專利名稱：用于螺桿式壓縮機的轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于螺桿式壓縮機的轉子。
背景技術：
眾所周知，螺桿式壓縮機具有驅動器和螺桿式壓縮機元件，其中驅動器通常為馬達的形式，壓縮機元件具有外殼，在外殼內具有兩個嚙合的轉子，所述轉子中的一個通過或不通過傳動裝置由上述驅動器驅動。由于轉子的嚙合，在螺桿式壓縮機的操作過程中，流體(諸如空氣)在螺桿式壓縮機元件的入口被吸入，然后所述流體在兩個轉子之間被壓縮，最后在某個出口壓力下在壓縮機元件的出口側被排出。轉子的嚙合螺桿成形部件被稱作轉子主體。眾所周知，轉子之一為具有葉片的陽轉子的形狀，而另一個轉子為具有凹槽的陰轉子的形狀，其中陽轉子的葉片以已知的方式與所述凹槽嚙合。為了能夠驅動轉子，轉子主體通常在至少一端上具有軸頸。泄漏損失引起螺桿式壓縮機的效率降低。為了限制這些泄漏損失，轉子之間的間隙以及轉子與螺桿式壓縮機外殼之間的間隙必須保持盡可能地小。此外，為了防止發生損傷，優選避免在轉子主體和螺桿式壓縮機的外殼之間發生任何直接接觸，因此轉子不僅必須足夠牢固，而且其剛度還必須足夠大。由于這個原因，用于螺桿式壓縮機的轉子在傳統上被制成單個部件。其缺陷是在生產過程中會浪費材料。這種單個部件的轉子的另一缺陷是整個轉子(即，轉子主體和軸頸)必須用同種材料制造。然而，轉子的不同部件對所用的材料具有不同的要求。可以接受的軸頸必須傳遞大的作用力，并且必須具有非常堅固的軸承。實際上，軸頸本身不能被用作軸承的內環。要做到這一點，不僅需要特殊類型的鋼材，還需要對相應的軸頸進行特殊的磨光。然而，由于對這種特殊類型鋼材的處理更為困難以及其中涉及的成本，整個轉子均利用這種特殊鋼材來制造并不是顯而易見的。用于螺桿式壓縮機的轉子的轉子主體優選制造成盡可能得輕。這是為了讓轉子在螺桿式壓縮機工作期間具有高轉數所期望的。根據壓縮機元件的內部壓力比，在壓縮過程中，吸入的流體可能強烈地發熱。這些熱量的一部分借助對流通過轉子排出。因此，轉子的溫度可能在局部上升到非常高的水平。 而且，當出現這種相對高的溫度時，仍然必須保證轉子的強度和剛度。為了避免與外殼發生接觸，同時減少泄漏損失，必須為轉子主體選擇熱膨脹系數低的材料。單件轉子的另一缺陷是難以在其中提供合適的冷卻通道。雖然能夠提供貫穿整個轉子的中央冷卻通道，但是冷卻效率有限。
毫無疑問，冷卻通道的尺寸不可以導致結構出現顯著的弱化。這樣導致所引入的冷卻通道與轉子外表面之間的距離過大，從而不能實現有效的冷卻。另一個缺陷是在只有單個部件(諸如軸頸或轉子主體)受損的情況下，難以或者甚至不能對轉子進行修理。另一不利之處是，難以將傳感器放到轉子中，例如用于測量振動或溫度。從上述內容中可以明顯看出，用于螺桿式壓縮機的單件轉子具有一系列缺陷。
發明內容
因此，本發明旨在為缺陷中的至少一個提供一種解決方案。為此，本發明提供一種用于螺桿式壓縮機的轉子，所述轉子包括轉子主體和軸桿， 所述軸桿至少部分伸入或者貫穿所述轉子主體中的位于中央的或大致居中的軸向鉆孔或通道，根據本發明的特定特征，所述軸桿包括伸展元件，轉子主體或其至少一部分通過拉伸元件保持在軸桿上，所述拉伸元件相對于軸桿沿軸向被鎖定或者能夠被鎖定，并且通過所述伸展元件相互連接，其中所述伸展元件在將轉子主體組裝到軸桿上的過程中通過拉伸負載受到預拉伸，并且在鎖定所述拉伸元件并且去除拉伸負載之后，保持受到軸向預拉伸力作用，其中在轉子未被裝入時，所述軸向預拉伸力等于伸展元件材料的屈服強度的至少 30%，并且由通過轉子主體或其一部分保持分開的所述拉伸元件實現。其中，“轉子未被裝入”是指，轉子被組裝但是未被裝入到壓縮機元件中。因此，它涉及這樣一種狀態，其中沒有氣體作用力或任何其它作用力被施加到轉子上，并且轉子處于環境狀態(例如室溫、大氣壓力...)中。材料的屈服強度在文獻中還被稱作這種材料的屈服點。單獨制造轉子主體和軸桿所獲得的第一個優點是在生產過程中材料損失更少。另一個優點是，將轉子主體保持在軸桿上的預拉伸張力被精確掌握，并且能夠被測量，因為在將轉子主體組裝到軸桿上的過程中，只會形成拉伸張力，因此不希望出現和不受控制的拉伸應力不會出現，例如由在下列情形中可能存在的螺紋摩擦現象引起的，即，在所述情形中，轉子主體通過拉伸螺栓固定在軸桿上，而所述拉伸螺栓通過預設的力矩被緊固，從而引起確定的拉伸應力。這種螺紋摩擦非常難以控制，并且決定于很多種參數，諸如螺栓的潤滑、組裝過程中的溫度(其影響部件的膨脹)、螺栓的制造公差等，因此對于特定的拉伸力矩而言，必須考慮所產生的拉伸應力上的特定誤差量。另一個優點是，轉子主體和軸桿可以使用不同的材料，以便將轉子的不同部件的機械和熱負載考慮在內。因此，例如能夠用鋼材制造轉子的軸頸以獲得有利的軸承，而利用另一種材料制
