專利名稱:渦型液體增壓機(jī)和其中所用旋渦形構(gòu)件的加工方法
本發(fā)明涉及可用作壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、電動(dòng)機(jī)類或類似物的渦型流體增壓機(jī)，還涉及流體增壓機(jī)中使用的渦形構(gòu)件的成型方法。
附圖19和20(圖20為沿圖19中××-××線所取斷面圖)所示的為常用渦形壓氣機(jī)中的渦形體的一種實(shí)施方案。一對(duì)渦形體〔01〕、〔02〕彼此嚙合，它們的卷曲體〔01a〕，〔02a〕彼此可偏轉(zhuǎn)達(dá)180°相角，卷曲體〔01a〕、〔02a〕的頂端〔01c〕，〔02c〕與側(cè)板〔01b〕，〔02b〕的內(nèi)側(cè)表面〔01d〕，〔02d〕緊密接觸。其結(jié)果是，當(dāng)兩渦形體相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由一對(duì)彼此嚙合的渦形體〔01〕，〔02〕構(gòu)成的密封室〔03〕，〔04〕中的流體體積在密封室向其中心運(yùn)動(dòng)時(shí)將逐漸被壓縮，其目的是壓縮密封密室〔03〕、〔04〕中的氣體并通過一位于壓縮機(jī)中央部位的排氣口〔05〕將氣體排出。
可以將制造這類渦形構(gòu)件的工藝劃分為兩類。一種方法是分別制造出側(cè)板和卷曲體，然后將二者組合起來。另一種方法是同時(shí)并整體地制出側(cè)板和卷曲體。用前一種方法時(shí)，將卷曲體固定于側(cè)板上的工藝是不可靠的，其加工精度也低。這樣，在將側(cè)板和卷曲體固定好之后還需將其與另一渦形構(gòu)件相接觸的全部表面最后精加工一下。由于這個(gè)原因，至今人們采用的方法是將渦形構(gòu)件〔01〕，〔02〕同時(shí)并整體地制造出來。
然而，常用的整體型流體壓縮機(jī)采用下述結(jié)構(gòu)，即氣體是密封地保持在〔03〕，〔04〕中，所以如圖21放大地所表示的那樣，卷曲體〔01a〕，〔02a〕的底部和側(cè)板〔01b〕，〔02b〕的內(nèi)側(cè)表面〔01d〕、〔02d〕所形成的彎角處只能成直角而不能成圓弧弧形。其結(jié)果是，在此彎角部位將產(chǎn)生應(yīng)力集中，而卷曲體〔01a〕、〔02a〕的底部的強(qiáng)度不高，此強(qiáng)度取決于卷曲體〔01a〕，〔02a〕的高度和壓縮條件。再者，卷曲體〔01a〕，〔02a〕之間反復(fù)形成的嚙合力和(或)密封室〔03〕，〔04〕中的氣體壓力可導(dǎo)致裂紋和破損。這樣，我們便可以了解到，常用的整體型的加工方法并不具有令人滿意的可靠性。
當(dāng)密封室〔03〕，〔04〕接近螺旋狀卷曲體的中心時(shí)，密封室〔03〕，〔04〕中的氣體壓力將增高。還必須注意到，螺旋狀卷曲體〔01a〕，〔02a〕的內(nèi)端部位，即其中央部位的剛性是低于其他部位的。因此，在大多數(shù)情況下，裂紋和破損等故障出現(xiàn)在內(nèi)端部位的底部(在螺旋狀旋渦的中心端部)處，如圖23中的箭頭所指處。如果在密封室〔03〕，〔04〕能氣密地保留住氣體的條件下而將卷曲體〔01a〕，〔02a〕的底部和側(cè)板〔01b〕，〔02b〕的內(nèi)側(cè)表面〔01d〕，〔02d〕所形成的彎角部位A2變成圓角，則可設(shè)想出一種如圖22所示的構(gòu)造。
另外，如圖22所示，如果打算將渦形構(gòu)件〔01〕的卷曲體〔01a〕的底部和側(cè)板〔01b〕的內(nèi)側(cè)表面〔01a〕所形成的彎角部位A2變成圓角的話，則成對(duì)的渦形構(gòu)件〔01〕，〔02〕的各自卷曲體〔01a〕，〔02a〕的頂部B2也必須構(gòu)成圓角，其目的是不使彎角部位A2和與其嚙配的渦形構(gòu)件〔02〕的卷曲體〔02a〕的頂端切碰。
總之，需要將渦形構(gòu)件〔01〕，〔02〕的卷曲體〔01a〕，〔02a〕和側(cè)板〔01b〕，〔02b〕所形成的彎角部位以及卷曲體〔01a〕，〔02a〕相應(yīng)的頂部B2加工成相同形狀的圓角。
為了獲得這種結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行費(fèi)事的加工，機(jī)械加工費(fèi)用將顯著增加。由于這個(gè)原因，這種構(gòu)造僅可以在圖案上設(shè)計(jì)出來而不能付諸實(shí)施。
