螺桿壓縮的制造方法
【專(zhuān)利摘要】螺桿壓縮機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)具有相互非接觸嚙合的雙齒螺桿轉(zhuǎn)子(2)和三齒螺桿轉(zhuǎn)子(3)。與雙齒螺桿轉(zhuǎn)子相關(guān)的包角至少為800度。轉(zhuǎn)子頭部的平均圓周速度達(dá)到至少30米/秒的范圍。在橫截面中，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子都設(shè)有圓弧部(36.K和36.F，以及37.K和37.F)和擺線齒廓面(38和39)，在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子(2)中擺線齒廓面基本高于其輪齒節(jié)圓(6)并具有凸?fàn)钤O(shè)計(jì)，在三齒螺桿轉(zhuǎn)子(3)中擺線齒廓面低于其輪齒節(jié)圓(7)并具有凹狀設(shè)計(jì)，即凹陷的。優(yōu)選地，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的橫截面為對(duì)稱(chēng)的，使得在每個(gè)橫截面中，輪廓面的重心位于各自轉(zhuǎn)子的樞軸點(diǎn)(M.2或M.3)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】螺桿壓縮機(jī)

【背景技術(shù)】
[0001] 在工業(yè)壓縮機(jī)技術(shù)中無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)變得越來(lái)越重要。由于基于環(huán)境保護(hù)法規(guī)的 承諾日益增加，還有操作和處理成本的增加，W及對(duì)輸送介質(zhì)的純度的更高要求，現(xiàn)有的有 油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，如液環(huán)式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式滑片粟W及油或水噴射螺桿壓縮機(jī)正越來(lái)越多地 被無(wú)油潤(rùn)滑機(jī)器所取代。該些機(jī)器包括無(wú)油螺桿式空壓機(jī)、爪粟、隔膜粟、柱塞粟、潤(rùn)旋機(jī)和 真空羅茨粟。然而，該些機(jī)器的共同之處在于，仍然無(wú)法在低廉的價(jià)格水平和令人滿意的壓 縮效率的基礎(chǔ)上，滿足人們對(duì)可靠性和耐用性W及尺寸和重量方面的期望。
[0002] 為了改善該種情況，現(xiàn)有的無(wú)油潤(rùn)滑螺桿壓縮機(jī)是一種替代，因?yàn)樽鳛榈湫偷碾p 軸位移機(jī)，它們僅需W-種非常簡(jiǎn)單的方式，即所謂的"粟螺桿"，實(shí)現(xiàn)所要求的階段數(shù)便可 提供高壓縮能力，每個(gè)位移轉(zhuǎn)子有幾個(gè)串聯(lián)連接的封閉的具有一些包裹物的工作腔室，但 是工作腔室中無(wú)需工作流體介質(zhì)。此外，兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的螺桿轉(zhuǎn)子的非接觸式曬合允許更 高的轉(zhuǎn)子速度，使得（與尺寸有關(guān)）額定吸入能力和輸送速率有所增加。無(wú)油潤(rùn)滑螺桿壓 縮機(jī)可用于真空W及正壓力的應(yīng)用場(chǎng)合；其在正壓力的應(yīng)用中的功耗自然顯著較高，因?yàn)?在正壓力范圍內(nèi)，最終的壓力肯定高于2己（絕壓），最高達(dá)15己甚至更高，必須克服更大 的壓力差。
[0003] 在PCT的專(zhuān)利文獻(xiàn)W0 00/12899中描述了一種用于無(wú)油潤(rùn)滑螺桿位移機(jī)的簡(jiǎn)單的 轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)，其中每個(gè)轉(zhuǎn)子上設(shè)有圓錐形轉(zhuǎn)子鉆孔，冷卻劑（優(yōu)選為油）被引入到鉆孔 中，從而持續(xù)帶走在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的部分壓縮熱。在專(zhuān)利文獻(xiàn)PCT/EP2008/068364中，該 種方法得W發(fā)展，冷卻劑通過(guò)內(nèi)部的冷卻劑（油）粟輸送W冷卻粟殼體，通過(guò)單獨(dú)的熱交換 器形成優(yōu)選的共同的冷卻劑循環(huán)，W帶走在輸送介質(zhì)的壓縮過(guò)程中所吸收的那部分熱量， 并且?guī)ё呱釗p失，W在所有工作條件下保持轉(zhuǎn)子對(duì)和周?chē)跉んw之間的間隙值。該些專(zhuān) 利文獻(xiàn)中有利地在壓縮過(guò)程中通過(guò)相關(guān)的工作腔室/核也組件的熱平衡影響散熱效果，從 而大大提高效率和可靠性。然而，壓縮性能W及容量仍然可W被改進(jìn)，并且該種改進(jìn)不僅針 對(duì)于無(wú)油潤(rùn)滑的位移機(jī)的更復(fù)雜的應(yīng)用，因?yàn)槟壳坝奢斔蜌怏w的入口和排放出口之間的各 個(gè)串聯(lián)連接的工作腔室的內(nèi)部泄漏引起的損失仍然過(guò)高。該種情況亟待改進(jìn)。
