压缩机组件的制作方法

1.本发明涉及一种包括马达的压缩机组件，所述马达具有驱动压缩机元件的至少一个压缩机转子的马达轴。
2.所述马达通常是电动机，但它可以是内燃机，或者原则上它可以是任何其他类型的旋转驱动器或激活器或者用于产生旋转运动的装置的组合。
3.所述压缩机组件的压缩机元件旨在用于压缩或加压流体，通常是气态流体，例如空气或另一种气体(例如氧气、二氧化碳、氮气、氩气、氦气或氢气)。然而，本发明不排除所述压缩机用于压缩或加压更稠密的流体，例如水蒸气等。
4.本发明对这样的压缩机组件特别感兴趣：其中压缩机元件是无油或不含油压缩机元件，这意味着在压缩机元件的压缩机转子本身之间没有注入用于润滑的油。
5.无油压缩机元件不是其中根本不使用油的压缩机元件，而是它通常包括用于润滑或冷却目的的油循环系统。需要通过油进行润滑或冷却的压缩机组件的元件或部件通常包括：齿轮，例如在压缩机与压缩机组件的马达之间的齿轮传动装置的正时齿轮或齿轮；压缩机出口；压缩机元件轴或压缩机转子轴的支承件；马达轴支承件；等等。
6.使用无油或不含油压缩机元件的原因是使要在压缩机元件中加压或压缩的流体保持无油或不受油污染。例如，这在食品加工应用等中非常重要。
7.可以使用不同的技术来在压缩机元件中压缩或加压流体。本发明涉及一种压缩机组件，其中压缩机元件是旋转式压缩机元件，其具有由马达驱动以进行旋转移动的压缩机转子。
8.在不将本发明限制于这个示例的情况下，本发明具体地涉及包括使用油作为润滑剂和/或冷却剂的无油双转子压缩机元件的压缩机组件。双转子压缩机元件例如可以是螺杆形压缩机元件或齿形压缩机元件。
9.然而，本发明不限于包括无油或不含油压缩机元件的压缩机组件，并且包括例如喷油压缩机元件的压缩机组件不排除在本发明之外。
10.本发明也不限于包括旋转式压缩机元件的压缩机组件，而是可以使用其他类型的压缩机元件。
11.从另一个角度来看，本发明还涉及包括油泵的压缩机组件，所述油泵用于通过压缩机组件的上述油循环回路来泵送油，并且涉及对压缩机组件中的这种油泵的可能改进。这种油泵通常用于将油从储油器或贮油槽泵送到压缩机组件的部件并返回到储油器或贮油槽。
12.此外，本发明涉及将马达轴联接到相关压缩机元件的压缩机转子的转子轴的技术。


背景技术：

13.在典型的现有技术压缩机组件中，所述压缩机组件的马达通过中间齿轮箱或齿轮传动装置以间接方式驱动压缩机组件的压缩机元件的压缩机转子轴。固定安装在马达轴和
压缩机转子轴上的齿轮彼此直接相互作用，或通过与马达轴和压缩机转子轴上的相关齿轮互相啮合的其他齿轮相互作用。
14.通常，马达轴驱动压缩机元件的凸形压缩机转子的转子轴，但并不必须是这种情况。
15.中间齿轮传动装置或齿轮箱允许以非常高的速度以间接方式驱动压缩机转子轴，同时马达轴以降低的、中等的马达速度旋转。
16.中间齿轮传动装置或齿轮箱也可以用于通过同一马达以间接方式驱动多个级，即多个压缩机元件。此外，压缩机组件的其他旋转部件(例如油泵的转子)可以借助于这种齿轮传动装置或齿轮箱以间接方式由同一马达驱动。
17.使用中间齿轮传动装置或齿轮箱来使马达轴和压缩机转子轴互连的一个明显缺点是它在压缩机组件中占用大量空间。具体地，这种中间齿轮传动装置或齿轮箱通常包括大的从动齿轮(bull gear)并且周围的齿轮箱也具有不可忽略的尺寸。这使压缩机组件的紧凑设计复杂化。
18.应用这种中间齿轮传动装置或齿轮箱的另一个缺点是它意味着由于有牵连的齿轮之间的摩擦损失等导致的能量损失，这对压缩机组件的效率和整体性能具有负面影响。
19.如所解释的，为了冷却和润滑压缩机组件的部件，通常应用油循环回路，通过油泵将油泵送通过所述油循环回路。油泵通常由驱动装置驱动，例如电动机。
20.现有压缩机组件的另一个问题是，在油泵的驱动装置发生故障的情况下，即使压缩机组件仍处于完全运行状态，压缩机组件的部件的冷却和润滑也会停止。在油泵或其驱动装置发生故障的情况下，可以通过控制装置和使压缩机组件停止的装置来采取许多措施以防止这种情况。通常，为此目的使用电子控制装置。此举本身就相当复杂，而且这种系统的安装也很不实际。此外，电子设备在高温和高压条件下肯定是相当脆弱的。这种情况急需改进的解决方案。
21.此外，油泵及其驱动装置安装在压缩机组件附近或安装在压缩机组件壳体上或内部。这些部件又占用了大量空间，从而使压缩机组件的紧凑设计变得复杂。
22.根据现有技术，提供具有单个油泵和油循环回路的多级压缩机组件也是标准做法，以出于润滑和冷却目的将油供应到形成压缩机组件的多个级的不同压缩机元件。