考慮到上述種種情況之后而產(chǎn)生了本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是提出一種渦型流體壓縮機(jī)和其中的渦形構(gòu)件的加工方法。根據(jù)本發(fā)明，則在螺旋形卷曲體的內(nèi)端底部和側(cè)板內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處將不會(huì)產(chǎn)生裂紋和破損等故障。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括有下述要點(diǎn)1、渦形流體壓縮機(jī)包括有一對(duì)相互嚙合的渦形構(gòu)件，每一構(gòu)件都由一側(cè)板和垂直地位于側(cè)板內(nèi)側(cè)表面上的螺旋狀卷曲體構(gòu)成。當(dāng)渦形構(gòu)件按太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由彼此嚙合的渦形構(gòu)件所構(gòu)成的密封室中的流體體積將產(chǎn)生變化，結(jié)果密封室中流體的壓力也將產(chǎn)生變化，從而使氣體能從密封室中排出。
其特點(diǎn)是(1)在渦形構(gòu)件的卷曲體的內(nèi)端底部和側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處不產(chǎn)生應(yīng)力集中;
(2)渦形構(gòu)件在其卷曲體內(nèi)端底部和側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面所形成的圓角處用噴丸法處理，該圓角的曲率半徑為ρ。噴丸處理用的固體顆粒的直徑比上述曲率半徑ρ小。除了用固體顆粒噴丸處理過的部位之外需對(duì)卷曲體和側(cè)板的其余部位進(jìn)行機(jī)械加工。
2、一種制造渦型流體壓縮機(jī)中所采用的渦形構(gòu)件的方法，所述渦形構(gòu)件由一側(cè)板和垂直地位于側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面上的螺旋狀卷曲體構(gòu)成。當(dāng)此渦形構(gòu)件按太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由一對(duì)彼此嚙合的渦形構(gòu)件構(gòu)成的密封室中的流體體積將產(chǎn)生變化，結(jié)果使密封室中流體的壓力也產(chǎn)生變化從而能將氣體從密封室中排出。上述提到的制造方法的特點(diǎn)在于，用一切刀對(duì)渦形構(gòu)件卷曲體內(nèi)端底部和側(cè)板內(nèi)側(cè)表面所形成的每個(gè)彎角進(jìn)行粗加工，使其成為一具有較大曲率半徑的圓角，從而使卷曲體具有足夠的疲勞強(qiáng)度。然后再用一切刀在每個(gè)彎角處精加工出一較小曲率半徑的圓角，此圓角不與另一渦形構(gòu)件卷曲體的頂端部位接觸。
按本發(fā)明制成的流體壓縮機(jī)具有上述構(gòu)造并將獲得下述(Ⅰ)(ⅰ)、(ⅱ)以及(Ⅱ)各段所述效果。
(Ⅰ)(ⅰ)、由于具有上述構(gòu)造的流體壓縮機(jī)在旋渦狀構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端底部和側(cè)板內(nèi)側(cè)表面所形成的各彎角處不產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而在彎角處將不會(huì)產(chǎn)生裂紋和破損等故障。在這種情況下，兩旋渦狀構(gòu)件將如同常用類型的流體壓縮機(jī)那樣，在相同的位置上彼此嚙合，因而具有與常用類型的流體壓縮機(jī)相同水平的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。
(ⅱ)、在卷曲體的內(nèi)端底部和側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面之間所形成的每個(gè)彎角上具有曲率半徑為ρ的圓角，每個(gè)圓角處由于進(jìn)行了固體顆粒的噴丸處理從而產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力，并使園角部位的疲勞強(qiáng)度較常用類型的提高了約65%，同時(shí)還提高了其表面硬度。所以，本發(fā)明提出的流體壓縮機(jī)在其卷曲體的內(nèi)端底部圓角處不會(huì)產(chǎn)生裂縫和破損等故障。還有，兩個(gè)渦形構(gòu)件彼此嚙合的部位與常用類型的一樣，都經(jīng)過了同樣的機(jī)械加工，因而能避免流體從密封室中泄漏出來。這樣也就不會(huì)使流體壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)特性變壞。