[0004] 本發(fā)明的目的在于，顯著改善無(wú)油潤(rùn)滑的雙軸旋轉(zhuǎn)位移機(jī)的效率和壓縮效率，該 位移機(jī)用于在真空壓力和正壓力的應(yīng)用中運(yùn)輸和壓縮氣體輸送介質(zhì)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明，該目的是該樣實(shí)現(xiàn)的，無(wú)油潤(rùn)滑螺桿壓縮機(jī)作為雙軸位移機(jī)，用于真 空壓力和正壓力，轉(zhuǎn)子對(duì)在位于壓縮機(jī)的工作腔室外部的同步裝置的驅(qū)動(dòng)下獲得反向旋轉(zhuǎn) 并具有一定的旋轉(zhuǎn)角度，該轉(zhuǎn)子對(duì)由雙齒螺桿轉(zhuǎn)子和相曬合的H齒螺桿轉(zhuǎn)子組成，其包角 至少800度，但優(yōu)選大于1160度，最有利地大于2600度，對(duì)于特別高的壓力差的情況，包 角甚至大于3500度，因?yàn)閴嚎s能力越高包角應(yīng)該越大，由此，螺桿轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行，W獲得至 少30米/砂，更好地為45米/砂，但是最有利的是高于60米/砂或者甚至更好地大于80 米/砂的轉(zhuǎn)子頭部的平均圓周速度，因?yàn)閳A周速度越大，螺桿壓縮機(jī)的效率等級(jí)就越高，由 此兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子都具有擺線齒廓面，在雙齒轉(zhuǎn)子中擺線齒廓面被設(shè)計(jì)為基本高于其輪齒節(jié) 圓，并且擺線齒廓面是凸?fàn)畹?，即W球根狀突出，在H齒轉(zhuǎn)子中擺線齒廓面被設(shè)計(jì)通常低于 其輪齒節(jié)圓，并且擺線齒廓面是凹狀的，即凹陷的，因此每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的橫截面優(yōu)選為對(duì)稱(chēng) 的，使得每個(gè)橫截面的重也位于轉(zhuǎn)子的樞軸點(diǎn)，由此，由于所謂的內(nèi)部壓縮比，入口側(cè)工作 腔室的容積比在出口側(cè)大，是該樣實(shí)現(xiàn)的，螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)任一入口側(cè)的橫截面具有比出口側(cè) 的橫截面大的工作腔室的橫截面，該至少要在一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子中實(shí)施，但優(yōu)選為在兩個(gè)螺桿 轉(zhuǎn)子中，在轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向，通過(guò)預(yù)設(shè)的齒根圓半徑縮短，使得與其曬合的轉(zhuǎn)子的齒根 圓半徑增大，或者轉(zhuǎn)子對(duì)的主軸螺距減小使得入口處比排放出口處增大的多，由此，在更高 的內(nèi)壓條件下，即超過(guò)約3倍，橫截面面積的減小伴隨著螺距的減小，從而優(yōu)選地形成在轉(zhuǎn) 子縱向軸線方向上的橫截面的變化，W使得轉(zhuǎn)子的外直徑呈現(xiàn)圓錐形，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子具有 至少一個(gè)恒定的直角齒錐值，由此，優(yōu)選地，必須在每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的入口區(qū)設(shè)置具有恒定的 直徑值的圓柱形區(qū)域，由此，在入口區(qū)，優(yōu)選設(shè)計(jì)齒廓面使得H齒螺桿轉(zhuǎn)子上的齒廓面長(zhǎng)度 上延伸，優(yōu)選擺線，也高于其輪齒節(jié)圓，該意味著，在輪齒系統(tǒng)中，雙齒轉(zhuǎn)子上的齒廓面也必 須低于其輪齒節(jié)圓而長(zhǎng)度上延伸，并且同樣優(yōu)選地，螺桿轉(zhuǎn)子設(shè)有用于散熱的內(nèi)部轉(zhuǎn)子流 