CN113423933A - 用于减压或压缩气态的介质的机器 - Google Patents

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Abstract

一种用于减压或压缩基本上气态的介质的机器，其包括：机器壳体(10)和至少一个螺杆转子(36，38)，所述螺杆转子在所述机器壳体中设置在螺杆转子孔(52，54)中并且在所述螺杆转子孔的低压侧(62)和高压侧(64)之间延伸以及与基本上气态的介质共同作用，所述螺杆转子在机器壳体中在两侧分别借助轴承组(92，94，96，98)支承，以及与所述至少一个螺杆转子耦联或可耦联的电动机/发电机单元(132)，提出了，所述至少一个螺杆转子设有至少一个轴向支撑轴承(212，214)，所述轴向支撑轴承轴向支撑所述至少一个螺杆转子，使得所述至少一个螺杆转子的高压侧的端面(122，124)无接触地引导至容纳所述至少一个螺杆转子的机器壳体的朝向所述端面(122，124)的端壁(126，128)。

Description

用于减压或压缩气态的介质的机器
技术领域
本发明涉及一种用于减压或压缩基本上气态的介质的机器，其包括：机器壳体和至少一个螺杆转子，所述螺杆转子在机器壳体中设置在螺杆转子孔中并且在螺杆转子孔的低压侧和高压侧之间延伸以及与基本上气态的介质共同作用，所述螺杆转子通过围绕螺杆轴线旋转将基本气态的介质要么从低压侧输送到高压侧并且在此对介质进行压缩，要么从高压侧输送到低压并且在此对介质进行减压，并且螺杆转子在两侧分别借助轴承组支承在机器壳体中，其中每个轴承组具有至少一个径向轴承和轴承组中的至少一个具有至少一个轴向作用的轴承，所述轴承轴向地支撑所述至少一个螺杆转子以防从其运行位置中朝向低压侧轴向移位；以及与螺杆转子耦联或可耦联的电动机/发电机单元。
背景技术
这种机器在现有技术中是已知的。
现有技术中存在如下问题，轴向作用的轴承仅轴向支撑螺杆转子以防朝向低压侧而不朝向高压侧移位，使得在接通或关断过程中或者在运行中断或旋转方向错误的情况下存在的问题是，螺杆转子在高压侧贴靠机器壳体以减小通常存在的密封间隙，由此发热并因此受到损坏。
发明内容
因此，本发明的目的是改进开头所描述的类型的机器，使得不再出现此类问题。
根据本发明，该目的通过开头所述类型的机器实现，其中至少一个螺杆转子设置有至少一个轴向支撑轴承，所述轴向支撑轴承轴向支撑至少一个螺杆转子，使得至少一个螺杆转子的高压力侧的端面无接触地引导到机器壳体的朝向该端面的端壁，所述机器壳体容纳至少一个螺杆转子。
在此，螺杆转子的高压侧端面通过螺杆转子的螺杆轮廓的端面或终端形成。
因此，根据本发明的解决方案的优点可以在下文中看到，即通过所设置的轴向支撑轴承能够在螺杆转子的端面和机器壳体的端壁之间保持最小密封间隙，即使在不利的运行状态下也如此，并且因此避免由于螺杆转子的端面和机器壳体的端壁之间的接触而损坏螺杆转子和/或壳体。
此处，在根据本发明的解决方案中，至少一个轴向支撑轴承可以沿着轴向方向固定地设置在机器壳体中，其中轴向支撑轴承的布置于是前提条件是，轴向支撑轴承非常精确地定位在机器壳体中，以便保持螺杆转子的端面与机器壳体的端壁之间所需的最小密封间隙。
一种特别有利的解决方案提出，至少一个轴向支撑轴承在轴向方向上可运动地并且朝向低压侧力加载地设置在机器壳体中。
该解决方案的优点在于，通过对可运动地设置的支撑轴承的力加载，支撑轴承能够作用于至少一个螺杆转子，使得螺杆转子通过轴向作用的轴承朝向低压侧引导，从而基本上不存在轴向间隙，使得至少一个螺杆转子在所有运行状态下在其设置的运行位置中以设置的高压侧的最小密封间隙在机器壳体中引导。
关于至少一个支撑轴承的力加载，可以考虑各种可能性。
例如，移位驱动装置，例如受油压操作，可以作用到支撑轴承上。
一种特别简单且合乎目的解决方案提出，所述至少一个支撑轴承被加载沿着轴向方向作用的弹性弹力，使得所述弹簧力尤其是持久地朝着低压侧作用到至少一个螺杆转子上。
尤其是，由此存在如下可能性，至少一个支撑轴承在轴向方向上作用到螺杆转子上，使得轴向作用的轴承被支撑轴承朝向低压侧持续地预张紧并且因此整体上提供至少一个螺杆转子的精确轴向引导。
一种特别简单的解决方案提出，通过盘簧组加载支撑轴承。
关于支撑轴承作用于至少一个螺杆转子上的位置至今尚未作出更详细的说明。
因此，一种有利的解决方案提出，至少一个支撑轴承作用到轴承销上，所述轴承销支承至少一个螺杆转子。
此处，支撑轴承可在螺杆转子的不同侧上起作用。
一种特别有利的解决方案提出，至少一个支撑轴承作用到轴承销上，所述轴承销设置在至少一个螺杆转子的背离电动机/发电机单元的一侧上。
这例如导致，在螺杆转子在低压侧被驱动时，支撑轴承作用到设置在高压侧的轴承销上。
此外，一种在结构上特别有利的解决方案提出，至少一个支撑轴承设置在机器壳体的与电动机/发电机单元背离地设置的轴承壳体中。
此外，一种有利的解决方案提出，至少一个支撑轴承作用到轴承销上，所述轴承销突出螺杆转子的高压侧。
原则上，存在如下可能性，至少一个支撑轴承设置在螺杆转子的销部段上，轴承组也设置在该销部段上。
然而，一种节省空间的解决方案提出，至少一个支撑轴承设置在容纳销上。
这种容纳销可以以简单的方式相对于承载轴承组的轴承销灵活地设计，使得尤其存在如下可能性，可以以节省空间的方式设置容纳销连带设置在其上的支撑轴承。
在此，合乎目的解决方案提出，容纳销设置在轴承销的端部处。
在此，特别有利的是，容纳销具有相对于相应螺杆轴线的径向伸展，所述径向伸展小于轴承销的径向伸展。
此外，对于支撑至少一个支撑轴承有利的是，容纳销具有凸缘面，支撑轴承可作用到该凸缘面上，以便在对应的方向加载至少一个螺杆转子。
原则上，容纳销可以一件式地模制到轴承销上。
然而特别有利的是如下解决方案，在所述解决方案中将接收销***到轴承销的端部中。
在这种情况下，尤其是根据本发明的解决方案可以在现有的机器中或在现有的构造中以简单方式改装。
在此，容纳销可以通过任何类型的接合***轴承销的端部中并且与所述轴承销连接。
然而，一种特别简单且有利的解决方案提出，容纳销旋拧到轴承销的端部中。
