专利名称：用于螺杆式压缩机的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于螺杆式压缩机的转子。
背景技术：
众所周知，螺杆式压缩机具有驱动器和螺杆式压缩机元件，其中驱动器通常为马达的形式，压缩机元件具有外壳，在外壳内具有两个啮合的转子，所述转子中的一个通过或不通过传动装置由上述驱动器驱动。由于转子的啮合，在螺杆式压缩机的操作过程中，流体(诸如空气)在螺杆式压缩机元件的入口被吸入，然后所述流体在两个转子之间被压缩，最后在某个出口压力下在压缩机元件的出口侧被排出。转子的啮合螺杆成形部件被称作转子主体。众所周知，转子之一为具有叶片的阳转子的形状，而另一个转子为具有凹槽的阴转子的形状，其中阳转子的叶片以已知的方式与所述凹槽啮合。为了能够驱动转子，转子主体通常在至少一端上具有轴颈。泄漏损失引起螺杆式压缩机的效率降低。为了限制这些泄漏损失，转子之间的间隙以及转子与螺杆式压缩机外壳之间的间隙必须保持尽可能地小。此外，为了防止发生损伤，优选避免在转子主体和螺杆式压缩机的外壳之间发生任何直接接触，因此转子不仅必须足够牢固，而且其刚度还必须足够大。由于这个原因，用于螺杆式压缩机的转子在传统上被制成单个部件。其缺陷是在生产过程中会浪费材料。这种单个部件的转子的另一缺陷是整个转子(即，转子主体和轴颈)必须用同种材料制造。然而，转子的不同部件对所用的材料具有不同的要求。可以接受的轴颈必须传递大的作用力，并且必须具有非常坚固的轴承。实际上，轴颈本身不能被用作轴承的内环。要做到这一点，不仅需要特殊类型的钢材，还需要对相应的轴颈进行特殊的磨光。然而，由于对这种特殊类型钢材的处理更为困难以及其中涉及的成本，整个转子均利用这种特殊钢材来制造并不是显而易见的。用于螺杆式压缩机的转子的转子主体优选制造成尽可能得轻。这是为了让转子在螺杆式压缩机工作期间具有高转数所期望的。根据压缩机元件的内部压力比，在压缩过程中，吸入的流体可能强烈地发热。这些热量的一部分借助对流通过转子排出。因此，转子的温度可能在局部上升到非常高的水平。 而且，当出现这种相对高的温度时，仍然必须保证转子的强度和刚度。为了避免与外壳发生接触，同时减少泄漏损失，必须为转子主体选择热膨胀系数低的材料。单件转子的另一缺陷是难以在其中提供合适的冷却通道。虽然能够提供贯穿整个转子的中央冷却通道，但是冷却效率有限。
毫无疑问，冷却通道的尺寸不可以导致结构出现显著的弱化。这样导致所引入的冷却通道与转子外表面之间的距离过大，从而不能实现有效的冷却。另一个缺陷是在只有单个部件(诸如轴颈或转子主体)受损的情况下，难以或者甚至不能对转子进行修理。另一不利之处是，难以将传感器放到转子中，例如用于测量振动或温度。从上述内容中可以明显看出，用于螺杆式压缩机的单件转子具有一系列缺陷。
发明内容
因此，本发明旨在为缺陷中的至少一个提供一种解决方案。为此，本发明提供一种用于螺杆式压缩机的转子，所述转子包括转子主体和轴杆， 所述轴杆至少部分伸入或者贯穿所述转子主体中的位于中央的或大致居中的轴向钻孔或通道，根据本发明的特定特征，所述轴杆包括伸展元件，转子主体或其至少一部分通过拉伸元件保持在轴杆上，所述拉伸元件相对于轴杆沿轴向被锁定或者能够被锁定，并且通过所述伸展元件相互连接，其中所述伸展元件在将转子主体组装到轴杆上的过程中通过拉伸负载受到预拉伸，并且在锁定所述拉伸元件并且去除拉伸负载之后，保持受到轴向预拉伸力作用，其中在转子未被装入时，所述轴向预拉伸力等于伸展元件材料的屈服强度的至少 30%，并且由通过转子主体或其一部分保持分开的所述拉伸元件实现。其中，“转子未被装入”是指，转子被组装但是未被装入到压缩机元件中。因此，它涉及这样一种状态，其中没有气体作用力或任何其它作用力被施加到转子上，并且转子处于环境状态(例如室温、大气压力...)中。材料的屈服强度在文献中还被称作这种材料的屈服点。单独制造转子主体和轴杆所获得的第一个优点是在生产过程中材料损失更少。另一个优点是，将转子主体保持在轴杆上的预拉伸张力被精确掌握，并且能够被测量，因为在将转子主体组装到轴杆上的过程中，只会形成拉伸张力，因此不希望出现和不受控制的拉伸应力不会出现，例如由在下列情形中可能存在的螺纹摩擦现象引起的，即，在所述情形中，转子主体通过拉伸螺栓固定在轴杆上，而所述拉伸螺栓通过预设的力矩被紧固，从而引起确定的拉伸应力。这种螺纹摩擦非常难以控制，并且决定于很多种参数，诸如螺栓的润滑、组装过程中的温度(其影响部件的膨胀)、螺栓的制造公差等，因此对于特定的拉伸力矩而言，必须考虑所产生的拉伸应力上的特定误差量。另一个优点是，转子主体和轴杆可以使用不同的材料，以便将转子的不同部件的机械和热负载考虑在内。因此，例如能够用钢材制造转子的轴颈以获得有利的轴承，而利用另一种材料制