體冷卻裝置，壓縮機(jī)殼體也設(shè)有用于散熱的流體冷卻系統(tǒng)，從而用于轉(zhuǎn)子對(duì)W及壓縮機(jī)殼 體的冷卻劑優(yōu)選在一個(gè)共同的冷卻回路中使用，從而使螺桿轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)參數(shù)（如頭部輪廓 的齒距角和每個(gè)轉(zhuǎn)子的齒頂圓半徑）被設(shè)計(jì)成使得雙齒螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子平均溫度相對(duì)于 H齒螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子平均溫度偏離小于25%，更好的是小于10%，該是通過(guò)轉(zhuǎn)子參數(shù)的設(shè) 計(jì)實(shí)現(xiàn)的，從熱力學(xué)角度，每個(gè)轉(zhuǎn)子都通過(guò)氣體側(cè)的熱吸收表面、材料中的熱傳遞和散熱的 冷卻劑接觸內(nèi)部轉(zhuǎn)子冷卻圓錐形的表面建立起熱平衡，從而導(dǎo)致各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子平均溫度也 相對(duì)于周?chē)膲嚎s機(jī)殼體的溫度的偏離小于25%，更好的是相對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)子的最高平均溫 度的偏離小于10%，由此，該殼體的平均溫度取決于壓縮機(jī)殼體的冷卻劑接觸表面的尺寸 和冷卻劑流動(dòng)參數(shù)，尤其是涉及到冷卻劑質(zhì)量流量和冷卻劑的溫度水平，并通過(guò)對(duì)螺桿轉(zhuǎn) 子的平均溫度的適應(yīng)W實(shí)現(xiàn)溫度差的更好的最小化要求，除了每個(gè)冷卻圓錐直徑的路徑和 調(diào)節(jié)質(zhì)量流量規(guī)則，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子有的特別影響熱傳導(dǎo)的其他可能，可選地在內(nèi)部轉(zhuǎn)子冷 卻圓錐的每個(gè)鉆孔對(duì)稱(chēng)地設(shè)置細(xì)長(zhǎng)的凹部，使得該些凹部都低于各自的螺桿轉(zhuǎn)子齒，其可 W通過(guò)鉆削加工在工業(yè)上可靠地生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明，還建議當(dāng)齒頂圓半徑被選擇時(shí)，通過(guò)頭 部輪廓的齒距角，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子齒距角肘角優(yōu)選地設(shè)計(jì)為使得該齒距角肘角大于 每個(gè)轉(zhuǎn)子的雙面壓縮機(jī)殼體的孔徑角。此外，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子剛性安裝在其自身 的巧架軸上，由此，每個(gè)巧架軸的功能包括提供冷卻劑、外部同步W及安裝。如果通過(guò)正齒 輪進(jìn)行同步，本發(fā)明還建議將安裝在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子上的齒輪側(cè)轉(zhuǎn)子的外徑設(shè)計(jì)為大于雙齒 螺桿轉(zhuǎn)子的同步齒輪的外徑，使得雙齒螺桿轉(zhuǎn)子作為旋轉(zhuǎn)單元可W被完整地安裝并最終達(dá) 到平衡。多個(gè)齒廓面特別是在轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向上有所不同，它們?cè)诠I(yè)上的生產(chǎn)通過(guò) 在車(chē)床上沿轉(zhuǎn)子縱向軸線方向旋轉(zhuǎn)單個(gè)的點(diǎn)序列螺旋線相繼完成，該在結(jié)合后最終形成齒 廓面。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，為了減少重量和壓縮過(guò)程中更好的散熱，建議螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)在鋼巧架軸上由 具有高導(dǎo)熱性的材料制成，優(yōu)選為鉛合金，由此，壓縮機(jī)殼體同樣優(yōu)選為鉛合金。
[0006] 一心巧術(shù)術(shù)語(yǔ)的簡(jiǎn)要解釋
