[发明专利]利用粘性阻尼进行减振的旋转螺杆式压缩机

说明书

一种螺杆式压缩机，其利用径向和轴向或推力轴承以在径向和轴向方向上保持转子的位置，并利用阻尼液抑制转子振动。阻尼液通常可以以已经用于压缩机中的润滑剂的形式提供，以在压缩期间密封转子之间以及转子和汽缸之间的间隙。阻尼液包括在挤压油膜阻尼器中，设置成与径向或推力轴承平行布置，其为转子提供粘性阻尼。引入如可由挤压油膜阻尼器提供的附加粘性阻尼可以导致压缩机振动大幅减小，而不管振动来源如何。

技术领域

本发明涉及旋转螺杆式压缩机，其采用轴承和阻尼液对旋转螺杆进行定位和阻尼，更具体地，涉及用于精确定位旋转螺杆的径向和轴向轴承以及提供阻尼与抗摩轴承平行的振动的挤压油膜阻尼器。

背景技术

旋转螺杆式压缩机用于压缩各种各样的气体。这些压缩机用于工业制冷和空气调节。它们还用于空气压缩以及用于压缩诸如天然气等气体。在这些情况下，螺杆式压缩机可以位于远程位置，并且需要以最低的服务长时间运行数周或数月。这些压缩机还用于为其他工业应用压缩各种各样的气体。

螺杆式压缩机可以利用平行轴线上的两个转子，称作双螺杆设计，或者可以是单螺杆压缩机或单螺杆设计。双螺杆设计采用两个匹配的螺旋转子，一起转向的公转子和母转子。单螺杆设计采用通常与闸转子啮合的单个旋转螺旋转子。在注油螺杆式压缩机类型中，螺杆式压缩机伴随注油运行，注油密封转子之间以及转子和汽缸之间的间隙。润滑剂还帮助冷却压缩机。当所使用的润滑剂容易与被压缩的制冷剂或气体混合时，与制冷剂或气体接触的润滑剂可以吸收制冷剂或气体，这种情况较为普遍。

大型螺杆式压缩机具有过度振动的问题，特别是当在高驱动力(超过3000马力)以及高排放压力下驱动时。这个问题是由接近临界速度的转子激励引起的。通过利用将转子定位在支撑壳体内的径向和轴向(推力)轴承来抵抗施加到转子上的力。现有轴承设计可能无法提供足够的阻尼以避免转子激励。这些径向和轴向轴承通常包括两种基本类型：流体动力轴承和抗摩轴承。流体动力轴承或油膜式轴承包括套筒轴承或轴颈轴承。这些轴承不提供精确的转子定位而且引起较高的摩擦功耗，这导致较高温度，此较高温度限制运行。这些因素随着压缩机尺寸的增大而加剧，限制了其在较大压缩机中的用处。这些轴承还需要全时油泵来将润滑剂供应到轴承。抗摩轴承，诸如滚珠轴承、圆柱滚子式轴承或圆锥滚子型轴承克服了这些问题。它们令人满意地提供精确的转子定位。然而，抗摩轴承不利地提供比流体动力轴承小很多的相对阻尼系数。在转子相对于壳体发生振动运动的情况下，抗摩轴承提供非常小的运动相对阻尼。阻尼是在抵抗转子的相对运动的支撑元件或阻尼元件中产生的力。抗力的大小与运动速度成正比。因此，随着螺杆式压缩机尺寸的增加以及阻尼力的增加，抗摩轴承在阻尼震动中变得不太有效。这些振动可以通过临界频率处的共振来放大，临界频率处的共振由波瓣通过频率处的能量或其谐波之一激发。这不仅会导致对公转子和母转子的损害，还会导致当转子与壳体接触时以及将负载施加到推力轴承上时损害转子壳体，这些均导致对压缩机的损害。

挤压油膜阻尼器是用于提供机械系统内的粘性阻尼的阻尼设备。这些挤压油膜阻尼器在旋转机械(诸如喷射发动机)中与上述的常规轴承串联使用。这些挤压油膜阻尼器提供结构分离以降低例如对失衡的喷射发动机转子的响应。然而，如用于喷射发动机中的挤压油膜阻尼器没有被用于螺杆式压缩机中，因为与常规轴承串联放置的挤压油膜阻尼器对于定位螺杆式压缩机中的转子不能提供所需的精度。这种系统内的间隙过大，以至于不能在运行期间精确支撑螺杆转子。

需要的是用于螺杆式压缩机的阻尼机构，该阻尼机构抑制转子振动，从而在壳体内相对于配对转子提供精确转子定位的同时限制临界频率处的共振效应。

发明内容