渦旋式壓縮機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦旋式壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，渦旋式壓縮機(jī)通常包括以下元件:
[0003]外殼；
[0004]定子，它不可動地固定在外殼中并且包括具有中央定子軸線的固定定子渦旋盤，由此該定子渦旋盤由具有兩個定子側(cè)翼的定子帶形成，該定子條帶沿著其長度螺旋纏繞并且以一定高度豎立固定在定子板上；
[0005]轉(zhuǎn)子，它可動地固定在外殼中，并且包括具有中央轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子渦旋盤，并且該轉(zhuǎn)子渦旋盤由具有兩個轉(zhuǎn)子側(cè)翼的轉(zhuǎn)子帶形成，該轉(zhuǎn)子帶沿著其長度螺旋纏繞，并且以一定高度豎立固定在轉(zhuǎn)子板上，由此轉(zhuǎn)子禍旋盤和定子禍旋盤在定子板和轉(zhuǎn)子板之間固定在彼此中；
[0006]位于渦旋式壓縮機(jī)的外側(cè)上的低壓入口 ；
[0007]位于渦旋式壓縮機(jī)的中央的高壓出口 ；以及
[0008]用于轉(zhuǎn)子運動的驅(qū)動裝置，由此中央轉(zhuǎn)子軸線圍繞著中央定子軸線偏心環(huán)繞，并且轉(zhuǎn)子由此不會圍繞著中央轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動。
[0009]還已知的是，在轉(zhuǎn)子相對于定子的這個環(huán)繞和偏心運動期間在轉(zhuǎn)子在定子中的每個位置方面，形成多個方位，在這些方位處在轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤之間存在最大或最小的開口。
[0010]這里是這樣一種情況，在轉(zhuǎn)子相對于定子的每個位置處具有最大和最小開口的這些方位位于包括這兩個中央軸線的平面中，這將基于附圖的文字中進(jìn)一步澄清，由此該平面在下面將被稱為密封面。
[0011]由此，要注意的是這樣的事實，在轉(zhuǎn)子的運動期間每一時刻的最小開口實際上限定了壓縮腔室，但是如從名稱密封面所可以不正確的想到的一樣，由于在渦旋式壓縮機(jī)中的內(nèi)在間隙，所以它們不是氣密密封的。
[0012]這些壓縮腔室在轉(zhuǎn)子的環(huán)繞偏心運動期間不斷改變形狀，由此經(jīng)由入口提供給渦旋式壓縮機(jī)的外側(cè)的空氣或氣體被持續(xù)更深入地朝著渦旋式壓縮機(jī)的中心推壓，在那里這些壓縮腔室占據(jù)更小的體積，從而空氣或氣體受到不斷增大的壓縮，直到壓縮空氣或氣體最終能夠經(jīng)由在渦旋式壓縮機(jī)中央的出口離開渦旋式壓縮機(jī)。
[0013]還應(yīng)該指出的是，轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤在沿著轉(zhuǎn)子側(cè)翼和定子側(cè)翼的每個高度處具有最小開口的方位中彼此間隔一定的徑向距離設(shè)置，由此這些距離能夠被認(rèn)為是渦旋式壓縮機(jī)的局部橫向內(nèi)部間隙。
[0014]橫向內(nèi)部間隙在這里意味著，它是在相對于轉(zhuǎn)子翼片和定子翼片橫向的方向上在渦旋式壓縮機(jī)中的間隙。
[0015]當(dāng)然，在轉(zhuǎn)子頂端和定子板之間以及在定子頂端和轉(zhuǎn)子板之間也有內(nèi)部間隙，由此這些間隙在上下文中進(jìn)一步被稱為橫向內(nèi)部間隙。
[0016]為了讓渦旋式壓縮機(jī)良好工作，所有內(nèi)部間隙尤其是局部橫向內(nèi)部間隙必須總是保持高于一定的最小值，以便防止在轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤之間出現(xiàn)接觸。
[0017]另一方面，內(nèi)部間隙較大尤其是局部橫向內(nèi)部間隙較大也是不好的，因為這會導(dǎo)致在渦旋式壓縮機(jī)中泄漏速率較大和壓力損失，并且隨著空氣或氣體再壓縮，因此會導(dǎo)致額外的發(fā)熱，從而渦旋式壓縮機(jī)的效率受到明顯不利影響。
[0018]換句話說，這里涉及到在渦旋式壓縮機(jī)中實現(xiàn)最小可能的內(nèi)部間隙，且不會存在轉(zhuǎn)子渦旋盤在其運動期間與定子渦旋盤接觸的危險。
[0019]很大的困難在于，在渦旋式壓縮機(jī)中的內(nèi)部間隙完全不是靜態(tài)的。
[0020]實際上，在從渦旋式壓縮機(jī)沒有使用時的轉(zhuǎn)子的初始固定狀態(tài)向在渦旋式壓縮機(jī)的正常運行期間由此轉(zhuǎn)子正在全速運動的最終狀態(tài)的轉(zhuǎn)變中，過程壓力顯著變化，因為它要壓縮空氣或氣體，而且在渦旋式壓縮機(jī)中的溫度也一樣。
[0021]在渦旋式壓縮機(jī)中的壓力和溫度的這些變化伴隨著定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤的變形，由此在渦旋式壓縮機(jī)中的局部內(nèi)部間隙由于這些變形而改變。
