变速器及设有所述变速器的压缩机设备的制作方法

变速器及设有所述变速器的压缩机设备
1.本技术是2016年10月10日提出的、名称为“变速器及设有所述变速器的压缩机设备”的发明专利申请no.201611051385.x的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种在内燃机与压缩机元件之间的变速器、以及设有所述变速器的压缩机设备。


背景技术：

3.所述变速器，也叫做“变速箱”，设有齿轮或类似物，所述齿轮或类似物实现驱动轴与从动轴之间的联接以使得压缩机元件被内燃机驱动，由此实现适当的变速比，使得驱动轴的速度被转变成从动轴的不同速度。
4.更具体地，与由电动机驱动的工业用压缩机设备不同，本发明旨在用于由内燃机驱动的移动式或便携式压缩机设备。
5.已知的是，内燃机在其输出轴上产生扭转振动，这是燃烧过程产生的波动的或变化的扭矩的结果，尤其是归因于曲轴上的活塞的可变动作。
6.已知的是，压缩机元件也产生扭转振动，这是压缩过程的结果，尤其是由压缩机元件的出口的打开和关闭所引起的结果。
7.这些扭转振动的合量将作为可变扭矩作用在变速器上，从而可能产生讨厌的噪声并且可能发生损坏，如果这些扭矩变化没有受到控制的话。
8.这些扭矩还能够变化，从而能够产生负扭矩，这意味着，压缩机元件将驱动内燃机。如果出现这种负扭矩，则从动齿轮的轮齿将与驱动齿轮的轮齿分离，并且，轮齿将彼此接触它们的其它齿侧面。如果这个反复发生，则轮齿就会经受可变负载，这对齿轮的寿命是不利的。同时，轮齿将继续彼此啮合和相撞，这能够引起讨厌的噪声。
9.为了使内燃机和压缩机元件的这些扭转振动受到控制，使用弹性联轴器，所述弹性联轴器附装在内燃机与驱动轴之间。因此，发动机的扭转振动很大程度上不影响变速箱。
10.在上述的由电动机驱动的工业用压缩机设备中，不需要弹性联轴器，因为电动机将不会产生任何扭转振动，并且，变速器能够吸收压缩机元件的扭转振动。
11.弹性联轴器也不存在于由内燃机驱动的其它装置中，因为从动部件产生非常有限的扭转振动，就算真的有的话。
12.换句话说，是内燃机的扭转振动与压缩机元件的扭转振动的组合将确保需要在内燃机与驱动轴之间的弹性联轴器。
13.弹性联轴器不仅用于抑制内燃机的扭转振动，而且还用于吸收曲轴和飞轮的旋转运动中的不精确性。
14.例如，与电动机相比，内燃机中的轴承的刚度小得多并且起到的作用更大，使得曲轴和飞轮作出某些偏心运动，即不与轴线重合的旋转运动，因此出现“径向振摆”。
15.如果驱动轴直接联接到内燃机的曲轴和飞轮，则这将导致驱动齿轮也作偏心运
动，使得在其旋转期间，驱动齿轮将更靠近并随后远离从动齿轮，使得这些齿轮可能被卡住或者使得曲轴的旋转运动受到发动机部件的可能的过早磨损的干扰。
16.在压缩机设备的构造期间的对准误差也能够引起偏移。
17.弹性联轴器能够吸收这些偏移。
18.此类弹性联轴器具有的缺点是，它们相对较大且昂贵。而且，它们使装置更复杂。
19.然而，对于移动式压缩机设备来说，重要的是，它们要尽可能的紧凑、耐用和便宜。
20.当变速器由带传动的方式实现时，使用弹性联轴器是多余的，因为使用的带本身或多或少是柔性的并且能够吸收旋转运动中的扭转振动和偏移。
21.然而，这样的带极其容易受到磨损，使得必须定期更换所述带，这对压缩机设备的耐用性和成本是不利的。


