螺杆齿形.pdf

本发明提供一种螺杆齿形，在由阴阳一对的螺杆转子构成压缩机本体的螺杆压缩机中，阳转子的顶端部形成在以阳转子的旋转轴的中心为中心点的圆弧上，阳转子的顶端部的圆弧形成在由如下交点一分为二的圆弧的较短部分的虚拟圆弧上，所述交点是虚拟阳转子形状和以阳转子的中心为中心点的圆弧的交点，所述虚拟阳转子形状为阴转子旋转时最靠近所述阴转子的位置上的间隙大致为零的阳转子的形状。根据如上所述的方案，能够以高于以往的精度来进行阳转子的螺杆齿形的顶端部的加工，能够提高螺杆压缩机的性能。

1.  一种螺杆齿形，是由阴阳一对的螺杆转子构成的螺杆压缩机中的阳转子的螺杆齿形，
所述阳转子的所述螺杆齿形具有顶端部，
所述顶端部形成在以所述阳转子的旋转轴的中心为中心点的圆弧上，所述顶端部的所述圆弧形成在由下述交点一分为二的所述圆弧的较短部分的虚拟圆弧上，所述交点是虚拟阳转子形状和以所述阳转子的所述中心为中心点的所述圆弧的交点，所述虚拟阳转子形状是所述阴转子旋转时最靠近所述阴转子的位置上的间隙大致为零的所述阳转子的形状。

2.  根据权利要求1所述的螺杆齿形，其特征在于，
所述顶端部中，形成于前进侧齿形的部位长于形成于后续侧齿形上的部位。

螺杆齿形
技术领域
本发明涉及一种螺杆齿形。
背景技术
以往的阳转子顶端一般为如图4所示的形状。亦即，相对于旋转方向R，前进侧齿形10为以B为中心的圆弧，该B位于以阳转子旋转轴中心A为中心的节圆上，后续侧齿形11为以处于阳转子的顶端和B之间的C为中心的圆弧。尽管由于半径大小而会存在差异，但形状就是这样。
如图5所示，日本特公昭60-41238号所示的阳转子12的顶端部13是决定阳转子12和阴转子14的间隙ε1以及阳转子12和外壳15的间隙ε2的重要部位。顶端部13的加工精度对螺杆压缩机的性能会造成较大影响。尤其，间隙ε2的精度较大地依赖于阳转子12的顶端部13的加工精度。
但是，以往，阳转子12的顶端部13和其他部分同时利用切割机等进行切削加工，因此，在高精度加工方面存在极限。
发明内容
本发明的课题在于，以比以往更高的精度来进行阳转子的螺杆齿形的顶端部的加工，从而提供一种能够提高螺杆压缩机的性能的螺杆齿形。
作为用以解决所述问题的方法，本发明的螺杆齿形，是由阴阳一对的螺杆转子构成的螺杆压缩机中的阳转子的螺杆齿形，所述阳转子的所述螺杆齿形具有顶端部，所述顶端部形成在以所述阳转子的旋转轴的中心为中心点的圆弧上，所述顶端部的所述圆弧形成在由如下交点一分为二的所述圆弧的较短部分的虚拟圆弧上，所述交点是虚拟阳转子形状和以所述阳转子的所述中心为中心点的所述圆弧的交点，所述虚拟阳转子形状是所述阴转子旋转时最靠近所述阴转子的位置上的间隙大致为零的所述阳转子的形状。
根据所述方案，阳转子的顶端部形成在由虚拟阳转子形状和阳转子的所述圆弧的交点一分为二的圆弧的较短部分的虚拟圆弧上，所述阳转子的顶端部形成在以阳转子的旋转轴的中心为中心点的圆弧上，所述虚拟阳转子形状是所述阴转子旋转时最靠近该阴转子的位置上的间隙大致为零的所述阳转子的形状，因此，能够减少阴转子和阳转子的顶端部干涉的可能性。
进而，优选的是，所述顶端部中，形成于前进侧齿形的部位长于形成于后续侧齿形的部位。根据所述方案，和使形成于前进侧齿形的部位形成为等于或短于形成于后续侧齿形的部位的情况相比，能够减少阴转子和阳转子的顶端部干涉的可能性。
根据本发明，并非借由利用切割机等对阳转子的螺杆齿形的顶端部进行切削加工，而是借由研磨进行高精度加工，能够提高螺杆压缩机的性能。
因为前进侧齿形和阴转子的间隙存有余量，所以如果阳转子的螺杆齿形的顶端部中形成于前进侧齿形的部位长于形成于后续侧齿形的部位，那么就能够减少阴转子和阳转子的螺杆齿形顶端部干涉的可能性。
附图说明
图1是具有本发明的螺杆齿形的螺杆压缩机的转子外壳的转子轴方向剖面图。
图2是相啮合的阴阳转子中的螺杆齿形的局部放大图。