此外，为了确保容纳销以尽可能最佳的方式相对于轴承销定心，优选地提出，容纳销相对于轴承销通过定心锥固定。
这种定心锥例如既设置在容纳销上和/或设置作为轴承销上的锥形定心面，使得这两个锥形面实现容纳销的最佳定心。
在结构上特别有利的解决方案提出，容纳销具有比承载轴承组尤其是轴承销的径向轴承和/或轴向作用轴承的销部段更小的直径。
关于支撑轴承的尺寸，结合至今对各个实施例的阐述没有做出详细说明。
这样，一种有利的解决方案提出，至少一个支撑轴承的尺寸被设计成使得由所述支撑轴承要接收的支撑力在轴向作用的轴承的支撑力的10％至80％的范围内。
由此，尤其可以实现一种节省空间的、成本更低廉的并且由于低损耗功率少摩擦的安装。
更有利的尺寸设计提出，至少一个支撑轴承相对于相应的螺杆轴线具有径向伸展，所述径向伸展在轴向作用的轴承的径向伸展的20％至70％的范围内。
在根据本发明的解决方案的范畴内，也可以为每个螺杆转子设置两个支撑轴承，要么两者设置在高压侧要么两个设置在低压侧或一个设置在高压侧而一个设置在低压侧。
甚至更好的是，支撑轴承相对于相应的螺杆轴线具有径向伸展，所述径向伸展在轴向作用的轴承的径向伸展的30％至60％的范围内。
另一有利的尺寸设计提出，支撑轴承具有小于轴向作用的轴承的内径的轴承内径，尤其是在轴向作用的轴承的内径的20％至80％的数量级。
根据本发明的膨胀/压缩机的一种有利的实施方式提出，所述膨胀/压缩机具有两个设置在螺杆转子孔中的螺杆转子，所述螺杆转子用其螺杆轮廓彼此嵌接，其中给至少一个螺杆转子配设支撑轴承。
然而特别有利的是，给每个螺杆转子配设至少一个支撑轴承。
此外，有利的尺寸设计提出，至少一个支撑轴承具有的轴承内径小于径向轴承的内径，尤其是在轴承组的径向轴承的内径的20％至80％的范围内。
对到目前为止所描述的解决方案替选或补充地，在开头所描述的类型的机器中根据本发明通过如下方式解决尽可能精确地检测电动机/发电机单元的转速的问题：该机器设有转速传感器，该转速传感器与同螺杆转子中的一个螺杆转子成比例旋转的轴耦联，并且该转速传感器构成为电传感器发生器，所述电传感器发生器产生电传感器信号。
根据本发明的解决方案的优点可以在下文中看到，传感器发生器是一个简单的构件，所述构件可以与根据本发明的机器的每个与电动机/发电机单元的转子成比例地旋转的轴耦联，以便作为传感器信号产生电压，所述电压允许推断出电动机/发电机单元的转子的转速。
原理上电流和电压都可以作为电信号被评估。
然而，对电流的评估更为复杂，因为该电流必须流经负载并且由此不再与发电机的转速成比例。
出于所述原因特别有利的是，产生可以通过直接的电压测量检测的并且与电动机/发电机单元的转速大致成比例的电压信号作为电传感器信号。
在此，这种电压尤其可以在没有明显流动的电流的情况下并且因此在不需要附加的回路技术耗费的情况下被检测。如果传感器发生器设置在机器的机器壳体中并且尤其是在机器壳体中经受工作介质和/或润滑剂时，则可以特别有利地实现根据本发明的解决方案。
该方案具有的大优点是，传感器发生器可以以简单的方式集成到根据本发明的机器中，而且此外具有的优点是，在集成传感器发生器时，不必采用任何措施来保护其免受润滑剂和/或气态介质影响。
另一有利的解决方案提出，传感器发生器具有带有永久磁化的传感器转子，该传感器转子与具有定子绕组的定子共同作用，其中在传感器转子旋转时，在定子的定子绕组处产生与传感器转子的转速有关的电压，所述电压表示传感器信号。
该解决方案尤其在如下情况下是有利的：通过传感器转子的永久磁化，在定子绕组中产生的电压与传感器转子的转速基本上成比例，尤其成比例，使得传感器信号允许以简单方式推断出传感器转子的转速，和因此也推断出电动机/发电机单元的转子的转速。
此外，有利的是，为了实现永久磁化，传感器转子具有包括稀土的磁体材料，因为这种磁体材料开辟了确保传感器转子的永久磁化的可能性。
特别有利的是，传感器发生器设计为，使得在导致交流电压的频率的电动机/发电机单元的转速的情况下所述传感器发生器产生在30V和48V之间的范围中、优选在40V和48V之间的电压，所述频率在与电动机/发电机单元耦联的供电网的电网频率的范围中。
该解决方案的大优点是，在与评估电动机/发电机单元的转速相关的转速范围内通过传感器发生器产生尽可能高的电压改进了在检测中的精度，而不必使用电构件，所述电构件必须适合于超过48V的电压，使得传感器发生器和评估电子装置可以以低成本构件实现。
关于传感器发生器的传感器转子的安装，可以考虑各种可能性。
例如，可以考虑的是，传感器转子经由传动器件与根据本发明的机器的轴尤其电动机/发电机单元的轴耦联。
一种特别简单的解决方案提出，传感器发生器的传感器转子直接与轴端部抗扭转地耦联并且由轴端部承载。
这极大地简化了传感器发生器的安装，因为传感器转子不需要任何支承，而是传感器发生器的传感器转子的支承经由轴端部进行，所述轴端部本身被支承。
一种特别合乎目的解决方案提出，传感器发生器的传感器转子设置在转子支架上，该转子支架与螺杆转子的轴承销连接。
为了能够以简单的方式安装转子支架，已证明为特别有利的是，转子支架借助定心螺杆与轴端部或轴承销连接，以便实现转子支架的尽可能精确的定心，由此又可以实现传感器转子和定子之间尽可能小的间隙。
此外，优选地提出，转子支架借助定心锥相对于轴端部或轴承销定心。
尤其是，优选地提出，与传感器转子耦联的和承载该传感器转子的轴端部或承载该传感器转子的轴承销由轴承，尤其轴承组中的一个轴承组定心地引导，使得轴端部或轴承销本身同样没显著定心误差地运动并且并不将定心误差传递到传感器转子上。
尤其是提出，轴端部或定心地引导其的轴承，尤其是轴承组之一的轴承的轴承销延伸最大超过如下间距，所述间距对应于轴端部或轴承销的直径。
因此，将传感器转子相对于传感器转子旋转所绕的轴线的尽可能精确地定心是有利的，因为-如已经在上文所述-由此可以实现传感器转子和定子之间小的间隙，小的间隙对于产生尽可能精确的和尽可能大的传感器信号而言又是必需的。
在将传感器发生器安装到根据本发明的机器中的可能性的前面的描述的情况下，仅定义了，传感器发生器应以机器的与电动机/发电机单元的转子成比例地运行的转速旋转。
一种有利的解决方案提出，传感器发生器设置在根据本发明的机器的机器壳体中。
