螺杆压缩机制造技术

螺杆压缩机的螺杆转子对具有相互非接触啮合的双齿螺杆转子(2)和三齿螺杆转子(3)。与双齿螺杆转子相关的包角至少为800度。转子头部的平均圆周速度达到至少30米/秒的范围。在横截面中，两个螺杆转子都设有圆弧部(36.K和36.F，以及37.K和37.F)和摆线齿廓面(38和39)，在双齿螺杆转子(2)中摆线齿廓面基本高于其轮齿节圆(6)并具有凸状设计，在三齿螺杆转子(3)中摆线齿廓面低于其轮齿节圆(7)并具有凹状设计，即凹陷的。优选地，每个螺杆转子的横截面为对称的，使得在每个横截面中，轮廓面的重心位于各自转子的枢轴点(M.2或M.3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】螺杆压缩机
技术介绍
在工业压缩机技术中无油润滑压缩机变得越来越重要。由于基于环境保护法规的承诺日益增加，还有操作和处理成本的增加，以及对输送介质的纯度的更高要求，现有的有油润滑压缩机，如液环式压缩机、回转式滑片泵以及油或水喷射螺杆压缩机正越来越多地被无油润滑机器所取代。这些机器包括无油螺杆式空压机、爪泵、隔膜泵、柱塞泵、涡旋机和真空罗茨泵。然而，这些机器的共同之处在于，仍然无法在低廉的价格水平和令人满意的压缩效率的基础上，满足人们对可靠性和耐用性以及尺寸和重量方面的期望。为了改善这种情况，现有的无油润滑螺杆压缩机是一种替代，因为作为典型的双轴位移机，它们仅需以一种非常简单的方式，即所谓的“泵螺杆”，实现所要求的阶段数便可提供高压缩能力，每个位移转子有几个串联连接的封闭的具有一些包裹物的工作腔室，但是工作腔室中无需工作流体介质。此外，两个反向旋转的螺杆转子的非接触式啮合允许更高的转子速度，使得(与尺寸有关)额定吸入能力和输送速率有所增加。无油润滑螺杆压缩机可用于真空以及正压力的应用场合；其在正压力的应用中的功耗自然显著较高，因为在正压力范围内，最终的压力肯定高于2巴(绝压)，最高达15巴甚至更高，必须克服更大的压力差。在PCT的专利文献WO00/12899中描述了一种用于无油润滑螺杆位移机的简单的转子冷却系统，其中每个转子上设有圆锥形转子钻孔，冷却剂(优选为油)被引入到钻孔中，从而持续带走在压缩过程中产生的部分压缩热。在专利文献PCT/EP2008/068364中，这种方法得以发展，冷却剂通过内部的冷却剂(油)泵输送以冷却泵壳体，通过单独的热交换器形成优选的共同的冷却剂循环，以带走在输送介质的压缩过程中所吸收的那部分热量，并且带走散热损失，以在所有工作条件下保持转子对和周围泵壳体之间的间隙值。这些专利文献中有利地在压缩过程中通过相关的工作腔室/核心组件的热平衡影响散热效果，从而大大提高效率和可靠性。然而，压缩性能以及容量仍然可以被改进，并且这种改进不仅针对于无油润滑的位移机的更复杂的应用，因为目前由输送气体的入口和排放出口之间的各个串联连接的工作腔室的内部泄漏引起的损失仍然过高。这种情况亟待改进。本专利技术的目的在于，显著改善无油润滑的双轴旋转位移机的效率和压缩效率，该位移机用于在真空压力和正压力的应用中运输和压缩气体输送介质。根据本专利技术，该目的是这样实现的，无油润滑螺杆压缩机作为双轴位移机，用于真空压力和正压力，转子对在位于压缩机的工作腔室外部的同步装置的驱动下获得反向旋转并具有一定的旋转角度，该转子对由双齿螺杆转子和相啮合的三齿螺杆转子组成，其包角至少800度，但优选大于1160度，最有利地大于2600度，对于特别高的压力差的情况，包角甚至大于3500度，因为压缩能力越高包角应该越大，由此，螺杆转子高速运行，以获得至少30米/秒，更好地为45米/秒，但是最有利的是高于60米/秒或者甚至更好地大于80米/秒的转子头部的平均圆周速度，因为圆周速度越大，螺杆压缩机的效率等级就越高，由此两个螺杆转子都具有摆线齿廓面，在双齿转子中摆线齿廓面被设计为基本高于其轮齿节圆，并且摆线齿廓面是凸状的，即以球根状突出，在三齿转子中摆线齿廓面被设计通常低于其轮齿节圆，并且摆线齿廓面是凹状的，即凹陷的，因此每个螺杆转子的横截面优选为对称的，使得每个横截面的重心位于转子的枢轴点，由此，由于所谓的内部压缩比，入口侧工作腔室的容积比在出口侧大，是这样实现的，螺杆转子对任一入口侧的