螺杆机制造技术

一螺机（１０），其具有一个限定部分重叠的孔（１２－１、１２－２）的转子壳（１２）。凹转子（１４）位于孔（１２－１）中，凸转子（１６）位于孔（１２－２）中。在这些转子的齿尖（１４－１、１６－１）上沉积有耐磨涂层。在这些转子的齿根（１４－２、６－２）上沉积有适合的涂层。在上述孔与转子共同起作用的表面上沉积有适合的涂层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在一种传统的螺杆机中，一个凸转子和一个凹转子分别平行地位于限定在一个转子壳体内的部分重叠的孔中，共同作用以聚集和压缩气体容积。虽然两个转子是最通常的设计，但三个或更多的转子可以共同成对作用。凸转子和凹转子的齿廓以及齿和齿槽的数目不同。例如，凹转子可以具有由六个齿槽分开的六个齿，而与之共轭的凸转子可以具有由五个齿槽分开的五个齿。相应的，齿和齿槽的每种可能的组合在转子间的共同作用是发生在一个基圆上的。共轭转子对之间的共同作用是滑动和滚动接触的组合，这产生不同的磨损率。除了成对共同作用之外，转子还与壳体共同作用。因为转子接触的所有组合都发生在共轭对之间，不同结合之间的密封/泄漏可能会由于加工公差和磨损情况而不同。尽管加工公差由于附带的加工成本而被精密的把握，并且提供了足够的润滑和其它的液体喷射来进行密封，但还可能出现上述情况。螺旋转子的共轭对的轮廓设计必须在大部分的部段内设有余隙。大量因素导致设置余隙的需要，这些因素包括由于气体在压缩过程中被加热而导致转子的热膨胀；转子由于来自压缩过程的压力负载而产生的偏差；支撑轴承结构的公差和转子的机加工公差有时可能倾向于使转子彼此靠得太近，这将导致干扰；并且转子轮廓上的机加工公差本身就可导致干扰。叠加在上述因素上的是从吸气到排气的过程中伴随压力和温度的增加的压力和温度梯度。压力梯度在操作中通常是沿一个方向的，从而流体压力倾向于迫使转子向吸气侧运动。转子通常在每一端安装于轴承上，从而同时提供了径向和轴向约束。转子在排气侧的端隙对于密封是关键的，流体压力倾向于打开该端隙。在转子上有某些部段，例如接触带，在该处转子之间保持零余隙。转子限定接触带的部段是在转子间传递所需转矩的区域。转子之间的负载对于凸转子驱动和对于凹转子驱动是不同的。在凸转子驱动中，转子之间的负载可以等于整个压缩机转矩的大约10％，而在凹转子驱动的情况中，转子之间的负载可以等于整个压缩机转矩的大约90％。这些部段通常位于转子的节圆附近，该位置是在转子上导致滚动接触的等转速位置，从而减小了或者就没有滑动接触，并因此减少了磨损。大量的端运行余隙必须被保持在螺杆压缩机的排气端，以防止由于转子咬粘而引起的失效。咬粘可能由于转子的热膨胀引起，或者由于压缩过程中因压力脉动在转子和端壳之间产生的断续接触引起。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是减小螺杆机中的泄漏。本专利技术的另一个目的是在不增加泄漏的情况下，放宽机加工公差。本专利技术的再一个目的是减少螺杆机中所需的油密封。本专利技术的另外的目的是使由于摩擦造成的功率损耗最小，并防止磨损。通过本专利技术的完成，这些目的和其它的目的都将变得清楚。按本专利技术，一涂层被涂敷到螺旋转子和/或壳体的内孔表面的一个或多个部分上。在本专利技术的一方面中，一低摩擦的耐磨材料可位于转子齿尖，在这里转子可具有与壳体的正常接触以及相互的正常接触。这些转子彼此成对共同作用，也与壳体共同作用。而精密的机加工公差减少了由于转子自身之间以及与壳体之间的共同作用而造成的泄漏，通过结合精密公差或者按照精密公差也可以完成其它的事情。合适的低摩擦的耐磨材料的实例包括多层的金刚石状碳(DLC)涂层、氮化钛和其它的单一材料，单一的氮化物涂层以及硬质合金和陶瓷涂层，它们具有高的耐磨性和低的摩擦系数。在本专利技术的另一方面中，合适的涂层可位于壳体的内孔表面和/或转子齿槽上。合适的涂层的实例包括例如磷酸铁涂层、磷酸镁涂层、镍汞聚合物和其它材料，它们在施加力时产生弹性。合适的涂层在壳体的内孔表面和/或转子齿槽上位置可以减少泄漏和油密封的需要，而却放宽了加工公差。一涂敷有低摩擦的耐磨材料的表面或者通过等同处理的表面比一个未处理的表面更能容忍滑动接触。