这种解决方案的优点是，由此可以以简单的方式保护传感器发生器，并且此外也可以设置对驱动所述传感器发生器的轴直接耦联，使得不需要通过机器壳体的轴穿通部。
在机器壳体内，传感器发生器然后仍然可以设置在不同的壳体部分或壳体区域中。
例如，可考虑的是，传感器发生器设置在螺杆转子壳体中，其中于是优选地提出，传感器发生器与螺杆转子之一的轴或螺杆转子之一的轴承销部段耦联。
一个替选的可能性提出，传感器发生器设置在电动机/发电机壳体中。
在这种情况下，尤其有利的是，传感器发生器与电动机/发电机单元的发电机轴耦联，使得传感器发生器直接检测电动机/发电机单元的转子的转速。
此外，优选地提出，传感器发生器的传感器转子与发电机轴的轴端部耦联并由该轴端部承载。
关于传感器发生器的定子的安装同样至今未做出更详细的说明。
这样，有利的解决方案提出，传感器发生器的定子固定地保持在机器壳体上，尤其是在其部件上。
尤其是提出，传感器发生器的定子保持在壳体元件上，尤其保持在可从机器壳体拆卸的壳体元件上。
一种特别有利的解决方案提出，传感器发生器设置在高压侧的轴承壳体中，在轴承壳体中于是以简单方式有利地可以实现与支撑轴承的布置组合。
为了以尽可能易于维护并且必要时也易于改装的方式设置传感器发生器的定子，优选地提出，传感器发生器的定子固定地保持在可拆卸的壳体元件上，例如在轴承壳体盖中。
由此尤其可以简单地进行维护并且必要时也可以简单地改装传感器发生器。
优选地在此壳体元件设有电连接套管，以便能够以简单的方式将传感器发生器与适合于确定转速的评估电子装置连接。
一种特别有利的解决方案提出，传感器发生器的传感器转子与对应的支撑轴承的与至少一个螺杆转子耦联的轴承环抗扭转地耦联，使得由此可以将根据本发明的转速传感器以简单方式设置在支撑轴承近旁或与支撑轴承的布置组合。
尤其是，在一种有利的解决方案中，传感器发生器的传感器转子与轴承销抗扭转地耦联，至少一个支撑轴承作用到所述轴承销上。
因此，根据本发明的解决方案的以上描述尤其是因此包括通过后续编号的实施方式定义的不同特征组合。
1.一种用于减压或压缩基本气态的介质的机器，其包括：机器壳体(10)和至少一个螺杆转子(36，38)，所述螺杆转子在机器壳体(10)中设置在螺杆转子孔(52，54)中并且在螺杆钻子孔(52，54)的低压侧(62)和高压侧(64)之间延伸以及与基本上气态的介质共同作用，所述螺杆转子通过围绕螺杆轴线(52，54)旋转要么将基本上气态的介质从所述低压侧(62)输送到所述高压侧(64)并且在此将所述介质压缩，要么从所述高压侧(64)输送到所述低压侧(62)并且在此将所述介质膨胀，和所述螺杆转子在所述机器壳体(10)中在两侧分别借助轴承组(92，94，96，98)支承，其中每个轴承组(92，94，96，98)具有至少一个径向轴承(102)和所述轴承组(96，98)中的至少一个轴承组具有至少有一个轴向作用的轴承(104)，所述轴承轴向地支撑所述至少一个螺杆转子(36，38)以防从其运行位置中朝向低压侧(62)的方向(112，114)轴向移位运动；以及与所述螺杆转子(36，38)耦联或可耦联的电动机/发电机单元(132)，其中所述至少一个螺杆转子(36，38)设有至少一个轴向支撑轴承(212，214)，所述轴向支撑轴承轴向支撑所述至少一个螺杆转子(36，38)，使得所述至少一个螺杆转子(36，38)的高压侧的端面(122，124)无接触地引导至容纳所述至少一个螺杆转子(36，38)的机器壳体(10)的朝向所述端面(122，124)的端壁(126，128)。
2.根据实施方式1所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)沿轴向方向可运动地并且朝着所述低压侧(62)加载力地设置在所述机器壳体(10)中。
3.根据实施方式2所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)沿轴向方向作用于所述螺杆转子(212，214)，使得轴向作用的轴承(104)通过支撑轴承(212，214)朝向所述低压侧的方向持续预张紧。
4.根据实施方式3所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)加载有沿轴向方向作用的弹性弹簧力，使得所述弹簧力朝着所述低压侧(62)的方向(112，114)作用到所述至少一个螺杆转子(36，38)上。
5.根据实施方式2至4中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)通过盘簧组(256)加载。
6.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)作用到轴承销(230)上，所述轴承销(230)支承所述至少一个螺杆转子(36，38)。
7.根据实施方式6所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于设置在所述至少一个螺杆转子(36，38)的背离所述电动机/发电机单元(132)的一侧上的轴承销(230)上。
8.根据实施方式7所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)设置在所述机器壳体(10)的轴承壳体(18)中，所述轴承壳体背离于所述电动机/发电机单元地设置。
9.根据实施方式6至8中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于轴承销(230)上，所述轴承销突出所述螺杆转子(36，38)的高压侧的端面。
10.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)设置在容纳销(224)上。
11.根据实施方式10所述的机器，其中所述容纳销(224)设置在轴承销(230)的端部处。
12.根据实施方式10或11所述的机器，其中所述容纳销(224)具有凸缘面(246)，所述支撑轴承(212，214)作用于所述凸缘面(246)上。