[0007] 螺桿轉(zhuǎn)子上的"包角"被定義為沿單個(gè)齒廓橫截面之間的螺桿轉(zhuǎn)子軸的所有扭轉(zhuǎn) 角的總和，單個(gè)齒廓橫截面是當(dāng)轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向上的Z軸值增加時(shí)形成的。因此，Z軸 位置Zi的齒廓橫截面與在相鄰位置Zw的齒廓橫截面相比，兩個(gè)橫截面相對(duì)于彼此扭轉(zhuǎn)了 角度地ii，根據(jù)所選函數(shù)Z (地i)可W準(zhǔn)確地得到該個(gè)從Zi到Zw的步驟中的地ii。沿螺桿 轉(zhuǎn)子軸橫截面的所有的扭轉(zhuǎn)角的總和等于包角，其在該里與雙齒轉(zhuǎn)子有關(guān)并縮寫(xiě)為PHI. 2。 對(duì)于H齒轉(zhuǎn)子，為滿足輪齒系統(tǒng)的要求，該扭轉(zhuǎn)角必須適合于傳動(dòng)比，因此扭轉(zhuǎn)角為相同長(zhǎng) 度的螺桿轉(zhuǎn)子的給定因數(shù)。包角為階段數(shù)的決定量度。
[0008] "階段數(shù)"是指在轉(zhuǎn)子入口側(cè)和轉(zhuǎn)子出口側(cè)之間的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)中的封閉的工作腔 室的數(shù)目。優(yōu)選地，階段數(shù)由轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的整數(shù)和所選的包角PHI.2構(gòu)成。優(yōu)選地，PHI.2值 集塊至至少下一個(gè)整十，即例如，從2411。到2420。。
[0009] "工作腔室"是指轉(zhuǎn)子對(duì)的齒之間的封閉的空間的容積，其由周?chē)膲嚎s機(jī)殼體和 齒輪傳動(dòng)定律中定義的齒廓接合之間的螺桿轉(zhuǎn)子齒廓面間隙所限定，，由此該些曬合轉(zhuǎn)子 對(duì)齒廓面被視為接觸的，即接近于零間隙。然而，在實(shí)踐中，曬合轉(zhuǎn)子對(duì)齒廓面確實(shí)有一定 的間隙，盡管盡可能小，也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部泄漏回流。"入口側(cè)的工作腔室容積"是在粟側(cè)的第一 個(gè)封閉的工作腔室的容積，相應(yīng)地，"出口側(cè)的工作腔室容積"是用于輸送氣體出口前的最 后一個(gè)工作腔室的容積。該兩個(gè)容積的商為"內(nèi)部壓縮比"。出于實(shí)用的目的，大于3的值 可W被確定為"高內(nèi)部壓縮比"。工作腔室的容積由相應(yīng)的工作腔室的橫截面面積乘W由主 軸螺距定義的在轉(zhuǎn)子軸的縱向軸線方向上工作腔室的每段長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算。
[0010] 特別對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)，"橫截面"定義為每個(gè)垂直于螺桿轉(zhuǎn)子軸而穿過(guò)螺桿轉(zhuǎn)子對(duì) 的切面，優(yōu)選地，將螺桿轉(zhuǎn)子軸定義為Z軸，該樣橫截面便位于笛卡爾直角坐標(biāo)系的x-y平 面上。螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的軸線W固定的間距保持平行，該一間距表示螺桿壓縮機(jī)的一個(gè)重要參 數(shù)，也就是所謂的"軸距"。
[0011] 兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的"外部同步"是必須的，因?yàn)檗D(zhuǎn)子對(duì)在沒(méi)有工作流體介質(zhì)的壓縮機(jī) 的工作腔室中工作，即"無(wú)油潤(rùn)滑"，并且它的高速度造成其非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子W最小可能的 面間隙相對(duì)于彼此反轉(zhuǎn)運(yùn)行。為了確保轉(zhuǎn)子對(duì)始終非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子必須始終W 很高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)角驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角在幾角分的范圍內(nèi)，其通過(guò)外部同步來(lái)完成是公知的。迄今 為止最常用的實(shí)現(xiàn)外部同步的方法是通過(guò)直接曬合的正齒輪，其節(jié)圓與相應(yīng)的螺桿轉(zhuǎn)子粟 螺桿的輪齒節(jié)圓正好一樣大。