[0022]為了更容易描述多個這些動態(tài)現(xiàn)象，首先下面將規(guī)定許多事物。
[0023]從前面可以總結(jié)出，定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤的側(cè)翼與相關(guān)的定子板或轉(zhuǎn)子板的相交線形成螺旋底邊。
[0024]由此，在定子板或轉(zhuǎn)子板上的垂直線在上述螺旋底板上相交穿過的方位的幾何位置確定了螺旋側(cè)翼，這在下面將被稱為理想螺旋側(cè)翼。
[0025]總之，這些理想螺旋側(cè)翼為與轉(zhuǎn)子板和定子板垂直的側(cè)翼，從而在規(guī)定情況下在這些側(cè)翼的高度上看存在恒定的內(nèi)部間隙，只要轉(zhuǎn)子板和定子板相互平行，當(dāng)然這是所期望的。
[0026]另外，在上下文中，術(shù)語“局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差”和“局部定子側(cè)翼偏差”用來指代從在轉(zhuǎn)子渦旋盤或定子渦旋盤的理想螺旋側(cè)翼上的位置分別到轉(zhuǎn)子渦旋盤或定子渦旋盤的相應(yīng)螺旋側(cè)翼上的最近位置的徑向距離，由此局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差或局部定子側(cè)翼偏差在該偏差沿著遠(yuǎn)離相關(guān)的中央軸線指向時或者因此擋在相關(guān)的位置和相關(guān)的中央軸線之間的距離大于在位于理想螺旋側(cè)翼上的相應(yīng)位置和相關(guān)的中央軸線之間的距離時為正值。
[0027]在偏差朝著中央軸線指向的相反情況下，相關(guān)的轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差或定子側(cè)翼偏差將為負(fù)值。而且，總體上可以這么說，在最小開口中的局部橫向內(nèi)部間隙由局部間隙偏差以及由在密封面中在最靠近相關(guān)側(cè)翼的理想螺旋側(cè)翼之間的徑向距離所限定的中間基本間隙構(gòu)成。
[0028]總之，每個局部橫向內(nèi)部間隙可以描述為所期望的“理想”基本間隙和局部間隙偏差的總和，局部間隙偏差是由于轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤在相關(guān)的密封面中相對于理想螺旋側(cè)翼的局部偏差而導(dǎo)致的。
[0029]由此，局部間隙偏差為在局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差和局部定子側(cè)翼偏差之間的差值。
[0030]更具體地說，形成相關(guān)的局部間隙偏差的局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差和局部定子側(cè)翼偏差分別為轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤在相關(guān)的轉(zhuǎn)子側(cè)翼和相關(guān)的定子側(cè)翼處于相關(guān)局部橫向內(nèi)部間隙的相關(guān)高度處而且處于相關(guān)的密封面中的方位的位置處相對于理想螺旋側(cè)翼的偏差。
[0031]在啟動渦旋式壓縮機(jī)之后在從轉(zhuǎn)子的固定狀態(tài)到正常運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，在渦旋式壓縮機(jī)中的壓力和溫度改變，從而導(dǎo)致定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤變形和局部定子側(cè)翼偏差和局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差的改變，因此導(dǎo)致局部橫向內(nèi)部間隙改變。
[0032]為了便于在上下文中使用這些詞語，渦旋式壓縮機(jī)及其元件在固定不動時的狀態(tài)被稱為“初始狀態(tài)”，而渦旋式壓縮機(jī)及其元件在正常操作期間的狀態(tài)另外被稱為“最終狀態(tài)”。
[0033]當(dāng)然，關(guān)于相關(guān)狀態(tài)的“初始”或“最終”沒有什么意義，更具體地說必須注意的是，在正常運行中的“最終”狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子正在全速運轉(zhuǎn)，并且在該最終狀態(tài)中的渦旋式壓縮機(jī)的各個元件因此具有許多瞬時的形式和瞬時的位置。
