螺桿式流體機械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備螺桿轉(zhuǎn)子的壓縮機、鼓風機及膨脹機等螺桿式流體機械。
【背景技術(shù)】
[0002]在一對陰陽轉(zhuǎn)子嚙合而壓縮氣體的螺桿壓縮機等中，性能下降的代表性主要原因是內(nèi)部泄漏。內(nèi)部泄漏是指壓縮氣體從形成在陰陽轉(zhuǎn)子之間的壓縮室向更低壓的壓縮室倒流的現(xiàn)象。由于因內(nèi)部泄漏妨礙氣體的吸入，同時產(chǎn)生因泄漏氣體的再壓縮造成的動力損失，因此螺桿壓縮機等的性能下降。然而，在螺桿壓縮機等中，在陰陽轉(zhuǎn)子間形成連續(xù)的接觸點。該連續(xù)的接觸點稱為嚙合密封線。嚙合密封線具有密封壓縮氣體的作用，從減少氣體的內(nèi)部泄漏量的觀點考慮，其長度優(yōu)選為短。因此，作為內(nèi)部泄漏的對策，嘗試使形成在陰陽轉(zhuǎn)子之間的嚙合密封線的長度盡可能短，抑制從嚙合密封線泄漏氣體。
[0003]另外，作為第二個問題，存在氣孔的問題。在陰轉(zhuǎn)子在節(jié)圓的外側(cè)具有齒頂且陽轉(zhuǎn)子在節(jié)圓的內(nèi)側(cè)具有齒根的螺桿轉(zhuǎn)子中形成有氣孔。該氣孔形成在陰陽轉(zhuǎn)子與在殼體內(nèi)形成的孔相交的尖頂線(力只7°線)之間，從這里發(fā)生氣體泄漏。使用圖8對氣孔的形成進行說明。圖8是表示垂直于軸的截面的圖，在螺桿壓縮機的殼體100的內(nèi)部形成的殼體孔b中，設(shè)置有陽轉(zhuǎn)子102及陰轉(zhuǎn)子104。陽轉(zhuǎn)子102以旋轉(zhuǎn)中心Om為中心，陰轉(zhuǎn)子104以旋轉(zhuǎn)中心Of為中心，分別向箭頭方向旋轉(zhuǎn)。圖中，Pm表示陽轉(zhuǎn)子102的節(jié)圓，PF表示陰轉(zhuǎn)子104的節(jié)圓。
[0004]殼體孔b的內(nèi)壁也與陰陽轉(zhuǎn)子接觸，具有壓縮室的氣體密封作用。下面，將殼體孔b的內(nèi)壁與垂直于軸的截面的相交線稱為頂端密封線C。形成在陽轉(zhuǎn)子102及陰轉(zhuǎn)子104之間的嚙合密封線s與形成在轉(zhuǎn)子外周部的頂端密封線c不連接且不連續(xù)。將該不連續(xù)的部分稱為氣孔，如文字所述成為漏氣部。氣孔形成于吸入側(cè)氣孔B1和壓縮側(cè)氣孔B 2這兩個位置上。吸入側(cè)氣孔B1B成于上部尖點Pk i與嚙合密封線s之間，壓縮側(cè)氣孔B 2形成于嚙合密封線s的氣孔側(cè)最近點Ps與位于陰陽轉(zhuǎn)子嚙合開始側(cè)的下部尖點Pk2之間。從螺桿壓縮機性能的觀點考慮，成為問題的是壓縮側(cè)氣孔B2。
[0005]圖9表示壓縮側(cè)氣孔82的形狀。壓縮側(cè)氣孔B 2形成于下部尖頂線k 2、陽轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓R1、陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓R2之間，其中，所述陽轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓1由陽轉(zhuǎn)子102的齒面與包含氣孔側(cè)最近點Ps及下部尖頂線k2的氣孔平面的相交線形成；所述陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓民由陰轉(zhuǎn)子104的齒面與該氣孔平面的相交線形成。通常，以用該氣孔平面剖切時的切口面積作為壓縮側(cè)氣孔B2的代表面積。本說明書也遵循于此。圖9是從圖8中的A箭頭方向觀察的圖，是將所述氣孔平面投影到包含圖8中y軸的平面上的圖。圖10表示從A箭頭方向觀察的嚙合密封線s的形狀。圖中，ALs表示一齒份的嚙合密封線S。
[0006]本申請人首先提出了能夠減小氣孔面積的螺桿轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)(專利文獻I)。該發(fā)明將從陰轉(zhuǎn)子的齒頂頂部中心到相對于旋轉(zhuǎn)方向的前進側(cè)的節(jié)圓為止的垂直于軸的截面形狀用三個以上的圓弧來形成，由此減小氣孔面積。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利第3356468號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](一)要解決的技術(shù)問題