(Ⅱ)在各渦形構(gòu)件的應(yīng)力集中部位，即在卷曲體底部和側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處，由于可粗加工出較大的圓角，從而使卷曲體具有足夠的疲勞強(qiáng)度。在粗加工之后可用精加工切刀以簡(jiǎn)單方式在卷曲體的各個(gè)彎角部位精加工出另外的圓角。所以，加工Ⅰ時(shí)并未增加同時(shí)卻提高了生產(chǎn)率。
另外，粗加工之后，可在各彎角部位加工出上述的圓角，此圓角具有較小的曲率半徑且不與另一渦形構(gòu)件卷曲體的頂端部位接觸。所以，按本發(fā)明制造的渦型流體壓縮機(jī)可防止流體從密封中泄漏出來。其結(jié)果是，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性不會(huì)受損。
現(xiàn)對(duì)附圖作一簡(jiǎn)要說明圖1和圖2所示為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案。圖1為表現(xiàn)渦形構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端部位的部分透視圖，圖2為沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線所取的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖3和圖4所示為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案。圖3為表現(xiàn)了渦形構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端部位的部分透視圖，圖4為沿圖3的Ⅳ-Ⅳ線所取的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖5至圖7所示為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案。圖5為表現(xiàn)了渦形構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端部位的透視圖。圖6為沿圖5的Ⅵ-Ⅵ線所取的斷面圖。圖7所示為位于圖5所示的卷曲體端部位附近的兩個(gè)嚙合狀態(tài)的渦形卷曲體的斷面圖。
圖8和圖9所示為本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施方案。圖8所示為渦形構(gòu)件卷曲體的透視圖。圖9為沿圖8的Ⅸ-Ⅸ線所取的斷面圖。
圖10和圖11所示為本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施方案。圖10為表現(xiàn)了渦形構(gòu)件的螺旋形卷曲體的旋渦中心的部分透視圖。圖11為沿圖10的Ⅺ-Ⅺ線所取的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖12和圖13所示為本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施方案。圖12所示為渦形構(gòu)件的螺旋形卷曲體旋渦中心的部分透視圖。圖13為沿圖12的ⅪⅡ-ⅪⅡ線所取的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖14所示為本發(fā)明與常用類型的構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度的比較圖。
圖15至18所示為本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施方案。圖15為表現(xiàn)了精加工之后的渦形構(gòu)件的螺旋形卷曲體旋渦中心的部分透視圖。圖16所示為沿圖15ⅩⅥ-ⅩⅥ線所取的斷面圖。圖17為表現(xiàn)了粗加工之后的渦形構(gòu)件的螺旋形卷曲體旋渦中心的部分透視圖。圖18所示為沿圖17的ⅩⅧ-ⅩⅧ線所取的斷面圖。
圖19至圖21所示為常用類型的渦形構(gòu)件。圖19所示為沿圖20的ⅩⅨ-ⅩⅨ線所取的斷面圖。圖20為沿圖19的ⅩⅩ-ⅩⅩ線所取的斷面圖。圖21所示為卷曲體的底部和側(cè)板的內(nèi)側(cè)表面處所形成的彎角部分。
圖22所示為一具有圓角的彎角部位A的卷曲體與另一具有圓角的頂端B的渦形構(gòu)件的卷曲體呈嚙合狀態(tài)的斷面圖。
圖23所示為常用的渦形構(gòu)件的內(nèi)端部位的透視圖。
圖24所示為一對(duì)渦形卷曲體的內(nèi)端部位呈嚙合狀態(tài)時(shí)的斷面圖，上述一對(duì)渦形卷曲體之一已在圖1中給出。