横截面具有比出口侧的横截面大的工作腔室的横截面，这至少要在一个螺杆转子中实施，但优选为在两个螺杆转子中，在转子的纵向轴线方向，通过预设的齿根圆半径缩短，使得与其啮合的转子的齿根圆半径增大，或者转子对的主轴螺距减小使得入口处比排放出口处增大的多，由此，在更高的内压条件下，即超过约3倍，横截面面积的减小伴随着螺距的减小，从而优选地形成在转子纵向轴线方向上的横截面的变化，以使得转子的外直径呈现圆锥形，每个螺杆转子具有至少一个恒定的直角齿锥值，由此，优选地，必须在每个螺杆转子的入口区设置具有恒定的直径值的圆柱形区域，由此，在入口区，优选设计齿廓面使得三齿螺杆转子上的齿廓面长度上延伸，优选摆线，也高于其轮齿节圆，这意味着，在轮齿系统中，双齿转子上的齿廓面也必须低于其轮齿节圆而长度上延伸，并且同样优选地，螺杆转子设有用于散热的内部转子流体冷却装置，压缩机壳体也设有用于散热的流体冷却系统，从而用于转子对以及压缩机壳体的冷却剂优选在一个共同的冷却回路中使用，从而使螺杆转子的设计参数(如头部轮廓的齿距角和每个转子的齿顶圆半径)被设计成使得双齿螺杆转子的转子平均温度相对于三齿螺杆转子的转子平均温度偏离小于25％，更好的是小于10％，这是通过转子参数的设计实现的，从热力学角度，每个转子都通过气体侧的热吸收表面、材料中的热传递和散热的冷却剂接触内部转子冷却圆锥形的表面建立起热平衡，从而导致各转子的转子平均温度也相对于周围的压缩机壳体的温度的偏离小于25％，更好的是相对于螺杆转子的最高平均温度的偏离小于10％，由此，该壳体的平均温度取决于压缩机壳体的冷却剂接触表面的尺寸和冷却剂流动参数，尤其是涉及到冷却剂质量流量和冷却剂的温度水平，并通过对螺杆转子的平均温度的适应以实现温度差的更好的最小化要求，除了每个冷却圆锥直径的路径和调节质量流量规则，每个螺杆转子有的特别影响热传导的其他可能，可选地在内部转子冷却圆锥的每个钻孔对称地设置细长的凹部，使得这些凹部都低于各自的螺杆转子齿，其可以通过钻削加工在工业上可靠地生产。根据本专利技术，还建议当齿顶圆半径被选择时，通过头部轮廓的齿距角，双齿螺杆转子上的转子齿距角肘角优选地设计为使得该齿距角肘角大于每个转子的双面压缩机壳体的孔径角。此外，根据本专利技术，每个螺杆转子刚性安装在其自身的托架轴上，由此，每个托架轴的功能包括提供冷却剂、外部同步以及安装。如果通过正齿轮进行同步，本专利技术还建议将安装在双齿螺杆转子上的齿轮侧转子的外径设计为大于双齿螺杆转子的同步齿轮的外径，使得双齿螺杆转子作为旋转单元可以被完整地安装并最终达到平衡。多个齿廓面特别是在转子的纵向轴线方向上有所不同，它们在工业上的生产通过在车床上沿转子纵向轴线方向旋转单个的点序列螺旋线相继完成，这在结合后最终形成齿廓面。根据经验，为了减少重量和压缩过程中更好的散热，建议螺杆转子对在钢托架轴上由具有高导热性的材料制成，优选为铝合金，由此，压缩机壳体同样优选为铝合金。一些技术术语的简要解释螺杆转子上的“包角”被定义为沿单个齿廓横截面之间的螺杆转子轴的所有扭转角的总和，单个齿廓横截面是当转子的纵向轴线方向上的z轴值增加时形成的。因此，z轴位置zi的齿廓横截面与在相邻位置zi+1的齿廓横截面相比，两个横截面相对于彼此扭转了角度phii，根据所选函数z(phi)可以准确地得到这个从zi到zi+1的步骤中的phii。沿螺杆转子轴横截面的所有的扭转角的总和等于包角，其在这里与双齿转子有关并缩写为PHI.2。对于三齿转子，为满足轮齿系统的要求，该扭转角必须适合于传动比，因此扭转角为相同长度的螺杆转子的给定因数。包角为阶段数的决定量度。