13.根据实施方式10至12中任一项所述的机器，其中所述容纳销(224)***到所述轴承销(230)的端部中。
14.根据实施方式10至13中任一项所述的机器，其中所述容纳销(224)通过定心锥(234，236)相对于所述轴承销(230)定心。
15.根据实施方式10至14中任一项所述的机器，其中所述容纳销的直径小于轴承销(230)的承载相应的轴承组(92，93，95，97，99)尤其所述径向轴承(102)和/或轴向作用的轴承(104)的销部段(93，95，97，99)。
16.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)的尺寸设计成使得由所述支撑轴承要接收的支撑力在轴向作用的轴承(104)的支撑力的10％到80％的范围中。
17.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)相对于相应的螺杆轴线(52，54)具有径向伸展，所述径向伸展在轴向作用的轴承(104)的径向伸展的10％至80％的范围内。
18.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)具有轴承内径，所述轴承内径小于相应的轴承组(92，94，96，98)的轴向作用的轴承(104)的内径。
19.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述至少一个支撑轴承(212，214)具有轴承内径，所述轴承内径小于所述轴承组(92，94，96，98)的径向轴承(102)的内径。
20.根据实施方式1的前序部分所述或根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述机器设有转速传感器(270)，所述转速传感器与同所述螺杆转子(36，38)之一成比例地转动的轴(97，99)耦联，并且所述转速传感器构成为电传感器发生器(272)，所述电传感器发生器产生电传感器信号。
21.根据实施方式20所述的机器，其中所述电传感器发生器(272)产生电压作为传感器信号。
22.根据实施方式20或21所述的机器，其中所述传感器发生器(272)设置在所述机器的机器壳体(10)中并且尤其在所述机器壳体中经受工作介质和/或润滑剂。
23.根据实施方式20至22中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)具有与具有定子绕组的定子(276)共同作用的带有永久磁化的传感器转子(274)，其中在所述传感器转子(274)转动时，在所述定子(276)的定子绕组处产生与所述传感器转子(274)的转速有关的电压，所述电压表示传感器信号。
24.根据实施方式20至23中任一项所述的机器，其中所述传感器转子(274)具有包括稀土的磁体材料，以实现永久磁化。
25.根据上述实施方式20至24中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)设计为使得所述传感器发生器在所述电动机/发电机单元(132)的转速情况下产生在30V和48V之间、优选地在40V和48V之间的范围中的电压，所述转速引起交流电压的如下频率，所述频率在与电动机/发电机单元耦联的供电网的电网频率的范围内。
26.根据实施方式20至25中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)直接与轴端部(97，99)抗扭转地耦联并且由轴端部承载。
27.根据实施方式20至26中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)设置在与所述螺杆转子(36)的轴承销(230)连接的转子支架(282)上。
28.根据实施方式26或27所述的机器，其中所述转子支架(282)借助定心螺杆(134)与所述轴端部(97)或所述轴承销(230)连接。
29.根据实施方式26至28中任一项所述的机器，其中所述转子支架(282)借助定心锥(234，236)相对于所述轴端部(97)或轴承销(230)定心。
30.根据实施方式20至29中任一项所述的机器，其中与所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)耦联的和承载所述传感器转子的轴承销(230)由轴承(96，98)定心地引导。
31.根据实施方式30所述的机器，其中所述轴端部(97)或定心地引导所述轴端部的轴承(96，98)的轴承销(230)从轴承(96，98)远离延伸最大超出如下间距，所述间距对应于轴端部(97)或轴承销(230)的直径。
32.根据实施方式20至31中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)设置在高压侧的轴承壳体(18)中。
33.根据实施方式20至32中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(270)的定子(276)固定地保持在机器壳体(10)的壳体元件(22)上，特别是从所述机器壳体(10)可拆卸的壳体元件(22)上。
34.根据实施方式33所述的机器，其中所述壳体元件(22)设有电连接套管(302)。
35.根据上述实施方式中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)与对应的支撑轴承(212，214)的轴承环(222)抗扭转地耦联，所述轴承环与至少一个螺杆转子(36，38)耦联。
36.根据实施方式20至35中任一项所述的机器，其中所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)与轴承销(230)抗扭转地耦联，所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于所述轴承销上。
附图说明
本发明的其他特征和优点是对一些实施例的后续的描述以及图示的主题。
在附图中示出：
图1示出了根据本发明的用于减压和/或压缩气态的介质的机器的第一实施例的纵截图；