造轉子主體。例如，用不銹鋼或青銅制造轉子主體使得轉子主體非常耐腐蝕。如果價格是極為重要的，那么鑄鐵也合適。使用陶瓷材料或者玻璃則提供高耐熱性和低膨脹系數。鋁則提供獲得輕質產品的優點。不同類型的有機或無機材料(諸如合成材料)，無論是否進行了纖維強化處理，都可以被用于制造轉子主體。當然，轉子主體也可以用鋼材制造。在這種情況下，甚至可以選擇與軸桿的情況相比不同的處理或不同類型的鋼材。
顯然，也可以使用其它材料來制造不同的部件，諸如例如軸頸、伸展元件和轉子主體。根據本發明，轉子主體例如還可以用不同的材料制造，這將在下面參考附圖來描述。又一個額外的優點是，能夠更加容易地修理或替換有缺陷的部件，諸如受損的軸頸或者轉子主體的受損面。在這種情況下，不再需要更換整個轉子，而對于單部件轉子而言正需要如此。必須特別注意由所組成的轉子提供的有關冷卻方面的主要優點。這將在說明書中參考附圖進行更為詳細地解釋。本發明還提供了用于生產上述轉子的方法，該方法包括以下步驟在轉子主體上提供位于中央的或大致居中的軸向鉆孔或通道；將軸桿的至少一部分放到該鉆孔或通道中，其中所述軸桿包括伸展元件；給伸展元件加載拉伸應力，以對該伸展元件預加壓力；將拉伸元件放置到伸展元件的兩側上，其中所述伸展元件將拉伸元件相互連接， 所述拉伸元件相對于軸桿沿軸向被鎖定或者能夠被鎖定在合適位置上，使得在去除拉伸負載之后，它們將通過轉子主體或其一部分保持分開，從而保持伸展元件處于預加壓之下。
為了更好地解釋本發明的特性，下面參考附圖僅以舉例而非限制性的方式描繪用于螺桿式壓縮機的根據本發明的轉子的優選實施例，在附圖中圖1示意性示出了根據本發明的轉子的外部視圖；圖2示出了根據圖1中的線II-II的剖面；圖3-10示出了與圖2類似的剖面，但是為關于根據本發明的用于螺桿式壓縮機的轉子的不同實施例的；圖11示出了組裝過程中圖10的轉子。
具體實施例方式圖1和2示出了用于螺桿式壓縮機的根據本發明的轉子1，其中轉子1被制成陽轉子1的形狀，其包括陽轉子主體2，主體2具有葉片和兩個側向突出的軸頸3、4。其中，陽轉子主體2的葉片制成為能夠與第二陰螺桿(未在附圖中示出)配合，所述陰螺桿為此設有凹槽，所述葉片嚙合在所述凹槽中以吸入和壓縮流體，例如空氣。大致居中的軸向連續通道5貫穿轉子主體2，軸桿6的至少一部分穿過通道5。根據本發明，所述軸桿6包括伸展元件7，在本例中，其形成所述軸桿6的穿過通道 5的部分中的一部分。在本例中，所述伸展元件7制成為軸桿6的位于中央通道5的一部分附近的直徑收縮部8的形狀。在此，收縮部8意味著軸桿6具有腰部，或者換句話說，軸桿6的一部分具有變小的直徑。“軸向通道”的表述意味著通道5實際上沿軸向穿過轉子主體2，但是不排除通道5的方向相對于轉子主體2的軸向方向偏離0-20度的情形。根據本發明，也不要求所述軸向通道5是筆直的，通道5也可以沿著特定的彎曲路徑行進，只要通道5的遠端位于轉子主體2的相對兩側上。此外，該通道在與軸桿6的方向垂直的平面上的表面面積可以沿著軸桿6的長度方向具有變化的尺寸。轉子主體2和軸頸3、4被夾緊在一起，以使轉子主體2或者至少它的中央部分受到軸向壓力。在該實例中，在轉子主體2上產生的壓力通過作用在轉子主體2的端部平面 9、10上的作用力實現，而所述作用力由借助所述伸展元件7互連的拉伸元件11、12施加。根據本發明，在轉子1的制造過程中，通過預加壓使伸展元件7受到拉伸張力作用，此后在其伸展狀態下，通過拉伸元件11、12固定伸展元件7。在未裝入轉子1時，根據本發明，該預拉伸量等于伸展元件材料的屈服強度的至少30%，優選為該屈服強度的至少50%，根據更優選的實施例，為該屈服強度的至少70%。在此，施加在轉子主體2上的軸向作用力優選等于至少IX IO4牛頓，并且實際上可以高達IX IO6牛頓或更高。第一拉伸元件11形成為軸桿6的直徑增大部的形狀，以便形成軸環13。軸桿6的該直徑增大部被選擇成該增大的直徑D大于中央通道5的直徑d。第一拉伸元件11的軸環13抵靠著轉子主體2的端部平面9受到拉伸。在所示實施例中，端部平面9上形成有附加的凹部14，以便在組裝的轉子1中，軸環13伸入凹部14。凹部14不是本發明所必需的。第二拉伸元件12由沿軸頸4側面設置在軸桿6上的螺母15形成。