技术实现要素：

22.本发明的目的是通过在内燃机与压缩机元件之间设置能够实现省略弹性联轴器的变速器来对上述缺点和其他缺点中的至少一个提供解决方案。
23.本发明涉及一种变速器，所述变速器在带有输出轴的内燃机与带有从动轴的压缩机元件之间，其中，该变速器包括壳体和至少一个从动齿轮和带有驱动齿轮的驱动轴，其中，变速器的驱动轴通过刚性联轴器连接到内燃机的输出轴，并且，驱动轴与从动轴之间的距离大于驱动齿轮的节距圆的半径与从动齿轮的节距圆的半径之和。
24.刚性联轴器意味着驱动轴直接安装在发动机的输出轴上，这意味着直接安装到发动机的飞轮和曲轴上。这与弹性联轴器或柔性联轴器不同，用柔性联轴器能够吸收对准误差和/或能够抑制振动。
25.内燃机的“输出轴”在此处必须进行宽泛的解读，它实际上是发动机的能够驱动齿轮箱的部件，例如，能够设有用于连接到变速器的轴端部的曲轴，或者，安装在曲轴的端部上的飞轮。
26.驱动齿轮的节距圆和从动齿轮的节距圆是通过齿轮的轮齿高度的中心的圆。
27.优点是，通过使用刚性联轴器，相比于带有弹性联轴器的变速器，该变速器更紧凑、便宜和简单。
28.另一优点是，通过将驱动轴与从动轴之间的距离选择得更大，齿轮的相啮合的轮齿之间的游隙或空间(也称作齿侧间隙)更大。因此，能够吸收负扭转振动并且能够防止负扭矩，从而能够防止讨厌的噪声和损坏。
29.另一优点是，在旋转期间齿轮的位置偏移(例如，由曲轴和飞轮的偏心运动以及组装公差所引起)能够因为驱动轴与从动轴之间的更大距离而自由发生。曲轴的自由运动不受影响并且防止了对发动机部件的损坏。
30.通过将驱动轴与从动轴之间的距离选择得更大，在省略弹性联轴器时将不需要使用带变速器。因此，能够避免带变速器的不利影响。
31.优选地，在驱动轴与从动轴之间的上述距离等于节距圆的半径之和加上附加值，其中，这个附加值大于或近似等于驱动齿轮与从动齿轮之间的距离的最大总偏移的一半，所述偏移是由曲轴的偏心运动和任何对准误差和组装公差引起的。
32.这具有的优点是能够防止齿轮的卡住，并且齿轮的相啮合的轮齿之间的游隙或空
间(也称作齿侧间隙)足够大以防止扭转振动和负扭矩的副作用。
33.此外，通过选择近似等于最大总偏移的一半的上述数值，能够限制在这些齿轮的轮齿端部上的力和应力，使得这些齿轮能够由标准材料制造：换句话说，不需要特殊的、特别硬或坚固的材料。
34.本发明还涉及一种带有压缩机元件和内燃机的压缩机设备，其中，该压缩机设备设有根据本发明的变速器。
附图说明
35.为了更好说明本发明的特征，下面参照附图、通过举例但不具备任何限制的方式来描述根据本发明的变速器和压缩机设备的几个优选实施例，其中：
36.图1示意性地示出了根据本发明的压缩机设备；
37.图2更详细地示出了由图1的f2所指的截面；
38.图3示出了按照图2的箭头f3所指的视图。
具体实施方式
39.图1所示的压缩机设备1主要包括三个部分：
40.‑
压缩机元件2；
41.‑
变速器3；
42.‑
内燃机4。
43.根据本发明，驱动装置是内燃机4，在这种情况下，但不是必需的，是柴油机。
44.内燃机4包括内燃机壳体5，其中，曲轴6和普通轴承21附装在所述内燃机壳体中。内燃机4的输出轴通过内燃机壳体5延伸到变速器3中。
45.在这种情况下，但不是必需的，输出轴是曲轴6的安装有飞轮19的那个端部。输出轴也能够是曲轴6自身的端部，或者是曲轴6的特意为此目的而设置的轴端部。
46.在所示例子中，压缩机元件2是螺杆式压缩机元件，但是，当然，本发明不限于此。
47.压缩机元件2包括压缩机壳体7，两个相啮合的螺旋转子8附装在所述压缩机壳体中。螺旋转子8设有轴9a、9b。这些轴9a、9b的端部设有轴承10，螺旋转子8利用轴承10可旋转地安装在压缩机壳体7中。
48.一个轴9a的一个端部11通过压缩机壳体7延伸到变速器3中。这个轴9a将用作从动轴9a。
49.另外，压缩机壳体7设有：入口12，用于供应待压缩的气体，在这种情况下是空气；和出口13，用于移除压缩的气体，在这种情况下是压缩的空气。出口13能够连接到未示出的压力管，所述压力管通向用户网络。
50.根据本发明，变速器3是变速箱，并且在图2中更详细地示出。
51.变速器3包括壳体14，带有驱动齿轮16的驱动轴15附装在所述壳体14中。
52.在压缩机元件2的从动轴9a的上述端部11上附装从动齿轮17，驱动齿轮16能够与所述从动齿轮17啮合。
53.很清楚，没有排除的是，能够在驱动齿轮16与从动齿轮17之间布置另外的齿轮。