圖25所示為日本專利NO，111658/1984提出的螺旋形卷曲體的正視圖。
現(xiàn)對(duì)各最佳實(shí)施例進(jìn)行說明實(shí)施例1現(xiàn)參照?qǐng)D1和圖2對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例作一詳細(xì)說明。
請(qǐng)參看圖1和圖2，數(shù)碼字〔11〕指示的為一渦形構(gòu)件，數(shù)碼字〔11a〕指示的為一螺旋形卷曲體，它通過鑄造、鍛造或注塑等方法整體地成型在側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕上。從點(diǎn)A和點(diǎn)B向外伸展的嚙合面可以通過機(jī)械加工方法精加工而成，就這點(diǎn)而論，上述的嚙合面乃是一對(duì)渦形構(gòu)件卷曲體〔11a〕互相嚙合之處。與此相反，在卷曲體〔11a〕的內(nèi)端面部位(螺旋卷曲體旋渦中心處的端部部)的a和b兩點(diǎn)間伸展部分則不是用機(jī)械加工方法加工成的，卷曲體〔11a〕底部和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕之間所形成的彎角處之圓角(也就是渦形構(gòu)件毛坯上已成型的圓角)則保留原樣。
這樣，僅在卷曲體〔11a〕的內(nèi)端面部位和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕之間所形成的彎角處形成一圓角部位R，其半徑為ρ。
結(jié)果就避免在卷曲體〔11a〕的內(nèi)端面部位和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕之間所形成的彎角處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，并且防止在該彎角處出現(xiàn)裂紋和破損的危險(xiǎn)。
如上所述，形成具有半徑ρ的圓角部位R的部位僅僅是在卷曲體的內(nèi)端面部位，因此沒有必要象圖22所示那樣在卷曲體整個(gè)底部A2和頂部B2都作出圓角部份，這樣，上述本發(fā)明目的就可以通過極簡(jiǎn)單的加工制造方法而實(shí)現(xiàn)。
上面提到過的內(nèi)端面部位上的點(diǎn)a及點(diǎn)b(內(nèi)端面部位即螺旋卷曲體之旋渦中心的端面部位)可以隨機(jī)地落在日本專利申請(qǐng)NO，111658/1984內(nèi)所提出的“由參數(shù)β所決定的漸開曲線有效極限點(diǎn)”范圍內(nèi)。
現(xiàn)援引該日本專利申請(qǐng)對(duì)這一理論作一說明，該說明的附圖25引用了上述日本專利申請(qǐng)的附圖1。
請(qǐng)參看圖25，圖中展示了一個(gè)固定式螺旋形構(gòu)件〔701〕，參考數(shù)碼〔711〕和〔712〕分別代表其外曲線和內(nèi)曲線。
可以看到，外曲線〔711〕是一個(gè)以A為始點(diǎn)，以b為基圓半徑的漸開線，內(nèi)曲線〔712〕的E-F曲線段為一漸開線，其相對(duì)于外曲線的角偏轉(zhuǎn)值為(π-ρ/b)。同樣還可以看到，曲線段E-F為一圓弧，其半徑Rc與端銑刀的半徑相同，而曲線段I-G是一段以O(shè)3為圓心，以R7為半徑的園弧。圖中展示了一段連接曲線〔713〕它是一段以r為半徑的圓弧，并將內(nèi)曲線〔712〕和外曲線〔711〕園滑地聯(lián)結(jié)起來。
點(diǎn)B是外曲線〔711〕和連接曲線〔713〕的交界點(diǎn)，在這個(gè)交界點(diǎn)處這兩個(gè)曲線有一公切線。可以看到，在B點(diǎn)靠C點(diǎn)一側(cè)的外側(cè)區(qū)段曲線為一漸開線，而在B點(diǎn)靠C點(diǎn)一側(cè)的內(nèi)側(cè)區(qū)段曲線變成弧線。
點(diǎn)A是外曲線〔711〕的始點(diǎn)，點(diǎn)C為外曲線〔711〕外側(cè)區(qū)段上足夠遠(yuǎn)的一個(gè)任意點(diǎn)，而點(diǎn)F為內(nèi)曲線〔712〕外側(cè)區(qū)段上足夠遠(yuǎn)的一個(gè)任意點(diǎn)，點(diǎn)G為內(nèi)曲線〔712〕上以R7為半徑的圓弧段與連接曲線〔713〕的交點(diǎn)，該點(diǎn)可以位于D-B范圍內(nèi)以r為半徑的圓弧段上任一點(diǎn)。
另外，值得注意的是，這種尺寸關(guān)系對(duì)于旋轉(zhuǎn)式螺旋形構(gòu)件也是適用的。
半徑R7和r的值可以由下列方程式給出R7＝ρ+bβ+dr＝bβ+d式中 ρ-轉(zhuǎn)動(dòng)半徑b-基圓半徑d= (b2-(ρ/2+bβ)2)/(2(ρ/2+bβ))β-一參數(shù)，它表示選擇一條漸開曲線時(shí)的邊界范圍。