螺母15的螺紋16在軸頸4與轉子主體2的連接處附近與設置在軸桿6上的外螺紋17配合。在該實施例中，在螺母15的端部平面18上設有凹部19，軸桿6的凸起邊緣20安裝在其中。在所示實施例中，在轉子主體2的端部平面10上還另外形成有凹部21，以便在組裝的轉子1中，螺母15的所述端部平面18座落在該凹部21中。對于本發明而言，螺母15的凹部19、端部平面10上的凹部21以及軸桿6的凸起邊緣20都不是必需的。用于螺桿式壓縮機的根據本發明的轉子1的制造方法非常簡單，且具體如下。軸桿6借助于軸頸4滑動穿過轉子主體2的中央通道5，使得第一拉伸元件11的軸環13抵靠轉子主體2的端部平面9，更具體地是座落在凹部14中。然后，沿著軸頸4側面將螺母15放置到軸桿6上。然后，通過從外部施加的較大作用力使軸桿6發生彈性地或主要為彈性地伸展。 由于軸桿6在形成伸展元件7的收縮部8的高度上具有較小的直徑，因此在該區域上發生的伸展將是最大的。根據本發明，這可以通過在軸桿6兩端施加相反方向的作用力，或者通過抵靠轉子主體2的端部平面9或10而分別將作用力施加到各軸頸上來實現。在軸桿6受到拉伸的狀態下，通過手或確定的力矩向下擰動螺母15，直至抵靠轉子主體2。
當軸桿6上的外部拉伸作用力被去除時，轉子主體2將在軸桿6的軸環13( —方面)和螺母15的端面18之間(另一方面)受到大的軸向作用力拉伸。由于伸展元件7上的拉伸應力，拉伸元件11和12將在轉子主體2上施加相應的軸向作用力。為此，軸環13與轉子主體2的端部平面9上的凹部14之間的接觸表面和螺母15 的端面18與轉子主體2的另一端部平面10上的凹部21之間的接觸表面的尺寸必須大到足以將壓縮應力傳給轉子主體2。螺紋16和17的尺寸必須被設計成這些螺紋能夠將軸向力(其實際上與伸展元件 7上的力相等)傳給對方。形成伸展元件7的收縮部的直徑由軸桿6的制造材料的屈服強度決定。屈服強度越高，則可被選擇用來以相同的作用力抵靠轉子主體2拉緊拉伸元件11 和12的減小越大(因此，減小的直徑也更小)。楊氏模量或E模量決定軸桿6在拉伸過程中的伸長量。更大的伸長量因而可以使組裝變得簡單。在材料具有較低E模量的情況下，應用相同的拉伸應力將導致較大的伸展。 當在組裝之后去除外部負載時，在E模量較低的情況下，由拉伸元件11和12施加在轉子主體2上的作用力將變化較小。圖3中示出的第二實施例與圖1和2的第一實施例大部分相同。在該實施例中，同樣設有穿過轉子主體2的大致居中的軸向通道5。而且，在此例中，軸桿6集成有軸頸3和4、第一拉伸元件11和伸展元件7的功能。 在此，伸展元件7也形成為軸桿6的位于連續中央通道5的一部分附近的收縮部8。然而，在此例中，在圖1和2的第一實施例中構成第二拉伸元件12的螺母集成在轉子主體2中。為此，在端部平面10的高度上，在轉子主體2中設有內螺紋22。在根據本發明的轉子1的組裝狀態下，內螺紋22與軸桿6上的外螺紋17配合作用。在此例中，除了螺紋22之外，還在通道5的壁上設有內緣23。在所示實例中，在中央通道5的延長部分上，將襯套形狀的部件M放置于轉子主體2的端側10，盡管根據本發明，并非嚴格需要具有所述襯套形狀的部件24。根據此實施例的轉子1的制造方法也是非常容易的，并且與第一實施例的方法相似。借助于軸頸4將軸桿6穿過設在轉子主體2上的連續中央通道5，此后可以利用螺紋17和22例如手動地向下擰動軸桿6和轉子主體2。然后，利用大的外部作用力使軸桿6受到彈性拉伸。由此形成的伸展狀態與第一實施例類似。在受到拉伸的狀態下，繼續向下擰動轉子主體2，直至凹部14的底部壁壓靠軸桿6 的軸環13，此后去除外部作用力。必須對于在出現的應力和變形方面到的觀察作出與第一實施例中一樣的觀察。圖4示出了轉子1的實施例，其中與上述前面兩個實施例不同地形成軸桿6。在第三實施例中，轉子主體2也具有大致居中的軸向通道5，軸桿6可以通過該通道5引入。
為此，必要時，在轉子主體2的端部平面9和10上形成凹部14和21。在此例中，軸桿6被形成為復合部件的形式，其由軸頸3和4以及伸展元件7構成。軸頸3和4優選形成為圓柱形部件。這些軸頸3和4在其端部平面25和沈上具有比連續的中央通道5的直徑d略小的直徑Dl。在端部平面25和沈上形成未貫通的中央鉆孔27或者所謂的盲孔。最后在鉆孔 27上形成內螺紋觀。這些鉆孔27可以形成為通孔，從而分別貫穿軸頸3或4。在與端部平面25和沈相隔一定距離的位置處，在軸頸3和4上設置軸環四，其同樣可以形成為凸起邊緣。在軸頸中的至少一個、在此例中是在軸頸4上，在軸桿6的外表面的介于軸環四與端部平面26之間的區域上布置外螺紋30。