专利名称：一种对称串联式三转子螺杆压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺杆压縮机，尤其涉及一种对称串联式三转子螺杆压縮机。
背景技术：
螺杆压縮机现在广泛应用于供热通风与空调工程(HVAC)，最普遍的双螺杆压縮机 由一对相互啮合的阳转子和阴转子组成，一般阳转子作为主动转子与原动机相连带动阴转 子转动。转子上的球轴承承受轴向力，并有辅助轴向定位的作用。同样，转子两端的圆柱滚 子轴承承受径向力。径向力是由于转子两侧所受的气体压力不同而产生的，轴向力是由于 转子两端吸排气压力差、转子间的啮合驱动等因素产生的。在一般中小型螺杆压縮机中，所 采用的轴承的承载能力随轴承直径的增大而增大，但是它没有轴向载荷随转子直径的增大 速度快，而轴承直径又受到两转子中心距的限制，所以当转子直径较大时，两转子间没有足 够的空间来安装所要求的轴承，因此有必要设计一种新型的螺杆压縮机，改善转子的受力， 从而减轻轴承所受负荷。
发明内容
本发明的目的旨在解决上述已有技术的不足，提供一种拥有优良的受力特性，大 的排气量，振动小噪音低，运行平稳，减小机械摩擦损失和喷油压縮机中的粘性摩擦损失， 提高机器的运行效率和可靠性的对称串联式三转子螺杆压縮机。 为了达到上述目的，本发明采用以下技术解决方案予以实现包括压縮机机体以 及安装在压縮机机体内的转子，所说的压縮机机体内开设有三个相通的腔体，主动转子第 一、二螺杆自上而下安装在压縮机机体中间的腔体内，且主动转子第一、二螺杆固定连接， 中间腔体的两侧对称的另外两个腔体分别安装有与主动转子第一、二螺杆相适应的从动转 子第一螺杆、从动转子第二螺杆，在压縮机机体上、下两端分别安装有前排气轴承座和后排 气轴承座，前排气轴承座中安装有主动转子前置滚动轴承、从动转子前置滚动轴承、主动转 子前置挡油环和从动转子前置挡油环，后排气轴承座中装有主动转子后置挡油环、从动转 子后置挡油环、主动转子后置滚动轴承、从动转子后置滚动轴承、主动转子轴向定位用锁紧 圆螺母和从动转子轴向定位用锁紧圆螺母，前排气轴承座和后排气轴承座的外侧安装有前 排气端盖和后排气端盖。 本发明的从动转子第二螺杆上还设置有防止两螺杆发生相对转动的周向定位键； 主动转子第一、二螺杆与从动转子第一螺杆、从动转子第二螺杆均为对称串联的两部分，主 动转子第一螺杆与从动转子第一螺杆的螺旋线方向分别与主动转子第二螺杆、从动转子第 二螺杆的螺旋线方向相反，且在同一平面内相互啮合平行装配在三个相通的腔体内，主动 转子为位于中间的阴转子，由电动机驱动，从动转子为两个对称布置在主动转子两侧的阳 转子；主动转子的齿数大于从动转子的齿数，主动转子与从动转子具有相同的长度；压縮 机机体中间开设有与安装转子的腔体相连通的第一径向吸气孔口和第二径向吸气孔口 ；第 一径向吸气孔口和第二径向吸气孔口分别位于三转子轴线所构成平面的两侧，并且关于主动转子轴线对称；前排气轴承座上开设有第一轴向排气孔口 、第二轴向排气孔口 ，后排气轴 承座上开设有第三轴向排气孔口、第四轴向排气孔口 ；第一轴向排气孔口与第四轴向排气 孔口位于三转子轴线所构成平面的一侧，第二轴向排气孔口与第三轴向排气孔口位于三转 子轴线所构成平面的另一侧；第一轴向排气孔口与第二轴向排气孔口关于主动转子轴线对 称，第三轴向排气孔口与第四轴向排气孔口关于主动转子轴线对称，低压气体由第一径向 吸气孔口和第二径向吸气孔口进入压縮机，经压縮后，高压气体由第一轴向排气孔口、第二 轴向排气孔口、第三轴向排气孔口和第四轴向排气孔口经后排气端盖后由压縮机排气口与 外接排气管道相连。 由于本发明的三个转子都是对称串联的，即每个转子均有两个螺旋线方向相反的 螺杆由连接杆连接并通过键配合实现圆周方向定位，在传统双螺杆压縮机中阴转子所受的 径向力较大，并且阴转子作为主动转子时会产生较大的驱动力矩。