[发明专利]旋转螺杆压缩机的转子

说明书

本发明涉及一种用于旋转螺杆压缩机的转子，具体地说涉及一种带有螺旋叶和中间沟槽以形成转子工作表面的公转子，并由两个径向端面作为其轴向限制，该转子具有一个芯子和一个由塑料，最好是复合塑料制成的具有基本均匀厚度的表面层，至少包覆在上述由叶和沟槽构成的工作表面上，所述芯子有一个金属轴。

螺杆转子一般是通过切削加工金属实心毛坯制成的。具有复杂几何形状的螺杆转子需要高的制造精度，而且要切除非常大量的金属材料。把这些缺点结合在一起，就会导致制造周期长和成本高。

因此，长期以来一直希望能用一种较简单的方法生产螺杆转子，其精度和准确度要求不太严格，以便能使螺杆转子的制造建立在大批量生产和合理的制造成本的基础上。

早在1953年就试图用塑料来制造转子，如从美国专利2，868，442号中可以明显地了解到。该专利中公开了一种用于罗宋式（Lysholm    type）旋转螺杆压缩机的公转子，它用塑料包覆着一个金属芯子制成。该芯子仅为转子轴，而转子保持大量的塑料。制造塑料体大而厚度变化的转子会带来各种缺陷。大的而且不同的收缩量会造成尺寸精度较低，除此之外，在转子的塑料部分产生收缩应力是难以避免的。而且转子的拉伸强度性能也将受到限制。因此，这种转子只适用于小尺寸。

为了改进用塑料包覆一个金属芯子的转子的强度，进一步了解到采用金属增强塑料。在美国专利3，918，838号中公开了一种围绕一个金属轴模塑塑料成的母转子，塑料是用一个带有基本上相当于转子外形的径向金属盘的构架增强。由于塑料此时仍触到转子轴，内在的收缩应力带来的各种困难仍然存在，特别是当这种结构用于带有大量材料的公转子时尤甚。

制造一种基本上相当于转子外形的金属芯子的转子，并在转子上包覆一薄层塑料也曾进行过尝试。这种类型转子的例子在GB1，306，352号文件中进行了公开。在这种情况下金属芯子与轴制成整体结构。根据这种转子轴所需要的材料，转子体的制造包含一个模塑步骤，这样则在转子轴的外表面上将出现相当大的不均匀度。围绕金属芯子模塑塑料层变得复杂，因为这种不均匀度会在转子体和环绕的模之间较窄的空间内产生收缩，这样将妨碍塑料在上述空间内的均匀分布。这种不均匀度也会在转子中产生不平衡的离心力，特别是在高转速下。这些问题可以在包覆塑料层之前铣削或磨削转子体的工作表面来加以避免，尽管这样做将增加制造成本。

尽管在这个领域内出现了用部分塑料来制造转子以取消切削加工，但是一种满意的解决办法到目前为止还没有找到，不论是上面所提到的例子还是其它类似的结构。

本发明的一个目的就是获得一种旋转螺杆压缩机的转子，它在制造过程中不需要任何切削加工，而且不会带来早期尝试中所产生的各种缺陷。

根据本发明的一个方面已经达到这样的要求，即采用一种介绍说明过的转子的芯子还包括装在所述金属轴上的由第二材料制成的中间层，并且塑料表面层的热膨胀系数至少要与第二材料一样大，而第二材料的热膨胀系数要超过金属轴。

下面将结合附图，通过对本发明的最佳实施例的描述，进一步对本发明进行说明。

图1是本发明的转子的上半部分的纵向截面剖示图。

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线切取的转子的垂直截面示图。

图中所示转子为旋转螺杆压缩机的公转子。它具有三个螺旋叶和中间沟槽，以与压缩机中母转子的沟槽和叶相啮合。

该转子有一个钢轴1，在其上安装着的一个铝或合金制的转子体2。转子体是热套在轴上的，但也可以用其它联接方法，例如键式联接。

转子的叶和沟槽都包覆一层复合塑料3，最好是含有30%，在某些情况下含有50%增强纤维的热塑性塑料。在一个最佳实施例中是采用聚酰胺66。该层的厚度为几个毫米而纤维的长度是在十分之几毫米至几十毫米范围内。

通过材料有选择的组合，转子体2的热膨胀系数超过轴1，而塑料的热膨胀系数至少要与铝转子体一样大，这样做会使压缩机工作时产生的热应力能得到有利的分布。

而且转子的一个端面包覆以塑料层4，以在面对压缩机高压端壁的转子端部保护平端面。

由于其结构是三部分构成，转子轮廓面的制造是不要任何切削加工的。用铝做转子体，有可能通过挤压获得满意的型面精度而不必对表面进行再加工。材料的低密度也将会降低不平衡的离心力。通过挤压，可以制成长的具有轮廓形的棒料，然而再把它切割成转子体。当转子体安装在钢轴上以后，塑料层被包覆上去。它是通过注塑进行的，即将转子体放在模具中，其内表面的形状相当于成品转子的形状。另外，塑料层也可以在转子体安装在轴上之前进行包覆。

通过本发明，一个不需要对转子的轮廓面进行切削加工的转子结构已经实现，而且该转子也能满足所要求的形状精度和强度。