在此實例中，拉伸元件11和12形成為其內徑比位于軸環四和端部平面25、沈之間的軸頸3、4的直徑略大的套筒31和32的形式。套筒31和32可以在端部平面；34上具有凹部33。在此例中，可以與軸頸3和4上的軸環四對應地選擇凹部33的直徑。另外，可以在另外的軸環35的相對的橫向端部上設置套筒31和32。在此例中， 軸環35的高度被確定成軸環35在這個高度上的直徑分別與轉子主體2的凹部14或21 —致。顯然，套筒31或32之一能夠被集成在軸頸3或4中。在拉伸元件中的至少一個、在此例中是在拉伸元件12上設置能夠與軸頸4上的外螺紋30配合的內螺紋36。在此例中，伸展元件7形成為兩端具有外螺紋37的近似圓柱體。伸展元件7的尺寸被制造成伸展元件7兩側的外螺紋37能夠與分別形成與軸頸 3和4的端部平面25或沈中形成的中央鉆孔27上的內螺紋洲配合。對于該實施例，用于螺桿式壓縮機的轉子1的組裝方法也是非常容易的，并且具體如下。將伸展元件7連接至軸頸3或4之一，例如連接至軸頸3。這通過將外螺紋37之一擰到所涉及的軸頸3的中央鉆孔27中的內螺紋觀中來完成。將套筒31放置到軸頸3上。如果在套筒31上形成有凹部33，則凹部33將抵靠軸頸3的軸環四。如果未形成凹部33，則套筒31可以通過其端面34抵靠軸環四。伸展元件7與軸頸3和套筒31的組件與伸展元件7 —起被引導穿過轉子主體2 中的連續中央通道5，使得套筒31的凸起邊緣35抵靠轉子主體2在凹部14中的端部平面 9。如果沒有凹部14，則套筒31可以通過其相應的端部平面直接抵靠著轉子主體2的端部平面9。然后，將套筒32放到軸頸4上。如果在套筒32上形成有凹部33，則凹部33將抵靠軸頸4的軸環四。如果未形成有凹部33，則套筒32可通過其端面34抵靠軸環四。然而，根據本發明，并不嚴格要求具有這種軸環四。然后，將具有如此布置的套筒32的軸頸4連接至伸展元件7與軸頸3和套筒31的組件。為此，將軸頸4的中央鉆孔27上的內螺紋觀向下擰到伸展元件7的外螺紋37上。于是，通過外部施加的大的作用力使復合軸桿6受到彈性拉伸。在受到拉伸的狀態下，將套筒32向下擰動。當復合軸桿6上的外部拉伸力被去除時，套筒31的凸起邊緣35將座落在轉子主體2的端部平面10的凹部21中。套筒31上的凹部33將抵靠軸頸3的軸環四。另一套筒32將通過其凸起邊緣35座落在轉子主體2的端部平面10的凹部21中。 套筒32上的凹部33將抵靠軸頸4的軸環四。由于伸展元件7上的拉伸應力，此處主要由套筒31和32形成的拉伸元件11和12 向轉子主體2施加相應的軸向壓力。該實施例提供了以下優點，S卩伸展元件7的材料可以與軸頸3、4的材料和轉子主體2的材料獨立地進行選擇。如上所述，伸展元件7在應力期間產生更多的伸長將使組裝變得容易。這可以通過合適選擇伸展元件7的材料來實現。例如，通過選擇具有較低E模量或較高屈服強度的材料施加相同的拉伸應力將導致產生較大的伸展。在此例中，當在組裝之后將外部負載去除時，由拉伸元件31和32施加在轉子主體 2上的作用力也將較少變化。在此例中，軸頸3、4自身可以由剛性更大的材料(因此具有更高的E模量)制造。圖5示出了如何對圖4的實施例進行修改以解決前面指出的有關冷卻轉子1方面的問題。該實施例變型的組件和裝配方法與圖4所示實施例相似，然而，在此例中，套筒31 與軸頸3形成一體。由于伸展元件7的橫截面小于上述中央軸向通道5的橫截面，因此在轉子1被組裝時，軸桿6和轉子主體2之間留有腔38。在所定義的實施例中，所述腔38形成用于引導冷卻劑通過轉子1的冷卻通道39 的一部分。冷卻通道39還包括鉆孔40，其形成在軸桿6的相應軸頸3和4中，并且通過這些鉆孔40的一個或多個內部支路41連接至所述腔38，并且在這樣的情況下，還通過所述軸向通道5的外周壁上的螺旋凹槽42的一部分(所述一部分在轉子主體2和在所述通道5中延伸的軸頸3或4的一部分之間延伸)連接至所述腔38。所述螺旋凹槽42實際上沿著上述軸向通道5的軸向方向延伸，并且構成冷卻劑的流動通道。冷卻劑可以通過軸頸3或4之一上的鉆孔40流入轉子1，并且在流過轉子主體2 之后，將通過另一軸頸4或3上的鉆孔40流出。由于流體的壓縮熱在外表面43的高度上被傳給轉子主體2，因此冷卻劑優選盡可能靠近外表面43流動以獲得盡可能好的冷卻。例如，這可以通過使冷卻通道39的直徑盡可能大(例如，通過在軸向通道5的壁上形成所述螺旋凹槽4 來實現。由于在該實施例中轉子主體2和軸頸3、4能夠單獨制造，因此可以容易地改變冷卻通道39的直徑，特別是通過使軸頸3和4的高度上的直徑小于轉子主體2中的中央軸向通道5的直徑。