图2示出了沿着图1中的线2-2的剖面图；
图3示出了在使用根据本发明的用于减压气态的介质的机器的情况下循环过程的示意图；
图4示出了具有根据本发明的用于压缩气态的介质的机器的制冷剂循环回路的示意图；
图5示出了图1中的区域A的放大图；和
图6示出了图5中所示的区域的进一步放大图连带根据本发明的支撑轴承的视图；
图7示出了通过类似图1的根据本发明的用于减压和/或压缩气态的介质的机器的第二实施例的纵截面；和
图8示出了图7中的区域B的放大图。
具体实施方式
根据本发明的机器尤其是膨胀/压缩机器的第一示例性实施例，在图1和2中示出，包括整体用10表示的机器壳体，其由螺杆转子壳体12构成，电动机/发电机壳体14在一侧连接到所述螺杆转子壳体上，所述电动机/发电机壳体在与螺杆转子壳体12相对置的侧上通过壳体盖16封闭。
在与电动机/发电机壳体14相对置的侧上，轴承壳体18连接到螺杆转子壳体12上，所述轴承壳体在其与螺杆转子壳体12相对置的侧上通过轴承壳体盖22封闭。
在螺杆转子壳体12中设有螺杆转子孔32、34，在所述螺杆转子孔中设置有螺杆转子36、38，它们通过其螺杆轮廓42、44彼此嵌接并且与螺杆转子孔的壁面46、48共同作用，以便在围绕各自的螺杆轴52、54旋转时形成在螺杆轮廓42、44和壁面46、48之间所包围的腔室56，其中这些腔室56在连接到与螺杆转子孔相邻的低压侧之后具有尽可能大的体积而在连接到高压侧64之后具有最小的体积。
在所示的实施例中，低压侧62在此位于螺杆转子壳体12的朝向电动机/发电机壳体14的一侧上，其中低压侧62通过穿通电动机/发电机壳体14的气体引导部72与机器壳体10的低压接头74连接，和其中低压接头74优选靠近壳体盖16设置，使得在低压接头74与低压侧62之间延伸的气体引导部72尽可能在电动机/发电机单元的整个长度上穿通电动机/发电机壳体14。
在所示的实施例中，高压侧64位于螺杆转子壳体12的朝向轴承壳体18的一侧上，其中高压通道82连接到高压侧64上，所述高压通道穿通轴承壳体18和轴承壳体盖22并且引导直至机器壳体10的高压接头84，所述高压接头例如设置在轴承壳体盖22中。
如在图1和图2中所示，螺杆转子36和38可围绕整个壳体10中的相应螺杆轴线52和54旋转地支承，其中为螺杆转子36、38中的每一个设有低压侧的轴承组92或94，并且为螺杆转子36、38中的每一个设置高压侧的轴承组96、98。
轴承组92、94、96、98中的每一个分别包括至少一个径向轴承102，并且附加地包括用于螺杆转子36、38中的每一个的轴承组92、94、96、98中的一个，例如相应的高压侧的轴承组96、98，还有只好一个轴向作用的轴承104。
轴承组92、94、96、98尤其分别设置在相应的螺杆转子36、38的轴承销部段93、95、97、99上。
在此，轴向作用的轴承104支撑螺杆转子36、38，以防其朝向低压侧62运动离开其运行位置，因为高压侧64和低压侧62之间的压力差作用于螺杆转子36、38上，使得它们倾向于在平行于螺杆轴线52、54延伸的方向112、114上朝向低压侧62运动离开高压侧64，并且因此增大在运行位置中设置的在相应螺杆转子36或38的相应端面122、124之间的密封间隙，即尤其是螺杆轮廓42、44的高压侧的终端或高压侧的端面122、124，和在高压侧封闭螺杆转子孔32、34的端壁126、128。
需要保持运行位置，并因此保持相应螺杆转子36或38的相应端面122、124之间的密封间隙，以便确保机器的最佳功能，所述密封间隙具有预设的宽度，所述密封间隙通过油膜封闭，并且因此保持通过轴向作用的轴承104作用于螺杆转子36、38上来预设。
围绕其螺杆轴线52、54旋转的螺杆转子36、38与整体上用132表示的电动机/发电机单元耦联，所述电动机/发电机单元设在电动机/发电机壳体14中，并且具有定子134，所述定子固定地设置在电动机/发电机壳体14中，并且具有由定子134包围的转子136，所述转子位于穿通转子136和螺杆转子36的共同的驱动轴138上，所述驱动轴通过轴承组92和102支承。
如在图1和2中所示，电动机/发电机单元132设置为，使得低压通道72至少分部段地沿着定子134延伸，但必要时也延伸穿过转子136和定子134之间，以便利用低压侧引导的气体冷却电动机/发电机单元132。
与电动机/发电机单元132耦联的螺杆转子36本身由彼此嵌接的螺杆轮廓42、44也与螺杆转子38耦联，使得形成的腔室56视螺杆转子36、38的转动方向而定移动，要么从高压侧64到低压侧62移动，并且因此使高压侧容纳的气体减压，所述气体在低压侧上于是作为膨胀的气体62存在，要么从低压侧62移动到高压侧64并且在此将低压侧容纳的气体压缩，所述气体输送给高压侧64。
这两种不同的运行方式在图3和图4中示意性地示出。
在图3中示出了整体上用140表示的循环过程，尤其是利用朗肯循环工作的循环过程，其中在循环回路142中引导的工作介质由压缩机144压缩，所述压缩机通过马达146驱动，随后穿流热交换器148，并且通过输送来自热流152的热而蒸发，其中热流152例如借助热水循环回路和热水泵154利用驱动电动机156输送给热交换器148。
通过输送热流152在热交换器148中蒸发的工作介质于是输送给热交换器148之后在循环回路142中的膨胀机160，所述膨胀机根据在图1和图2中所示膨胀/压缩机构成，其中电动机/发电机单元132作为发电机工作。
在此情况下，蒸发的工作介质经由高压接头84被输送给膨胀机160并且到达螺杆转子36、38之间的高压侧64上，被腔室56容纳并且在腔室56到低压侧62的路径上被减压，其中--视压力和温度而定--也可以形成液滴。
减压的工作介质随后被输送给另一热交换器172，在另一热交换器中工作介质被冷凝并且排出热流174，例如通过冷水循环回路，在所述冷水循环回路中同样设置由电动机178驱动的泵176。
但，排出热流174也可以通过冷却空气流进行。
