单螺杆压缩机的碟状星轮片及其成型工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种单螺杆压缩机的碟状星轮片及其成型工艺，所述星轮片包括中心的轮掌，轮掌中心部位设有轴孔，轮掌外侧长有若干个星轮齿；在自由状态下将单螺杆压缩机的碟状星轮片放置在一个平台面上，所有星轮齿外圆端部朝下弯曲；全部或者部分星轮齿齿端部接触平台平面。本发明通过预先热定型处理，使得星轮片上的轮齿在自由状态下向星轮架平面方向弯曲，当用压板压紧星轮片的内圆附近时，使星轮片的齿紧贴星轮架的平面，星轮齿内部就有向下弯曲的内应力，这种弯曲内应力将阻止星轮片自由向上变形,不产生向上自由翘曲的现象。以减少星轮片与气缸的星轮窗口分隔面之间的预留间隙，有效降低压缩机的介质泄漏量。
【专利说明】
单螺杆压缩机的碟状星轮片及其成型工艺
技术领域
[0001]本发明涉及石油化工、制冷空调和空气动力用压缩机技术领域，特别涉及一种单螺杆式压缩机碟状星轮片及其成型工艺。
【背景技术】
[0002]国内外市场上现有的单螺杆压缩机星轮片都是轮齿型圆片，星轮片在自由状态下上下端面是平直的。为了便于描述，首先定义星轮片与星轮架接触的表面为星轮片下表面，而星轮片与气缸窗口分隔面相配合的表面为上表面。由于星轮片厚度薄，齿的长度和直径相对大，这种自由状态下平直的星轮片装入压缩机运行一段时间后，都容易发生不同程度的翘曲变形。有些齿有朝下表面方向变形的倾向，则被星轮架平面所限位，不发生变形，有些齿向上表面方向翘曲，就会引发与机壳窗口的碰撞而损坏。
[0003]原因是，单螺杆压缩机的星轮片上表面与气缸上的星轮窗口之间的间隙要求尽可能的小，这两个面之间高速相对滑动，其间隙一般要求在0.03?0.07mm之内，否则会引起高压气体向星轮室的泄漏过大。如果星轮片齿向上变形若干毫米，则所预留间隙应是星轮齿变形量加上要求预留的间隙，由此导致间隙过大及其密封介质的泄漏增大。如果预留间隙太小，星轮齿旋转时则会直接撞击在气缸的窗口分隔面上，致使星轮片擦伤或者撞断，工程中已有很多压缩机的星轮片以这样的方式损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种单螺杆压缩机的碟状星轮片及其成型工艺，以解决上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]单螺杆压缩机的碟状星轮片，包括中心的轮掌，轮掌中心部位设有轴孔，轮掌外侧长有若干个星轮齿;在自由状态下将单螺杆压缩机的碟状星轮片放置在一个平台面上，所有星轮齿外圆端部朝下弯曲；全部或者部分星轮齿齿端部接触平台平面。
[0007]进一步的，部分星轮齿齿端部接触平台平面，另一部分齿顶部位与平台面之间有小于A的间隙，A<0.000iro，D表示星轮片直径尺寸。
[0008]进一步的，轮掌部位与平台面的间隙为B，其中0.0003D<B<0.001D，D表示星轮片直径尺寸。
[0009]进一步的，不同位置处星轮片厚度差异在0.0lmm内。
[0010]单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，包括以下步骤:
[0011](I)加工平板状星轮片；
[0012](2)将平板状星轮片安装于热处理工装中；所述热处理工装包括底盘、薄片垫环)、星轮片、压板和上压罩;底盘的顶部中央部位设有一个厚度小于星轮片厚度的定位凸台，定位凸台的外径与星轮片的轴孔滑动配合;底盘中心有通孔;薄片垫环外径小于或者等于星轮齿根的直径，压板的外径与薄片垫环的直径相等，上压罩是一个倒扣杯状的结构，杯口外径等于或者略小于星轮片外径;安装时，将紧固螺栓连接在底盘的中间孔内，一端伸出，在底盘上面放置薄片垫环，通过底盘上的定位凸台对薄片垫环的内孔定位，然后将星轮片放置在薄片垫环的中央，同样依靠定位凸台定位，再把压板放置在星轮片上面，通过压板螺母将压板、星轮片及底盘连接固紧，接下来再用上压罩外缘压着星轮片的齿顶端部位，用压罩螺母通过贯穿螺栓使上压罩压紧星轮片的齿顶端部位；
[0013](3)将热处理工装和安装于热处理工装中的星轮片一起进行热处理，获得单螺杆压缩机的碟状星轮片。
[0014]进一步的，星轮片齿顶与底盘外缘的端平面之间留有0.01?0.02mm的间隙。
[0015]进一步的，薄片垫环的厚度为星轮片直径的0.0005?0.001倍。
[0016]进一步的，星轮片和薄片垫环的总厚度大于定位凸台的高度。
[0017]进一步的，底盘的顶部位于定位凸台外侧形成一个圆环形平面;该圆环形平面的平面度不低于7级精度。