然而，也存在該樣的可能，例如，電子的轉(zhuǎn)子對(duì)同步，其中每個(gè) 轉(zhuǎn)子都由其自身電機(jī)電子地驅(qū)動(dòng)而符合該轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0012] "入口區(qū)"可由包角區(qū)域的方式來(lái)描述，在入口側(cè)，第一封閉工作腔室由連續(xù)的扭 轉(zhuǎn)角形成。根據(jù)本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)中，入口區(qū)開(kāi)始于720度加上在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子的入口 側(cè)的齒頂圓弧中也角ga.邸2處的入口橫截面?zhèn)取?br> [0013] 在空氣吸力中，"正壓力"是指在運(yùn)行中的最終壓力，即大于25己的絕對(duì)壓力值； 通常8己至15己是常見(jiàn)的，但在較高的階段數(shù)中，可W達(dá)到大于25己的壓力。在非空氣吸 力中，該些值相應(yīng)地改變。最終壓力是小于50毫己的絕對(duì)壓力，更好的是小于1毫己，被 認(rèn)為是真空或負(fù)壓力，在相應(yīng)的階段數(shù)，相對(duì)在空氣壓力范圍內(nèi)的出口壓力，甚至小于0. 01 毫己絕對(duì)壓力。
[0014] W上稱(chēng)為"所需的最小化的溫度差"是基于該樣的情況，在壓縮機(jī)的工作腔室中工 作的核也組件，即在周?chē)膲嚎s機(jī)殼體中的轉(zhuǎn)子對(duì)，應(yīng)當(dāng)相對(duì)于彼此W盡可能小的間隙工 作，W保持相當(dāng)?shù)偷膬?nèi)部回流。而無(wú)油潤(rùn)滑位移機(jī)經(jīng)歷不同的工作過(guò)程，例如，從啟動(dòng)時(shí)的 溫度通常較低的狀態(tài)到運(yùn)行中某一點(diǎn)的較熱狀態(tài)，所述核也組件的熱膨脹的差異應(yīng)保持盡 可能低，W便通過(guò)間隙的回流保持在控制范圍內(nèi)。但是，由于對(duì)于該里的結(jié)構(gòu)，熱膨脹基本 上是由組件的溫度決定的，核也組件之間的溫度差必須保持盡可能低。
[0015] 如權(quán)利要求5所述的特征的優(yōu)點(diǎn)在于，開(kāi)始?jí)嚎s后，氣孔迅速變小。該會(huì)產(chǎn)生高吸 力容積。如權(quán)利要求11所述的特征產(chǎn)生更好的散熱效果。該在啟用車(chē)床進(jìn)行生產(chǎn)和加工 轉(zhuǎn)子時(shí)是有利的。如權(quán)利要求12所述的特征形成了對(duì)于內(nèi)部泄漏的改進(jìn)；氣密性得到了改 善。如權(quán)利要求13所述的特征在加工完的轉(zhuǎn)子單元的安裝上得到了改善。該對(duì)于兩個(gè)轉(zhuǎn) 子的緊固尤為重要。
[0016] 如權(quán)利要求14所述的特征提供了一種適于轉(zhuǎn)子的制造工藝。人們發(fā)現(xiàn)，用成形刀 具生產(chǎn)轉(zhuǎn)子是不可行的。如權(quán)利要求16所述的特征產(chǎn)生了良好的散熱性。如權(quán)利要求17 所述的特征通過(guò)阻礙泄漏流動(dòng)的通道阻止了泄漏。如權(quán)利要求18所述的特征，散熱得到了 改善。如權(quán)利要求19所述的特征形成了該樣一種肘彎，使得更好的接近節(jié)圓線下?？蓞⒖?圖7和9,其中對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明。如權(quán)利要求20所述的特征使制造更容易。權(quán)利要求2、21 和22所述的特征形成不同的旁路。如權(quán)利要求21和22所述的特征，有效地幫助防止過(guò)壓 縮或欠壓縮。根據(jù)權(quán)利要求23所述的一個(gè)特征，旁路鉆孔的直徑不大于頭部的寬度，從而 避免了工作腔室之間的短路。
[0017] 本發(fā)明將參考W下附圖進(jìn)一步描述：
[0018] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的示例性剖視圖，W及總共4個(gè)沿轉(zhuǎn)子縱向 軸線方向的不同的Z軸位置上的橫截面視圖。在此，入口（18)和出口（19)之間工作腔室 橫截面面積（40)的減小變得與轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上主軸螺距m(z)的縮小一樣明顯，兩個(gè) 尺寸的設(shè)計(jì)目的都是實(shí)現(xiàn)更高的內(nèi)部壓縮比，在此情況下為H倍W上。術(shù)語(yǔ)SE. Z = 0標(biāo)明 縱向軸線位置為Z = 0的相應(yīng)的橫截面平面。