造转子主体。例如，用不锈钢或青铜制造转子主体使得转子主体非常耐腐蚀。如果价格是极为重要的，那么铸铁也合适。使用陶瓷材料或者玻璃则提供高耐热性和低膨胀系数。铝则提供获得轻质产品的优点。不同类型的有机或无机材料(诸如合成材料)，无论是否进行了纤维强化处理，都可以被用于制造转子主体。当然，转子主体也可以用钢材制造。在这种情况下，甚至可以选择与轴杆的情况相比不同的处理或不同类型的钢材。
显然，也可以使用其它材料来制造不同的部件，诸如例如轴颈、伸展元件和转子主体。根据本发明，转子主体例如还可以用不同的材料制造，这将在下面参考附图来描述。又一个额外的优点是，能够更加容易地修理或替换有缺陷的部件，诸如受损的轴颈或者转子主体的受损面。在这种情况下，不再需要更换整个转子，而对于单部件转子而言正需要如此。必须特别注意由所组成的转子提供的有关冷却方面的主要优点。这将在说明书中参考附图进行更为详细地解释。本发明还提供了用于生产上述转子的方法，该方法包括以下步骤在转子主体上提供位于中央的或大致居中的轴向钻孔或通道；将轴杆的至少一部分放到该钻孔或通道中，其中所述轴杆包括伸展元件；给伸展元件加载拉伸应力，以对该伸展元件预加压力；将拉伸元件放置到伸展元件的两侧上，其中所述伸展元件将拉伸元件相互连接， 所述拉伸元件相对于轴杆沿轴向被锁定或者能够被锁定在合适位置上，使得在去除拉伸负载之后，它们将通过转子主体或其一部分保持分开，从而保持伸展元件处于预加压之下。
为了更好地解释本发明的特性，下面参考附图仅以举例而非限制性的方式描绘用于螺杆式压缩机的根据本发明的转子的优选实施例，在附图中图1示意性示出了根据本发明的转子的外部视图；图2示出了根据图1中的线II-II的剖面；图3-10示出了与图2类似的剖面，但是为关于根据本发明的用于螺杆式压缩机的转子的不同实施例的；图11示出了组装过程中图10的转子。
具体实施例方式图1和2示出了用于螺杆式压缩机的根据本发明的转子1，其中转子1被制成阳转子1的形状，其包括阳转子主体2，主体2具有叶片和两个侧向突出的轴颈3、4。其中，阳转子主体2的叶片制成为能够与第二阴螺杆(未在附图中示出)配合，所述阴螺杆为此设有凹槽，所述叶片啮合在所述凹槽中以吸入和压缩流体，例如空气。大致居中的轴向连续通道5贯穿转子主体2，轴杆6的至少一部分穿过通道5。根据本发明，所述轴杆6包括伸展元件7，在本例中，其形成所述轴杆6的穿过通道 5的部分中的一部分。在本例中，所述伸展元件7制成为轴杆6的位于中央通道5的一部分附近的直径收缩部8的形状。在此，收缩部8意味着轴杆6具有腰部，或者换句话说，轴杆6的一部分具有变小的直径。“轴向通道”的表述意味着通道5实际上沿轴向穿过转子主体2，但是不排除通道5的方向相对于转子主体2的轴向方向偏离0-20度的情形。根据本发明，也不要求所述轴向通道5是笔直的，通道5也可以沿着特定的弯曲路径行进，只要通道5的远端位于转子主体2的相对两侧上。此外，该通道在与轴杆6的方向垂直的平面上的表面面积可以沿着轴杆6的长度方向具有变化的尺寸。转子主体2和轴颈3、4被夹紧在一起，以使转子主体2或者至少它的中央部分受到轴向压力。在该实例中，在转子主体2上产生的压力通过作用在转子主体2的端部平面 9、10上的作用力实现，而所述作用力由借助所述伸展元件7互连的拉伸元件11、12施加。根据本发明，在转子1的制造过程中，通过预加压使伸展元件7受到拉伸张力作用，此后在其伸展状态下，通过拉伸元件11、12固定伸展元件7。在未装入转子1时，根据本发明，该预拉伸量等于伸展元件材料的屈服强度的至少30%，优选为该屈服强度的至少50%，根据更优选的实施例，为该屈服强度的至少70%。在此，施加在转子主体2上的轴向作用力优选等于至少IX IO4牛顿，并且实际上可以高达IX IO6牛顿或更高。第一拉伸元件11形成为轴杆6的直径增大部的形状，以便形成轴环13。轴杆6的该直径增大部被选择成该增大的直径D大于中央通道5的直径d。第一拉伸元件11的轴环13抵靠着转子主体2的端部平面9受到拉伸。在所示实施例中，端部平面9上形成有附加的凹部14，以便在组装的转子1中，轴环13伸入凹部14。凹部14不是本发明所必需的。第二拉伸元件12由沿轴颈4侧面设置在轴杆6上的螺母15形成。螺母15的螺纹16在轴颈4与转子主体2的连接处附近与设置在轴杆6上的外螺纹17配合。在该实施例中，在螺母15的端部平面18上设有凹部19，轴杆6的凸起边缘20安装在其中。