而在本发明位于中间的 阴转子作为主动转子，其所受的径向力和扭矩能完全平衡，从而避免传统双螺杆压縮机中 阴转子作为主动转子所引发的上述问题。从动转子为两个对称布置在主动转子两侧的阳转 子。由于本发明能完全平衡转子所受的轴向力，因此不要求安装推力轴承，而只在转子轴向 两端安装圆柱滚子轴承。 本发明中压縮机的吸气孔口开设在对称串联转子的中间，排气孔口开设在转子的 两端，这样能够平衡吸排气压力差引起的轴向力。由于转子中间没有吸气端面，所以只有 径向的吸气孔口，吸气齿槽的齿间容积达到最大值时对应的转子旋转角为转子的吸气结束 角。所述主动转子齿槽分别与两侧阳转子啮合形成四个独立的压縮腔，相应地，在所述前后 排气轴承座共开设有与之分别对应的四个排气孔口 。 本发明完全平衡了由吸排气压力差引起的轴向力，平衡了中间阴转子所受的径向 力和扭矩，减小了转子接触面之间和转子与端面之间的磨损程度，提高了压縮机的耐高压 性能，并减少了润滑所需的喷油量，从而可以进一步减小粘性摩擦损失。另外，由于受力特 性的改善，使得压縮机运行更加平稳，振动和噪声都得到改善。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明三转子横截面的示意图； 图3是本发明径向吸气孔口的示意图； 图4是图1的A-A向剖面示意图； 图5是图1的B-B向剖面示意图； 图6是图1的C-C向剖面示意图； 图7是三转子沿各自节圆展开示意图； 图8是轴向对称螺杆转子装配示意图。
具体实施例方式
下面参照附图并结合实施方式对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所 给出的例子。
参照图l，本发明包括压縮机机体17，在该压縮机机体17上开设有三个相通的用 于限定三个平行转子的空腔，主动转子第一、二螺杆16、18自上而下安装在压縮机机体17 中间的腔体内，中间腔体的两侧对称的另外两个腔体分别安装有与主动转子第一、二螺杆 16、 18相适应的从动转子第一螺杆5、 15、从动转子第二螺杆6、 19和防止构成转子的两螺杆 发生相对转动的周向定位键7，在压縮机机体17上、下两端分别安装有前排气轴承座4和后 排气轴承座22，前排气轴承座4中装有主动转子前置滚动轴承11、从动转子前置滚动轴承 2、13、主动转子前置挡油环12和从动转子前置挡油环3、14，后排气轴承座22中装有主动 转子后置挡油环20、从动转子后置挡油环8、21、主动转子后置滚动轴承26、从动转子后置 滚动轴承9、23、主动转子轴向定位用锁紧圆螺母27和从动转子轴向定位用锁紧圆螺母10、 24，前排气端盖1和后排气端盖25分别装在压縮机机体17轴向两端。压縮机机体17中的 三个转子均分为对称串联的两部分，主动转子第一螺杆16、从动转子第一螺杆5、 15的螺旋 线方向分别与主动转子第二螺杆18、从动转子第二螺杆6、19的螺旋线方向相反，三个转子 在同一平面内相互啮合平行装配在压縮机机体三个相通的空腔内，主动转子为位于中间的 阴转子，由电动机驱动，从动转子为两个对称布置在主动转子两侧的阳转子。由于在转子转 动过程中所受轴向力完全平衡，轴向两端轴承的紧固力就可以防止转子轴向窜动。主动转 子第一螺杆16的伸出端与电机相连。 参照图2，本发明的三个转子即主动转子螺杆与从动转子螺杆相互啮合并行排列， 其中主动转子为阴转子布置在中间，从动转子为两个对称布置在主动转子两侧完全相同的 阳转子。主动转子的齿数大于从动转子的齿数，主动转子与从动转子具有相同的长度，相应 地，主动转子与从动转子的扭转角、导程与节圆直径均要满足啮合条件。在位置28和31处， 两转子解脱啮合，为压縮机的吸气位置；位置29和30处为压縮机的压縮和排气位置。