在圓柱形的入口區(qū)（41)之后，螺桿轉(zhuǎn)子的外 徑有所變化，使得在本實(shí)施例中的每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子形成恒定的錐角ga. 2Ke或ga. 3Ke。還示出 了未冷卻的圓柱形入口區(qū)（41)，其輪廓超出各自的節(jié)圓，W及螺桿轉(zhuǎn)子和各自的巧架軸之 間的剛性連接部（17a)，由此，可W看到位于SE. Z = L. ges的出口側(cè)橫截面處的螺桿轉(zhuǎn)子和 巧架軸之間的第二剛性連接部（nb)，W及冷卻流體通道。其他橫截面圖中示出了用于內(nèi) 部轉(zhuǎn)子的冷卻裝置巧和9)和用于殼體的冷卻裝置（12)。該里，外部同步通過(guò)正齒輪（14 和15)提供的，由此，在雙齒轉(zhuǎn)子中，齒輪側(cè)安裝部（13)的外直徑大于同步齒輪（14)的外 直徑，W允許雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)的旋轉(zhuǎn)單元完整地安裝，并允許螺桿壓縮機(jī)的平衡W及只 有在平衡后才進(jìn)行的后續(xù)安裝。
[0019] 圖2示出本發(fā)明的具有壓縮機(jī)殼體（1)的單個(gè)橫截面的放大視圖的實(shí)例，轉(zhuǎn)子對(duì) 由雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)和H齒螺桿轉(zhuǎn)子（3)構(gòu)成，其具有用于轉(zhuǎn)子對(duì)和用于壓縮機(jī)殼體（1) 的完整的流體冷卻系統(tǒng)，并且在該橫截面中，工作腔室的橫截面面積（40)的尺寸變化使得 下一個(gè)橫截面通過(guò)減小工作腔室的容積的容量而出現(xiàn)內(nèi)部壓縮。
[0020] 圖3中的橫截面圖示出了用于齒廓設(shè)計(jì)的參考編號(hào)。因此，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)的 節(jié)圓半徑做始終為軸距a的40%，S齒螺桿轉(zhuǎn)子做的節(jié)圓半徑（7)對(duì)于所有橫截面始 終為該a值的60%。作為優(yōu)選的對(duì)稱(chēng)的齒廓設(shè)計(jì)（為了更好的平衡性能），在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子 中擺線齒廓（38)共出現(xiàn)了四次，而在H齒螺桿轉(zhuǎn)子中齒廓（39)共出現(xiàn)了六次。通過(guò)改變 齒頂圓半徑R.2(z)和R.3(z) W及頭部輪廓Ra. K2(z)的齒距角，該些齒廓發(fā)生變化。工作 腔室的形成是通過(guò)管理雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)的四個(gè)巧距巧端點(diǎn)E. 2a、E. 2. b、E. 2. C和E. 2. d 通過(guò)M. 2-M. 3中也到中也的連接線來(lái)控制的。
[0021] 圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的整個(gè)螺桿壓縮機(jī)的截面圖，雙齒轉(zhuǎn)子（2)具有 兩個(gè)不相等的錐角ga. G2. kel和ga. G. 2. ke2,雙齒轉(zhuǎn)子（2)具有轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度段L. zyl W及 L. 2. kel和L. 2. ke2,入口（18)和出口（19)之間的總長(zhǎng)度為L(zhǎng). ges。圖中示出了通過(guò)正齒 輪對(duì)（14和15)同步的轉(zhuǎn)子對(duì)，W及內(nèi)部轉(zhuǎn)子的冷卻裝置巧和9)，冷卻裝置包括冷卻流體 源（22)和用于殼體的流體冷卻裝置（12)。
[0022] 圖5示出本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的橫截面的一個(gè)實(shí)施例，W解釋所建立的熱平衡， 因?yàn)楸仨殞?shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上的設(shè)計(jì)參數(shù)，如轉(zhuǎn)子頭部輪廓（34)的齒距角和每個(gè) 轉(zhuǎn)子（2和3)的齒頂圓半徑（30和31)，W使得雙齒轉(zhuǎn)子（2)的轉(zhuǎn)子平均溫度相對(duì)于H齒轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)子平均溫度偏離小于25%，更好的是小于10%。