尤其是，通过泵或压缩机144进行由热交换器172产生的工作介质的液体饱和冷凝物的等熵、优选地理想等熵压缩，并且在热交换器148中进行过冷却的***的基本等压蒸发，以达到蒸汽饱和状态，在所述蒸汽饱和状态中于是将工作介质输送给膨胀机160，其中由此在膨胀机160中产生机械做功，通过机械做功驱动电动机/发电机单元132并且因此产生电能。
此后，在热交换器172中通过排出热流174将工作介质等压、尤其完全等压地冷凝，使得液体饱和的冷凝物然后可以再次输送给压缩机144。
然而，在图1和2中示出的、在上文所描述的膨胀/压缩机也可以根据图4使用在具有制冷剂循环回路182的循环过程180中，在所述制冷剂循环回路中，在热交换器184通过热排出例如借助风扇184加热的制冷剂被输送给低压接头74，由通过电动机/发电机单元132驱动的压缩机随后在从低压侧62至高压侧64的路径上被压缩，并且经由高压接头84输送给热交换器202，所述热交换器例如借助风扇204冷却被压缩的制冷剂，和随后输送给用于膨胀的膨胀机构206，由所述膨胀机构将膨胀的制冷剂又输送给交换器184。
在规律运行时，在循环回路142中和在制冷剂循环回路182中，在膨胀/压缩机中，低压侧62上的压力总是低于高压侧64上的压力，使得在这些情况下，螺杆转子36、38总是争取利用其端面122、124在方向112、114上远离端壁126、128运动并保持通过轴向作用的轴承104预设的密封间隙。
然而，在启动或停止过程中或者在启动过程中止或电动机/发电机单元132的旋转方向不正确的情况下，可能出现以下情况，其中在方向112和114上作用于螺杆转子36、38上的力接近于零或可能甚至为负的。
在这些情况下，存在如下可能性，密封间隙缩小，并且由此螺杆转子36、38的端面122、124接触端壁126、128，使得由此发热、部分过热并因此在端面122、124和/或端壁126、128或螺杆转子36、38的螺杆轮廓42、44处出现损坏，因为轴向作用的轴承104仅在方向112和114上起作用，但不是在与方向112和114相反的方向上起作用。
为了避免这种状态，给螺杆转子36、38配设轴向支撑轴承212、214，所述支撑轴承支撑螺杆转子36、38以防从低压侧62运动到高压侧64，并且保持密封间隙的最小尺寸。
如示例性地以支撑轴承212为例所示，所述支撑轴承具有轴承内环222，所述轴承内环222设置在容纳销224上，其中容纳销224设置在轴承销230上，特别是具有承载相应轴承组92、94、96、98的轴承销部段93、95、97、99的轴承销230。
尤其是，容纳销224本身利用螺纹部段228旋拧到轴承销230的螺纹孔226中，在螺杆转子36的高压侧的轴承销230的情况下，其中该螺纹孔226优选地从轴承销230的端面232与相应的螺杆轴线52同轴延伸到轴承销中。
为了实现容纳销224的最优定心，容纳销224还设有定心锥234，定心锥与锥面236定心地共同作用，所述锥面设置在从端面232到螺纹孔226的过渡部处。
为了支撑轴承内环222，容纳销224设置有径向容纳轴承内环222的定心面242，并且附加地还利用径向向外突出定心面242的支撑凸缘244在朝向轴承销230的端面232的侧上支撑带有凸缘面246的轴承内环222。
此外，支撑轴承212、214中的每一个设有轴承外环252，压力垫圈254作用于该轴承外环上，压力垫圈在相应支撑轴承212、214的与凸缘面246和因此例如也与轴承销230的端面232相对置的侧上贴靠支撑轴承，并且就其而言如在图5中所示，相对于相应的螺杆轴线52、54在轴承壳体18中定心并且在平行于螺杆轴线52、54的方向上可运动引导地设置。
该压力垫圈254由盘簧组256加载，该盘簧组在其背离压力垫圈254的一侧上同样支撑在轴承壳体18中，尤其是在设置在其中的底座258中，并作用于压力垫圈254上，使得压力垫圈在轴承外环252的区域中朝向轴承销230加载相应的支撑轴承212、214，从而使得整体上通过每个所述螺杆转子36、38的相应支撑轴承212、214加载平行于相应的螺杆轴线52、54作用的力，所述力在方向112、114上作用。
因此，根据本发明的解决方案，例如通过使用在端侧***到相应的轴承销230中的容纳销224，实现将支撑轴承212、214的尺寸设计得显著地小于径向作用的轴承104，使得创造出空间上有利的解决方案，所述轴承分别径向上安置在相应轴承销230的销部段93、95、97、99上。
尤其是，支撑轴承212、214的尺寸设计成使得其尺寸例如轴承外环252的外径小于轴承销230的直径，并且尤其处于从轴向作用的轴承104的尺寸的大约15％至大约80％的范围中。
此外，通过盘簧组256在方向112和114上产生的力被选择为使得它们处于在膨胀/压缩机的正常运行中作用到螺杆转子36、38上的力的大约2％到大约30％的范围内。
上述膨胀/压缩机也可以以简化形式仅设有支撑轴承212、214之一，其中在膨胀机的情况下优选存在支撑轴承214，而在压缩机的情况下优选设有支撑轴承212。
在根据本发明的膨胀/压缩机的第二实施例中，在图7和8中所示，以与第一实施例中相同的方式，给螺杆转子36、38配设轴向支撑轴承212、214，其支撑螺杆转子36、38以防从低压侧62运动到高压侧64，并保持密封间隙的最小尺寸，如已经结合第一实施例所描述的那样，在作为相同元件设有相同附图标记的情况全部内容参考所述第一实施例。
然而，与第一实施例不同，容纳销224设有突出部262，该突出部从螺杆转子36的高压侧的轴承销230延伸离开，并且在此在中心区域中，尤其无接触地穿通压力垫圈254和该盘簧组256，并且嵌接到用于该盘簧组256的支撑体266的自由空间264中。
在此，支撑体266如在图8中所示可以是***轴承壳体盖22中的单独部件，并且可以与轴承壳体盖22一起形成用于支撑该盘簧组256的底座258，或者一件式地构成在轴承壳体盖22中。
在自由空间264中设有转速传感器，该转速传感器整体上用270表示，所述转速传感器与同螺杆转子36的高压侧的轴承销230的转速成比例转动的容纳销224耦联。
尤其是，转速传感器270形成电传感器发生器272，其具有带有永久磁化的传感器转子274，所述传感器转子与具有定子绕组的定子276共同作用，其中传感器转子274紧凑地设置在由突出部262形成的转子支架282上，使得整体上，传感器转子274由于容纳销224与轴承销230抗扭转地连接而以与螺杆转子36相同的转速旋转，而定子276以固定安置的方式设置在轴承壳体18上，尤其是在支撑体266中。
