螺杆流体机械的制作方法

本实用新型涉及螺杆设备技术领域，具体涉及一种螺杆流体机械。

背景技术：

在螺杆流体机械中，为简化系统配置，通常使用滚动轴承承载螺杆流体机械的径向和轴向载荷。随着螺杆流体机械吸排气压比和压差的增大，需要使用更大型号或者更多数量的轴承来满足要求，随着轴承数量的增加，压缩机的许用转速逐步降低，同时，当螺杆流体机械吸排气压差增大到一定程度后，轴承寿命无法满足要求，进而限制了螺杆流体机械的运行范围。

为解决上述问题，目前是设置平衡活塞，以螺杆压缩机为例，如图1所示，图1为在螺杆压缩机排出壳体01内的轴承02处配设平衡活塞03的示意图，排气从排出壳体01排出，排出壳体01设有排气腔012。

如图1所示，转子04插入平衡活塞03后支撑于轴承02。平衡活塞03中部具有环形凸台，从而在环形凸台的两侧形成两个腔室，一侧腔室中，引入轴承02的润滑油，则该腔室为润滑油的供油压力，作为高压侧，图1中排出壳体01的壳体壁上设有润滑油道011，润滑油经润滑油道011进入至高压侧；平衡活塞03的另一侧腔室与轴承02相邻，作为低压侧，润滑油进入高压侧后可经环形凸台与排出壳体01内壁之间的间隙，节流降压后进入低压侧，则低压侧为轴承腔的回油压力。如此，平衡活塞03的两侧会产生压差，从而可抵消轴承02所承受的部分轴向力，以保证轴向轴承的寿命。

但该方案存在下述问题：一方面，高压侧引入的供油压力并不高，能够抵消的轴向力有限；另一方面，润滑油经过平衡活塞03节流降压后再润滑轴承02，存在轴承润滑不良的风险。

技术实现要素：

本实用新型提供的螺杆流体机械，包括壳体，所述壳体内设置阳转子和阴转子，以及支撑所述阳转子和所述阴转子的轴承，支撑所述阳转子的轴承和/或支撑所述阴转子的轴承，对应设置有平衡活塞，所述平衡活塞两侧分别形成高压侧和低压侧，所述壳体设有高压侧引入通道，所述高压侧引入通道能够引入所述螺杆流体机械的高压流体至所述高压侧。

可选地，所述螺杆流体机械为螺杆膨胀机，所述螺杆膨胀机的所述阳转子和所述阴转子转动而吸入流体并使流体膨胀后排出；所述平衡活塞设于所述螺杆膨胀机的转子轴的吸入侧，所述高压流体为吸入流体。

可选地，所述螺杆流体机械为螺杆压缩机，所述螺杆压缩机的所述阳转子和所述阴转子转动而吸入流体并使流体压缩形成所述高压流体，并排出；所述平衡活塞设于所述螺杆压缩机的转子轴的排出侧。

可选地，所述高压侧引入通道的两端分别连通所述高压侧和所述螺杆流体机械的高压流体排出腔或高压流体吸入腔。

可选地，所述壳体设有润滑油道，所述润滑油道连通所述低压侧，以润滑所述轴承。

可选地，所述壳体包括分体设置中部壳体、排出壳体，所述螺杆压缩机的高压流体排出腔以及所述轴承、所述平衡活塞设于所述排出壳体，所述阳转子和所述阴转子设于所述中部壳体，并伸入所述排出壳体；

所述壳体设有润滑油道，所述润滑油道连通所述低压侧，以润滑所述轴承；所述高压侧引入通道和所述润滑油道设于所述排出壳体。

可选地，还设有密封部，所述密封部将所述平衡活塞的低压侧分隔为第一环腔和第二环腔，所述第二环腔更靠近所述轴承，所述第一环腔连通低压环境；所述壳体设有润滑油道，所述第二环腔连通所述润滑油道。

可选地，所述壳体设有低压引入通道，所述第一环腔连通所述低压引入通道，所述低压引入通道连通所述螺杆流体机械的低压流体排出腔或低压流体吸入腔。

可选地，所述螺杆流体机械为螺杆压缩机；所述壳体包括分体设置中部壳体、排出壳体，所述螺杆流体机械的排气腔以及所述轴承、所述平衡活塞设于所述排出壳体，所述阳转子和所述阴转子设于所述中部壳体，并伸入所述排出壳体；

所述中部壳体设有吸气腔，所述低压引入通道设于所述中部壳体和所述排出壳体，以连通所述吸气腔和所述第一环腔，所述吸气腔为所述低压流体吸入腔。

可选地，所述低压引入通道包括依序相通的第一径向通道、第一轴向通道、第二轴向通道，所述第一径向通道、所述第一轴向通道设于所述排出壳体，所述第一径向通道连通所述第一环腔，所述第二轴向通道设于所述中部壳体，连通所述吸气腔。