23.然而，这种设计的问题是，在多级压缩机组件的一个压缩机级中发生的油污染(例如由于这个压缩机级中某个部件的故障、磨损或磨蚀)很容易传送到所有其他压缩机级，这可能对其他压缩机级中的部件有害。简言之，在根据现有技术已知的这些类型的设计中，可能存在所谓的交叉污染的问题。


技术实现要素：

24.本发明的目的是克服一个或多个上述问题和/或可能还有的其他问题。
25.与目前已知的压缩机组件设计相比，本发明的一个具体目标是提供更紧凑的压缩机组件设计。
26.本发明的另一个目的是提供一种从能量的角度来看更有效并且具有成本效益的解决方案。
27.本发明的又一个目的是提高压缩机组件的运行可靠性和功能安全性，并且具体
地，其目的是在压缩机组件运行期间以有效且可靠的方式确保润滑和冷却功能。
28.本发明的另一个目的是提供一种压缩机组件设计，所述设计允许多级压缩机组件的更模块化的组合，其中每个“模块”或压缩机级作为独立的单元运行，基本上不会影响压缩机组件的其他“模块”或压缩机级。
29.本发明的又一个目的是实现一种压缩机组件的设计，所述压缩机组件具有改进的用于将油泵送通过压缩机组件的装置的集成。
30.为此，本发明涉及一种压缩机组件，所述压缩机组件包括：马达，所述马达具有驱动压缩机元件的至少一个压缩机转子的马达轴；以及油泵，所述油泵用于将油泵送通过所述压缩机组件的油循环系统，并且其中上述至少一个压缩机转子安装在转子轴上，所述转子轴通过直接联接件连接到所述马达轴以形成组合驱动轴，并且其中所述油泵直接安装在所述组合驱动轴上或所述压缩机组件的压缩机元件的另一个转子轴上。
31.根据本发明的这种压缩机组件的第一大优点是马达轴直接连接到压缩机组件的转子轴，因此不需要中间齿轮传动装置或齿轮箱来使马达和由马达驱动的相关压缩机元件互连。
32.以这种方式，可以获得更紧凑的压缩机组件，并且节省了大量的空间。
33.与没有这种中间齿轮传动装置或齿轮箱相关的另一个优点是对于将扭矩从马达轴传送到连接的压缩机转子轴没有能量损失，这与在齿轮之间传递扭矩期间在齿轮传动装置中发生一定的损失的情况相反。因此，根据本发明的这种压缩机组件更节能并且具有整体更高的性能。
34.根据本发明的压缩机组件的另一个重要且非常有利的方面是油泵直接安装在马达轴和转子轴的组合上，所述马达轴和所述转子轴通过直接联接件直接互连并且所述组合形成组合驱动轴，或者安装在压缩机组件的压缩机元件的另一个转子轴上。
35.这种配置的一大优点首先是油泵与压缩机元件通过同一马达一起驱动。这意味着当马达发生故障时，压缩机元件和油泵都会停止。以这种方式，不会发生油泵不工作而压缩机元件仍在运行的情况，当油泵由单独的驱动装置驱动时可能是这种情况。
36.另一大优点是油泵完全集成到压缩机组件的核心中，即靠近压缩机组件的驱动元件，并且更具体地，在组合驱动轴或另一个转子轴上。油泵不位于压缩机组件的外围位置，这确保了压缩机组件的非常紧凑的设计。
37.根据本发明的这种压缩机组件的又一个优点是它允许多级压缩机组件的更模块化的组合，如将在正文中通过示例进一步说明的那样。
38.应当理解，根据本发明的这种压缩机组件也更符合现代技术的趋势，其中越来越多的高速驱动器或马达和支承件正在被开发和提供。实际上，这只有在没有中间齿轮传动装置的情况下将马达轴直接联接到压缩机转子轴才有意义，前提是马达能够以在相关压缩机元件中实现流体的真实压缩所需的必要高速来驱动压缩机转子轴。
39.然而，马达轴与压缩机转子轴之间的直接联接件的选择远非明显，并且马达轴与压缩机转子轴之间的直接联接件应当根据具体情况采用适当的技术进行设计或组合。这种设计可能会受到很多因素的限制。
40.例如，大的扭矩脉动通常发生在齿形压缩机元件中，但也发生在其他压缩机元件中，从而导致对通过直接联接件传递的额定扭矩的严格要求。这意味着由直接联接件传递
的额定峰值扭矩与直接联接件的额定扭矩值之间的比率很大。
41.使马达轴与压缩机转子轴之间的可靠的直接联接件设计复杂化的另一个参数是在此类压缩机应用中需要的高运行速度，以实现真正的压缩或足够高的压缩比或通过压缩机元件的流体流量。
42.此外，直接联接件必须在其中运行的环境对其设计提出了苛刻的限制。这种环境通常是被油污染的热环境。
43.此外，通过直接联接件联接的马达轴和压缩机马达轴通常由不同的材料制成，通常具有不同的物理特性，例如像不同的热膨胀系数。这使得设计所讨论的那种可靠的直接联接件的任务更加复杂。
44.因此，实现和设计马达轴与压缩机转子轴之间的这种直接联接件是一个巨大的挑战，所述直接联接件具有相当长的使用寿命，而无需维修或维护。
45.不利于在压缩机组件中使用直接联接件的另一个因素是其在压缩机组件壳体中的位置，所述位置是压缩机组件的马达与压缩机元件之间的相当隐蔽的、不可接近的位置。
46.直接联接件的应用还可能对压缩机元件一侧的可能修改产生限制，因此它可以被视为所谓的“冷淡设计(frozen design)”。
