒輪所受到的最大推力負(fù)荷。
文檔編號F04C28/00GK1183136SQ9619354
公開日1998年5月27日 申請日期1996年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者伯納德·齊默恩 申請人:伯納德·齊默恩