一种三级螺杆传动结构及其螺杆压缩机的制作方法

本实用新型属于压缩设备技术领域，尤其涉及一种三级螺杆传动结构及其螺杆压缩机。

背景技术：

随着对螺杆压缩机使用压力的提升，节能要求的提高，三级螺杆压缩机的应用也会越来越广泛。

而现有的双级螺杆压缩机的排气压力一般为0.5～3.5mpa；

双级螺杆压缩机在同等功率下，比单级螺杆压缩机多8％～15％的气量；或者说，在压缩同等气量下，双级压缩比单级压缩平均可节省8％～15％的功率；

由此可知：双级螺杆压缩机不但比单级螺杆压缩机节能，而且由于每级压缩比小、转子和轴承的受力小，加上转子直径大、转速低，所以运行更可靠；

但是双级螺杆压缩机在排气压力2.5～4.0mpa中高压工况下，二级主机此时的吸排气压比及压差巨大；一般在压差1.5～3.0Mpa左右，该工况下二级螺杆转子产生的气体轴向力和径向力巨大，导致轴承运行寿命大幅下降一般为5000h～10000h；另外大的压差，往往使二级转子刚度不够，导致长时间运行下转子磨损变形严重进而毁坏主机咬死。

目前三级螺杆压缩机上所出现的双级螺杆主机二级部分排气端的伸出轴与三级主机通过中心托架和联轴器联接，使得三级转子组的配合长度较长，使得压缩机的整体结构过长，在压缩机的体积较大的同时，使得压缩机整体运行噪音及振动提高，增加主机的零件与密封面，导致泄漏点增加，不稳定性增加。

因此，如何提高压缩机在排气压力2.5～4.0mpa中高压坏境下的主机使用寿命，主机能效，结构紧凑性，减少主机泄漏点，减小噪音及振动，是本技术领域人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种三级螺杆传动结构及其螺杆压缩机，以提高压缩机在排气压力2.5～4.0mpa中高压工况下的主机使用寿命，主机能效，结构紧凑性，减少泄漏点，减小噪音及振动。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，这种三级螺杆传动结构包括三级转子组，所述转子组包括相互配合的阳转子及阴转子，且所述阳转子或阴转子上具有同轴设置的齿轮，所述三级转子组包括第一级转子组及相邻两级的第二级转子组、第三级转子组，所述第一级转子组位于相邻两级的第二级转子组、第三级转子组的一侧；所述第二级转子组与所述第三级转子组间通过齿轮互相啮合传动，所述第一级转子组与第二级转子组通过转子与驱动装置的驱动端转动连接。

作为优选，所述第一级转子组的一级阳转子或一级阴转子上具有同轴设置的一级从动齿轮，所述第二级转子组的二级阳转子或二级阴转子上具有同轴设置的二级从动齿轮，所述第一级转子组上的一级从动齿轮与所述第二级转子组上的二级从动齿轮间通过与连接在驱动装置驱动端上的主动齿轮互相啮合传动。

作为优选，所述主动齿轮的中心设置有驱动轴，且所述驱动轴与驱动装置的驱动端间通过联轴器连接。

作为优选，所述第一级转子组通过一级阳转子或一级阴转子与第一驱动装置的驱动端转动连接，所述第二级转子组通过二级阳转子或二级阴转子与第二驱动装置的驱动端转动连接。

作为优选，所述第一驱动装置的驱动端与第一级转子组的一级阳转子或一级阴转子间通过联轴器连接，所述第二驱动装置的驱动端与第二级转子组的二级阳转子或二级阴转子间通过联轴器连接。

本实用新型还提供了一种螺杆压缩机，包括机壳及位于该机壳内的三级螺杆传动结构，所述三级螺杆传动结构为如上述任一项所述的三级螺杆传动结构。

作为优选，所述三级螺杆传动结构内的第一级转子组沿机壳壳体高度方向位于第二级转子组、第三级转子组的上方。

作为优选，所述机壳内开设有相连通的一级压缩腔、二级压缩腔、三级压缩腔，且所述二级压缩腔与所述三级压缩腔左右相邻并处于同一平面上，所述一级压缩腔沿压缩机机身高度方向设置在二级压缩腔与三级压缩腔的上方。

作为优选，所述一级压缩腔与所述第一级转子组相对应，所述二级压缩腔与所述第二级转子组相对应，所述三级压缩腔与所述第三级转子组相对应。

作为优选，所述机壳内的一级压缩腔与二级压缩腔之间设置有冷却装置，二级压缩腔与三级压缩腔之间设置有冷却装置。

本实用新型的有益效果为：通过采用三级螺杆传动结构，通过第一级转子组、第二级转子组与驱动装置的驱动端转动连接，以便于对上述两级转子组提供转动力；且第二级转子组与第三级转子组件通过齿轮啮合传动，避免设置联轴器，因此相邻两级转子组中的转子无需同轴对齐也可以配合传动，有效降低了三级转子组配合传动的整体长度，减小了压缩机的整体结构，有效提高了压缩机的结构紧凑性，并且，降低了压缩机整体运行的噪音及振动。