因此，軸頸3和4的外徑仍然能夠受到限制，使得它對這些軸頸3和4的強度的影響最小，軸承也必須只具有有限的尺寸。另一方面，由于軸向通道5具有相對較大的直徑， 因此能夠實現將轉子主體2的內冷卻作用帶到外表面，這使得冷卻效率得到改善。由于在此例中轉子1為復合轉子，因此能夠以相對容易的方式構造所述冷卻通道 39，然而在單件轉子的情況下，這顯然更為困難。可選地，轉子1可以具有附加的密封裝置44，以阻止冷卻劑泄漏到螺桿式壓縮機的壓縮室。這些附加密封裝置44可以設在轉子主體2本身上或者設在拉伸元件11和12的高度上，它們例如可以是膠、0形環或類似物的形式。考慮到對內冷卻效率的改善，可以選擇使冷卻劑在通過冷卻通道39時形成湍流。 為此，可以在冷卻通道39中設置未在圖中示出的附加裝置，其在冷卻劑中形成湍流，或者增強已有的湍流。這些附加裝置可以包括例如葉片形狀的元件或者實現這種流動的其它元件，它們被設置在流動中，并且位于軸桿6上或者位于轉子主體或形成它的一部分的材料內部。根據圖5的轉子1在制造上與上述圖4所示的轉子相似。對轉子主體2進行內冷卻特別適于在無油壓縮機上的應用，在這種應用中，沒有冷卻劑被噴入壓縮室，盡管這種冷卻當然也能夠用于液體噴射式螺桿壓縮機。在圖6所示的實施例中，腔38的一部分全部或部分填充有填充元件45或填充材料。這種填充元件45或填充材料可以被選擇成使冷卻劑在一個或多個凹槽42中獲得更好的引導，以便取得更為有效的冷卻。通過合理確定填充元件45的尺寸和材料，能夠積極地影響轉子1的不同特性。因此，填充元件45的尺寸和材料可以被確定成使轉子1的特性頻率朝期望值變化。通過改變填充元件45的特征，還可以按照期望的阻尼因數來阻尼螺桿式壓縮機中轉子的振動。在另一應用中，填充元件45的特征可以被確定成獲得具有期望剛性的轉子1。通過合適選擇材料，能夠制造出這樣的填充元件45，其通過膨脹或收縮允許內冷卻通道的尺寸發生變化。通過以混合形式或不連續地分散的形式實現的不同材料的組合， 填充元件45能夠以目標方式影響冷卻通道的性能，并且這種影響可以根據在轉子1的軸向和/或徑向方向上的位置而存在局部不同。一般而言，還可以在填充元件45的外表面上布置紋理和/或外部形狀，其可以以特定的方式影響冷卻劑的冷卻和/或流動。此外，這種紋理和/或形狀可以在轉子1的軸向和徑向方向上沿著填充元件45的圓周變化。腔38還提供以下好處，即提供空間以便將傳感器放在轉子主體2中。這些傳感器可以被用于例如監控振動或溫度。同樣，根據圖6的所述轉子1的制造與先前的圖4和5中示出的實施例相似。圖7示出了根據本發明的轉子1的實施例，在此例中，具有滾動元件的軸承47的兩個內環46被集成在轉子1的相應軸頸3和4中。根據本發明，軸頸3或4中只有一個具有集成的內環46也是可以的。這些內環46優選形成為軸頸3和4的局部直徑增大部的形狀，以便軸承的其它部件能夠更容易地被安裝在它們的位置上。由于軸頸3和4被形成為更小的獨立部件，因此能夠獲得額外的好處。這些更小的部件使得能夠用適于被用作軸承47的材料制造，以及以特殊的方式對這些軸頸3和4進行磨光，以便能夠將軸頸3和4用作軸承47的內環46。這不僅提供了需要使用更少部件和更少材料的優點，而且還允許獲得具有更小軸承直徑且剛性更好的組件，從而進一步減少能量損失，因而甚至能夠允許轉子1以更大轉數旋轉。在圖8所示的又一實施例中，轉子主體2自身能夠由不同組成部件(其被稱作區段48)構成。這些區段48在相互平行地設置時共同構成轉子主體2。優選地，區段48通過由拉伸元件11和12施加的壓縮力被保持在一起，或者在替換實施例中，可以提供附加的機械裝置來附加地使區段相互連接。這種復合轉子主體2的不同區段48可以具有例如不同的轉子節距或不同的轉子輪廓，或者它們可以用不同材料或經過不同處理的同種材料制造。在這種情況下，例如可以考慮的沿轉子主體2的縱向方向的期望的導熱性差，或者沿轉子主體長度方向上的可變材料強度。因此，可以通過考慮材料的成本、熱阻、摩擦性能、膨脹系數和期望的絕緣或導電性能，為各個區段48選擇最合適的材料。根據本發明的具體特征，轉子1的不同區段48中的一個或多個可以具有不同涂層，或者只有某些區段48可以被涂覆，而其它區段可以是未經涂覆的，并且這依據于轉子1 在其縱向不同位置上的需求。在后一種情況下，涂層使用量被減少，此外還減少了涂覆過程中散發的溶劑，因此，相對于單部件轉子的相同數量的涂層，涂層在其中被施加的合適的噴涂室中的過濾器和活性碳的使用壽命可以大大得到提高。