為了該個(gè)目的，根據(jù)熱力學(xué)熱平衡 計(jì)算中的指示熱流箭頭，通過(guò)在輸送氣體側(cè)（24,25和28)的熱吸收、材料中的熱傳導(dǎo)，W及 經(jīng)由冷卻流體的散熱（26, 27和29)，確定并比較每個(gè)組件的溫度，W及確定并相互比較每 個(gè)組件的工作腔室區(qū)域AK. ij，AK. ji，AK. ii和AK. jj。通過(guò)迭代參數(shù)的適應(yīng)，特別是對(duì)于 冷卻流體的參數(shù)，如冷卻劑的質(zhì)量流量和冷卻劑的溫度水平，核也組件的組件溫度差可W 最小化，核也組件即轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子3 W及外殼，該樣螺桿壓縮機(jī)的可靠性得到提高，因?yàn)閃 最小的溫度差，間隙的熱縮減的風(fēng)險(xiǎn)得W避免。
[0023] 圖6具體示出了圖4內(nèi)容的一部分，即螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓弧的凹槽（35)的具體設(shè) 計(jì)，優(yōu)選地，在制造轉(zhuǎn)子時(shí)，該些凹槽通過(guò)車(chē)床車(chē)削而成，作為齒頂圓的螺旋循環(huán)凹槽，W增 加殼體到轉(zhuǎn)子頭部的泄漏流體的流動(dòng)阻力，從而減少內(nèi)部泄漏。
[0024] 在圖3和圖5的橫截面中，示出了形成工作腔室的輪廓線，即（36.巧和（38) W及 (37.巧和（39)，工作腔室用于運(yùn)輸輸送介質(zhì)，對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)涉及冷卻劑接觸散熱線（26) 和（27)，作為直管段。在每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子中，該種關(guān)系沿轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向變化，該樣當(dāng)壓 縮開(kāi)始時(shí)，在工作腔室側(cè)的輪廓線比在冷卻劑側(cè)的輪廓線長(zhǎng)，并且每個(gè)工作腔室越接近出 口，冷卻劑側(cè)的輪廓線就越長(zhǎng)，而工作腔室側(cè)的輪廓線就越短。根據(jù)本發(fā)明，螺桿轉(zhuǎn)子（至 少正壓力的應(yīng)用）必須設(shè)計(jì)為使得在出口側(cè)，從而在壓縮端，冷卻劑側(cè)輪廓線比工作腔室 側(cè)的輪廓線長(zhǎng)。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明，由螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)形成的工作腔室容積在入口和出口之間減小。工作腔 室的最大容積與最小容積之商被稱(chēng)為內(nèi)部壓縮比n，其最初只是一個(gè)純幾何意義產(chǎn)生的數(shù) 字。正如眾所周知的，任何壓縮機(jī)運(yùn)行于其理想的工作點(diǎn)，"最后的"工作腔室恰好朝向出口 打開(kāi)之前，其通過(guò)內(nèi)部壓縮精確達(dá)到出口處的壓力。
[0026] 然而，在大多數(shù)的真空壓力應(yīng)用中，吸氣壓力的變化是由于抽空過(guò)程，該意味著必 須找到內(nèi)部壓縮比n的折衷值。因?yàn)樵搨€(gè)值對(duì)于多數(shù)真空壓力應(yīng)用是相對(duì)較低的（該值 往往小于3)，如果根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于大多數(shù)真空螺桿壓縮機(jī)該值是足夠的，內(nèi)部壓縮比僅通 過(guò)增加具有恒定半徑值的節(jié)距來(lái)實(shí)施，因此，對(duì)于許多的真空壓力應(yīng)用，至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子 被設(shè)計(jì)為具有簡(jiǎn)單的圓柱直徑。
[0027] 然而，在大多數(shù)正厘立應(yīng)用中，必須W更高的內(nèi)部壓縮比值為目的，根據(jù)本發(fā)明， 該是通過(guò)改變節(jié)距，W及幾何上減小轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上的橫截面面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，當(dāng) 工作腔室沿轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向從入口到出口運(yùn)輸，內(nèi)部回流（即所謂的各個(gè)工作腔室之 間的"內(nèi)部泄漏"）必須最小化，而目的必在于在入口側(cè)的工作腔室具有最大可能的吸入容 積。