图3是表示阳转子的螺杆齿形的点d1附近形状的局部放大图。
图4是表示以往的阳转子的螺杆齿形的顶端的一部分的图。
图5是表示以往的螺杆齿形的顶端部决定的阳转子和阴转子的间隙ε1以及外壳和转子的间隙ε2的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1表示具有本发明的螺杆齿形20的螺杆压缩机本体21的转子外壳22的转子23、24的轴方向剖面图。图2表示相啮合的阴阳转子23、24的螺杆齿形20的局部放大图。以下有关图2的说明全部是以适用本发明为前提的以往的齿形的说明。
1)阴转子齿形
阴转子23在各齿的比节圆Pf靠外侧的部分具有压缩效率最高的2～3％的齿顶Af，且在各齿底25的比节圆Pf靠内侧的部分具有齿根Df。前进侧齿形26以及后续侧齿形27如下所述。
a)前进侧齿形26
d₂-e₂间是半径为R₁的圆弧，所述圆弧以节圆Pf和连接中心点(轴心)Of、Om的线的交点l为中心，为了将从齿根到齿顶的齿厚设为优选值，∠d₂le₂设为45～55度。其中，d₂是连接中心点Of、Om的线上的点。
e₂-f₂间是在半径1-e₂的延长线上具有中心点O₂的半径为R₂的圆弧。所述圆弧e₂-f₂相对于所述圆弧d₂-e₂在点e₂处转变。其中，点f₂是节圆Pf上的点。
f₂-g₂间是在半径O₂-f₂上具有中心点O₃的半径为R₃的圆弧。其中，点g₂是半径为Rf的齿顶圆Cf上的点，和齿顶圆Cf相接。
g₂-h₂间是沿着齿顶圆Cf的圆弧。优选的是，g₂-h₂之间的尺寸设为0.5～1.5mm，从而具备和以往齿形的封边所具有的转子和外壳接触时的保护功能相同的效用。
b)后续侧齿形27
d₂-c₂间是由阳转子24的圆弧d₁-c₁范成的范成曲线。
c₂-a₂间是以点O₅为中心的半径为R₅的圆弧。其中，点a₂是节圆Pf上的点，点O₅是在点a₂处和节圆Pf相切的切线R₅₁和共用法线R₅₂的交点，所述共用法线R₅₂是点c₂处的范成曲线d₂-c₂和圆弧c₂-a₂的共用法线。圆弧c₂-a₂相对于范成曲线d₂-c₂在点c₂处转变。
a₂-h₂间是由阳转子24的点a₁范成的范成曲线。此外，点h₂是齿顶圆Cf上的点。
所述h₂-a₂-c₂-d₂-e₂-f₂-g₂-h₂构成阴转子23的齿形的6分之1。
2)阳转子齿形
阳转子24在各齿28的比节圆Pm靠外侧的部分具有齿顶Am，在各齿底29的比节圆Pm靠内侧的部分具有齿根Dm。前进侧齿形30以及后续侧齿形31如下所述。
a)前进侧齿形30
d₁-e₁间是以节圆Pm和连接阴阳转子23、24的各中心点Of、Om的线的交点m为中心且半径R₁′大致等于所述半径R₁的圆弧，和阴转子23的圆弧d₂-e₂对应。因此，∠d₁me₁和∠d₂le₂为相同角度。其中，点d₁是连接中心点Of、Om的线上的点。
e₁-f₁间是由阴转子23的圆弧e₂-f₂范成的范成曲线。此外，点f₁位于节圆Pm上。
f₁-g₁间是由阴转子23的圆弧f₂-g₂范成的范成曲线。此外，g₁是齿根圆Cm上的点。
g₁-h₁间是沿着半径Rm的齿根圆Cm的圆弧。
b)后续侧齿形31
d₁-c₁间是在直线Of-Om上具有中心点O₄的半径为R₄的圆弧。半径R₄为以处于阳转子节圆Pm上的点m为中心的圆弧的半径R₁的大致20～30％。
c₁-a₁间是由阴转子23的圆弧c₂-a₂范成的范成曲线。此外，点a₁是节圆Pm上的点。
a₁-h₁间是由阴转子23的点h₂范成的范成曲线。
所述h₁-a₁-c₁-d₁-e₁-f₁-g₁-h₁构成阳转子24的齿形的5分之1。
图3表示阳转子24的螺杆齿形的点d₁附近的形状的局部放大图。在阳转子24的齿形上，设置有从点d₁起在径向上高度为H、宽度为W(W＝Wa+Wb、从d₁起在前进侧齿形30方向上宽度为Wa、在后续侧齿形31方向上宽度为Wb)的大致矩形的顶端部32。所述顶端部32是本发明的新颖部分。顶端部32的宽度W方向是形成为以阳转子24的旋转轴的中心Om为中心点的圆弧的一部分的形状。阳转子24的顶端部32以外的部分利用切割机进行切削加工，但顶端部32借由研磨进行加工。如果在研磨加工后确保所述形状，那么从点d₁在径向上突出的顶端部32的从d₁起的高度H也可以为0。