所述涂層可以包括例如優化螺桿式壓縮機元件中的相應轉子的嚙合且因此減少內部泄漏損失的非耐磨涂層。該涂層也可以被選擇成允許移動部件之間的直接接觸。根據本發明，還可以不對單個軸桿6實施涂覆操作，從而降低轉子的生產時間，避免由涂層過程和可能的磨光過程引起的問題和所牽連的問題。還可以在某些區段48的外表面43上提供紋理，以便在螺桿式壓縮機的操作過程中實現流體薄膜的形成，同時在其它區段48上不施加這種紋理或者施加另一種紋理。特別地，可以考慮將這種紋理施加到轉子1的一個或兩個外部區段48上，更特別地施加到它的端部平面上。必要時，考慮到裝配到螺桿式壓縮機上時轉子1的預期熱膨脹，還可以改變不同區段48的外徑。必要時，還可以對最終得到的復合轉子1進行整體涂覆。同樣的操作也用于先前描述的轉子1的實施例，其落在本發明的范圍內。
作為實例描述的這些實施例的特征可以相互組合以獲得其它實施例，所述其它實施例也落在本發明的范圍內。在所示實施例中，螺旋連接件被用作連接裝置。然而，這些連接件也可以通過不同的方式實現。例如，一些實例是使用銷-銷孔連接、楔塊-楔孔連接或者作為安裝套筒的形式。拉伸元件11和12也可以通過將它們熔焊、銅焊、過盈配合、錫焊在它們最終的位置上或類似的方式相對于軸桿6被錨固。轉子1的不同部件可以由不同材料或者經過不同處理的單一材料制成。不同部件也可以由多種材料的組合物制成。在先前的實施例中，已描述了單個伸展元件7，但是顯然本發明并不限于此，因為也可以使用并聯或串聯布置的多個伸展元件7。顯然，在所有實施例中，均可以將傳感器49安裝在伸展元件7和轉子主體2之間的空間38中，如圖8所示，例如以便測量振動、溫度或類似參數。根據本發明，拉伸元件11或12之一可以是轉子主體2的一體部分。它的實例在圖9中示出，圖9示出了具有轉子主體2的轉子1，其中轉子主體2由兩個部件2A和2B構成，部件2A與軸桿6的部件6A及軸頸4形成一體，轉子主體2的部件 2A形成為其直徑比穿過轉子主體2的部件2B的中央通道5B大的部件。轉子主體2的部件2A和集成于其中的軸桿6的部件6A具有中央鉆孔5A，伸展元件7伸入鉆孔5A中，所述伸展元件7 —端被擰入軸頸4的鉆孔5A，另一端被擰在軸頸3上， 軸頸3能夠在鉆孔5A中沿軸向移動，鉆孔5A中的伸展元件7在拉伸元件11和12的作用下保持受到預拉伸，拉伸元件11和12 —方面被形成為擰在軸頸3上的螺旋襯套，另一方面被形成為轉子主體2的部件2A，并且通過轉子主體2的部件2B保持分離。圖10示出了根據本發明的轉子1的又一變型，在此例中，軸頸4被形成為轉子主體2的一體部件，轉子主體2具有軸向中央鉆孔5。伸展元件7被設置成軸桿6的收縮部，軸桿6部分伸入鉆孔5，并且在位于鉆孔5 中的那端上設有收縮的圓柱形部件50，部件50的直徑小于鉆孔5的直徑，并且在其上設有一個或多個為可變形元件形狀的固定元件(諸如星形墊圈51或類似物)，這些固定元件被夾緊在軸桿6和鉆孔5的內壁之間。如圖11中所示，這些星形墊圈51具有比鉆孔5的直徑略大的外徑，并且以傾斜的方式被放置在收縮端50處。在組裝過程中，將具有鉆孔5的轉子主體2在伸展元件7上滑動，直至轉子主體2 接觸拉伸元件11，此后通過一定程度地拉伸伸展元件7使得伸展元件7受到拉伸作用力的預拉伸。然后可以將拉伸作用力去除，因此伸展元件7將趨于重新松弛下來，因此具有沿軸頸3的方向將星形墊圈51從鉆孔拉回的趨勢。然而，由于星形墊圈51的傾斜放置，星形墊圈51將阻止沿軸頸3方向的這種運動，這些星形墊圈51將微微拉起，如圖10所示，并且夾緊在伸展元件7的圓柱形部件50和中央鉆孔5之間。星形墊圈51表現為好像它們是阻止伸展元件7離開鉆孔5的鉤子，因此這些星形墊圈提供端部50的相對于轉子主體2的軸向鎖定或阻擋，并且相應地負責保持轉子主體2 的至少一部分受到預拉伸。 本發明不以任何方式限于作為實例描述和在附圖中示出的這些實施例，但是根據本發明的用于螺桿式壓縮機的轉子1可以被制造成很多種形狀和尺寸，同時不脫離本發明的范圍。
權利要求
1.一種用于螺桿式壓縮機的轉子，所述轉子(1)包括轉子主體( 和軸桿(6)，所述軸桿至少部分伸入或者穿過所述轉子主體O)的處于中央的或大致居中的軸向鉆孔或通道 (5)，其特征在于:所述軸桿(6)包括伸展元件(7)，所述轉子主體( 或者所述轉子主體的至少一部分通過拉伸元件(11,1 保持在所述軸桿(6)上，所述拉伸元件相對于所述軸桿沿軸向被鎖定或者能夠被鎖定，并且通過所述伸展元件(7)彼此連接，所述伸展元件(7)在將所述轉子主體(2)安裝至所述軸桿(6)的期間通過拉伸負載而受到預拉伸，并且在鎖定所述拉伸元件 (11，12)和去除所述拉伸負載之后，所述伸展元件(7)被保持受到軸向預拉伸力，在所述轉子(1)沒有被裝入時，所述軸向預拉伸力達到所述伸展元件(7)的材料的屈服強度的至少 30%，并且這通過將所述轉子主體( 或所述轉子主體的一部分保持彼此分開的所述拉伸元件(11，12)來實現。