在所示实施例中，在转子主体2的端部平面10上还另外形成有凹部21，以便在组装的转子1中，螺母15的所述端部平面18座落在该凹部21中。对于本发明而言，螺母15的凹部19、端部平面10上的凹部21以及轴杆6的凸起边缘20都不是必需的。用于螺杆式压缩机的根据本发明的转子1的制造方法非常简单，且具体如下。轴杆6借助于轴颈4滑动穿过转子主体2的中央通道5，使得第一拉伸元件11的轴环13抵靠转子主体2的端部平面9，更具体地是座落在凹部14中。然后，沿着轴颈4侧面将螺母15放置到轴杆6上。然后，通过从外部施加的较大作用力使轴杆6发生弹性地或主要为弹性地伸展。 由于轴杆6在形成伸展元件7的收缩部8的高度上具有较小的直径，因此在该区域上发生的伸展将是最大的。根据本发明，这可以通过在轴杆6两端施加相反方向的作用力，或者通过抵靠转子主体2的端部平面9或10而分别将作用力施加到各轴颈上来实现。在轴杆6受到拉伸的状态下，通过手或确定的力矩向下拧动螺母15，直至抵靠转子主体2。
当轴杆6上的外部拉伸作用力被去除时，转子主体2将在轴杆6的轴环13( —方面)和螺母15的端面18之间(另一方面)受到大的轴向作用力拉伸。由于伸展元件7上的拉伸应力，拉伸元件11和12将在转子主体2上施加相应的轴向作用力。为此，轴环13与转子主体2的端部平面9上的凹部14之间的接触表面和螺母15 的端面18与转子主体2的另一端部平面10上的凹部21之间的接触表面的尺寸必须大到足以将压缩应力传给转子主体2。螺纹16和17的尺寸必须被设计成这些螺纹能够将轴向力(其实际上与伸展元件 7上的力相等)传给对方。形成伸展元件7的收缩部的直径由轴杆6的制造材料的屈服强度决定。屈服强度越高，则可被选择用来以相同的作用力抵靠转子主体2拉紧拉伸元件11 和12的减小越大(因此，减小的直径也更小)。杨氏模量或E模量决定轴杆6在拉伸过程中的伸长量。更大的伸长量因而可以使组装变得简单。在材料具有较低E模量的情况下，应用相同的拉伸应力将导致较大的伸展。 当在组装之后去除外部负载时，在E模量较低的情况下，由拉伸元件11和12施加在转子主体2上的作用力将变化较小。图3中示出的第二实施例与图1和2的第一实施例大部分相同。在该实施例中，同样设有穿过转子主体2的大致居中的轴向通道5。而且，在此例中，轴杆6集成有轴颈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也形成为轴杆6的位于连续中央通道5的一部分附近的收缩部8。然而，在此例中，在图1和2的第一实施例中构成第二拉伸元件12的螺母集成在转子主体2中。为此，在端部平面10的高度上，在转子主体2中设有内螺纹22。在根据本发明的转子1的组装状态下，内螺纹22与轴杆6上的外螺纹17配合作用。在此例中，除了螺纹22之外，还在通道5的壁上设有内缘23。在所示实例中，在中央通道5的延长部分上，将衬套形状的部件M放置于转子主体2的端侧10，尽管根据本发明，并非严格需要具有所述衬套形状的部件24。根据此实施例的转子1的制造方法也是非常容易的，并且与第一实施例的方法相似。借助于轴颈4将轴杆6穿过设在转子主体2上的连续中央通道5，此后可以利用螺纹17和22例如手动地向下拧动轴杆6和转子主体2。然后，利用大的外部作用力使轴杆6受到弹性拉伸。由此形成的伸展状态与第一实施例类似。在受到拉伸的状态下，继续向下拧动转子主体2，直至凹部14的底部壁压靠轴杆6 的轴环13，此后去除外部作用力。必须对于在出现的应力和变形方面到的观察作出与第一实施例中一样的观察。图4示出了转子1的实施例，其中与上述前面两个实施例不同地形成轴杆6。在第三实施例中，转子主体2也具有大致居中的轴向通道5，轴杆6可以通过该通道5引入。
为此，必要时，在转子主体2的端部平面9和10上形成凹部14和21。在此例中，轴杆6被形成为复合部件的形式，其由轴颈3和4以及伸展元件7构成。轴颈3和4优选形成为圆柱形部件。这些轴颈3和4在其端部平面25和沈上具有比连续的中央通道5的直径d略小的直径Dl。在端部平面25和沈上形成未贯通的中央钻孔27或者所谓的盲孔。最后在钻孔 27上形成内螺纹观。这些钻孔27可以形成为通孔，从而分别贯穿轴颈3或4。在与端部平面25和沈相隔一定距离的位置处，在轴颈3和4上设置轴环四，其同样可以形成为凸起边缘。在轴颈中的至少一个、在此例中是在轴颈4上，在轴杆6的外表面的介于轴环四与端部平面26之间的区域上布置外螺纹30。在此实例中，拉伸元件11和12形成为其内径比位于轴环四和端部平面25、沈之间的轴颈3、4的直径略大的套筒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，可以与轴颈3和4上的轴环四对应地选择凹部33的直径。