参照图1，3，压縮机机体17中间开设有与安装转子的腔体相连通的第一径向吸气 孔口 32和第二径向吸气孔口 33 ;第一径向吸气孔口 32和第二径向吸气孔口 33分别位于 三转子轴线所构成平面的两侧，并且关于主动转子轴线对称。 参照图1，4，5，前排气轴承座4上开设有第一轴向排气孔口 34、第二轴向排气孔口 35，后排气轴承座22上开设有第三轴向排气孔口 36、第四轴向排气孔口 37 ;第一轴向排气 孔口 34与第四轴向排气孔口 37位于三转子轴线所构成平面的一侧，第二轴向排气孔口 35 与第三轴向排气孔口 36位于三转子轴线所构成平面的另一侧；第一轴向排气孔口 34与第 二轴向排气孔口 35关于主动转子轴线对称，第三轴向排气孔口 36与第四轴向排气孔口 37 关于主动转子轴线对称。与传统双螺杆压縮机类似，轴向排气孔口均为蝴蝶口形状。低压 气体由第一径向吸气孔口 32和第二径向吸气孔口 33进入压縮机，经压縮后，高压气体由第 一轴向排气孔口 34、第二轴向排气孔口 35、第三轴向排气孔口 36和第四轴向排气孔口 37 排出。 参照图1，6，后排气端盖25将上下两个排气通道连通并通过压縮机排气口 (38)与 外接排气管道相连。 参照图1，7，三转子沿各自节圆360°展开的平面图，由于中间主动转子与两侧从 动转子的接触线将主动转子分为两部分，为了便于说明将主动转子的展开图分为两部分各 180°显示，图7中的各转子斜实线之间代表转子齿槽，上下端面为排气端面，图7中阴影部 分为转子腔体、转子间接触线和排气段面围成的封闭容积，非阴影部分的空白区域40、42、45与吸气腔相连为吸气区域，43、44、46、47与排气腔相连为排气区域。以从动转子第二螺 杆19为例，从动转子第二螺杆19中容积48、39在阳转子同一个齿槽内，以转子间的接触线 为边界，随着转子的旋转，两转子接触线向排气端方向移动，容积39逐渐减小，气体被压縮 直至到达排气孔口位置被排出，而容积48逐渐增大，直到该齿槽完全解脱啮合齿间容积达 到最大值时吸气结束进入压縮阶段，吸气齿槽的齿间容积达到最大值时对应的从动转子第 二螺杆19的旋转角为从动转子第二螺杆19的吸气结束角，排气位置所对应的从动转子第 二螺杆19的旋转角为从动转子第二螺杆19的排气开始角。同样对于中间的主动转子第一 螺杆16而言，随着接触线向排气端的移动，齿间容积由小到大从40变化到容积41，达到最 大值时吸气结束气体开始压縮直至到达排气孔口位置被排出，吸气齿槽的齿间容积达到最 大值时对应的主动转子第一螺杆16的旋转角为主动转子第一螺杆16的吸气结束角，排气 位置随对应的主动转子第一螺杆16的旋转角为主动转子第一螺杆16的排气开始角。
参照图1，8，转子由对称串联的两段螺杆组成，以从动转子为例，分为从动转子第 一螺杆5和从动转子第二螺杆6两部分，从动转子第一螺杆5伸出的连接杆完全贯穿从动 转子第二螺杆6，另一端与从动转子轴向定位用锁紧圆螺母10螺纹连接保证从动转子两螺 杆的轴向定位，使其无法发生轴向窜动。其中还安装有周向定位键7，两螺杆圆周方向的定 位通过键配合完成。 尽管上面结合附图对本发明的优选实施案例进行了描述，但是本发明并不局限于 上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普 通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可以做出很多的形式，比如改变机体结构、改变与电机的连接方式等等，这些均在本发明 的保护范围之内。
权利要求