在此，定子276的定子绕组经由连接导线292、294与连接套管302连接，端子穿通部设置在轴承壳体18的缺口304中并将缺口封闭，使得为了连接转速传感器270的定子276的定子绕组，提供两个在轴承壳体18之外的触点312和314，这两个触点与导向至定子276的定子绕组的导线292、294连接。
因为形成转速传感器270的传感器发生器272具有带有永久磁化的传感器转子274，所以转速传感器270产生作为传感器信号的电压，该电压与螺杆转子36的转速成比例，尤其是严格成比例。
在此优选地，具有传感器转子274和定子276的传感器发生器272设计为使得当螺杆转子36与用132表示的电动机/发电机单元耦联时，所述传感器发生器产生电压作为传感器信号，其中所述电动机/发电机单元利用具有频率的交流电压来运行，所述频率对应于与电动机/发电机单元132耦联的供电网320的电网频率，例如50Hz或60Hz，所述电压低于48V，但优选在30V和48V之间的范围内，或者甚至更好在40V和48V之间的范围内，以便能够在相关电网频率范围内一方面尽可能精确地、亦即通过具有尽可能高的电压的传感器信号测量螺杆转子36的转速、尤其是共同的驱动轴138的转速，但另一方面避免使用高压部件，高压部件可能在高于48V的电压下使用。
一种特别有利的解决方案提出，传感器发生器272是具有永久磁化的转子274的标准发生器。
尤其在此，由传感器发生器272产生的电压要么可以是交流电压要么是直流电压，所述电压可以分别直接测量，也就是说无需任何电转换。
因此，在使用根据本发明的用于膨胀基本上气态的介质的机器时以及在使用根据本发明的用于压缩基本上气态的介质的机器可以利用转速传感器270有利地检测整体上用132表示的电动机/发电机单元的转速。

Claims (36)

1.一种用于减压或压缩基本上气态的介质的机器，其包括：机器壳体(10)和至少一个螺杆转子(36，38)，所述螺杆转子在所述机器壳体(10)中设置在螺杆转子孔(52，54)中并且在所述螺杆转子孔(52，54)的低压侧(62)和高压侧(64)之间延伸以及与基本上气态的介质共同作用，所述螺杆转子通过围绕螺杆轴线(52，54)旋转要么将基本上气态的介质从所述低压侧(62)输送到所述高压侧(64)并且在此对所述介质进行压缩，要么从所述高压侧(64)输送到所述低压侧(62)并且在此使所述介质膨胀，并且所述螺杆转子在所述机器壳体(10)中在两侧分别借助轴承组(92，94，96，98)支承，其中每个轴承组(92，94，96，98)具有至少一个径向轴承(102)和所述轴承组(96，98)中的至少一个轴承组具有至少一个轴向作用的轴承(104)，所述轴向作用的轴承轴向地支撑所述至少一个螺杆转子(36，38)以防从其运行位置中朝向低压侧(62)的方向(112，114)轴向移位运动；以及与所述至少一个螺杆转子(36，38)耦联或可耦联的电动机/发电机单元(132)，
其特征在于,
所述至少一个螺杆转子(36，38)设有至少一个轴向支撑轴承(212，214)，所述轴向支撑轴承轴向支撑所述至少一个螺杆转子(36，38)，使得所述至少一个螺杆转子(36，38)的高压侧的端面(122，124)无接触地引导至容纳所述至少一个螺杆转子(36，38)的机器壳体(10)的朝向所述端面(122，124)的端壁(126，128)。
2.根据权利要求1所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)沿轴向方向可运动地并且朝着所述低压侧(62)加载力地设置在所述机器壳体(10)中。
3.根据权利要求2所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)沿轴向方向作用于所述螺杆转子(212，214)，使得轴向作用的轴承(104)通过支撑轴承(212,214)朝向所述低压侧的方向持续预张紧。
4.根据权利要求3所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)加载有沿轴向方向作用的弹性弹簧力，使得所述弹簧力朝着所述低压侧(62)的方向(112，114)作用到所述至少一个螺杆转子(36，38)上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)通过盘簧组(256)加载。
6.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)作用到轴承销(230)上，所述轴承销(230)支承所述至少一个螺杆转子(36，38)。
7.根据权利要求6所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于设置在所述至少一个螺杆转子(36，38)的背离所述电动机/发电机单元(132)的一侧上的轴承销(230)上。
8.根据权利要求7所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)设置在所述机器壳体(10)的轴承壳体(18)中，所述轴承壳体背离于所述电动机/发电机单元地设置。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于轴承销(230)上，所述轴承销突出所述螺杆转子(36，38)的高压侧的端面。
10.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)设置在容纳销(224)上。
11.根据权利要求10所述的机器，
其特征在于,
所述容纳销(224)设置在轴承销(230)的端部处。
12.根据权利要求10或11所述的机器，
其特征在于,