可以看到，通過原點(diǎn)O并與X軸線成β角相交的直線與直角EO2和直線BO1的延長(zhǎng)段互相垂直地相交，而直線段EO2與BO1，則互相平行。
根據(jù)上述螺旋形構(gòu)件的外形可以看到，當(dāng)安裝就位時(shí)，固定式螺旋形構(gòu)件〔701〕內(nèi)曲線的外側(cè)區(qū)段上足夠遠(yuǎn)的任一點(diǎn)F(處在漸開曲線段上)與旋轉(zhuǎn)式螺旋形構(gòu)件(圖中未示出)的外曲線的漸開線區(qū)段上的相應(yīng)點(diǎn)接觸，當(dāng)旋轉(zhuǎn)式螺旋形構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時(shí)，該接觸點(diǎn)沿徑向逐漸內(nèi)移。接觸點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到固定式螺旋形構(gòu)件〔701〕內(nèi)曲線〔712〕上的點(diǎn)E，與旋轉(zhuǎn)式螺旋形構(gòu)件的外曲線上的相應(yīng)點(diǎn)接觸(相應(yīng)點(diǎn)相當(dāng)于固定式螺旋形構(gòu)件上的B點(diǎn))。隨著螺旋形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行就可以看到，兩個(gè)螺旋形構(gòu)件之間出現(xiàn)間隙△C，△C是由曲線〔602〕的曲線段E-D-G和曲線〔712〕的曲線段E-I-G之間的間距來確定的。
因此要注意到，兩個(gè)螺旋形構(gòu)件在其中心前端處的接觸嚙合狀態(tài)一直保持到接觸點(diǎn)到達(dá)E點(diǎn)之時(shí)(此時(shí)與互補(bǔ)的螺旋形構(gòu)件上的B點(diǎn)相接觸)，之后在兩個(gè)螺旋形構(gòu)件的互相嚙合中出現(xiàn)一個(gè)小間隙△C。
也就是說，在由參數(shù)β所決定的漸開曲線有效極限點(diǎn)E和B之間的區(qū)段上，其構(gòu)形應(yīng)該作的使螺旋形構(gòu)件之間能出現(xiàn)微小間隙。
根據(jù)本發(fā)明所作的每一個(gè)渦形構(gòu)件上的點(diǎn)a和點(diǎn)b(見圖1)配置在上述點(diǎn)E和點(diǎn)B之間適當(dāng)?shù)奈恢蒙希瑴u形構(gòu)件點(diǎn)a和點(diǎn)b外伸部分(在漸開曲線一側(cè))有著相同的直角彎角A1，如圖21所示。這種構(gòu)形可以使兩個(gè)螺旋形構(gòu)件實(shí)現(xiàn)正常的嚙合并出現(xiàn)出優(yōu)良性能，由于兩個(gè)螺旋形構(gòu)件在點(diǎn)a和點(diǎn)b之間部位互相不進(jìn)行接觸，因而可以在卷曲體的底部作出適當(dāng)?shù)膱A角。另外，兩個(gè)渦形構(gòu)件互相嚙合的部位可以用常用的精加工方法加工出來。
當(dāng)然，渦形構(gòu)件毛坯的彎角部位可以用機(jī)加工方法進(jìn)行倒園，如圖1和圖2所示。
實(shí)施例2現(xiàn)在對(duì)實(shí)施例2進(jìn)行說明。
在上述實(shí)施例1，凹形園角R可以保持原樣，該凹形園角位于渦形構(gòu)件毛坯件卷曲體〔11a〕的內(nèi)端面底部和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕之間所構(gòu)成的彎角處并且在毛坯件制造時(shí)就已成型。
也可以采用另外一種辦法，彎角部分可采用機(jī)械加工方法加工成凹形園角，而不采用保留毛坯上業(yè)已形成的園角的方法。
實(shí)施例3根據(jù)上述實(shí)施例1，如圖24所示(圖24為剖視圖，它圖示出兩個(gè)渦形構(gòu)件在圖1中所示的點(diǎn)a及點(diǎn)b之間部分相配合的狀態(tài))，園角部分R將同與之嚙配的卷曲體的頂部位相接觸(圖24中用點(diǎn)劃線表示出)，這是因?yàn)樵摼砬w有一直角棱以及其未經(jīng)加工的壁厚較厚。因此，在彎角處加工出園角R的同時(shí)，有必要根據(jù)所成型的R的大小減少兩個(gè)渦形構(gòu)件卷曲體的壁厚，盡管這種減少壁厚的作法會(huì)使強(qiáng)度有所減弱。
圖24中，與之嚙配的渦形構(gòu)件〔12〕的卷曲體和側(cè)板分別以參考數(shù)碼〔12a〕和〔12b〕表示。