[0011]但是，通常在裝配有螺桿轉(zhuǎn)子的流體機械中，嚙合密封線的長度與氣孔的面積呈相反的關(guān)系。即，如果使嚙合密封線變短，則氣孔面積增加。因此，難以同時實現(xiàn)減小嚙合密封線的長度和減小氣孔面積。由于專利文獻I所公開的內(nèi)部泄漏抑制手段主要是減小氣孔面積，因此有必要一起考慮包括縮短嚙合密封線的長度的抑制內(nèi)部泄漏的手段。
[0012]本發(fā)明的目的在于，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，實現(xiàn)減小嚙合密封線的長度和進一步減小氣孔面積。
[0013](二)技術(shù)方案
[0014]本發(fā)明適用于具備如下螺桿轉(zhuǎn)子的螺桿式流體機械，所述螺桿轉(zhuǎn)子由彼此嚙合并旋轉(zhuǎn)的陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子構(gòu)成，在陰轉(zhuǎn)子在節(jié)圓的外側(cè)具有齒頂?shù)耐瑫r，陽轉(zhuǎn)子在節(jié)圓的內(nèi)側(cè)具有齒根，且氣孔的形成成為問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的螺桿式流體機械為，在陰陽轉(zhuǎn)子及在殼體上形成的尖頂線之間所形成的氣孔輪廓中，在從嚙合密封線的氣孔側(cè)最近點到尖頂線之間，由陰轉(zhuǎn)子形成的陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓由多個輪廓要素構(gòu)成，多個輪廓要素包含至少兩個圓弧。
[0015]在本發(fā)明中，陰陽轉(zhuǎn)子的齒形在形成于陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子之間的嚙合密封線成為設(shè)定值以下的條件下進行設(shè)定。例如，陰陽轉(zhuǎn)子的齒形被設(shè)定為使嚙合密封線在設(shè)計上盡可能變短。壓縮側(cè)氣孔形成于陰陽轉(zhuǎn)子及下部尖頂線之間。在本發(fā)明中，壓縮側(cè)氣孔的輪廓中，使在從嚙合密封線的氣孔側(cè)最近點到尖頂線之間由陰轉(zhuǎn)子形成的陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓由包含至少兩個圓弧的輪廓構(gòu)成。通過在陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔的輪廓上包含至少兩個圓弧，能夠減小氣孔面積。陰轉(zhuǎn)子的齒形根據(jù)變換由陰轉(zhuǎn)子形成的氣孔輪廓來求取，陽轉(zhuǎn)子的齒形對應(yīng)于陰轉(zhuǎn)子的齒形來創(chuàng)建。另外，得到的陰轉(zhuǎn)子齒形的曲率中心位于節(jié)圓的內(nèi)側(cè)成為創(chuàng)建理論上的必要條件。
[0016]專利文獻I所述的氣孔面積減小手段是對能夠減小氣孔面積的陰轉(zhuǎn)子齒形的形狀試錯中發(fā)現(xiàn)的。與此相對，本發(fā)明先找到能夠減小氣孔面積的陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓，根據(jù)該輪廓來決定陰轉(zhuǎn)子的齒形。因此，不用對能夠減小氣孔面積的陰轉(zhuǎn)子的齒形進行試錯就能夠選定。另外，由于事先以使嚙合密封線在設(shè)計上盡可能短的方式選定陰陽轉(zhuǎn)子的齒形，因此能夠同時實現(xiàn)嚙合密封線長度的縮短和氣孔面積的減小。
[0017]在本發(fā)明中，具體可以為，陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔的輪廓由第一圓弧、第二圓弧及輪廓要素構(gòu)成，其中，所述第一圓弧與嚙合密封線的氣孔側(cè)最近點連接，所述第二圓弧與該第一圓弧相連，所述輪廓要素由在第二圓弧的結(jié)束端與尖頂線間延伸的曲線構(gòu)成。由此，可以形成能夠減小氣孔面積的輪廓。