2.如權利要求1所述的轉子，其特征在于在去除拉伸負載之后，所述伸展元件(7)保持受到所述伸展元件(7)的材料的屈服強度的至少50%的軸向預拉伸力作用，所述軸向預拉伸力優選為所述屈服強度的至少70%。
3.如權利要求1或2所述的轉子，其特征在于在所述轉子(1)的裝配狀態下，在所述軸桿(6)和所述轉子主體( 之間、更具體地在所述伸展元件(7)和所述轉子主體(2)之間存在一個腔(38)。
4.如權利要求3所述的轉子，其特征在于所述腔(38)是用于引導冷卻劑通過所述轉子(1)的冷卻通道(39)的一部分。
5.如權利要求4所述的轉子，其特征在于所述冷卻通道(39)包括鉆孔(40)，所述鉆孔GO)設在所述軸桿(6)的軸頸(3，4)中，并且通過一個或多個內部支路Gl)與所述腔 (38)連接。
6.如權利要求4或5所述的轉子，其特征在于密封裝置04)被設置用于密封來自所述轉子主體O)的冷卻通道。
7.如權利要求6所述的轉子，其特征在于所述密封裝置G4)被設置在所述轉子主體 (2)中。
8.如權利要求6所述的轉子，其特征在于所述密封裝置G4)被設置在所述拉伸元件 (11，12)附近。
9.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于螺旋凹槽G2)被設置在處于中央的或大致居中的軸向通道(5)的壁中，所述螺旋凹槽沿軸向延伸并且形成冷卻劑的流動通道。
10.如權利要求3-9中任一項所述的轉子，其特征在于所述腔(38)的至少一部分填充有填充元件0 和/或填充材料。
11.如權利要求10所述的轉子，其特征在于所述填充元件G5)和/或填充材料的尺寸和材料被確定成使所述轉子(1)的特征頻率變化至期望值。
12.如權利要求10所述的轉子，其特征在于所述填充元件G5)和/或填充材料的尺寸和材料被確定成獲得期望的轉子振動阻尼因數。
13.如權利要求10所述的轉子，其特征在于所述填充元件G5)和/或填充材料的尺寸和材料被確定成得到所述轉子(1)的期望剛性。
14.如權利要求3-13中任一項所述的轉子，其特征在于至少一個傳感器(39)被設置在所述腔(38)中。
15.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述轉子主體O)由幾個部件或區段G8)組成，并且所述轉子主體O)的組成部件具有不同的轉子節距。
16.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述轉子(1)的至少兩個部件由不同材料或者經過不同處理的相同材料制成。
17.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于具有滾動元件的軸承G7)的內環G6)被集成在所述轉子(1)的一個或兩個軸頸(3，4)中。
18.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述伸展元件(7)中的拉伸作用力和由所述拉伸元件(11,1 施加在所述轉子主體( 上的相應擠壓作用力的大小為至少IX IO4牛頓。
19.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述伸展元件(7)制成為應用在所述軸桿(6)的一部分上的收縮部的形狀。
20.如權利要求1-18中任一項所述的轉子，其特征在于所述伸展元件(7)制成為單獨部件，所述單獨部件的兩端分別具有用于將所述伸展元件(7)連接至所述軸頸(3，4)的連接裝置。
21.如權利要求20所述的轉子，其特征在于所述連接裝置包括設在所述伸展元件(7) 上的外螺紋(37)，所述外螺紋與為此設置的位于相應的所述軸頸(3，4)上的中央鉆孔(XT) 上的內螺紋08)配合。
22.如權利要求20所述的轉子，其特征在于所述連接裝置包括銷、銷孔、楔塊、楔形凹部和/或安裝套筒，用于與為此設置在相應的所述軸頸(3，4)上的相應連接裝置配合。