鑒于上述情況，園角R是在鄰近兩個(gè)渦形構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端面底部的奌a和點(diǎn)b之間區(qū)段上形成的，另外在這兩個(gè)渦形構(gòu)件卷曲體的相應(yīng)頂端部位，或保留原來的園角或進(jìn)行倒角以便這些頂端部位不與卷曲體的底部處的園角相接觸。
現(xiàn)參照?qǐng)D5至圖7對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行詳細(xì)說明。
請(qǐng)參看圖5至圖7，參考數(shù)碼〔11〕所指示的為一渦形構(gòu)件體，參考數(shù)碼〔11a〕和〔11b〕分別代表卷曲體和側(cè)板。以ρ為半徑的的園角在卷曲體的底部成形，以ρ1為半徑的園角則在卷曲體的頂部成形，它們僅在卷曲體〔11a〕內(nèi)端部位處的點(diǎn)a及點(diǎn)b之間區(qū)段出現(xiàn)，在這個(gè)區(qū)段，兩個(gè)渦形構(gòu)件互相之間不進(jìn)行嚙合。至于卷曲體的頂端，可以對(duì)其進(jìn)行倒角。園角和倒角的尺寸要適當(dāng)?shù)卮_定以便兩個(gè)渦形構(gòu)件被驅(qū)動(dòng)時(shí)不會(huì)互相沖突。與之嚙配的渦形構(gòu)件可以采用類似的結(jié)構(gòu)。通過這種加工方式，卷曲體〔11a〕，〔12a〕在圖5中點(diǎn)a及點(diǎn)b之間區(qū)段進(jìn)行嚙合，如圖7剖面圖所示。在這種情況下，以ρ為半徑的園角R處在卷曲體和側(cè)板所構(gòu)成的彎角處，而根本不需要減少卷曲體內(nèi)端面部位的壁厚，其結(jié)果是改善了卷曲體的強(qiáng)度，其改善程度決定于彎角處形成的園角R的園角大小。另外，兩個(gè)渦形構(gòu)件相互嚙合的部位與已往常用的渦形構(gòu)件相同，因此其性能也就與已往常用的相似。
實(shí)施例4在與實(shí)施例1相關(guān)的圖2中，提出要在渦形構(gòu)件卷曲體的內(nèi)端面部位的底部形成一個(gè)大園角。為了在卷曲體中心的底部處形成上述的大園角R并盡量減少在排放端殘留的流體量，一是要想辦法根據(jù)相應(yīng)的園角R的園角半徑而減少卷曲體的壁厚，二是要想辦法對(duì)卷曲體的頂端部位進(jìn)行倒角以便該頂部不與卷曲體底部處之園角相沖突。但是辦法(1)將使其強(qiáng)度減弱。而辦法(2)則因?yàn)橐褂靡环N具有特殊形狀的刀具而使成本增加。
為此，需要將卷曲體壁厚減少一個(gè)相當(dāng)于原園角一半的值以便防止渦形卷曲體內(nèi)端面底部處的園角R和與之嚙配的渦形構(gòu)件相碰切。
現(xiàn)在參考圖8和圖9對(duì)實(shí)施例4作一詳細(xì)說明。
請(qǐng)看圖8和圖9，數(shù)碼〔11〕代表渦形構(gòu)件體，數(shù)碼〔11a〕代表渦形構(gòu)件體〔11〕的卷曲體。在高應(yīng)力產(chǎn)生區(qū)，即卷曲體〔〔11a〕內(nèi)端面的底部處有一個(gè)園角R，它與實(shí)施例1的圖2中所示的園角R相同。卷曲體壁厚減少一個(gè)相當(dāng)于園角R一半的值。參考數(shù)碼〔11b〕代表渦形構(gòu)件體〔11〕的側(cè)板。
這樣的結(jié)構(gòu)就能將卷曲體壁厚的縮小減至最低程度并防止卷曲體底部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。
由于卷曲體壁厚減少了一個(gè)相當(dāng)于園角R一半的值以防止該卷曲體內(nèi)端面部的底部處的園角R和與之嚙配的渦形構(gòu)件相碰切，因此卷曲體的壁厚的減小可以縮至最低程度，這樣就使得能制造出一種強(qiáng)度損失較少的渦形卷曲體。
實(shí)施例5和實(shí)施例6現(xiàn)參考附圖對(duì)實(shí)施例5和實(shí)施例6作一詳細(xì)說明。
實(shí)施例5表示在圖10和圖11中，配有一螺旋卷曲體〔11a〕和一側(cè)板〔11b〕的渦形構(gòu)件是用鍛造，鑄造或注塑等粗加工方法整體成型的。在這種情況下，在卷曲體〔11a〕內(nèi)端面部位，即在卷曲體〔11a〕和側(cè)板〔11b〕所構(gòu)成的彎角位于點(diǎn)a及點(diǎn)b之間的那部分區(qū)域內(nèi)設(shè)有以ρ為曲率半徑的園角R，在點(diǎn)a及點(diǎn)b之間的部位卷曲體將開始和與之嚙配的渦形構(gòu)件卷曲體相接觸。然后，將包含有固體顆粒物的混合物噴射到未經(jīng)精加工的渦形構(gòu)件毛坯的園角R處，混合物是用鋼球，玻璃珠?；蚰チ项w粒等固體顆粒(其曲率半徑為ρ或略小些)加一種液體混合而制備成的。除上述被固體顆粒噴射過的部位，卷曲體其他部位以及整個(gè)側(cè)板都是通過機(jī)械加工的方法加工出來的。固體顆粒噴射處理可以在機(jī)加工后進(jìn)行。