本实用新型还提供一种具有上述三级螺杆传动结构的螺杆压缩机，通过一体化设置的机壳，将第一级转子组、第二级转子组、第三级转子组组合在一个机壳内，并分别通过齿轮直接传动，使每级转子都能获得最佳线速度，因此压缩效率较高；

同时在机壳内的一级压缩腔与二级压缩腔之间、二级压缩腔与三级压缩腔之间均设置有冷却装置，使压缩过程更接近等温压缩。

综上所述，在相同中高压排气压力和转速下三级螺杆压缩机与双级螺杆压缩机相比，一方面降低了每一级的压缩比和减少每一级压差，进而提高了压缩过程的容积效率大概 3％～8％，另一方面采用了三级压缩，在一级排气进入二级吸气前和二级排气进入三级吸气前的级间均设计冷却装置，使压缩过程更接近等温压缩，提高压缩过程的绝热效率大概提高3％～6％；三级压缩较二级压缩效率整体提升6％～14％。

附图说明

图1是本实用新型的三级螺杆传动结构示意图一。

图2是本实用新型的三级螺杆传动结构示意图二。

图3是本实用新型的螺杆压缩机内部结构示意图。

附图中的标号分别为：1、第一级转子组；2、第二级转子组；3、第三级转子组；4、齿轮；5、驱动装置；6、主动齿轮；7、驱动轴；8、联轴器；9、第一驱动装置；10、第二驱动装置；11、机壳；12、冷却装置；13、轴承组；1-1、一级阳转子；1-2、一级阴转子；2-1、二级阳转子；2-2、二级阴转子；3-1、三级阳转子；3-2、三级阴转子；4-1、一级从动齿轮；4-2、二级从动齿轮；4-3、三级主动齿轮；4-4、三级从动齿轮；11-1、一级压缩腔；11-2、二级压缩腔；11-3、三级压缩腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：本实用新型包括三级转子组，转子组包括相互配合的阳转子及阴转子，且阳转子或阴转子上具有同轴设置的齿轮4，三级转子组包括第一级转子组1及相邻两级的第二级转子组2、第三级转子组3，第一级转子组1位于相邻两级的第二级转子组2、第三级转子组3的一侧；第二级转子组2与第三级转子组3间通过齿轮4互相啮合传动，第一级转子组1与第二级转子组2通过转子与驱动装置5 的驱动端转动连接。

即：第一级转子组1中的一级阳转子1-1上设置一级从动齿轮4-1，第二级转子组2 中的二级阳转子2-1的两端上分别设置二级从动齿轮4-2和三级主动齿轮4-3，第三级转子组3中的三级阳转子3-1设置三级从动齿轮4-4，通过三级主动齿轮4-3与三级从动齿轮4-4啮合，实现第二级转子组2、第三级转子组3的啮合传动；上述方式是通过各级转子组的阳转子来实现传动，通过该传动结构是三级螺杆传动稳定度最好、传动效率最高的状态；

但也可以通过其他传动方式，例如：通过各级转子组的阴转子上设置齿轮4来实现传动，或者第一级转子组1、第二级转子组2通过阴转子上设置齿轮4传动，但第三级转子组3通过阳转子上设置齿轮4传动等。

第一级转子组1的一级阳转子1-1或一级阴转子1-2上具有同轴设置的一级从动齿轮 4-1，第二级转子组2的二级阳转子2-1或二级阴转子2-2上具有同轴设置的二级从动齿轮4-2，第一级转子组1上的一级从动齿轮4-1与第二级转子组2上的二级从动齿轮4-2 间通过与连接在驱动装置5驱动端上的主动齿轮6互相啮合传动；以上结构只需通过一个驱动装置就能实现第一级转子组1的转子和第二级转子组2的转子转动，提高了压缩机的结构紧凑型。

主动齿轮6的中心设置有驱动轴7，且驱动轴7与驱动装置5的驱动端间通过联轴器 8连接。

本实用新型的实施例中，如附图1所示，可以在每级转子组中的阳转子上设置齿轮4，即第一级转子组1中的一级阳转子1-1的端部设置一级从动齿轮4-1、第二级转子组2中的二级阳转子2-1的两端部分别设置二级从动齿轮4-2和三级主动齿轮4-3、第三级转子组3中的三级阳转子3-1的端部设置三级从动齿轮4-4；上述的一级从动齿轮4-1与二级从动齿轮4-2间通过主动齿轮6互相啮合传动，三级主动齿轮4-3与三级从动齿轮4-4通过互相啮合传动；从而只需与主动齿轮6相连接的驱动装置5驱动就能带动一级从动齿轮 4-1、二级从动齿轮4-2的转动，从而带动第一级转子组1中的阴阳转子和第二级转子组2 中的阴阳转子转动，并通过第二级转子组2中的二级阳转子2-1的驱动力使得三级主动齿轮4-3同步转动，从而通过三级从动齿轮4-4带动第三级转子组3中的三级阳转子3-1转动，并通过三级阳转子3-1带动三级阴转子3-2转动，来实现三级压缩的功能。