另外，可以在另外的轴环35的相对的横向端部上设置套筒31和32。在此例中， 轴环35的高度被确定成轴环35在这个高度上的直径分别与转子主体2的凹部14或21 —致。显然，套筒31或32之一能够被集成在轴颈3或4中。在拉伸元件中的至少一个、在此例中是在拉伸元件12上设置能够与轴颈4上的外螺纹30配合的内螺纹36。在此例中，伸展元件7形成为两端具有外螺纹37的近似圆柱体。伸展元件7的尺寸被制造成伸展元件7两侧的外螺纹37能够与分别形成与轴颈 3和4的端部平面25或沈中形成的中央钻孔27上的内螺纹洲配合。对于该实施例，用于螺杆式压缩机的转子1的组装方法也是非常容易的，并且具体如下。将伸展元件7连接至轴颈3或4之一，例如连接至轴颈3。这通过将外螺纹37之一拧到所涉及的轴颈3的中央钻孔27中的内螺纹观中来完成。将套筒31放置到轴颈3上。如果在套筒31上形成有凹部33，则凹部33将抵靠轴颈3的轴环四。如果未形成凹部33，则套筒31可以通过其端面34抵靠轴环四。伸展元件7与轴颈3和套筒31的组件与伸展元件7 —起被引导穿过转子主体2 中的连续中央通道5，使得套筒31的凸起边缘35抵靠转子主体2在凹部14中的端部平面 9。如果没有凹部14，则套筒31可以通过其相应的端部平面直接抵靠着转子主体2的端部平面9。然后，将套筒32放到轴颈4上。如果在套筒32上形成有凹部33，则凹部33将抵靠轴颈4的轴环四。如果未形成有凹部33，则套筒32可通过其端面34抵靠轴环四。然而，根据本发明，并不严格要求具有这种轴环四。然后，将具有如此布置的套筒32的轴颈4连接至伸展元件7与轴颈3和套筒31的组件。为此，将轴颈4的中央钻孔27上的内螺纹观向下拧到伸展元件7的外螺纹37上。于是，通过外部施加的大的作用力使复合轴杆6受到弹性拉伸。在受到拉伸的状态下，将套筒32向下拧动。当复合轴杆6上的外部拉伸力被去除时，套筒31的凸起边缘35将座落在转子主体2的端部平面10的凹部21中。套筒31上的凹部33将抵靠轴颈3的轴环四。另一套筒32将通过其凸起边缘35座落在转子主体2的端部平面10的凹部21中。 套筒32上的凹部33将抵靠轴颈4的轴环四。由于伸展元件7上的拉伸应力，此处主要由套筒31和32形成的拉伸元件11和12 向转子主体2施加相应的轴向压力。该实施例提供了以下优点，S卩伸展元件7的材料可以与轴颈3、4的材料和转子主体2的材料独立地进行选择。如上所述，伸展元件7在应力期间产生更多的伸长将使组装变得容易。这可以通过合适选择伸展元件7的材料来实现。例如，通过选择具有较低E模量或较高屈服强度的材料施加相同的拉伸应力将导致产生较大的伸展。在此例中，当在组装之后将外部负载去除时，由拉伸元件31和32施加在转子主体 2上的作用力也将较少变化。在此例中，轴颈3、4自身可以由刚性更大的材料(因此具有更高的E模量)制造。图5示出了如何对图4的实施例进行修改以解决前面指出的有关冷却转子1方面的问题。该实施例变型的组件和装配方法与图4所示实施例相似，然而，在此例中，套筒31 与轴颈3形成一体。由于伸展元件7的横截面小于上述中央轴向通道5的横截面，因此在转子1被组装时，轴杆6和转子主体2之间留有腔38。在所定义的实施例中，所述腔38形成用于引导冷却剂通过转子1的冷却通道39 的一部分。冷却通道39还包括钻孔40，其形成在轴杆6的相应轴颈3和4中，并且通过这些钻孔40的一个或多个内部支路41连接至所述腔38，并且在这样的情况下，还通过所述轴向通道5的外周壁上的螺旋凹槽42的一部分(所述一部分在转子主体2和在所述通道5中延伸的轴颈3或4的一部分之间延伸)连接至所述腔38。所述螺旋凹槽42实际上沿着上述轴向通道5的轴向方向延伸，并且构成冷却剂的流动通道。冷却剂可以通过轴颈3或4之一上的钻孔40流入转子1，并且在流过转子主体2 之后，将通过另一轴颈4或3上的钻孔40流出。由于流体的压缩热在外表面43的高度上被传给转子主体2，因此冷却剂优选尽可能靠近外表面43流动以获得尽可能好的冷却。例如，这可以通过使冷却通道39的直径尽可能大(例如，通过在轴向通道5的壁上形成所述螺旋凹槽4 来实现。由于在该实施例中转子主体2和轴颈3、4能够单独制造，因此可以容易地改变冷却通道39的直径，特别是通过使轴颈3和4的高度上的直径小于转子主体2中的中央轴向通道5的直径。因此，轴颈3和4的外径仍然能够受到限制，使得它对这些轴颈3和4的强度的影响最小，轴承也必须只具有有限的尺寸。