[0018]进一步的，步骤(3)中热处理具体工艺为:将装有星轮片的工装放置到热处理炉内，首先根据材料能够塑变的最低温度，确定热定型处理的温度:热定型处理的温度为星轮片材料能够塑变的最低温度?(星轮片料能够塑变的最低温度+20°C)，处理时间为5小时；热定型处理后星轮片在自由状态下变成碟形状。
[0019]进一步的，星轮片材料为PEEK材料;热定型处理的工艺为:室温匀速至热定型处理的温度180?210°C，升温时间为3小时;保持炉内温度180?210 °C5小时，然后降温，降温时间控制在4小时，最后将装有星轮片的工装从炉内取出，再将星轮片卸下即可得到碟装星轮片。
[0020]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0021]本发明通过预先热定型处理，使得星轮片上的轮齿在自由状态下向星轮架平面方向弯曲，当用压板压紧星轮片的内圆附近时，使星轮片的齿紧贴星轮架的平面，星轮齿内部就有向下弯曲的内应力，这种弯曲内应力将阻止星轮片自由向上变形，不产生向上自由翘曲的现象。以减少星轮片与气缸的星轮窗口分隔面之间的预留间隙，有效降低压缩机的介质泄漏量。
【附图说明】
[0022]图1为模压或者切削星轮片毛坯图，其中图1(b)为图1(a)的俯视图。
[0023]图2为热定型工装结构图。
[0024]图3为碟状星轮片图，其中图3(b)为图3(a)的俯视图。
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1至图3所示，本发明一种单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，包括以下步骤:
[0026](I)模压星轮毛坯或者切削星轮片毛坯如图1所示，对星轮毛坯进行精细的消除内应力热处理或者振动处理；
[0027](2)按照传统工艺加工星轮片的内孔、外圆及上、下端面，并切出粗加工齿的左右侧面，保证所加工的星轮片厚度在规定的最终加工的尺寸范围内，保证星轮片的各个部位的厚度差值不大于千分之三，同时保证星轮片在自然状态下的平面度不大于GB/T1184-1996规定的公差精度7级水平；
[0028](3)加工星轮的两侧啮合齿面；
[0029](4)制作一个用于热处理的工装，工装由一个底盘3、紧固螺栓4、若干薄片垫环5、压板7、螺母8、上压罩9和压罩螺母10构成，如图2所示，它们都经过很好的热处理，可保证良好的形状稳定性。底盘3的外径略大于或等于星轮片6的外径，底盘3的中央部位有一个高度小于星轮片6厚度的定位凸台11，定位凸台11的外径与星轮片6的内孔滑动配合，底盘3中心有通孔，底盘3的顶部圆环形平面31的平面度不低于7级精度。薄片垫环5外径在星轮齿根直径的99%?100%范围内，略小于或者等于星轮齿根的直径尺寸，压板7的外径与薄片垫环5的直径相等，上压罩9是一个倒扣杯状的结构，杯口外径在星轮片6外径的99 %?100 %范围内，等于或者略小于星轮片6外径，杯口的径向厚度不大于10mm，杯口的深度须能容纳星轮片、压板、压板螺帽等零件总体厚度。
[0030](5)将紧固螺栓4连接在底盘3的中间孔内，一端伸出，在底盘3上面放置薄片垫环5，薄片垫环5的厚度为星轮片6直径的0.0005?0.001倍，通过底盘3上的定位凸台11对薄片垫环5的内孔定位，然后将星轮片6放置在薄片垫环5的中央，同样依靠该凸台11定位，再把压板7放置在星轮片6上面，通过压板螺母8将压板7、星轮片6及底盘3连接固紧，接下来再用上压罩9外缘压着星轮片6的齿顶端部位，用另一个压罩螺母10通过贯穿螺栓使上压罩9压紧星轮片6的齿顶端部位，并保持星轮片齿顶与底盘外缘的端平面之间留有0.01?0.02mm的间隙。将安装好的星轮片及其工装套件放在热处理炉中进行热定型处理，热定型处理的温度根据各种材料能够塑变的最低温度确定:热定型处理的温度为星轮片材料能够塑变的最低温度?(星轮片材料能够塑变的最低温度+20°C)，处理时间为5小时；热定型处理后星轮片在自由状态下变成碟形状。例如用于热定型处理PEEK材料星轮片的保持温度一般是180?210°C。通过适当时间的升温、保温和降温，取出即可使星轮片在自由状态下变成碟形状，如图3所示，升温时间一般在3小时左右，保温时间为5小时，降温时间为4小时。