这存在一种与这样的处理有关的协同效果，即该被涂敷的表面对于滑动接触具有更大的耐受度。按本专利技术的又一方面，这允许接触带从节圆更远离地运动开，从而进一步减小了接触力并减小了在带有再定位的接触带的被处理的转子上的全部磨损的可能。在传统实践中，是将接触带靠近转子的节圆设置，如所指出的，这体现了接近纯滚动接触的需要。接触带的位置是一个设计特征，并可从节圆或者是你想设置的位置处去除。通过从节圆处移走接触带，转子之间的负载便可被减小，这对于凹转子驱动而言特别重要的。随着接触开始从节圆移开，这里就有更多的滑动接触，而不是纯滚动接触。如果相应的节圆与凸转子的齿根圆和凹转子的齿顶圆一致，则涉及由啮合的转子齿尖和螺杆机相邻孔之间的交点的边缘所限定的泄漏区的气穴区只可被减小到零。这必定需要接触带要远离节圆设置，以响应传动角、接触压力、凸转子的齿根半径的切削性和将发生的滑动量之间的协调。维持这种大的端齿侧隙的代价是增加了从高压区向低压区的泄漏。按本专利技术的另一方面，通过在转子的端表面上或在端壳的表面上涂敷一层具有低摩擦系数的耐磨涂层，或者通过在转子端部和端壳之间插入一被涂敷了的构件，上述端齿侧隙至少可被减少50％。由于排气端的减少的泄漏，改善了压缩机的性能。附图说明为了更完整地理解本专利技术，现在请参见下文结构附图对各种实施例进行的详细说明，附图所示为图1是通过一个螺杆机的横截面图；图2是图1螺杆机的部分截面图；图3是图1螺杆机的排气端的一部分的放大视图；图4是图1的带有本专利技术所示的各种涂层的放大部分；图5是部分截面图，表示了涂敷在转子端部上的DLC；图6是部分截面图，表示了涂敷在排气端壳上的DLC；和图7是部分截面图，表示了一个DLC涂层盘；图8是DLC涂层的放大视图；和图9是图1的转子对的轴向段的透视图。具体实施例方式在图1中示出了一个螺杆机10，例如一个螺杆压缩机，其具有一个转子壳体或壳12，部分重叠的孔12-1和12-2位于该壳体中。具有一个节圆PF的凹转子14位于孔12-1中。具有一个节圆PM的凸转子16位于孔12-2中。由点A和B所示的平行轴线垂直于图1的平面，并相隔一个等于凹转子14的节圆PF的半径RF和凸转子16的节圆PM的半径RM之和的距离。由点A所示的轴线是凹转子14的转轴并通常为孔12-1的中心，孔12-1的直径通常与凹转子14的齿顶圆TF的直径相一致。同样，由点B所示的轴线是凸转子16的转轴并通常为孔12-2的中心，孔12-2的直径通常与凸转子16的齿顶圆TM的直径相一致。典型的情况为，转子和孔的中心线错开一个非常小的量，以补偿余隙和偏差。忽略操作余隙，孔12-1的经过与孔12-2部分重叠的部分的延伸部在与凸转子1 6的齿根圆RMR切点处与线A-相交。同样，孔12-2的经过与孔12-1部分重叠的部分的延伸部在与凹转子14的齿根圆RFR的切点处与线A-B相交。该共同点由F1、M1标出，其中F1是相对于凹转子14的，M1是相对于凸转子16的。在所示实施例中，凹转子14具有六个由六个凹齿槽或齿槽14-2分开的齿刃或齿尖14-1，而凸转子16具有五个由五个凹齿槽或齿槽16-2分开的齿刃或齿尖16-1。相应的，转子16的转速是转子14的转速的6/5或120％。或者是凹转子14，或者是凸转子16，都可以被连接到一个原动力(未示出)上，并作为驱动转子。也可以使用其它个数的凹和凸齿刃和齿槽的结合。现在参见图2和3，转子14具有一个轴部14-3，其带有一个在轴部14-3和转子14之间形成的轴肩14-4。转子14的轴部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆机，其包括一个具有一对平行的部分重叠的孔的转子壳；一对位于所述孔中的共轭的互相啮合转子，所述转子中的每一个都具有螺旋形的齿和介于其间的齿槽；所述转子具有接触带，转矩在该接触带处被从一个转子传递到另一个转子上；其特征在于，一耐磨涂层位于所述齿的该接触带上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JW布斯，CV库珀，RT德罗斯特，H杜，HE伊顿，HE卡利法，KB库马，RR林，PH麦克卢斯基，R德布洛伊斯，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]