54.也没有排除的是，由同一变速箱驱动第二或第三压缩机元件2。此时，每个压缩机
元件2具有其自身的带有从动齿轮的从动轴。
55.为了确保变速器3的良好工作，能够施加润滑剂，所述润滑剂将确保齿轮16、17之间的润滑。
56.在所示例子中，轴密封件18附装在变速器3的壳体14中的驱动轴15的周围。
57.该轴密封件18将防止润滑剂能够漏到内燃机4中。
58.该轴密封件18是例如“唇形密封件”类型的，但是能够是通常用于密封旋转轴的任何类型的轴密封件18。
59.根据本发明，驱动轴15利用刚性联轴器经由飞轮19联接到内燃机4的曲轴6。
60.然而，还可能的是，刚性联轴器直接实现在曲轴6与驱动轴15之间，或者该刚性联轴器实现在曲轴6的为此目的设置的轴端部与驱动轴15之间。
61.因为联接到飞轮19的刚性联轴器比弹性联轴器紧凑得多，所以将容易地实现更小且更简单的变速器3和壳体14。
62.优选地，上述刚性联轴器附装在变速器3的壳体14与内燃机4的壳体5之间的空间中。
63.根据本发明，驱动轴15与从动轴9a之间的距离a大于驱动齿轮16的节距圆20的半径c与从动齿轮17的节距圆20的半径b之和。这在图3中示意性地示出。
64.这意味着，齿轮16、17的节距圆20不再彼此接触。
65.优选地，上述距离a等于节距圆的半径b和c之和加上附加值d，其中，该附加值d等于驱动齿轮16与从动齿轮17之间的距离的最大总偏移e的一半，该偏移是由曲轴的偏心运动和任何对准误差和组装公差引起的。
66.当然不排除的是，附加值d大于或近似等于最大总偏移e的一半。
67.上述偏移e主要是应用刚性联轴器的结果，使得内燃机4的曲轴6的偏心运动将传递给驱动轴5和驱动齿轮16。
68.从动齿轮17的偏心运动，即使小得多，也将带来上述偏移e。
69.最后，组装公差和对准误差将影响偏移e。
70.所有不同影响的和将导致最大的总偏移e。
71.上述附加值d等于e/2。
72.这意味着能够吸收齿轮16、17的偏心运动。
73.因此，游隙f或齿侧间隙出现在齿轮的轮齿22之间，所述游隙f大于齿轮16、17的节距圆彼此接触时的。
74.因此，防止或减少了由大扭转振动引起的负扭矩。
75.在所示例子中，齿轮16、17具有直齿。这具有的优点是，齿轮16、17将不施加任何轴向力在驱动轴15和从动轴9a上。
76.这对于驱动轴15是特别重要的：通过使用刚性联轴器，轴向力传递到内燃机4的曲轴6。
77.因为曲轴6安装在内燃机壳体5中的普通轴承(plain bearings)21上，该轴向力必须被防止或者至少尽可能地受到限制。
78.不排除的是，齿轮16、17具有带有限螺旋的斜齿，而不是直齿，其中，轮齿22与驱动轴15或从动轴(9b)分别成最大15度的角度。传统齿轮箱中的常规螺旋角度是20至35度。
79.与具有带有限螺旋的斜齿的齿轮16、17联接的轴向力将保持受限，使得内燃机4和普通轴承21能够吸收它们。
80.压缩机设备1的操作非常简单，如下所述。
81.当内燃机4开始工作时，它将转动曲轴6。该曲轴6的运动通过连接到飞轮19的刚性联轴器传递至变速器3的驱动轴15。
82.驱动轴15的该旋转运动以适当的传动比经由驱动齿轮16和从动齿轮17传递至压缩机元件2的从动轴9a。
83.因此，所涉及的螺旋转子8将旋转，并且另一螺旋转子8将归因于彼此的突齿的旋转而随所涉及的螺旋转子旋转。
84.通过这种方式，内燃机4能够驱动压缩机元件2。
85.压缩机元件将能够经由入口12吸入气体并且通过旋转的螺旋转子8压缩所述气体。压缩的气体将能够经由出口13离开压缩机元件2。
86.在内燃机4和压缩机元件2的工作期间出现的扭转振动能够引起负扭矩。归因于齿轮16、17的轮齿22之间的游隙f，能够减小甚至防止该负扭矩。
87.在驱动轴15与从动轴9a之间的附加距离d将吸收齿轮16、17在其旋转期间相对于彼此的位置处的偏移，使得齿轮16、17不会被卡住。曲轴的“自由”旋转不受影响并且能够防止对发动机部件的损坏。
88.作为相对于带有柔性联轴器的传统变速器的较高扭转振动的结果，并且作为驱动轴15与从动轴9a之间的附加距离d的结果，轮齿将负载更重。它们设计用于此情况。
89.通过这种方式，能够保证带有经由飞轮19的刚性联轴器的变速器3的良好工作。
90.本发明不以任何方式限制为作为例子描述且在附图中示出的实施例，根据本发明的变速器和压缩机设备能够以多种形式和尺寸实现而不脱离本发明的范围。