23.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)被設置為位于一側上且具有一定厚度的襯套(31，32)的形式，所述襯套被布置在所述轉子主體 (2)的相關端面(9，10)與設在相應的所述軸頸(3，4)上的凸起邊緣09)之間。
24.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一個被制成為安裝在所述軸頸(4)上的螺母(1 的形式，所述螺母(1 的螺紋(16)在所述軸頸(4)與轉子主體O)的連接部處與所述軸頸(4)上的外螺紋(17)配合，并且所述螺母(1 的端面(18)抵靠著所述轉子主體O)的端面(10)；所述螺母(1 被旋擰到相應的軸頸(4)上，使得所述螺母(1 與所述軸頸(4)上的凸起邊緣00)發生接觸。
25.如權利要求M所述的轉子(1)，其特征在于一個或兩個拉伸元件(11，12)由與為此設置的孔或凹槽配合的銷、楔塊或安裝套筒固定。
26.如權利要求M所述的轉子(1)，其特征在于一個或兩個拉伸元件(11，12)通過將其熔焊、銅焊、錫焊或過盈配合在它們最終的位置上而被固定。
27.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一個具有設在相應的軸頸(4)上的外螺紋(17)的形狀，所述外螺紋(17)與所述轉子主體(2)的內螺紋(16)配合。
28.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一個被制成為可變形元件的形狀的搭扣元件的形狀，諸如所謂的星形墊圈或類似件，并且被布置在所述伸展元件的末端和所述轉子主體O)中的處于中央的或大致居中的軸向鉆孔之間。
29.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一個被制成為所述轉子主體O)的一部分，所述一部分與所述軸桿形成一體。
30.一種用于制造如權利要求1- 中任一項所述的轉子的方法，其特征在于，該制造方法包括以下步驟在轉子主體O)中設置處于中央的或大致居中的軸向鉆孔或通道(5)；將軸桿(6)的至少一部分安裝在所述鉆孔(5)中，所述軸桿(6)包括伸展元件(7)；給所述伸展元件(7)加載拉伸應力，以對所述伸展元件(7)施加預應力；將所述拉伸元件(11,1 布置到所述伸展元件(7)的兩側上，所述伸展元件(7)將所述拉伸元件(11,1 彼此連接，所述拉伸元件相對于軸桿(6)沿軸向被鎖定或者能夠被鎖定在一個位置上，使得在去除拉伸負載之后，所述拉伸元件由所述轉子主體( 或所述轉子主體的一部分分開，由此保持所述伸展元件處于預拉伸狀態下。
31.如權利要求30所述的用于制造如權利要求1- 中任一項所述轉子的方法，其特征在于所述拉伸應力設置成在去除該拉伸應力之后將所述伸展元件(7)保持受到軸向預應力，在所述轉子(1)沒有被裝入的情況下，所述軸向預應力等于所述伸展元件(7)的材料的屈服強度的至少30%。
32.如權利要求30所述的用于制造如權利要求1- 中任一項所述轉子的方法，其特征在于所述拉伸負載被設置成在去除所述拉伸負載之后使所述伸展元件(7)保持受到軸向預拉伸力，所述軸向預拉伸力為所述伸展元件(7)的材料的屈服強度的至少50%，優選為所述屈服強度的至少70%。
全文摘要
一種用于螺桿式壓縮機的轉子，該轉子(1)包括轉子主體(2)和軸桿(6)，所述軸桿至少部分伸入或者貫穿所述轉子主體(2)中的處于中央的或大致居中的軸向鉆孔或通道(5)，其特征在于所述軸桿(6)包括伸展元件(7)，轉子主體(2)或其至少一部分通過拉伸元件(11，12)保持在軸桿(6)上，所述拉伸元件相對于軸桿沿軸向被鎖定或者可以被鎖定，并且通過所述伸展元件(7)彼此連接，其中所述伸展元件(7)在將轉子主體(2)裝配到軸桿(6)上的過程中通過拉伸負載受到預拉伸，并且在鎖定所述拉伸元件(11，12)并且去除拉伸負載之后，保持受到軸向預拉伸力作用，其中在轉子(1)未被裝入的情況下，所述軸向預拉伸力等于伸展元件(7)的材料的屈服強度的至少30％，并且由通過轉子主體(2)或其一部分保持彼此分開的所述拉伸元件(11，12)實現。
文檔編號F04C18/16GK102301142SQ201080005529
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月7日 優先權日2009年6月10日
發明者J·納奇特蓋勒, R·A·M·德博克, S·P·G·德博克 申請人:阿特拉斯·科普柯空氣動力股份有限公司