47.本发明中提出的配置甚至更具挑战性，因为不仅马达轴直接联接到压缩机组件的转子轴，而且同时油泵也集成在压缩机组件中并与压缩机组件的压缩机元件由同一马达驱动。
48.将这种油泵直接安装在组合驱动轴或压缩机组件的另一个转子轴上并非显而易见的，因为这些轴以非常高的转速旋转，所述高的转速适用于压缩过程但对泵送过程并不一定如此。
49.距这种旋转轴的中心轴线的距离越大，安装在这个轴上的旋转元件所经历的局部速度就越高。
50.因此，当油泵的转子的径向尺寸增加时，在转子的末端处经历的速度也会增加。然而，当转子的末端的速度和泵送油的速度增加到一定水平以上时，发生气蚀的风险很大，在低环境压力(例如，高海拔)下更是如此。
51.因此，油泵的径向尺寸应当保持尽可能小，以免发生气蚀。另一方面，组合驱动轴或另一个转子轴具有至少高于某个最小值的尺寸或直径，以便能够应对施加在这些轴上的高扭矩和速度。这两种不同的要求(即要求在这些高速条件下保持油泵的径向尺寸尽可能小以及要求驱动轴具有足够大的直径或径向尺寸以能够适应高速和扭矩条件)显然是矛盾的。因此，在这两个相互矛盾的要求之间找到适当的平衡是一个相当大的挑战。
52.作为结论，可以说设计一种可靠的直接联接件在实践中并不容易实现，但它有很多优点，所述直接联接件用于在压缩机组件中将马达轴以直接方式联接到压缩机转子轴，并且其中油泵通过直接安装在组合驱动轴或压缩机组件的另一个转子上而集成在压缩机组件中。
53.在根据本发明的压缩机组件的优选实施例中，油泵安装在整体式非中空轴或轴的整体式非中空部分上。
54.根据本发明的压缩机组件的特定实施例的这种说明初看之下可能看起来相当武断，但它具有现实基础，这将在正文中变得更加清楚。
55.实际上，为了实现马达轴与压缩机转子元件的相关转子轴之间的刚性直接联接件(这种刚性直接联接件同时在例如用于组装和拆卸连接时是实用的)，但也由于其他原因，使用中空轴和螺柱的配置很方便。
56.根据本发明，将油泵安装在这种中空轴或轴的中空部分上实际上是不可行的，因为这种轴的直径将会太大以致于不能接受安装超过前述直径的油泵的转子，原因是前面提到的气蚀问题等。
57.根据本发明的建议是将油泵的转子安装在如下轴或轴部分上：所述轴或轴部分从其中心轴线到其外径完全实体化，并且其强度足以在非常高的转速下承受高扭矩载荷且足以另外承受驱动油泵的转子所需的力。实心油泵轴还具有更硬或更坚固的优点。因此，油泵轴在泵出口压力的作用载荷下的偏折会更小。通过减少泵轴偏折，降低了油泵损坏的风险。这种完全实体化的轴或轴部分也可以以减小的尺寸执行，但足够坚固以应对所有相关的载荷。
58.因此，根据本发明的压缩机组件的这种实施例的巨大优点是：可以在马达轴与转子轴之间实现刚性直接联接件，所述直接联接件在使用中也非常方便；以及同时油泵仍然安装在压缩机组件的驱动轴上，从而完全、深入地集成在压缩机组件中。
59.在根据本发明的压缩机组件的优选实施例中，油泵安装在马达或压缩机元件的非从动侧处，所述非从动侧与从动侧相对，在所述从动侧处马达轴通过直接联接件连接到压缩机元件的相关转子轴。
60.根据本发明的压缩机组件的这种实施例的一大优点是油泵设置在压缩机组件的外侧处，设置在转子轴的自由端部或马达轴的自由端部。以这种方式，油泵易于接近，例如用于维护或用于连接油管线、用于组装和拆卸油泵等。
61.在根据本发明的压缩机组件的又一优选实施例中，油泵是摆线泵。
62.摆线泵是一种非常简单的泵，它可以很容易地以小尺寸执行，并且适合于在压缩机组件中应用的高转速下使用。驱动摆线油泵所需的驱动力或扭矩是相当有限的。事实上，这是集成油泵并且具体地摆线油泵的主要优点之一，因为它是一种以小功率消耗提供油流量的有效方式。摆线泵中的间隙也非常小，以优化容积效率。这意味着与其他类型的油泵相比，摆线油泵的泄漏率较低。
63.在根据本发明的压缩机组件的可能实施例中，直接联接件是柔性联接件。
64.根据本发明的压缩机组件的这种实施例是有利的，因为柔性联接件具有由柔性直接联接件的阻尼元件提供的阻尼特性，这减少了在传动系中存在的由马达轴与压缩机转子轴之间的联接件形成的扭转振动。
65.根据本发明的压缩机组件的这种实施例的另一个优点是柔性直接联接件相对容易组装和设计。实际上，就装配中的公差而言，柔性直接联接件没有很高的要求，并且它可以应对压缩机组件的部件之间可能的错位。
66.根据本发明的压缩机组件的这种实施例的另一个优点是油泵可以容易地集成在压缩机组件中并安装在马达轴或压缩机转子之一的每个可用的非驱动侧上。
67.在根据本发明的压缩机组件的另一个可能的实施例中，马达轴与转子轴之间的直接联接件是刚性直接联接件。