本方案中，将螺杆流体机械的高压流体压力引入平衡活塞的高压侧，相较于背景技术中的润滑油进油压力，高压流体压力显然具有更高的压力，这样，能够在平衡活塞的两侧建立更高的压差，也就能抵消更多的轴承所需承受的轴向力，从而保证轴承的寿命。此外，由于润滑油不需要经高压侧进入低压侧，然后才到达轴承，可以减少润滑油的压力、流量损失，降低润滑油不必要的温升，从而避免轴承润滑不良，提高润滑性能。

附图说明

图1为在螺杆压缩机排出壳体内的轴承处配设平衡活塞的示意图；

图2为本实用新型所提供螺杆压缩机第一实施例的结构示意图，为螺杆压缩机的水平剖视图；

图3为图2中螺杆压缩机的竖向剖视图；

图4为图3中排出壳体的示意图；

图5为图2中阳转子和阴转子的配合示意图；

图6为本实用新型所提供螺杆压缩机第二实施例的结构示意图，为螺杆压缩机的水平剖视图；

图7为第二实施例中排出壳体的竖向剖视图。

图1中附图标记说明如下：

01排出壳体、011润滑油道、012排气腔、02轴承、03平衡活塞、04转子；

图2-7中附图标记说明如下：

10排出壳体、10a腔体壁、101高压侧引入通道、102排气腔、103润滑油道、104低压引入通道、105第一轴向通道、20轴承、30平衡活塞、30a高压侧、30b低压侧、30b1第一环腔、30b2第二环腔、40阳转子、50电机、60阴转子、70中部壳体、701吸气腔、701a第二轴向通道、80法兰口、90密封部。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2-5，图2为本实用新型所提供螺杆压缩机第一实施例的结构示意图，为螺杆压缩机的水平剖视图；图3为图2中螺杆压缩机的竖向剖视图，以视图中部的虚线为界，竖向剖视的方位不同，其中，在下述的高压侧引入通道101位置又进行了局部剖视；图4为图3中排出壳体10的示意图；图5为图2中阳转子40和阴转子60的配合示意图。

如图2所示，该实施例中的螺杆压缩机，包括壳体，壳体包括分体设置且依次相接的电机壳体50、中部壳体70以及排出壳体10，电机壳体50和排出壳体10分别位于中部壳体70的两端，中部壳体70的腔体中设置阳转子40和阴转子60，也可称为阳螺杆和阴螺杆。电机壳体50内设置电机501，电机501驱动阳转子40转动，阳转子40和阴转子60配合，从而再带动阴转子60转动，如图5所示。阳转子40和阴转子60的一端均伸入至排出壳体10内，并且均由设于排出壳体10内的轴承20支撑，以承受径向和轴向载荷，阳转子40、阴转子60可以对应于一个以上种类、数量的轴承。

图3中黑色箭头指示气流的路线，从图3中电机501端部处吸入气体，气体进入中部壳体70，中部壳体70的腔体作为吸气腔701，气体在阳转子40和阴转子60旋转作用下，推进压缩，进入排出壳体10内的排气腔102，并从排气腔102排出，如图2所示，排出壳体10可设置法兰口80，用于连接外部管路，可排出压缩后的气体。

如图2所示，排出壳体10内设有腔室，以供阳转子40和阴转子60的端部插入，与阳转子40和阴转子60对应的腔室内，均同时设置轴承20，以支撑阳转子40、阴转子60，与阳转子40对应的腔室内还设置平衡活塞30，所述平衡活塞30与轴承20相邻，阳转子40的端部插入对应的平衡活塞30和轴承20内，阴转子40的端部插入对应的轴承20内。

平衡活塞30的两侧分别是高压侧30a和低压侧30b。如图4所示，平衡活塞30的中部具有环形凸台，环形凸台的外周与排出壳体10的周向内腔壁适配，则环形凸台的一侧和排出壳体10的端部内腔壁之间，另一侧和轴承20的端部之间，分别形成环腔，即上述的高压侧30a和低压侧30b。高压侧30a和低压侧30b形成的压差方向，与轴承20受到的轴向力方向恰好相反，以便抵消轴承20所受的轴向力，图4中所示的F即轴承20所受的轴向力方向。