阳转子24的顶端部32形成为以阳转子24的旋转轴的中心为中心点Om的圆弧(该圆的半径为Om和d₁间的距离加上H后所得的结果)，通过限定形成该圆弧的范围，即使具有顶端部32的阳转子24的螺杆齿形的形状大于以往的阳转子12的螺杆齿形的形状，也不会有阴阳转子23、24的干涉产生。
具体而言，如图3所示，求出阴转子23的形状曲线和以阳转子24的旋转轴的中心为中心点的圆(半径为Om和d₁间的距离加上H后所得的结果)的交点(α1和α2)。将以所述阳转子24的旋转轴的中心为中心点的圆中的α1和α2之间的部分设为虚拟圆弧33。阳转子24的顶端部32的圆弧形成在虚拟圆弧33内(宽度为Wmax的范围内)。
此外，当顶端部32的圆弧的边缘部分形成在极为靠近所述圆弧的交点α1、α2的位置时，阴转子23和阳转子24将产生干涉。因此，为了避免所述干涉，首先，设想虚拟阳转子形状40，该虚拟阳转子形状40为阴转子23旋转时最靠近所述阴转子23的位置(图3中的p点)处的间隙大致为零(亦即，阴阳转子几乎接触)时的阳转子的形状。亦即，虚拟阳转子形状40为以m点为中心且通过p点的圆弧。并且，在由所述虚拟阳转子形状40和以阳转子24的旋转轴的中心为中心点的圆弧的交点(α1′和α2′)所规定的虚拟圆弧34内(Wmax′的范围内)，形成顶端部32的圆弧。此外，自然，虚拟圆弧34短于虚拟圆弧33。而且，也能够换言之，所述虚拟圆弧34为由虚拟阳转子形状40和以阳转子24的中心为中心点的圆弧的交点(α1′和α2′)一分为二的圆弧的较短部分。
例如，当将阳转子24直径设为150mm且以m为中心的圆弧的半径R₁′设为32.5mm，将以O₄为中心的圆弧的半径R₄设为13.6mm，将转子23、24的间隙设为50μ时，以不会和阴转子23干涉的阳转子24的旋转轴的中心为中心点Om的圆弧的宽度(Wmax′)为3.7mm。所述3.7mm的宽度是从进行研磨加工的角度考虑足够的宽度。
以小于所述宽度Wmax′的宽度W来形成顶端部32，且借由研磨来对顶端部32进行加工。所述顶端部32以外的部位利用以往的切割机进行切削加工。
和以往的齿形形状相比，阳转子顶端部32以外的部分相同，因此，能够确保和以往一样的强度，并能以更高的精度对顶端部32进行加工，能够提高螺杆压缩机的性能。
而且，如图3所示，前进侧齿面30的以m为中心的圆弧的半径R₁′大于后续侧齿面31的以O₄为中心的圆弧的半径R₄。因此，如图3所示，不会和前进侧齿面30侧的阴转子23干涉的部分的长度W₁大于后续侧齿面31侧的长度W₂，前进侧齿面30和阴转子23的间隙存有余量。因此，阳转子24的顶端部32的圆弧中，形成于前进侧齿面30的部位的宽度Wa大于形成于后续侧齿面31的部位的宽度Wb时，即使顶端部32的圆弧为相同宽度W，和形成于前进侧齿面30的部位的宽度Wa等于或小于形成于后续侧齿面31的部位的宽度Wb的情况相比，也能够减少阴转子23和阳转子24的顶端部32干涉的可能性。
本发明中，H大小的决定方法具有自由度。但是，因为如上所述已经决定了Wmax′，所以H越大Wmax′越小。因此，当增大H时，就不得不减小W。另一方面，本发明中，优选的是，尽可能增大进行高精度加工的顶端部的宽度。因此，为了能够确保足够大小的W，必须考虑到H和W的平衡来适当决定H的大小。
根据本发明，能够使用切割机，以和以往相同的加工精度，高效地对顶端部以外部分进行加工，而仅顶端部能够适用研磨等精度提高的加工方法。因此，提高精度的加工方法限定并适用在顶端部这一狭窄区域，故而不会太多地增长齿形整体加工所需要的时间。同时，由于仅顶端部高精度化，相应地，能提高螺杆压缩机本身的性能。