[0031]星轮片的材料可以是金属也可以是塑料，对于传统单螺杆星轮片，为圆片状且有上下两个平表面，厚度一般为6?10mm，圆片的中心部位有轴孔，周围有轮掌，轮掌外侧长有若干个星轮齿。而本发明将传统形状的星轮片进行热定型，处理成碟形星轮片如图3(a)和图3(b)所示，成为一个中间部位拱起，周围齿全部按统一尺寸朝下弯曲的倒扣碟子形状。本发明所制备的单螺杆压缩机的碟状星轮片，其厚度在各个位置都是相同的。不同位置处星轮片厚度的允许差异在0.0lmm内，在自由状态下将星轮片放置在一个平台面上，星轮片的齿外圆端部朝下弯曲，部分齿端部能够接触平台平面，另一部分齿顶部位与平台面之间可能有小于A的间隙，星轮片的中间轮掌部位与平台面的间隙在B范围内。其中AS 0.0001，B值为:0.0003D^B^0.0OlD，D表示星轮片直径尺寸。
【主权项】
1.单螺杆压缩机的碟状星轮片，其特征在于，包括中心的轮掌，轮掌中心部位设有轴孔，轮掌外侧长有若干个星轮齿;在自由状态下将单螺杆压缩机的碟状星轮片放置在一个平台面上，所有星轮齿外圆端部朝下弯曲；全部或者部分星轮齿齿端部接触平台平面。2.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片，其特征在于，部分星轮齿齿端部接触平台平面，另一部分齿顶部位与平台面之间有小于A的间隙，A<0.00015D，D表示星轮片直径尺寸。3.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片，其特征在于，轮掌部位与平台面的间隙为B，其中0.0003D<B<0.001D，D表示星轮片直径尺寸。4.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片，其特征在于，不同位置处星轮片厚度差异在0.0lmm内。5.单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)加工平板状星轮片； (2)将平板状星轮片安装于热处理工装中；所述热处理工装包括底盘(3)、薄片垫环(5)、星轮片(6)、压板(7)和上压罩(9);底盘的顶部中央部位设有一个厚度小于星轮片厚度的定位凸台(11)，定位凸台的外径与星轮片的轴孔滑动配合;底盘中心有通孔;薄片垫环外径小于或者等于星轮齿根的直径，压板的外径与薄片垫环的直径相等，上压罩是一个倒扣杯状的结构，杯口外径等于或者略小于星轮片外径;安装时，将紧固螺栓(4)连接在底盘的中间孔内，一端伸出，在底盘上面放置薄片垫环，通过底盘上的定位凸台对薄片垫环的内孔定位，然后将星轮片放置在薄片垫环的中央，同样依靠定位凸台定位，再把压板放置在星轮片上面，通过压板螺母(8)将压板、星轮片及底盘连接固紧，接下来再用上压罩外缘压着星轮片的齿顶端部位，用压罩螺母(10)通过贯穿螺栓使上压罩(9)压紧星轮片(6)的齿顶端部位； (3)将热处理工装和安装于热处理工装中的星轮片一起进行热处理，获得权利要求1至4中任一项所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片。6.根据权利要求5所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，星轮片齿顶与底盘外缘的端平面之间留有0.01?0.02_的间隙。7.根据权利要求5所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，薄片垫环的厚度为星轮片直径的0.0005?0.001倍。8.根据权利要求5所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，星轮片和薄片垫环的总厚度大于定位凸台的高度。9.根据权利要求5所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，底盘(3)的顶部位于定位凸台外侧形成一个圆环形平面(31);该圆环形平面(31)的平面度不低于7级精度。10.根据权利要求5所述的单螺杆压缩机的碟状星轮片的成型工艺，其特征在于，步骤(3)中热处理具体工艺为:将装有星轮片的工装放置到热处理炉内，首先根据材料能够塑变的最低温度，确定热定型处理的温度:热定型处理的温度为星轮片材料能够塑变的最低温度?(星轮片材料能够塑变的最低温度+20°C)，处理时间为5小时；热定型处理后星轮片在自由状态下变成碟形状。
【文档编号】F16H55/06GK105927726SQ201610463210
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】赵忖, 谢佳, 冯全科
【申请人】西安交通大学