一种对称串联式三转子螺杆压缩机，包括压缩机机体(17)以及安装在压缩机机体(17)内的转子，其特征在于所说的压缩机机体(17)内开设有三个相通的腔体，主动转子第一、二螺杆(16、18)自上而下安装在压缩机机体(17)中间的腔体内，且主动转子第一、二螺杆(16、18)固定连接，中间腔体的两侧对称的另外两个腔体分别安装有与主动转子第一、二螺杆(16、18)相适应的从动转子第一螺杆(5、15)、从动转子第二螺杆(6、19)，在压缩机机体(17)上、下两端分别安装有前排气轴承座(4)和后排气轴承座(22)，前排气轴承座(4)中安装有主动转子前置滚动轴承(11)、从动转子前置滚动轴承(2、13)、主动转子前置挡油环(12)和从动转子前置挡油环(3、14)，后排气轴承座(22)中装有主动转子后置挡油环(20)、从动转子后置挡油环(8、21)、主动转子后置滚动轴承(26)、从动转子后置滚动轴承(9、23)、主动转子轴向定位用锁紧圆螺母(27)和从动转子轴向定位用锁紧圆螺母(10、24)，前排气轴承座(4)和后排气轴承座(22)的外侧安装有前排气端盖(1)和后排气端盖(25)。
2. 根据权利要求1所述的对称串联式三转子螺杆压縮机，其特征在于所说的从动转 子第二螺杆上还设置有防止两螺杆发生相对转动的周向定位键(7)。
3. 根据权利要求1所述的对称串联式三转子螺杆压縮机，其特征在于所说的主动转 子第一、二螺杆(16、18)与从动转子第一螺杆(5、15)、从动转子第二螺杆(6、19)均为对称 串联的两部分，主动转子第一螺杆(16)与从动转子第一螺杆(5、15)的螺旋线方向分别与 主动转子第二螺杆(18)、从动转子第二螺杆(6、19)的螺旋线方向相反，且在同一平面内相 互啮合平行装配在三个相通的腔体内，主动转子为位于中间的阴转子，由电动机驱动，从动 转子为两个对称布置在主动转子两侧的阳转子。
4. 根据权利要求1所述的对称串联式三转子螺杆压縮机，其特征在于所说的主动转 子的齿数大于从动转子的齿数，主动转子与从动转子具有相同的长度。
5. 根据权利要求1所述的对称串联式三转子螺杆压縮机，其特征在于所说的压縮机 机体(17)中间开设有与安装转子的腔体相连通的第一径向吸气孔口 (32)和第二径向吸气 孔口 (33);第一径向吸气孔口 (32)和第二径向吸气孔口 (33)分别位于三转子轴线所构成 平面的两侧，并且关于主动转子轴线对称。
6. 根据权利要求1所述的对称串联式三转子螺杆压縮机，其特征在于所说的前排气 轴承座(4)上开设有第一轴向排气孔口 (34)、第二轴向排气孔口 (35)，后排气轴承座(22) 上开设有第三轴向排气孔口 (36)、第四轴向排气孔口 (37);第一轴向排气孔口 (34)与第 四轴向排气孔口 (37)位于三转子轴线所构成平面的一侧，第二轴向排气孔口 (35)与第三 轴向排气孔口 (36)位于三转子轴线所构成平面的另一侧；第一轴向排气孔口 (34)与第 二轴向排气孔口 (35)关于主动转子轴线对称，第三轴向排气孔口 (36)与第四轴向排气孔 口 (37)关于主动转子轴线对称，低压气体由第一径向吸气孔口 (32)和第二径向吸气孔口 (33)进入压縮机，经压縮后，高压气体由第一轴向排气孔口 (34)、第二轴向排气孔口 (35)、 第三轴向排气孔口 (36)和第四轴向排气孔口 (37)经后排气端盖(25)后由压縮机排气口 (38)与外接排气管道相连。
全文摘要
一种对称串联式三转子螺杆压缩机，包括一个限定三个平行转子的压缩机机体、主动转子、从动转子、设置在机体前后两端的排气轴承座、挡油环、滚动轴承、排气端盖。三个转子都是对称串联的。本发明的特点是多个啮合区、较高的排气量、优异的受力特性，中间阴转子所受径向力和扭矩相互抵消，三个转子在工作过程中的轴向力完全平衡，从而可以大幅改善压缩机的动力性能，减小机械摩擦损失和喷油压缩机中的粘性摩擦损失，提高机器的运行效率和可靠性。
文档编号F04C18/16GK101793251SQ20101012430
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者吴华根, 邢子文, 邱建伟, 陈文卿 申请人:西安交通大学