在實(shí)施例6中，如圖12和圖13所示，在整體成型渦形構(gòu)件時(shí)，可以在卷曲體〔11a〕內(nèi)端面部位的底部的側(cè)板上作出一凹座，這樣就在卷曲體〔11a〕和側(cè)板〔11b〕所構(gòu)成的彎角處形成一個(gè)以ρ為曲率半徑的園角R0。
根據(jù)實(shí)施例5，以ρ為曲率半徑的園角位于卷曲體內(nèi)端面部位和側(cè)板所構(gòu)成的彎角處，這個(gè)園角由于固體顆粒的噴射而具有殘余壓應(yīng)力。另外，隨著表面硬度的提高，園角部位的抗疲勞強(qiáng)度也提高。圖14表示出本實(shí)施例中渦形構(gòu)件抗疲勞強(qiáng)度PS相對(duì)于常用渦形構(gòu)件的抗疲勞強(qiáng)度CS之比率。圖中所示結(jié)果是在下列條件下獲得的;渦形構(gòu)件所用材料為一種鋁合金鑄件，所使用的試驗(yàn)機(jī)器是申克型(SchenkType)平面彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)的重復(fù)速率為1800轉(zhuǎn)/分，環(huán)境溫度為平常溫度。
根據(jù)這些試驗(yàn)結(jié)果可以看到，本實(shí)施例中上述園角處的抗疲勞強(qiáng)度得到改善，大約比通常的園角處的抗疲勞強(qiáng)度大65%，在卷曲體的內(nèi)端面部位，裂紋及破裂產(chǎn)生的可能性大為減少。
實(shí)施例7現(xiàn)參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)例7作一詳細(xì)說明。
正如圖17和圖18所示，至少在一渦形構(gòu)件〔11〕的一卷曲體〔11a〕內(nèi)端面底部和一側(cè)板〔11b〕的一內(nèi)側(cè)表面所構(gòu)成的彎角處用端銑刀粗加工出一完整的園角，該園角部分具有較大的曲率半徑R1，其值足夠使卷曲體〔11a〕具有抗疲勞強(qiáng)度。然后，如圖15和圖16所示，在位于渦形構(gòu)件〔11〕的卷曲體〔11a〕上點(diǎn)a及點(diǎn)b之外的周邊M和N的范圍內(nèi)，在卷曲體〔11a〕底部和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處用端銑刀加工出一個(gè)較小的園角，該園角具有一曲率半徑R2并不和與之嚙配的渦形構(gòu)件的頂端部位相接觸，上述M及N的范圍乃是該渦形構(gòu)件卷曲體和與之嚙配的渦形構(gòu)件卷曲體開始接觸的區(qū)域。另外，在點(diǎn)a及點(diǎn)b之間的L區(qū)域內(nèi)，在側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面離開卷曲體〔11a〕側(cè)面的地方主要用端面銑刀切出一個(gè)臺(tái)階，上述具有曲率半徑R1的園角則保留在原處。
這些加工步驟可以用粗加工端銑刀(其刀尖曲率半徑為R1)和精加工端銑刀(其刀尖曲率半徑為R2)來完成。另外建議曲率半徑R1最好為曲率半徑R2的10倍或更大些。在除了應(yīng)力集中部位之外的底部彎角部位，即渦形構(gòu)件〔11〕卷曲體〔11a〕的內(nèi)端面部位和側(cè)板〔11b〕的內(nèi)側(cè)表面〔11d〕所形成的部位，可以按常規(guī)辦法加工出一個(gè)直角的構(gòu)形或者用端銑刀直接加工出具有曲率半徑R2的較小園角，這樣上述彎角部位就可能不和與之嚙配的渦形構(gòu)件卷曲體的頂端部位相接觸。如果在渦形構(gòu)件側(cè)板上放置一耐磨的底板，則精加工用的端端銑刀刀尖的曲率半徑必須選擇得使其不與底板端面部位的曲率半徑相干涉。
權(quán)利要求
1.一種渦型流體增壓機(jī)；它由一對(duì)互相嚙合的渦形構(gòu)件組成，每一渦形構(gòu)件包含有一個(gè)側(cè)板和一個(gè)垂直設(shè)置在該側(cè)板一內(nèi)側(cè)表面上的螺旋形卷曲體；當(dāng)所述渦形構(gòu)件按太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，由所述一對(duì)渦形構(gòu)件構(gòu)成的密封室中流體體積將發(fā)生變化，于是所述密封室中流體的壓力也發(fā)生變化從而將氣體從密封室中排出，該增壓機(jī)的特點(diǎn)在于，通過實(shí)現(xiàn)上述流體增壓機(jī)的結(jié)構(gòu)就能使得在每一個(gè)由所述渦形構(gòu)件的所述卷曲體的內(nèi)端底部和所述側(cè)板的所述內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處不產