另一方面，由于轴向通道5具有相对较大的直径， 因此能够实现将转子主体2的内冷却作用带到外表面，这使得冷却效率得到改善。由于在此例中转子1为复合转子，因此能够以相对容易的方式构造所述冷却通道 39，然而在单件转子的情况下，这显然更为困难。可选地，转子1可以具有附加的密封装置44，以阻止冷却剂泄漏到螺杆式压缩机的压缩室。这些附加密封装置44可以设在转子主体2本身上或者设在拉伸元件11和12的高度上，它们例如可以是胶、0形环或类似物的形式。考虑到对内冷却效率的改善，可以选择使冷却剂在通过冷却通道39时形成湍流。 为此，可以在冷却通道39中设置未在图中示出的附加装置，其在冷却剂中形成湍流，或者增强已有的湍流。这些附加装置可以包括例如叶片形状的元件或者实现这种流动的其它元件，它们被设置在流动中，并且位于轴杆6上或者位于转子主体或形成它的一部分的材料内部。根据图5的转子1在制造上与上述图4所示的转子相似。对转子主体2进行内冷却特别适于在无油压缩机上的应用，在这种应用中，没有冷却剂被喷入压缩室，尽管这种冷却当然也能够用于液体喷射式螺杆压缩机。在图6所示的实施例中，腔38的一部分全部或部分填充有填充元件45或填充材料。这种填充元件45或填充材料可以被选择成使冷却剂在一个或多个凹槽42中获得更好的引导，以便取得更为有效的冷却。通过合理确定填充元件45的尺寸和材料，能够积极地影响转子1的不同特性。因此，填充元件45的尺寸和材料可以被确定成使转子1的特性频率朝期望值变化。通过改变填充元件45的特征，还可以按照期望的阻尼因数来阻尼螺杆式压缩机中转子的振动。在另一应用中，填充元件45的特征可以被确定成获得具有期望刚性的转子1。通过合适选择材料，能够制造出这样的填充元件45，其通过膨胀或收缩允许内冷却通道的尺寸发生变化。通过以混合形式或不连续地分散的形式实现的不同材料的组合， 填充元件45能够以目标方式影响冷却通道的性能，并且这种影响可以根据在转子1的轴向和/或径向方向上的位置而存在局部不同。一般而言，还可以在填充元件45的外表面上布置纹理和/或外部形状，其可以以特定的方式影响冷却剂的冷却和/或流动。此外，这种纹理和/或形状可以在转子1的轴向和径向方向上沿着填充元件45的圆周变化。腔38还提供以下好处，即提供空间以便将传感器放在转子主体2中。这些传感器可以被用于例如监控振动或温度。同样，根据图6的所述转子1的制造与先前的图4和5中示出的实施例相似。图7示出了根据本发明的转子1的实施例，在此例中，具有滚动元件的轴承47的两个内环46被集成在转子1的相应轴颈3和4中。根据本发明，轴颈3或4中只有一个具有集成的内环46也是可以的。这些内环46优选形成为轴颈3和4的局部直径增大部的形状，以便轴承的其它部件能够更容易地被安装在它们的位置上。由于轴颈3和4被形成为更小的独立部件，因此能够获得额外的好处。这些更小的部件使得能够用适于被用作轴承47的材料制造，以及以特殊的方式对这些轴颈3和4进行磨光，以便能够将轴颈3和4用作轴承47的内环46。这不仅提供了需要使用更少部件和更少材料的优点，而且还允许获得具有更小轴承直径且刚性更好的组件，从而进一步减少能量损失，因而甚至能够允许转子1以更大转数旋转。在图8所示的又一实施例中，转子主体2自身能够由不同组成部件(其被称作区段48)构成。这些区段48在相互平行地设置时共同构成转子主体2。优选地，区段48通过由拉伸元件11和12施加的压缩力被保持在一起，或者在替换实施例中，可以提供附加的机械装置来附加地使区段相互连接。这种复合转子主体2的不同区段48可以具有例如不同的转子节距或不同的转子轮廓，或者它们可以用不同材料或经过不同处理的同种材料制造。在这种情况下，例如可以考虑的沿转子主体2的纵向方向的期望的导热性差，或者沿转子主体长度方向上的可变材料强度。因此，可以通过考虑材料的成本、热阻、摩擦性能、膨胀系数和期望的绝缘或导电性能，为各个区段48选择最合适的材料。根据本发明的具体特征，转子1的不同区段48中的一个或多个可以具有不同涂层，或者只有某些区段48可以被涂覆，而其它区段可以是未经涂覆的，并且这依据于转子1 在其纵向不同位置上的需求。在后一种情况下，涂层使用量被减少，此外还减少了涂覆过程中散发的溶剂，因此，相对于单部件转子的相同数量的涂层，涂层在其中被施加的合适的喷涂室中的过滤器和活性碳的使用寿命可以大大得到提高。所述涂层可以包括例如优化螺杆式压缩机元件中的相应转子的啮合且因此减少内部泄漏损失的非耐磨涂层。该涂层也可以被选择成允许移动部件之间的直接接触。根据本发明，还可以不对单个轴杆6实施涂覆操作，从而降低转子的生产时间，避免由涂层过程和可能的磨光过程引起的问题和所牵连的问题。还可以在某些区段48的外表面43上提供纹理，以便在螺杆式压缩机的操作过程中实现流体薄膜的形成，同时在其它区段48上不施加这种纹理或者施加另一种纹理。特别地，可以考虑将这种纹理施加到转子1的一个或两个外部区段48上，更特别地施加到它的端部平面上。必要时，考虑到装配到螺杆式压缩机上时转子1的预期热膨胀，还可以改变不同区段48的外径。必要时，还可以对最终得到的复合转子1进行整体涂覆。同样的操作也用于先前描述的转子1的实施例，其落在本发明的范围内。