[0034]另外，可以說，在渦旋式壓縮機(jī)在環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下固定不動時針對轉(zhuǎn)子的每個位置的局部橫向內(nèi)部間隙在高度上呈現(xiàn)間隙曲線，在下面被稱為初始或固定間隙曲線，而在渦旋式壓縮機(jī)在工作溫度和工作壓力下正常運行期間針對轉(zhuǎn)子的每個位置的局部橫向間隙在高度上呈現(xiàn)出不同的瞬時間隙曲線，在下面被稱為瞬時最終間隙曲線或瞬時循環(huán)工作間隙曲線。
[0035]通常，實際上在已知的渦旋式壓縮機(jī)中，定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤構(gòu)造成具有恒定的厚度，由此至少在渦旋式壓縮機(jī)固定不動時并且在正常的環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下每個渦旋盤的兩個側(cè)翼垂直于相關(guān)的轉(zhuǎn)子板或定子板，從而定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤的側(cè)翼與在固定不動時理想螺旋翼片一致。
[0036]總之，在這種已知的渦旋式壓縮機(jī)的情況下，在該已知的渦旋式壓縮機(jī)固定不動時初始局部轉(zhuǎn)子側(cè)翼偏差和初始局部狀態(tài)側(cè)翼偏差最好為零，從而在停機(jī)期間的最小開口中，也沒有任何初始局部間隙偏差，且與轉(zhuǎn)子的位置以及它所涉及哪個密封面無關(guān)。
[0037]由此，在固定不動時已知渦旋式壓縮機(jī)的定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤的側(cè)翼相互平行或最好相互平行，由此在密封面中的局部橫向內(nèi)部間隙的固定間隙曲線變化很小或沒有變化，或者換句話說，在相關(guān)密封面中的每個高度處，初始局部橫向內(nèi)部間隙與上述基本間隙一樣大。
[0038]在渦旋式壓縮機(jī)在正常運行中的最終狀態(tài)下，與在固定不動時的初始形式相比，定子渦旋盤和轉(zhuǎn)子渦旋盤具有不同的瞬時最終形式，由此在密封面中的瞬時局部橫向間隙由最終的上述基本間隙和瞬時的最終(或循環(huán)工作)局部間隙偏差構(gòu)成，后者為在渦旋式壓縮機(jī)的正常運行期間轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤的局部瞬時形式的函數(shù)。
[0039]由此，在渦旋式壓縮機(jī)的正常操作期間，在渦旋式壓縮機(jī)的出口所處的其中央位置處的壓力和溫度是最高的，而在渦旋式壓縮機(jī)中的壓力和溫度沿著從渦旋式壓縮機(jī)的各個部件徑向向外的方向逐漸減小。
[0040]而且，實際上在轉(zhuǎn)子板和定子板側(cè)上通常設(shè)有分別與轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤相對的散熱片。
[0041]因此，轉(zhuǎn)子渦旋盤的底部和定子渦旋盤的底部受到的冷卻好于轉(zhuǎn)子渦旋盤的頂端和定子渦旋盤的頂端，從而在渦旋式壓縮機(jī)的正常運行期間，結(jié)果在轉(zhuǎn)子渦旋盤的高度上以及在定子渦旋盤的高度上形成溫度梯度，并且溫度朝著其頂端逐漸增大。
[0042]所有這些壓力和溫度效果更具體地說從中央向外減小的壓力和溫度以及從相關(guān)渦旋盤的底部到頂端增大的溫度意味著，轉(zhuǎn)子渦旋盤和定子渦旋盤易于變形，從而轉(zhuǎn)子頂端和定子頂端朝著渦旋式壓縮機(jī)的外側(cè)遠(yuǎn)離中央彎曲。
[0043]根據(jù)在渦旋式壓縮機(jī)中的位置，在最小開口中，例如轉(zhuǎn)子頂端能夠趨向于朝著相對的定子底部，而相反相對的定子頂端在該位置處趨向于遠(yuǎn)離在該位置處的轉(zhuǎn)子底部。
[0044]類似地，根據(jù)在渦旋式壓縮機(jī)中的位置，定子頂端能夠趨向于朝著相對的轉(zhuǎn)子底部，而相反相對的轉(zhuǎn)子頂端在該位置處趨向于遠(yuǎn)離在該位置處的定子底部。
[0045]因此，在渦旋式壓縮機(jī)的正常操作期間在瞬時密封面中的一定高度處的局部橫向內(nèi)部間隙與在渦旋式壓縮機(jī)固定不動時在相同密封面中的這個高度處的局部橫向內(nèi)部間隙相比會大大減小。
[0046]另一方面，還可能的是，在相關(guān)的所述瞬時密封面中的其它高度處，在渦旋式壓縮機(jī)的操作期間這個局部橫向內(nèi)部間隙與在渦旋式壓縮機(jī)固定不動時在相同瞬時密封面中的這個高度處的局部橫向內(nèi)部間隙相比已經(jīng)增大。
[0047]這意味著，在壓力和溫度作用下，在渦旋式壓縮機(jī)的正常操作期間局部瞬時橫向內(nèi)部間隙在什么都沒做時在轉(zhuǎn)子的某些位置處會很容易都變得太小。
[0048]在已知的渦旋壓縮機(jī)的情況下，在已知渦旋式壓縮機(jī)固定不動時，通過使得初始間隙足夠大來解決這個問題。
[0049]另外，實際上在局部橫向內(nèi)部間隙在渦旋式壓縮機(jī)的操作期間增大的方位處，在渦旋式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)腔室之間的初始泄漏速率和