本实施例中，排出壳体10还设置高压侧引入通道101，该高压侧引入通道101能够将螺杆压缩机的排出的流体(例如是排气)引入至平衡活塞30的高压侧30a。螺杆压缩机包括高压流体排出腔102，当排出流体是气体时，即排气腔。如图3、4所示，该实施例中排出壳体10的上部设置腔室，为便于描述，该腔室定义为轴承腔，当然，轴承腔不仅仅放置轴承20，阳转子40、阴转子60伸入对应的轴承腔，相应的平衡活塞30也置于轴承腔，排出壳体10的下部设置腔室作为高压流体排出腔102，螺杆压缩机压缩排出的高压流体进入高压流体排出腔102，排出壳体10的一侧端部可以设置端盖封盖，如图4所示的排出壳体10的右端设置端盖。轴承腔和高压流体排出腔102之间由排出壳体10的隔离腔壁10a进行隔离，可以在该隔离腔壁10a上开设上述的高压侧引入通道101，该高压侧引入通道101的一端连通高压流体排出腔102，另一端可连通至平衡活塞30的高压侧30a，这样，高压流体进入后可以在平衡活塞30的高压侧30a建立所需的压差。

本方案中，将螺杆压缩机排出的高压流体压力引入平衡活塞30的高压侧30a，相较于背景技术中的润滑油进油压力，排出的高压流体显然具有更高的压力(可高出0.2Mpa左右)，这样，能够在平衡活塞30的两侧建立更高的压差，也就能抵消更多的轴承20所需承受的轴向力，从而保证轴承20的寿命，经试验，在5/40℃标准工况下，将排出的高压流体引入高压侧30a后，压差可达0.4MPa，轴承20的寿命可提高40％左右。此外，由于润滑油不需要经高压侧30a进入低压侧30b，然后才到达轴承20，可以减少润滑油的压力、流量损失，降低润滑油不必要的温升，从而避免轴承20润滑不良，提高润滑性能。

如图4所示，排出壳体10还设有润滑油道103，润滑油道103连通至平衡活塞30的低压侧30b，润滑油道103用于提供润滑油，此时高压侧30a和低压侧30b的压差即高压流体压力和回油压力的压差，润滑油可以直接从低压侧30b进入轴承20的位置进行润滑。

该实施例中，从图3的视角来看，排出壳体10上部设置轴承腔，下部设置高压流体排出腔102，但显然，轴承腔和高压流体排出腔102的分布并不限于此。例如，轴承腔可以设于下部，高压流体排出腔102设于上部，或者，二者不上、下分布，而是水平分布，位于排气壳体的两侧等。高压侧引入通道101显然也就不限于图3中所示的设置位置，可以按照实际的轴承腔、高压流体排出腔102排布，在相应的排出壳体10的隔离腔壁10a(即高压流体排出腔102和轴承腔之间的壁)上设置出能够连通轴承20腔和高压流体排出腔102的通道即可。

请继续查看图6-7，图6为本实用新型所提供螺杆压缩机第二实施例的结构示意图，为螺杆压缩机的水平剖视图；图7为第二实施例中排出壳体10的竖向剖视图。

该实施例与第一实施例基本相同，也在排出壳体10的隔离腔壁10a上设置高压侧引入通道101，将排出的高压流体引入至平衡活塞30的高压侧30a。只是第二实施例中，还加设有密封部90，同时还加设低压引入通道104。如图6所示，密封部90呈环形，将平衡活塞30的低压侧30b分隔为两部分，定义为第一环腔30b1和第二环腔30b2，第一环腔30b1为靠近高压侧30a的部分，第二环腔30b2为靠近轴承20一侧的部分，第一环腔30b1作为与高压侧30a建立压差使用。此时，可以将润滑油通入第二环腔30b2，图6中在排出壳体10的外壳壁上设有润滑油道103，润滑油道103连通第二环腔30b2，则润滑油可以直接流向轴承20，以对轴承20进行润滑。

该实施例中，将平衡活塞30的低压侧30b通过密封部90进行分隔，则压差不再是高压侧30a的高压流体压力和润滑油回油压力的压差，第一环腔30b1可以接通比润滑油的回油压力更低的低压环境，从而在平衡活塞30的两侧建立更高的压差，以抵消更多的轴向力。

具体地，可以将低压侧30b的第一环腔30b1与螺杆压缩机的吸入侧连通，如图7所示，中部壳体70的腔体内设置阳转子40和阴转子60，该腔体同时也是低压流体吸入腔701，流体是气体时，即为吸气腔，气流从电机501一侧进入该低压流体吸入腔701内，在阳转子40和阴转子60转动配合下向前推动压缩。如图7所示，中部壳体70的外壳壁上设有第二轴向通道701a，排出壳体10的外壳壁上设有第一轴向通道105和第一径向通道104，第二轴向通道701a、第一轴向通道105、第一径向通道104连通，以导通低压流体吸入腔701和低压侧30b的第一环腔30b1，第二轴向通道701a、第一轴向通道105、第一径向通道104共同形成将吸气引入低压侧30b的低压引入通道。