“阶段数”是指在转子入口侧和转子出口侧之间的螺杆转子对中的封闭的工作腔室的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺杆压缩机，其运行于工作腔室中，没有工作流体介质，作为双轴旋转位移机，在真空压力和正压力应用中输送并压缩气体介质，该螺杆压缩机具有螺杆转子对，其在位于压缩机工作腔室外部、周围压缩机壳体(1)内的外部同步装置的驱动下具有一定的旋转角度并反向旋转，周围压缩机壳体(1)设有用于输送介质的入口(18)和排放出口(19)，其特征在于，两个螺杆转子设有不同数目的齿，由此，该螺杆转子对由相互非接触啮合的双齿螺杆转子(2)和三齿螺杆转子(3)，其中与双齿螺杆转子相关的包角至少为800度，由此，螺杆转子以高速旋转，从而使转子头部平均圆周速度达到至少30米/秒的范围，两个螺杆转子的横截面都设有圆弧部(36.K和36.F，以及37.K和37.F)和摆线齿廓面(38和39)，在双齿螺杆转子(2)中摆线齿廓面基本高于轮齿节圆(6)并具有凸状设计，在三齿螺杆转子(3)中摆线齿廓面基本低于其轮齿节圆(7)并具有凹状设计，即凹陷的，每个螺杆转子的横截面优选地具有对称的设计，使得在每个横截面中轮廓面的重心位于各自转子的枢轴点(M.2或M.3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.08 DE 102012009103.61.螺杆压缩机，其运行于工作腔室中，没有工作流体介质，作为双轴旋转位移机，在真空压力和正压力应用中输送并压缩气体介质，该螺杆压缩机具有螺杆转子对，其在位于压缩机工作腔室外部、周围压缩机壳体(1)内的外部同步装置的驱动下具有一定的旋转角度并反向旋转，周围压缩机壳体(1)设有用于输送介质的入口(18)和出口侧的出口腔室(19)，其特征在于，两个螺杆转子设有不同数目的齿，由此，该螺杆转子对由相互非接触啮合的双齿螺杆转子(2)和三齿螺杆转子(3)，其中与双齿螺杆转子相关的包角至少为800度，由此，螺杆转子以高速旋转，从而使转子头部平均圆周速度达到至少30米/秒的范围，两个螺杆转子的横截面都设有圆弧部(36.K和36.F，以及37.K和37.F)和摆线齿廓面(38和39)，在双齿螺杆转子(2)中摆线齿廓面高于轮齿节圆(6)并具有凸状设计，在三齿螺杆转子(3)中摆线齿廓面低于其轮齿的节圆(7)并具有凹状设计，即凹陷的。2.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，入口侧的所述工作腔室的容积大于排放出口侧的所述工作腔室的容积。3.根据权利要求2所述的螺杆压缩机，其特征在于，入口侧的所述横截面的横截面面积(40)大于出口侧的横截面，这通过在至少一个螺杆转子中，所述转子的纵向轴线方向上，齿顶圆半径(30或31)的单调减小3％至20％，以及各自啮合的齿根圆半径的相应增加来实现的。4.根据权利要求2或3所述的螺杆压缩机，其特征在于，在所述转子纵向轴线方向上所述转子对的主轴螺距(m(z))减小，使得在入口(18)处的主轴螺距比出口腔室(19)处的主轴螺距大1.5倍至4倍。5.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，随着所述转子的外直径(30和31)的变化，每个螺杆转子(2和3)形成了圆锥形外形，其中每个螺杆转子具有至少一个直角齿锥值。6.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，在入口区，齿廓面(38和39)被设计为使得在三齿螺杆转子(3)中，齿廓面(39)在长度方向上延伸并高于其节圆(7)，这意味着根据轮齿系统，双齿螺杆转子(2)中的齿廓面(38)也必须在长度方向上延伸并低于其节圆(6)。7.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，螺杆转子(2和3)都设有锥形内部转子流体冷却系统(8和9)并且利用其通过冷却剂流体(23)运行。8.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，压缩机壳体(1)也设有用于散热的流体冷却系统(12)，其利用用于螺杆转子(2和3)的内部转子流体冷却系统(8和9)运行，形成共同的循环。9.根据权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，在所述转子的纵向轴线方向上，转子头部轮廓(34)的齿距角和每个螺杆转子(2和3)的齿顶圆半径(30和31)，被设计成使得双齿螺杆转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：拉尔夫·斯蒂芬斯，
类型：发明
国别省市：德国;DE