通过上述设置，使得每级转子组中的阳转子均转动，由于相邻两级的第二级转子组2、第三级转子组3通过齿轮啮合而完成传动，避免设置联轴器，因此，相邻两级转子组中的转子无需同轴对齐也可以配合传动，有效降低了三级转子组配合传动的整体长度，减小了压缩机的整体结构，有效提高了压缩机的结构紧凑性，减少泄漏，并且，降低了压缩机整体运行的噪音及振动。

如附图2所示，第一级转子组1通过一级阳转子1-1或一级阴转子1-2与第一驱动装置9的驱动端转动连接，第二级转子组2通过二级阳转子2-1或二级阴转子2-2与第二驱动装置10的驱动端转动连接；以上结构需通过两个驱动装置来分别驱动第一级转子组1 和第二级转子组2，采用分别驱动的结构，其可分别控制转子的转动及转速也可独立调整。

第一驱动装置9的驱动端与第一级转子组1的一级阳转子1-1或一级阴转子1-2间通过联轴器8连接，第二驱动装置10的驱动端与第二级转子组2的二级阳转子2-1或二级阴转子2-2间通过联轴器8连接。

所述的驱动装置5、第一驱动装置9、第二驱动装置10为电机，优选为永磁电机。

如附图3所示，本实用新型还提供一种螺杆压缩机，包括机壳11及位于该机壳11内的三级螺杆传动结构，且三级螺杆传动结构为如上述任一项所述的三级螺杆传动结构。

所述三级螺杆传动结构内的第一级转子组1沿机壳11壳体高度方向位于第二级转子组2、第三级转子组3的上方；有效降低了三级转子组配合传动的整体长度，减小了压缩机的整体结构，有效提高了压缩机的结构紧凑性，并且，降低了压缩机整体运行的噪音及振动。

所述机壳11内开设有相连通的一级压缩腔11-1、二级压缩腔11-2、三级压缩腔11-3，且所述二级压缩腔11-2与所述三级压缩腔11-3左右相邻并处于同一平面上，所述一级压缩腔11-1沿压缩机机身高度方向设置在二级压缩腔11-2与三级压缩腔11-3的上方；使得机壳11的结构更为紧凑，减少泄漏，增强了密封性能。

所述一级压缩腔11-1与所述第一级转子组1相对应，所述二级压缩腔11-2与所述第二级转子2组相对应，所述三级压缩腔11-3与所述第三级转子组3相对应；因机壳11的一体化设计，并将各级转子组1组合在一个机壳11内，并分别通过齿轮直接传动，使每级转子都能获得最佳线速度，因此，压缩效率较高。

同时，在每级转子组1内的阴阳转子的两端安装有轴承组13，该轴承组13位于每级压缩腔内的轴承座内。

所述机壳11内的一级压缩腔11-1与二级压缩腔11-2之间设置有冷却装置12，二级压缩腔11-2与三级压缩腔11-3之间设置有冷却装置12；且该冷却装置12设置在相邻两级压缩腔的排气与吸气端间，能使压缩过程更接近等温压缩，提高压缩过程的绝热效率大概提高3％～6％。

通过三级螺杆传动结构与机壳11的一体化配合，具有以下效果：

1、在相同中高压排气压力和转速下三级螺杆压缩机与双级螺杆压缩机相比，一方面降低了每一级的压缩比和减少每一级压差，进而提高了压缩过程的容积效率大概3％～8％，另一方面采用了三级压缩，在一级排气进入二级吸气前和二级排气进入三级吸气前的级间均设计冷却装置12，使压缩过程更接近等温压缩，提高压缩过程的绝热效率大概提高 3％～6％；使得三级压缩较二级压缩效率整体提升6％～14％；

2、在中高压排气压力下采用三级压缩一方面降低了每一级的压缩比及压差，二级和三级排气过程中产生的转子轴向力和径向力减小，从而对转子的整体要求会下降，如转子的材料、刚度、加工工艺、提高转子使用时间；使二级和三级轴承负载也会更小让轴承使用时间增加，从而延长主机使用寿命！寿命也会是双机螺杆压缩机的1.5～2.5倍；

3、三级螺杆压缩机的齿轮传动方式是传动方式中效率最高的，传动部件完全密封，与外界隔绝，不会有任何异物进入引起故障；驱动齿轮直接安装在电机的驱动轴上，不需要联轴器；一体化的传动意味着：不需要更换皮带，不需要维护联轴器和担忧主机出轴与电机出轴之间的同轴度问题；因为有效地减少了故障发生的频率，自然也就减少了停机检查和维修的时间。

本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本实用新型所提供的结构设计，都是本实用新型的一种变形，均应认为在本实用新型保护范围之内。