作为实例描述的这些实施例的特征可以相互组合以获得其它实施例，所述其它实施例也落在本发明的范围内。在所示实施例中，螺旋连接件被用作连接装置。然而，这些连接件也可以通过不同的方式实现。例如，一些实例是使用销-销孔连接、楔块-楔孔连接或者作为安装套筒的形式。拉伸元件11和12也可以通过将它们熔焊、铜焊、过盈配合、锡焊在它们最终的位置上或类似的方式相对于轴杆6被锚固。转子1的不同部件可以由不同材料或者经过不同处理的单一材料制成。不同部件也可以由多种材料的组合物制成。在先前的实施例中，已描述了单个伸展元件7，但是显然本发明并不限于此，因为也可以使用并联或串联布置的多个伸展元件7。显然，在所有实施例中，均可以将传感器49安装在伸展元件7和转子主体2之间的空间38中，如图8所示，例如以便测量振动、温度或类似参数。根据本发明，拉伸元件11或12之一可以是转子主体2的一体部分。它的实例在图9中示出，图9示出了具有转子主体2的转子1，其中转子主体2由两个部件2A和2B构成，部件2A与轴杆6的部件6A及轴颈4形成一体，转子主体2的部件 2A形成为其直径比穿过转子主体2的部件2B的中央通道5B大的部件。转子主体2的部件2A和集成于其中的轴杆6的部件6A具有中央钻孔5A，伸展元件7伸入钻孔5A中，所述伸展元件7 —端被拧入轴颈4的钻孔5A，另一端被拧在轴颈3上， 轴颈3能够在钻孔5A中沿轴向移动，钻孔5A中的伸展元件7在拉伸元件11和12的作用下保持受到预拉伸，拉伸元件11和12 —方面被形成为拧在轴颈3上的螺旋衬套，另一方面被形成为转子主体2的部件2A，并且通过转子主体2的部件2B保持分离。图10示出了根据本发明的转子1的又一变型，在此例中，轴颈4被形成为转子主体2的一体部件，转子主体2具有轴向中央钻孔5。伸展元件7被设置成轴杆6的收缩部，轴杆6部分伸入钻孔5，并且在位于钻孔5 中的那端上设有收缩的圆柱形部件50，部件50的直径小于钻孔5的直径，并且在其上设有一个或多个为可变形元件形状的固定元件(诸如星形垫圈51或类似物)，这些固定元件被夹紧在轴杆6和钻孔5的内壁之间。如图11中所示，这些星形垫圈51具有比钻孔5的直径略大的外径，并且以倾斜的方式被放置在收缩端50处。在组装过程中，将具有钻孔5的转子主体2在伸展元件7上滑动，直至转子主体2 接触拉伸元件11，此后通过一定程度地拉伸伸展元件7使得伸展元件7受到拉伸作用力的预拉伸。然后可以将拉伸作用力去除，因此伸展元件7将趋于重新松弛下来，因此具有沿轴颈3的方向将星形垫圈51从钻孔拉回的趋势。然而，由于星形垫圈51的倾斜放置，星形垫圈51将阻止沿轴颈3方向的这种运动，这些星形垫圈51将微微拉起，如图10所示，并且夹紧在伸展元件7的圆柱形部件50和中央钻孔5之间。星形垫圈51表现为好像它们是阻止伸展元件7离开钻孔5的钩子，因此这些星形垫圈提供端部50的相对于转子主体2的轴向锁定或阻挡，并且相应地负责保持转子主体2 的至少一部分受到预拉伸。 本发明不以任何方式限于作为实例描述和在附图中示出的这些实施例，但是根据本发明的用于螺杆式压缩机的转子1可以被制造成很多种形状和尺寸，同时不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于螺杆式压缩机的转子，所述转子(1)包括转子主体( 和轴杆(6)，所述轴杆至少部分伸入或者穿过所述转子主体O)的处于中央的或大致居中的轴向钻孔或通道 (5)，其特征在于:所述轴杆(6)包括伸展元件(7)，所述转子主体( 或者所述转子主体的至少一部分通过拉伸元件(11,1 保持在所述轴杆(6)上，所述拉伸元件相对于所述轴杆沿轴向被锁定或者能够被锁定，并且通过所述伸展元件(7)彼此连接，所述伸展元件(7)在将所述转子主体(2)安装至所述轴杆(6)的期间通过拉伸负载而受到预拉伸，并且在锁定所述拉伸元件 (11，12)和去除所述拉伸负载之后，所述伸展元件(7)被保持受到轴向预拉伸力，在所述转子(1)没有被装入时，所述轴向预拉伸力达到所述伸展元件(7)的材料的屈服强度的至少 30%，并且这通过将所述转子主体( 或所述转子主体的一部分保持彼此分开的所述拉伸元件(11，12)来实现。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于在去除拉伸负载之后，所述伸展元件(7)保持受到所述伸展元件(7)的材料的屈服强度的至少50%的轴向预拉伸力作用，所述轴向预拉伸力优选为所述屈服强度的至少70%。