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中的渦型流體增壓機(jī)，其特點(diǎn)在于，僅在每一個(gè)所述渦形構(gòu)件的所述卷曲體的內(nèi)端底部設(shè)有一個(gè)園角，以便防止在每一個(gè)由所述卷曲體的所述底部和所述側(cè)板的所述內(nèi)側(cè)表面所形成的彎角處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1中的渦型流體增壓機(jī)，其特點(diǎn)在于，在一對(duì)所述渦形構(gòu)件的所述卷曲體的所述內(nèi)端面部位的底部都設(shè)有園角R，而在相應(yīng)卷曲體的頂端部位都設(shè)有園角R或者進(jìn)行倒角以便不與所述卷曲體的所述底部處的園角R相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1中的渦型流體增壓機(jī)，其特點(diǎn)在于，僅在所述一對(duì)渦形構(gòu)件的所述卷曲體的所述內(nèi)端面部位的底部設(shè)有園角R，每一個(gè)卷曲體的壁厚在該卷曲體每一側(cè)都減去一個(gè)相當(dāng)于園角R一半的值以便防止該卷曲體和與之嚙配的渦形構(gòu)件相接觸。
5.一種渦型流體增壓機(jī)，它由一對(duì)互相嚙合的渦形構(gòu)件組成，每一渦型構(gòu)件包含有一個(gè)側(cè)板和一個(gè)垂直設(shè)置在該側(cè)板一內(nèi)側(cè)表面上的螺旋形卷曲體;當(dāng)所述渦形構(gòu)件按太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，由所述一對(duì)渦形構(gòu)件構(gòu)成的密封室中的流體體積將發(fā)生變化，于是所述密封室中流體的壓力也發(fā)生變化從而將氣體從密封室中排出，該流體增壓機(jī)的特征在于，在由所述渦形構(gòu)件的所述側(cè)板的所述內(nèi)側(cè)表面和所述卷曲體的內(nèi)端底部所形成彎角處的圓角上對(duì)所述渦形構(gòu)件進(jìn)行噴丸式加工，所述園角的曲率半徑為ρ，固體顆粒的直徑小于上述曲率半徑ρ，除用所述固體顆粒噴射過的所述部位外，所述側(cè)板和所述卷曲體其他部位用機(jī)械加工方法進(jìn)行精加工。
6.一種制造用在渦型流體增壓機(jī)中的渦形構(gòu)件的方法，該流體增壓機(jī)由一對(duì)嚙合的渦形構(gòu)件組成，每一渦形構(gòu)件包含有一側(cè)板和一個(gè)垂直設(shè)置在該側(cè)板一內(nèi)側(cè)表面上的螺旋形卷曲體;當(dāng)所述渦形構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由所述一對(duì)渦形構(gòu)件構(gòu)成的密封室中的流體體積將發(fā)生變化，于是所述密封室中流體的壓力也將發(fā)生變化從而將氣體從密封室中排出，所述方法的特征在于，對(duì)所述渦形構(gòu)件的所述卷曲體的內(nèi)端面底部和所述側(cè)板的所述內(nèi)側(cè)表面所形成的每一個(gè)彎角處使用機(jī)加工刀具進(jìn)行粗加工以便加工出來一個(gè)完整的圓角，其曲率半徑是比較大的并且足以使所述卷曲體具有抗疲勞強(qiáng)度，然后使用機(jī)加工刀具在每一個(gè)彎角部位精加工另一具有較小曲率半徑的圓角，該圓角部位不和與之嚙配的渦形構(gòu)件的所述卷曲體的頂端部位接觸。
專利摘要
渦型流體增壓機(jī)由一對(duì)相互嚙合的渦形構(gòu)件組成的。每個(gè)構(gòu)件都有一側(cè)板和垂直地位于側(cè)板內(nèi)側(cè)面表面的螺旋狀卷曲體。因外形使渦形構(gòu)件有如下特點(diǎn)，即不會(huì)在渦形構(gòu)件的應(yīng)力集中部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；對(duì)渦形構(gòu)件采用一種可提高生產(chǎn)率的加工方法，其特點(diǎn)是在各渦形構(gòu)件的應(yīng)力集中部位都加工出曲率半徑較大的圓角，這樣可使構(gòu)件有較大的疲勞強(qiáng)度，精加工時(shí)再用一車刀車出一較小的圓角。
文檔編號(hào)B23P15/02GK85104676SQ85104676
公開日1986年5月10日 申請(qǐng)日期1985年6月18日
發(fā)明者平野隆久, 深見昭治, 丸巖保治, 伊藤卓行, 杉元民夫, 小野哲夫, 向井雅敏 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan