螺杆式流体机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备螺杆转子的压缩机、鼓风机及膨胀机等螺杆式流体机械。
【背景技术】
[0002]在一对阴阳转子啮合而压缩气体的螺杆压缩机等中，性能下降的代表性主要原因是内部泄漏。内部泄漏是指压缩气体从形成在阴阳转子之间的压缩室向更低压的压缩室倒流的现象。由于因内部泄漏妨碍气体的吸入，同时产生因泄漏气体的再压缩造成的动力损失，因此螺杆压缩机等的性能下降。然而，在螺杆压缩机等中，在阴阳转子间形成连续的接触点。该连续的接触点称为啮合密封线。啮合密封线具有密封压缩气体的作用，从减少气体的内部泄漏量的观点考虑，其长度优选为短。因此，作为内部泄漏的对策，尝试使形成在阴阳转子之间的啮合密封线的长度尽可能短，抑制从啮合密封线泄漏气体。
[0003]另外，作为第二个问题，存在气孔的问题。在阴转子在节圆的外侧具有齿顶且阳转子在节圆的内侧具有齿根的螺杆转子中形成有气孔。该气孔形成在阴阳转子与在壳体内形成的孔相交的尖顶线(力只7°線)之间，从这里发生气体泄漏。使用图8对气孔的形成进行说明。图8是表示垂直于轴的截面的图，在螺杆压缩机的壳体100的内部形成的壳体孔b中，设置有阳转子102及阴转子104。阳转子102以旋转中心Om为中心，阴转子104以旋转中心Of为中心，分别向箭头方向旋转。图中，Pm表示阳转子102的节圆，PF表示阴转子104的节圆。
[0004]壳体孔b的内壁也与阴阳转子接触，具有压缩室的气体密封作用。下面，将壳体孔b的内壁与垂直于轴的截面的相交线称为顶端密封线C。形成在阳转子102及阴转子104之间的啮合密封线s与形成在转子外周部的顶端密封线c不连接且不连续。将该不连续的部分称为气孔，如文字所述成为漏气部。气孔形成于吸入侧气孔B1和压缩侧气孔B 2这两个位置上。吸入侧气孔B1B成于上部尖点Pk i与啮合密封线s之间，压缩侧气孔B 2形成于啮合密封线s的气孔侧最近点Ps与位于阴阳转子啮合开始侧的下部尖点Pk2之间。从螺杆压缩机性能的观点考虑，成为问题的是压缩侧气孔B2。
[0005]图9表示压缩侧气孔82的形状。压缩侧气孔B 2形成于下部尖顶线k 2、阳转子侧气孔轮廓R1、阴转子侧气孔轮廓R2之间，其中，所述阳转子侧气孔轮廓1由阳转子102的齿面与包含气孔侧最近点Ps及下部尖顶线k2的气孔平面的相交线形成；所述阴转子侧气孔轮廓民由阴转子104的齿面与该气孔平面的相交线形成。通常，以用该气孔平面剖切时的切口面积作为压缩侧气孔B2的代表面积。本说明书也遵循于此。图9是从图8中的A箭头方向观察的图，是将所述气孔平面投影到包含图8中y轴的平面上的图。图10表示从A箭头方向观察的啮合密封线s的形状。图中，ALs表示一齿份的啮合密封线S。
[0006]本申请人首先提出了能够减小气孔面积的螺杆转子的结构(专利文献I)。该发明将从阴转子的齿顶顶部中心到相对于旋转方向的前进侧的节圆为止的垂直于轴的截面形状用三个以上的圆弧来形成，由此减小气孔面积。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利第3356468号公报
【发明内容】
[0010](一)要解决的技术问题
[0011]但是，通常在装配有螺杆转子的流体机械中，啮合密封线的长度与气孔的面积呈相反的关系。即，如果使啮合密封线变短，则气孔面积增加。因此，难以同时实现减小啮合密封线的长度和减小气孔面积。由于专利文献I所公开的内部泄漏抑制手段主要是减小气孔面积，因此有必要一起考虑包括缩短啮合密封线的长度的抑制内部泄漏的手段。
[0012]本发明的目的在于，鉴于上述现有技术的问题，实现减小啮合密封线的长度和进一步减小气孔面积。
[0013](二)技术方案
[0014]本发明适用于具备如下螺杆转子的螺杆式流体机械，所述螺杆转子由彼此啮合并旋转的阳转子与阴转子构成，在阴转子在节圆的外侧具有齿顶的同时，阳转子在节圆的内侧具有齿根，且气孔的形成成为问题。为了实现上述目的，本发明的螺杆式流体机械为，在阴阳转子及在壳体上形成的尖顶线之间所形成的气孔轮廓中，在从啮合密封线的气孔侧最近点到尖顶线之间，由阴转子形成的阴转子侧气孔轮廓由多个轮廓要素构成，多个轮廓要素包含至少两个圆弧。
[0015]在本发明中，阴阳转子的齿形在形成于阳转子与阴转子之间的啮合密封线成为设定值以下的条件下进行设定。例如，阴阳转子的齿形被设定为使啮合密封线在设计上尽可能变短。压缩侧气孔形成于阴阳转子及下部尖顶线之间。在本发明中，压缩侧气孔的轮廓中，使在从啮合密封线的气孔侧最近点到尖顶线之间由阴转子形成的阴转子侧气孔轮廓由包含至少两个圆弧的轮廓构成。通过在阴转子侧气孔的轮廓上包含至少两个圆弧，能够减小气孔面积。阴转子的齿形根据变换由阴转子形成的气孔轮廓来求取，阳转子的齿形对应于阴转子的齿形来创建。另外，得到的阴转子齿形的曲率中心位于节圆的内侧成为创建理论上的必要条件。
[0016]专利文献I所述的气孔面积减小手段是对能够减小气孔面积的阴转子齿形的形状试错中发现的。与此相对，本发明先找到能够减小气孔面积的阴转子侧气孔轮廓，根据该轮廓来决定阴转子的齿形。因此，不用对能够减小气孔面积的阴转子的齿形进行试错就能够选定。另外，由于事先以使啮合密封线在设计上尽可能短的方式选定阴阳转子的齿形，因此能够同时实现啮合密封线长度的缩短和气孔面积的减小。
[0017]在本发明中，具体可以为，阴转子侧气孔的轮廓由第一圆弧、第二圆弧及轮廓要素构成，其中，所述第一圆弧与啮合密封线的气孔侧最近点连接，所述第二圆弧与该第一圆弧相连，所述轮廓要素由在第二圆弧的结束端与尖顶线间延伸的曲线构成。由此，可以形成能够减小气孔面积的轮廓。
[0018]在上述结构中，连结第二圆弧的结束端与尖顶线的曲线可以由与第二圆弧的结束端相连的第三圆弧和在第三圆弧的结束端与尖顶线之间延伸的第四圆弧构成。这样，通过由四个不同的圆弧来构成阴转子侧气孔轮廓，可以形成能够减小压缩侧气孔面积的轮廓。
[0019]或者，在第二圆弧的结束端与尖顶线之间延伸的曲线也可以由与第二圆弧的结束端相连的第一抛物线和连结该第一抛物线的结束端与尖顶线的第二抛物线构成。由此，也可以形成能够减小压缩侧气孔面积的轮廓。
[0020]或者，在第二圆弧的结束端与尖顶线之间延伸的曲线也可以由一个三次曲线构成。由此，也可以形成能够减小压缩侧气孔面积的轮廓。
[0021]在本发明中，也可以构成为在由圆弧、抛物线或三次曲线构成的轮廓要素间的连接点上，在该连接点的两侧的轮廓要素的切线具有相同斜度。由此，在减小气孔面积的同时，不同曲线彼此之间能够平滑地连接。
[0022](三)有益效果
[0023]根据本发明，能够同时实现啮合密封线长度的缩短和气孔面积的进一步减小，并能够有效抑制螺杆式流体机械的内部泄漏。
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的第一实施方式的压缩侧气孔形状的线图。
[0025]图2是表示基于图1的压缩侧气孔形状制作的阴转子齿形的一部分的线图。
[0026]图3是表示对应于图2的阴转子齿形而创建的阳转子齿形的一部分的线图。
[0027]图4是表示本发明的第二实施方式的气孔形状的线图。
[0028]图5是表示本发明的第三实施方式的气孔形状的线图。
[0029]图6是表不用于本发明实施的螺杆转子的规格的图表(表I)。
[0030]图7是表示使用具有图6(表I)规格的螺杆转子来实施本发明的结果的图表(表2)。
[0031]图8是表示螺杆转子的垂直于轴的截面形状的说明图。
[0032]图9是表示现有的螺杆转子的气孔形状的线图。
[0033]图10是表示螺杆转子的啮合密封线的线图。
【具体实施方式】
[0034]下面，使用图示的实施方式对本发明进行详细说明。但是，只要该实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等没有特别特定的记载，就不表示本发明的范围只限定于这些。
[0035](实施方式I)
[0036]基于图1?图3对本发明的第一实施方式进行说明。本实施方式为适用于螺杆压缩机所使用的，由齿数为四齿的阳转子和齿数为六齿的阴转子构成的螺杆转子的例子。在本实施方式中，首先，针对螺杆压缩机的规格，将形成于阴阳转子之间的啮合密封线s的长度设定为尽可能缩短的长度。基于这样设定的啮合密封线S，设定压缩侧气孔民的面积。
[0037]图1示意性地表示压缩侧气孔民的形状。压缩侧气孔B2形成于下部尖顶线k2、由阳转子形成的阳转子侧气孔轮廓R1与由阴转子形成的阴转子侧气孔轮廓R3之间。阴转子侧气孔轮廓R3为本实施方式中设