[0018]在上述結(jié)構(gòu)中，連結(jié)第二圓弧的結(jié)束端與尖頂線的曲線可以由與第二圓弧的結(jié)束端相連的第三圓弧和在第三圓弧的結(jié)束端與尖頂線之間延伸的第四圓弧構(gòu)成。這樣，通過由四個不同的圓弧來構(gòu)成陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓，可以形成能夠減小壓縮側(cè)氣孔面積的輪廓。
[0019]或者，在第二圓弧的結(jié)束端與尖頂線之間延伸的曲線也可以由與第二圓弧的結(jié)束端相連的第一拋物線和連結(jié)該第一拋物線的結(jié)束端與尖頂線的第二拋物線構(gòu)成。由此，也可以形成能夠減小壓縮側(cè)氣孔面積的輪廓。
[0020]或者，在第二圓弧的結(jié)束端與尖頂線之間延伸的曲線也可以由一個三次曲線構(gòu)成。由此，也可以形成能夠減小壓縮側(cè)氣孔面積的輪廓。
[0021]在本發(fā)明中，也可以構(gòu)成為在由圓弧、拋物線或三次曲線構(gòu)成的輪廓要素間的連接點上，在該連接點的兩側(cè)的輪廓要素的切線具有相同斜度。由此，在減小氣孔面積的同時，不同曲線彼此之間能夠平滑地連接。
[0022](三)有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，能夠同時實現(xiàn)嚙合密封線長度的縮短和氣孔面積的進一步減小，并能夠有效抑制螺桿式流體機械的內(nèi)部泄漏。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的壓縮側(cè)氣孔形狀的線圖。
[0025]圖2是表示基于圖1的壓縮側(cè)氣孔形狀制作的陰轉(zhuǎn)子齒形的一部分的線圖。
[0026]圖3是表示對應(yīng)于圖2的陰轉(zhuǎn)子齒形而創(chuàng)建的陽轉(zhuǎn)子齒形的一部分的線圖。
[0027]圖4是表示本發(fā)明的第二實施方式的氣孔形狀的線圖。
[0028]圖5是表示本發(fā)明的第三實施方式的氣孔形狀的線圖。
[0029]圖6是表不用于本發(fā)明實施的螺桿轉(zhuǎn)子的規(guī)格的圖表(表I)。
[0030]圖7是表示使用具有圖6(表I)規(guī)格的螺桿轉(zhuǎn)子來實施本發(fā)明的結(jié)果的圖表(表2)。
[0031]圖8是表示螺桿轉(zhuǎn)子的垂直于軸的截面形狀的說明圖。
[0032]圖9是表示現(xiàn)有的螺桿轉(zhuǎn)子的氣孔形狀的線圖。
[0033]圖10是表示螺桿轉(zhuǎn)子的嚙合密封線的線圖。
【具體實施方式】
[0034]下面，使用圖示的實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。但是，只要該實施方式所記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等沒有特別特定的記載，就不表示本發(fā)明的范圍只限定于這些。
[0035](實施方式I)
[0036]基于圖1?圖3對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。本實施方式為適用于螺桿壓縮機所使用的，由齒數(shù)為四齒的陽轉(zhuǎn)子和齒數(shù)為六齒的陰轉(zhuǎn)子構(gòu)成的螺桿轉(zhuǎn)子的例子。在本實施方式中，首先，針對螺桿壓縮機的規(guī)格，將形成于陰陽轉(zhuǎn)子之間的嚙合密封線s的長度設(shè)定為盡可能縮短的長度?；谶@樣設(shè)定的嚙合密封線S，設(shè)定壓縮側(cè)氣孔民的面積。
[0037]圖1示意性地表示壓縮側(cè)氣孔民的形狀。壓縮側(cè)氣孔B2形成于下部尖頂線k2、由陽轉(zhuǎn)子形成的陽轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓R1與由陰轉(zhuǎn)子形成的陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓R3之間。陰轉(zhuǎn)子側(cè)氣孔輪廓R3為本實施方式中設(shè)