68.对于以直接方式使压缩机组件的马达轴和压缩机转子轴互连来说，这可能是一个
不太明显的选择，如前所述原因很多，但它允许使压缩机组件的传动系更加紧凑。
69.首先，不再需要相对较大的柔性联接件。此外，可以通过在传动系中使用刚性直接联接件而不是柔性直接联接件来消除压缩机组件的其他部件。在这种情况下，例如可以消除驱动侧马达支承件和与这个支承件相关的油润滑通道以及相关密封件。
70.实际上，当使用刚性直接联接件时，通过刚性直接联接件将马达轴直接联接到压缩机轴的组合可以被认为是单个组合驱动轴。这种组合驱动轴一方面通过用于支撑组合轴的转子轴侧的成对的转子轴支承件，并且另一方面通过设置在马达的非驱动侧、用于支撑组合轴的马达轴部分的单个马达轴支承件，以可旋转的方式被充分地支撑在压缩机组件壳体中。
71.在又一个实施例中，甚至可以想象完全不使用支承件来支撑马达轴，从而获得马达的悬挂设计。
72.在根据本发明的压缩机组件的优选实施例中，马达轴与转子轴之间的刚性直接联接件是刚性压接联接件或刚性热缩联接件。在根据本发明的压缩机组件的又一个实施例中，马达轴与转子轴之间的刚性直接联接件是过盈配合联接件、压配合联接件或摩擦配合联接件。
73.根据本发明的压缩机组件的这种实施例的一大优点是马达轴可以压接或热缩在压缩机转子轴上以形成刚性联接件。这些制造方法非常有效、相对容易执行且具有成本效益。
74.根据本发明的压缩机组件的又一个优选方面是，为了在马达轴与转子轴之间形成刚性直接联接件，优选地，马达轴和转子轴中的一个被实施为中空轴，所述中空轴在中心处包括延伸穿过中空轴的轴向延伸通道，其中在中空轴的轴向延伸通道中设置有连接螺柱，所述连接螺柱以第一端部延伸到马达轴和转子轴中未实施为中空轴的另一个中并且所述连接螺柱在该第一端部处固定地连接到所述非中空轴，并且其中在所述连接螺柱的相对的第二端部设置有张紧装置，以用于相对于中空轴张紧螺柱。
75.根据本发明的压缩机组件的这种实施例的一大优点是，马达轴和相关的压缩机转子轴通过借助于连接螺柱彼此抵靠面向的轴端面的轴向或锥形夹紧而刚性地联接。张紧装置提供轴向力，所述轴向力迫使马达轴和压缩机转子轴的端面彼此抵靠，从而在两个端面之间产生夹紧力。
76.因此，获得了马达轴和压缩机转子轴的牢固互连，并且扭矩在这些轴之间传递而没有任何能量损失。
77.这种通过刚性直接联接件(其中连接螺柱用于产生轴向夹紧力)的互连的另一个优点是，联接件可以紧固到相关中空轴(取决于具体情况，所述中空轴是马达轴或压缩机转子轴)的非驱动侧和从其松开。以这种方式，可以在无需打开整个压缩机组件壳体的情况下开始拆卸。
78.此外，在为实现刚性联接件而应用径向压配合的情况下，可能需要连接螺柱以方便地拆卸刚性直接联接件。
79.实际上，当径向压配合(或收缩配合)用于刚性联接件时，外轴被加热并被带到内轴上。刚性联接件是在外轴冷却并因此收缩后获得的。
80.当必须拆卸这种压配合或收缩配合刚性联接件时，通常在两个相连的轴之间施加
压力油。此外，同时要被取出的轴受到拉力，所述力是通过在另一个轴上施加推力而产生的。这种作用在另一个轴上的推力可以通过上述配置中的连接螺柱以实用的方式实现。
81.在根据本发明的压缩机组件的优选实施例中，使用马达轴和压缩机转子轴的端面之间的摩擦垫片或所谓的hirth联接件或锯齿来减小确保在联接件上的适当扭矩传递和用于刚性直接联接件的适当运行所需的夹紧力。
82.摩擦垫片增加了相关轴的端面之间的摩擦，因此与不使用这种摩擦垫片时将需要的轴向夹紧力相比，可以通过较小的轴向夹紧力来防止这些端面之间的旋转移动，并且端面的摩擦力没有增加。目的当然是在施加的一定轴向夹紧力下将扭矩从一个轴传递到另一个轴，并且这在轴的端面之间没有滑动。
83.实际上，已知的是，彼此接触的平坦表面可以通过施加与平坦表面相切或平行指向的至少最小力而相对于彼此移动。所需的最小切向力取决于用于推动彼此抵接的表面而施加的法向力(与之成比例)。对于相同施加的法向力，当表面之间的摩擦力较低时，与表面之间的摩擦力较高的情况相比，这种所需的切向力将较低。
84.通过应用这种类型的摩擦垫片，也可以减小连接螺柱的尺寸或直径。
85.在使用hirth联接件或锯齿的情况下，在扭矩传送期间转子轴和马达轴的端面之间没有很大的滑动危险或根本没有滑动的危险，因为这种联接件或锯齿包括设置在每个端面处的齿，所述齿是互补的并且当结合在一起时形成轴的机械联锁。
附图说明
86.现在将参考附图进一步说明本发明，在附图中：
[0087]-图1和图2是示出根据现有技术已知的压缩机组件的两个不同实施例的示意图；
[0088]-图3和图4各自以与图1和图2类似的方式示出根据本发明的分别包括直接柔性联接件和刚性直接联接件的压缩机组件的实施例；
[0089]-图5表示由图4所示的两个压缩机组件形成的两级压缩机组件的示意图；
[0090]-图6是穿过摆线泵的截面的简化图；
[0091]-图7示出了据本发明的压缩机组件的实施例，其是图4所表示的实施例的优选替代方案；
[0092]-图8和图9以更大的比例更详细地表示由图7中的f08和f09指示的部分；
[0093]-图10和图11以与图9类似的方式、以更大的比例示出了用于在转子轴和马达轴的端面处的替代互连的相关部分；
[0094]-图12和图13分别以透视图和前视图、以更大的比例表示由图10和图11中的f12和f13指示的部分；并且
[0095]-图14至图17表示根据本发明的压缩机组件的其他实施例，它们是图7所示实施例的替代方案。
具体实施方式
[0096]
图1示出了根据现有技术已知的压缩机组件1。压缩机组件1包括驱动压缩机元件3的马达2。为了使马达2和压缩机元件3互连，压缩机组件1设置有中间齿轮传动装置4，所述中间齿轮传动装置定位在马达2与压缩机元件3之间。
[0097]
如在引言中所解释的，这种配置的一大优点是马达2的转速可以保持相对较低。这种相对较低的转速通过中间齿轮传动装置4被转换为驱动压缩机元件3的压缩机转子5和6所需的较高的转速。
[0098]
马达具有马达轴7，所述马达轴的一个端部8在驱动侧9处联接到齿轮传动轴10，所述齿轮传动轴通过成对的支承件12和13可旋转地支撑在中间齿轮传动装置壳体11中。
[0099]
马达轴7与齿轮传动轴10之间的连接通过中间联接件14实现。
[0100]
驱动齿轮15固定地安装在齿轮传动轴10上并且与从动小齿轮16相互啮合，所述从动小齿轮固定地安装在压缩机元件3的压缩机转子6之一的压缩机转子轴17上。
[0101]
压缩机组件1还包括油泵18，所述油泵没有集成在压缩机组件1中并且由另一个电动机19驱动，用于将油从储油器21穿过油循环系统20泵送到压缩机组件1并返回到储油器21。
[0102]
图2示出了根据现有技术已知的另一个压缩机组件1，其是两级压缩机组件1，其包括如前述情况中的第一压缩机元件3、以及第二压缩机元件22。
[0103]
两个压缩机元件3和22由同一马达2和马达轴7驱动，同样由中间齿轮传动装置4驱动。
[0104]
这次，中间齿轮传动装置4的主动齿轮15与用于驱动由第一压缩机元件3形成的第一级的从动小齿轮16、以及用于驱动由第二压缩机元件22形成的第二级的类似从动小齿轮23相互啮合。
[0105]
这显然是通过单个马达2同时驱动两个压缩机级的实用方式。另一方面，在彼此独立地控制两个压缩机级3和22的转速方面没有灵活性。
[0106]
油泵18为两个压缩机级3和16提供油，这意味着所谓的交叉污染的风险较高，如在引言中所解释的。
[0107]
图3示出了根据本发明的压缩机组件1。压缩机组件1包括马达2，其在这种情况下是电动机，其安装在马达壳体24中并且包括马达轴7，所述马达轴在轴向方向xx'上延伸穿过马达壳体3。马达轴7设置有马达转子25，所述马达转子在马达定子绕组26中与马达轴7一起旋转，所述马达定子绕组固定地安装在马达壳体24中。
[0108]
在马达2的驱动侧9处，压缩机元件3联接到马达2。
[0109]
如在引言中所解释的，本发明对如下压缩机组件1特别感兴趣，其中这种压缩机元件3是无油或不含油压缩机元件3。
[0110]
根据本发明，压缩机组件1的压缩机元件3优选地是双转子压缩机元件3，并且更具体地，压缩机组件1的压缩机元件3优选地是齿形压缩机元件3或螺杆形压缩机元件3。
[0111]
压缩机元件3安装在压缩机元件壳体27中并且包括压缩机转子5和6，所述压缩机转子可以彼此合作以压缩在压缩机入口29处供应到压缩机元件3的流体28。压缩或加压流体30在压缩机出口31处排出，以供应给加压或压缩流体30的消费者或消费者网络。
[0112]
在这种情况下，流体是取自压缩机元件3的周围的空气，但不一定是这种情况。
[0113]
压缩机转子5和6各自包括压缩机转子轴，分别为压缩机转子轴32和压缩机转子轴33，在所述压缩机转子轴上在中心部分中设置有压缩机转子部分，分别为压缩机转子部分34和压缩机转子部分35。
[0114]
压缩机转子部分34可以是与形成另一个压缩机转子部分35的凸形转子部分35协
作的凹形转子部分34，反之亦然。在实践中，压缩机转子部分34和35例如可以各自是螺杆形压缩机元件的螺杆形转子，或者齿形压缩机元件的齿形转子，但其他类型不排除在本发明之外。
[0115]
压缩机元件轴32和33各自由成对的压缩机转子轴支承件，分别为成对的压缩机转子轴支承件36和37以及成对的压缩机转子轴支承件38和39，以可旋转的方式支撑在压缩机元件壳体27中。
[0116]
为了通过电动机2驱动压缩机元件3，或更准确地压缩机元件3的压缩机转子5和6，根据本发明，马达轴7通过相关轴7和33的直接联接件40以直接方式联接到压缩机转子6的压缩机转子轴33。直接联接件40设置在马达轴7的自由端部41与压缩机转子轴33的自由端部42之间，并且位于设置在马达壳体24与压缩机元件壳体27之间的中间壳体隔室43中。
[0117]
马达壳体24、压缩机壳体27和中间壳体隔室43一起形成压缩机组件壳体44。
[0118]
互连的马达轴7和压缩机转子轴33以及直接联接件40的组合可以被认为形成了组合驱动轴45。
[0119]
在图3的实施例中，马达轴7与压缩机转子轴33之间的直接联接件40是柔性直接联接件46。通常，这种柔性直接联接件46将包括一个或多个阻尼元件，其有助于传动系中的振动阻尼并且可以适应相关轴7与33之间的小错位。
[0120]
由于在这种情况下使用了柔性直接联接件46，因此转子轴7通过成对的马达轴支承件47和48以可旋转的方式支撑在马达壳体24中。
[0121]
结果是压缩机元件3的压缩机转子6由马达轴7直接驱动。另一个压缩机转子5通过成对的正时齿轮49和50之间的相互作用被间接驱动，所述正时齿轮分别安装在压缩机转子轴32和压缩机转子轴33的非驱动端部51。
[0122]
最后，在马达2的非驱动侧52处，即与马达2联接到压缩机元件3的驱动侧9相对的一侧，压缩机组件1还设置有油泵18。这种油泵18这次集成在马达壳体24中或安装在马达壳体24上或安装在这个马达壳体24的马达壳体盖上。
[0123]
对于本发明而言重要的特征是：这种油泵18直接安装在电动机2的电动机轴7上或更一般地安装在组合驱动轴45上或安装在压缩机元件3的另一个压缩机转子轴32上。以这种方式，获得了油泵18在压缩机组件1中的非常深度的集成，并且可以实现压缩机组件的非常紧凑的设计。
[0124]
正如在引言中所解释的那样，将油泵18直接安装在上述轴7、32或45之一上的选择远非明显，因为这些轴7、32或45正以非常高的转速转动。
[0125]
油泵18当然旨在为压缩机组件1的油循环系统20中循环的油53提供驱动力。这种油循环系统20旨在将油53提供给压缩机组件1的部件以用于润滑目的或用于冷却目的或两者。
[0126]
油53在油泵入口54处通过吸入管线55从储油器21或贮油槽21被吸入，所述储油器或贮油槽优选地也集成在压缩机组件壳体44中，例如通过直接安装在马达壳体24下方。油进一步通过油泵压力管线56被泵送到压缩机组件1的相关部件，并返回到储油器或贮油槽21。在油循环系统20中，通常还存在油冷却器和油过滤器，它们在图中未表示出。
[0127]
压缩机组件1的通常需要润滑的部件例如是支承件(例如马达轴支承件47和48或压缩机转子轴支承件36至39)或齿轮(例如正时齿轮32和33)。需要冷却的部件例如是电动
机2、压缩机元件3的出口31处的压缩流体30、压缩机元件3本身或压缩机组件1的其他元件。
[0128]
显然，根据本发明的压缩机组件1的这种实施例非常有趣，因为实现了压缩机组件中部件的非常精细的集成。
[0129]
然而，图4示出了根据本发明的压缩机组件的另一个实施例，其中与图3的实施例相比，元件仍然更加集成或者其中一些元件被消除。
[0130]
在这种情况下，马达轴7和压缩机转子轴33同样通过直接联接件40互连，但是直接联接件40这次是刚性直接联接件57。
[0131]
在图4的示例中，马达轴7与压缩机转子轴33之间的这种刚性直接联接件57是刚性压接联接件或刚性热缩联接件57。
[0132]
在用于实现这种刚性直接联接件57的第一步中，对马达轴7的端部8进行加热以增加其径向尺寸。然后，这个具有增加的径向尺寸的加热端部8被带到压缩机转子轴33的端部42上。冷却后，马达轴的端部8收缩，并且在马达轴7与压缩机转子轴33之间获得牢固的刚性互连。
[0133]
与图3所表示的根据本发明的压缩机组件的实施例的另一个不同之处在于，在图4的实施例中，马达轴7仅通过单个马达轴支承件58可旋转地支撑在马达壳体24中。实际上，通过刚性直接联接件57刚性互连的马达轴7和压缩机转子轴33的组合被认为是刚性组合驱动轴45，其由压缩机元件壳体27中的(压缩机转子6的)成对的支承件38和39以及马达壳体24中的单个马达轴支承件58可旋转地支撑。
[0134]
当然，支承件布置的其他配置也可以用于支撑刚性组合驱动轴45。
[0135]
图5表示根据本发明的压缩机组件1的实施例，其中压缩机组件1是多级压缩机组件59，具体地包括第一压缩机级60和第二压缩机级61的两级压缩机组件59。
[0136]
第一压缩机级60和第二压缩机级61各自作为压缩机组件1执行，它们各自与图4所示实施例完全一致。
[0137]
级60和61串联连接。至此，第一级60的压缩机元件3的压缩机出口31通过流体管道62与第二级61的压缩机元件3的压缩机入口29互连。以这种方式，在第一级60中压缩的压缩流体30被供应到第二级61的入口29，在所述第二级中，压缩流体被进一步压缩并且在第二级61的压缩机元件3的压缩机出口30处排出。
[0138]
每个压缩机级60或61包括具有马达轴7的马达2以及均由马达轴7驱动的压缩机元件33和油泵18。每个压缩机级60或61的马达轴7通过直接联接件40连接到相关压缩机元件3的转子轴33，从而形成组合驱动轴45。在这种情况下，每个压缩机级60或61的油泵18直接安装在组合驱动轴45上，但是这些油泵18也可以安装在这种压缩机级60或61的相关压缩机元件3的另一个转子轴32上。
[0139]
每个压缩机级60或61包括单独的油循环系统20，所述油循环系统包括该压缩机级60或61的相关油泵18，其方式使得在多级压缩机组件59的不同压缩机级60或61的油循环系统20之间没有油53互换。以这种方式，明显避免了交叉污染。
[0140]
如图4的示例中那样，多级压缩机组件59的每个压缩机级60或61的马达轴7由单个支承件58支撑。
[0141]
根据本发明，压缩机组件1的油泵18优选地是摆线泵63。这种类型的油泵18如图6所示。摆线泵63是正排量泵，其包括内转子64和外转子65。内转子64具有n个齿66，即在所表
示的情况下为7个齿，而外转子65具有n 1个齿67，在这种情况下为8个齿67。
[0142]
转子64和65围绕它们的中心轴线旋转，分别是中心轴线a和中心轴线b，它们不重合，而是彼此有一定距离。在旋转期间，内转子64的齿66与外转子65的齿67之间的容积68不断地减小和增加，从而导致泵送作用。
[0143]
这种摆线泵63的一大优点是它可以制成相对较小的尺寸，是非常坚固且可靠的泵，具有极好的气蚀特性。
[0144]
图7示出了根据本发明的压缩机组件1的另一个实施例，其中同样应用了刚性直接联接件57以使压缩机组件1的马达2的马达轴7与压缩机组件1的压缩机元件3的压缩机转子轴33互连。
[0145]
在图7所示的示例中，为了在马达轴7与压缩机转子轴33之间形成刚性联接件57，马达轴7和压缩机转子轴33中的一个被实施为中空轴69，包括在中心处延伸穿过中空轴69的轴向延伸通道70。
[0146]
在图7的情况下，马达轴7被实施为中空轴69。在中空轴69的轴向延伸通道70中，设置有连接螺柱71，所述连接螺柱以第一端部72延伸到马达轴7和压缩机转子轴33中未实施为中空轴69或为非中空轴73的另一个中。这种非中空轴73在此处讨论的示例中是压缩机转子轴33。
[0147]
连接螺柱71以其第一端部72固定地连接到所述非中空轴73。在图7所示的示例中，这种固定连接具体地在压缩机转子轴33的自由端部42处实现。
[0148]
连接螺柱71的第一端部72与压缩机转子轴33的自由端部42之间的互连在图8中更详细地示出。为此，非中空轴73设置有内螺纹孔74，以用于接纳连接螺柱71的第一端部72，连接螺柱71的所述第一端部72设置有外螺纹75，所述外螺纹可以与非中空轴73中的内螺纹74配合。
[0149]
在连接螺柱71的相对的第二端部76处，设置有张紧装置77，以用于相对于中空轴69张紧连接螺柱71。这在图9中更详细地示出。连接螺柱71的第二端部76设置有外螺纹78，所述外螺纹可以与具有内螺纹80的螺母79配合，以用于通过对中空轴69(在这种情况下为马达轴7)施加力来紧固连接螺柱71。
[0150]
图10和图12示出了如下实施例：其中与实现刚性直接联接件57的情况相比，马达轴7与压缩机转子轴33之间的刚性直接互连57得到了改进，并且通过借助于连接螺柱71和张紧装置77预张紧马达轴7和压缩机转子轴17以产生夹紧力f来传送扭矩。具体地，使用压缩机转子轴33和马达轴7的端面82与83之间或所述端面处的所谓的hirth联接件或锯齿81减小了确保在联接件57上的适当扭矩传送和用于刚性直接联接件57的适当运行所需的夹紧力f。
[0151]
如在图12中更清楚地详细描述的，这种hirth锯齿81是通过使马达轴7和压缩机转子轴33的端面82和83实施为具有互补的、互锁的齿84来实现的，所述齿防止端面82和83在互锁状态下相对于彼此旋转。显然，不需要非常大的轴向指向的夹紧力f来防止端面82和83相对于彼此的这种旋转滑动。
[0152]
刚性直接联接件57是更互锁的联接件的另一种替代解决方案可以通过将刚性直接联接件57实施为花键联接件来实现。在这种情况下，马达轴7和压缩机转子轴33的端部中的一个设置有轴向延伸齿，所述轴向延伸齿设置在外圆周上，并且与设置在马达轴7和压缩
机转子轴33的端部中的另一个内部的轴向延伸槽互补。为了刚性且直接地联接马达轴7和压缩机转子轴33以及为了在轴7与33之间传递扭矩，所述齿被插入在轴向延伸槽中。在这种配置中，马达轴7和压缩机转子轴33的端面之间显然没有滑动的危险。
[0153]
在根据本发明的压缩机组件1的其他实施例中，马达轴7与压缩机转子轴33之间的刚性直接联接件57可以用确保可靠的扭矩传送的其他互补形状来实现。
[0154]
图11和图13示出了另一个实施例，其中相关轴7和33的端面82与83之间的摩擦通过摩擦垫片85以不太剧烈的方式进行，所述摩擦垫片是一种具有粗糙侧面86的扁平圆盘形环85并且安装在相关端面82与83之间。侧面86例如通过在相关侧面86中嵌入颗粒(例如金刚石晶体或其他颗粒)或通过为侧面86提供不平坦或不平滑的截面轮廓而被粗糙化。
[0155]
图14表示根据本发明的用于图7所表示实施例的压缩机组件1的替代和改进实施例。
[0156]
实际上，在图7所表示的实施例中，油泵18安装在实施为中空轴69的马达轴部件7上的组合驱动轴45上。这可能是有问题的，因为中空轴69应当具有足够大的壁厚度t或外径d。当马达轴7的外部尺寸增加时，这也会对安装在这个马达轴7上的油泵18产生影响。尤其是在压缩机应用中应用的高转速的情况下，增加油泵18的尺寸是有问题的，并且导致油泵18的转子末端64/66处的高速度，这即使在使用摆线泵63的情况下也会导致泵送的油53中出现气蚀。
[0157]
为了防止这种情况，在图14所表示的实施例中，油泵18安装在压缩机转子轴33的非从动侧52处的自由端部87上，在这个实施例中，所述压缩机转子轴仍形成组合驱动轴45的非中空轴部分73。该自由端部87延伸出压缩机元件壳体27。以这种方式，确保油泵安装在整体式、完全实体化的非中空或实心轴73上或该轴73的整体式、非中空、实心部分88上。因此，该轴73或轴部分88可以能够实施为具有更小的外部尺寸，其小于组合驱动轴45的中空轴部分69的外部尺寸。
[0158]
实施为非中空轴73的压缩机转子轴33的坚固性也导致改进的刚度。
[0159]
另一方面，可以增加中空轴69(其为马达轴7)的内径和/或外径，因为在组合驱动轴45的那一侧上不再受油泵18的限制尺寸的要求所施加的限制以避免气蚀。因此，连接螺柱71可以实施为具有更大的径向尺寸，并且可以在马达轴7与压缩机转子轴33之间施加更高的预载荷。这也导致更大的安全裕度。
[0160]
在图15至图17中，示出了根据本发明的压缩机组件1的另外一些实施例，其中应用了相同的原理。
[0161]
在图15的实施例中，油泵安装在压缩机元件3的另一个压缩机转子轴32的自由端部89上，所述压缩机转子轴32不是组合驱动轴45的一部分，所述组合驱动轴仍由压缩机转子轴33和马达轴7通过刚性直接联接件57的互连组成。马达轴7仍被实施为具有连接螺柱71的中空轴69。油泵18同样如图14的示例中那样安装在压缩机转子轴31的整体式非中空部分88上，顺便说一下，所述轴完全作为非中空轴73执行。
[0162]
图16所示的根据本发明的压缩机组件1的实施例与图15所表示的前一个实施例的不同之处在于，这次组合驱动轴45由通过刚性直接联接件57互连的作为压缩机转子轴33的中空轴69和作为马达轴7的非中空轴73组成。压缩机转子轴33设置有轴向延伸通道70，其延伸穿过中空轴69。连接螺柱71设置在由该压缩机转子轴33形成的中空轴69的轴向延伸通道
70中。该连接螺柱71以第一端部72延伸到马达轴7中，所述马达轴这次是非中空轴73。连接螺柱71以与前述情况类似的方式在这个第一端部72处固定地连接到非中空轴73。在连接螺柱71的相对的第二端部76处，提供了张紧装置77，以用于相对于中空轴69张紧连接螺柱71。
[0163]
油泵18仍安装在另一个转子5的整体式、完全实体化的非中空压缩机转子轴31上。
[0164]
图17所表示的根据本发明的压缩机组件1的实施例类似于图7和图16的实施例。与图7的实施例的相似之处在于，油泵18安装在马达2的非驱动侧52处的马达轴7上。与图16的实施例的相似之处在于，马达轴7被实施为非中空轴73，其连接到压缩机转子轴33。该压缩机转子轴33同样是具有中心通道70和连接螺柱71的中空轴69，所述压缩机转子轴通过刚性直接连接件57直接连接到马达轴7。因此，油泵18同样安装在轴7的整体式非中空部分88上。
[0165]
本发明决不限于如前所述的压缩机组件1的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下，以许多不同的方式应用和实施这种压缩机组件1。