3.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于在所述转子(1)的装配状态下，在所述轴杆(6)和所述转子主体( 之间、更具体地在所述伸展元件(7)和所述转子主体(2)之间存在一个腔(38)。
4.如权利要求3所述的转子，其特征在于所述腔(38)是用于引导冷却剂通过所述转子(1)的冷却通道(39)的一部分。
5.如权利要求4所述的转子，其特征在于所述冷却通道(39)包括钻孔(40)，所述钻孔GO)设在所述轴杆(6)的轴颈(3，4)中，并且通过一个或多个内部支路Gl)与所述腔 (38)连接。
6.如权利要求4或5所述的转子，其特征在于密封装置04)被设置用于密封来自所述转子主体O)的冷却通道。
7.如权利要求6所述的转子，其特征在于所述密封装置G4)被设置在所述转子主体 (2)中。
8.如权利要求6所述的转子，其特征在于所述密封装置G4)被设置在所述拉伸元件 (11，12)附近。
9.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于螺旋凹槽G2)被设置在处于中央的或大致居中的轴向通道(5)的壁中，所述螺旋凹槽沿轴向延伸并且形成冷却剂的流动通道。
10.如权利要求3-9中任一项所述的转子，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.如权利要求10所述的转子，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确定成使所述转子(1)的特征频率变化至期望值。
12.如权利要求10所述的转子，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确定成获得期望的转子振动阻尼因数。
13.如权利要求10所述的转子，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确定成得到所述转子(1)的期望刚性。
14.如权利要求3-13中任一项所述的转子，其特征在于至少一个传感器(39)被设置在所述腔(38)中。
15.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述转子主体O)由几个部件或区段G8)组成，并且所述转子主体O)的组成部件具有不同的转子节距。
16.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述转子(1)的至少两个部件由不同材料或者经过不同处理的相同材料制成。
17.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于具有滚动元件的轴承G7)的内环G6)被集成在所述转子(1)的一个或两个轴颈(3，4)中。
18.如前述权利要求中任一项所述的转子，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 施加在所述转子主体( 上的相应挤压作用力的大小为至少IX IO4牛顿。
19.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述伸展元件(7)制成为应用在所述轴杆(6)的一部分上的收缩部的形状。
20.如权利要求1-18中任一项所述的转子，其特征在于所述伸展元件(7)制成为单独部件，所述单独部件的两端分别具有用于将所述伸展元件(7)连接至所述轴颈(3，4)的连接装置。
21.如权利要求20所述的转子，其特征在于所述连接装置包括设在所述伸展元件(7) 上的外螺纹(37)，所述外螺纹与为此设置的位于相应的所述轴颈(3，4)上的中央钻孔(XT) 上的内螺纹08)配合。
22.如权利要求20所述的转子，其特征在于所述连接装置包括销、销孔、楔块、楔形凹部和/或安装套筒，用于与为此设置在相应的所述轴颈(3，4)上的相应连接装置配合。
23.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)被设置为位于一侧上且具有一定厚度的衬套(31，32)的形式，所述衬套被布置在所述转子主体 (2)的相关端面(9，10)与设在相应的所述轴颈(3，4)上的凸起边缘09)之间。