该实施例中，第一轴向通道105和第二轴向通道701a沿螺杆压缩机的轴向延伸，第一径向通道104沿排出壳体10的径向延伸，这样，便于加工，可以直接在中部壳体70的端部轴向向内加工形成第二轴向通道701a，从排出壳体10的侧面径向向内加工形成第一径向通道104，从端部轴向向内加工形成第一轴向通道104，第一轴向通道104和第二轴向通道701a处于同一直线。可以理解，低压引入通道并不限于按照此种方式布置，例如整个低压引入通道可以倾斜设置。或者，中部壳体701和排出壳体10上的通道可以不相通，而是通过外部连接管连接，以导通第一环腔30b1和低压流体吸入腔701，当然，平衡活塞30低压侧30b的第一环腔30b1也可以不连通低压流体吸入腔701，而是连通其他的低压环境，例如，直接连通外部空气。

应知，按照图7实施例的方式，在中部壳体70和排出壳体10上设置相应的通道，以将第一环腔30b1连通至低压流体吸入腔701的低压环境(在一定工况下，还可以为负压)，结构上更为紧凑、简单，也能够在平衡活塞30的两侧获得更高的压差，为较为优选的实施例。由于将低压流体吸入腔701与低压侧30b的第一环腔30b1连通，而获得了更高的压差，经过试验，在5/40℃标准工况下，轴承20的寿命可提高58％左右。

上述实施例中的螺杆压缩机为半封闭螺杆压缩机，电机501与中部壳体70固定封闭连接在一起，也可以用于其他类型的螺杆压缩机，例如开启式螺杆压缩机，其与半封闭螺杆压缩机的区别在于，电机501外置，通过联轴器与阳转子40连接，本方案实施例是电机壳体50和中部壳体70相接，电机壳体50内的电机501输出轴与中部壳体70内的阳转子40直接连接。即，本方案是主要是优化平衡活塞30的压差形成，并不受螺杆压缩机的具体种类限制。实际上，只要是利用阳转子40、阴转子60配合动作，并且配设平衡活塞30以抵消轴承20轴向力的螺杆式流体机械都可以使用上述方案，比如螺杆膨胀机、液体输送泵等。

螺杆膨胀机，也设置阳转子和阴转子，且通过转子的转动配合而吸入流体并使流体膨胀后排出，具体结构与螺杆压缩机结构基本相同，可参照附图的螺杆压缩机理解，只是吸气、排气路径恰好相反，螺杆压缩机的高压流体排出腔102和低压流体吸入腔701，在螺杆膨胀机中，分别作为高压流体吸入腔和低压流体排出腔使用。另外，相应地，平衡活塞设于螺杆膨胀机的转子轴的吸入侧，此时，螺杆膨胀机的高压流体为吸入流体，可将吸入流体的压力引入至平衡活塞的高压侧。向低压侧引入低压环境时，则可以将螺杆膨胀机排出的低压流体的压力引入至低压侧，具体即将低压侧与螺杆膨胀机的低压流体排出腔连通。

需要说明的是，上述实施例中螺杆压缩机包括分体设置的中部壳体70和排出壳体10，高压侧引入通道101设于排出壳体10，可以理解，螺杆压缩机作其他分体设置方式或者一体设置时，排出壳体10只是整个螺杆压缩机外壳的一部分，本方案只是要设置高压侧引入通道101引入排出的高压流体至高压侧30a，高压侧引入通道101的设置位置主要是对应高压流体排出腔102和高压侧30a，并不限制排出壳体10的设置形式。

另外，上述实施例的附图中，对应于阳转子40的平衡活塞30的高压侧30a引入排出的高压流体，低压侧30b连通润滑油，或者分隔后分别连通低压流体吸入腔701、润滑油，可以理解，对应于阴转子60，同样可以设置平衡活塞30并按照上述实施例在平衡活塞30两侧形成压差。如图5所示，一般而言，阴转子60的结构与阳转子40存在区别，端面面积也小于阳转子40，受到的轴向力相对较小，所以与阴转子60对应的轴承20也可以不设置平衡活塞30，具体可以根据实际需求进行设置，比如阳转子40和阴转子60的轴承位置均对应设有平衡活塞30，或者也可能出现仅阴转子30的轴承位置对应设置平衡活塞30，只要设置平衡活塞30以抵消轴向力时，都可以按照本文所述的实施例进行设置以形成所需的压差。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。