所述容纳销(224)具有凸缘面(246)，所述支撑轴承(212，214)作用于所述凸缘面上。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述容纳销(224)***到所述轴承销(230)的端部中。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述容纳销(224)通过定心锥(234，236)相对于所述轴承销(230)定心。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述容纳销的直径小于轴承销(230)的承载相应的轴承组(92，93，95，97，99)尤其所述径向轴承(102)和/或轴向作用的轴承(104)的销部段(93，95，97，99)。
16.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)的尺寸设计成使得由所述支撑轴承要接收的支撑力在轴向作用的轴承(104)的支撑力的10％到80％的范围中。
17.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)相对于相应的螺杆轴线(52，54)具有径向伸展，所述径向伸展在轴向作用的轴承(104)的径向伸展的10％至80％的范围内。
18.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)具有轴承内径，所述轴承内径小于相应的轴承组(92，94，96，98)的轴向作用的轴承(104)的内径。
19.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述至少一个支撑轴承(212，214)具有轴承内径，所述轴承内径小于所述轴承组(92，94，96，98)的径向轴承(102)的内径。
20.根据权利要求1的前序部分所述或根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述机器设有转速传感器(270)，所述转速传感器与同所述螺杆转子(36，38)之一成比例地转动的轴(97，99)耦联，并且所述转速传感器构成为电传感器发生器(272)，所述电传感器发生器产生电传感器信号。
21.根据权利要求20所述的机器，
其特征在于,
所述电传感器发生器(272)产生电压作为传感器信号。
22.根据权利要求20或21所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(272)设置在所述机器的机器壳体(10)中并且尤其在所述机器壳体中经受工作介质和/或润滑剂。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(272)具有与具有定子绕组的定子(276)共同作用的带有永久磁化的传感器转子(274)，其中在所述传感器转子(274)转动时，在所述定子(276)的定子绕组处产生与所述传感器转子(274)的转速有关的电压，所述电压表示传感器信号。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器转子(274)具有包括稀土的磁体材料，以实现永久磁化。
25.根据上述权利要求20至24中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(272)设计为使得所述传感器发生器在所述电动机/发电机单元(132)的转速情况下产生在30V和48V之间、优选地在40V和48V之间的范围中的电压，所述转速引起交流电压的如下频率，所述频率在与电动机/发电机单元耦联的供电网的电网频率的范围内。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)直接与轴端部(97，99)抗扭转地耦联并且由轴端部承载。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)设置在与所述螺杆转子(36)的轴承销(230)连接的转子支架(282)上。
28.根据权利要求26或27所述的机器，
其特征在于,
所述转子支架(282)借助定心螺杆(134)与所述轴端部(97)或所述轴承销(230)连接。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述转子支架(282)借助定心锥(234，236)相对于所述轴端部(97)或轴承销(230)定心。
30.根据权利要求20至29中任一项所述的机器，
其特征在于,
与所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)耦联的和承载所述传感器转子的轴承销(230)由轴承(96，98)定心地引导。
31.根据权利要求30所述的机器，
其特征在于,
所述轴端部(97)或定心地引导所述轴端部的轴承(96，98)的轴承销(230)从轴承(96，98)延伸最大超出如下间距，所述间距对应于轴端部(97)或轴承销(230)的直径。
32.根据权利要求20至31中任一项所述的机器，
其特征在于，
所述传感器发生器(272)设置在高压侧的轴承壳体(18)中。
33.根据权利要求20至32中任一项所述的机器，
其特征在于，
所述传感器发生器(270)的定子(276)固定地保持在机器壳体(10)的壳体元件(22)上，特别是从所述机器壳体(10)可拆卸的壳体元件(22)上。
34.根据权利要求33所述的机器，
其特征在于,
所述壳体元件(22)设有电连接套管(302)。
35.根据上述权利要求中任一项所述的机器，
其特征在于,
所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)与对应的支撑轴承(212，214)的轴承环(222)抗扭转地耦联，所述轴承环与至少一个螺杆转子(36，38)耦联。
36.根据权利要求20至35中任一项所述的机器，
其特征在于，
所述传感器发生器(272)的传感器转子(274)与轴承销(230)抗扭转地耦联，所述至少一个支撑轴承(212，214)作用于所述轴承销上。
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