24.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一个被制成为安装在所述轴颈(4)上的螺母(1 的形式，所述螺母(1 的螺纹(16)在所述轴颈(4)与转子主体O)的连接部处与所述轴颈(4)上的外螺纹(17)配合，并且所述螺母(1 的端面(18)抵靠着所述转子主体O)的端面(10)；所述螺母(1 被旋拧到相应的轴颈(4)上，使得所述螺母(1 与所述轴颈(4)上的凸起边缘00)发生接触。
25.如权利要求M所述的转子(1)，其特征在于一个或两个拉伸元件(11，12)由与为此设置的孔或凹槽配合的销、楔块或安装套筒固定。
26.如权利要求M所述的转子(1)，其特征在于一个或两个拉伸元件(11，12)通过将其熔焊、铜焊、锡焊或过盈配合在它们最终的位置上而被固定。
27.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一个具有设在相应的轴颈(4)上的外螺纹(17)的形状，所述外螺纹(17)与所述转子主体(2)的内螺纹(16)配合。
28.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一个被制成为可变形元件的形状的搭扣元件的形状，诸如所谓的星形垫圈或类似件，并且被布置在所述伸展元件的末端和所述转子主体O)中的处于中央的或大致居中的轴向钻孔之间。
29.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于所述拉伸元件(11，12)中的至少一个被制成为所述转子主体O)的一部分，所述一部分与所述轴杆形成一体。
30.一种用于制造如权利要求1- 中任一项所述的转子的方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤在转子主体O)中设置处于中央的或大致居中的轴向钻孔或通道(5)；将轴杆(6)的至少一部分安装在所述钻孔(5)中，所述轴杆(6)包括伸展元件(7)；给所述伸展元件(7)加载拉伸应力，以对所述伸展元件(7)施加预应力；将所述拉伸元件(11,1 布置到所述伸展元件(7)的两侧上，所述伸展元件(7)将所述拉伸元件(11,1 彼此连接，所述拉伸元件相对于轴杆(6)沿轴向被锁定或者能够被锁定在一个位置上，使得在去除拉伸负载之后，所述拉伸元件由所述转子主体( 或所述转子主体的一部分分开，由此保持所述伸展元件处于预拉伸状态下。
31.如权利要求30所述的用于制造如权利要求1- 中任一项所述转子的方法，其特征在于所述拉伸应力设置成在去除该拉伸应力之后将所述伸展元件(7)保持受到轴向预应力，在所述转子(1)没有被装入的情况下，所述轴向预应力等于所述伸展元件(7)的材料的屈服强度的至少30%。
32.如权利要求30所述的用于制造如权利要求1- 中任一项所述转子的方法，其特征在于所述拉伸负载被设置成在去除所述拉伸负载之后使所述伸展元件(7)保持受到轴向预拉伸力，所述轴向预拉伸力为所述伸展元件(7)的材料的屈服强度的至少50%，优选为所述屈服强度的至少70%。
全文摘要
一种用于螺杆式压缩机的转子，该转子(1)包括转子主体(2)和轴杆(6)，所述轴杆至少部分伸入或者贯穿所述转子主体(2)中的处于中央的或大致居中的轴向钻孔或通道(5)，其特征在于所述轴杆(6)包括伸展元件(7)，转子主体(2)或其至少一部分通过拉伸元件(11，12)保持在轴杆(6)上，所述拉伸元件相对于轴杆沿轴向被锁定或者可以被锁定，并且通过所述伸展元件(7)彼此连接，其中所述伸展元件(7)在将转子主体(2)装配到轴杆(6)上的过程中通过拉伸负载受到预拉伸，并且在锁定所述拉伸元件(11，12)并且去除拉伸负载之后，保持受到轴向预拉伸力作用，其中在转子(1)未被装入的情况下，所述轴向预拉伸力等于伸展元件(7)的材料的屈服强度的至少30％，并且由通过转子主体(2)或其一部分保持彼此分开的所述拉伸元件(11，12)实现。
文档编号F04C18/16GK102301142SQ201080005529
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年6月10日
发明者J·纳奇特盖勒, R·A·M·德博克, S·P·G·德博克 申请人:阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司