對(duì)于大的吸入容積，螺桿轉(zhuǎn)子的外徑必須增大，使得H齒螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓半徑變得大 于H齒螺桿轉(zhuǎn)子的節(jié)圓，優(yōu)選地在入口區(qū)被設(shè)計(jì)為恒定的圓柱狀。根據(jù)本發(fā)明，在轉(zhuǎn)子縱向 軸線方向上H齒螺桿轉(zhuǎn)子的外徑，如R.3K(z)的值標(biāo)號(hào)（31)，被設(shè)計(jì)為（如圖7所示）使得 3z轉(zhuǎn)子頭部輪廓線（43.a)與3z節(jié)圓（7)的交點(diǎn)Kie限定Ldkht.Mek巧O.a)的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度 大于轉(zhuǎn)子輪廓化6)的總長(zhǎng)度的一半。優(yōu)選地，在入口處3z轉(zhuǎn)子頭部輪廓線（43. a)在部分 段具有圓柱形的恒定值R. 3K狂二0) = R. 3K. in = 0. 5 ? D. 3K. in,并且在出口處單調(diào)下降 過(guò)程后，具有R. 3K狂二L. ges) = R. 3K. out = 0. 5 *D. 3K. out的值，其中R為半徑，D為直 徑。兩個(gè)頭部輪廓線（42)和（43)必須被設(shè)計(jì)成連續(xù)地單調(diào)下降，由此為實(shí)用目的，為各個(gè) 頭部輪廓線選定傾斜角。
[0028] 圖7只示出了最原始設(shè)計(jì)的"暫定的"頭部/根部輪廓，因?yàn)橐罁?jù)制造工藝，提供了 特別的適應(yīng)配置W優(yōu)化刀具運(yùn)行，從而最終得到如圖10所示的螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的"實(shí)際的"頭 部/齒根線輪廓。
[0029] 眾所周知，在螺桿轉(zhuǎn)子W恒定的軸距配對(duì)時(shí)，化頭部輪廓（42)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸鏡像， 直接且明確地得到了完整的3z根部輪廓（45)，正如在2x齒根線（44)明確地由3z頭部輪 廓而來(lái)。如圖8和9所示，對(duì)于兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子中的任何一個(gè)來(lái)說(shuō)，僅看頭部輪廓就足W完整 且明確地描述所有轉(zhuǎn)子半徑線。
[0030] 圖8示出了在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中圖7的暫定的化頭部輪廓（42. a),其簡(jiǎn)化為長(zhǎng)度 為L(zhǎng). 2K. 的圓柱形入口部W及點(diǎn)Kie和K2.C之間直到排放出口單調(diào)連續(xù)的輪廓。根據(jù)本 發(fā)明，對(duì)于實(shí)際的2z頭部輪廓（42. b)具有曲率恒定的過(guò)渡，根據(jù)容許的載荷極限，其長(zhǎng)度 L.化在螺桿轉(zhuǎn)子制造過(guò)程中限定了刀具運(yùn)行。根據(jù)該實(shí)際的化頭部輪廓（42. b)，實(shí)際的 3x根部輪廓（45. b)也被完整且明確地限定了。
[0031] 圖9示出了在H齒螺桿轉(zhuǎn)子中圖7的暫定3z頭部輪廓（43. a)，其簡(jiǎn)化為長(zhǎng)度為 L. 3K. 的圓柱形入口部W及點(diǎn)Ks.c和Ks.p和Ks.h之間直到排放出口的單調(diào)連續(xù)的3z頭 部輪廓，由此，3z節(jié)圓線（7)被切斷，使得密封表面L. dicht. Knick(50. a)至少為轉(zhuǎn)子輪廓 總長(zhǎng)度L. ges(66)的一半長(zhǎng)。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于實(shí)際的3z頭部輪廓（43.b)，在點(diǎn)Ks.b和Kie 之間存在曲率恒定的過(guò)渡，優(yōu)選具有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，根據(jù)加工機(jī)的容許載荷極限，其長(zhǎng)度L 3b 在螺桿轉(zhuǎn)子制造過(guò)程中限定了刀具運(yùn)行。通過(guò)3z節(jié)圓線（7)交叉點(diǎn)K3.D，明確地得到了實(shí) 際的密封表面L. dicht. 1ST (50. b)，其至少為轉(zhuǎn)子輪廓總長(zhǎng)度L. ges (66)的一半長(zhǎng)。根據(jù)實(shí) 際的3z頭部輪廓（43. b)，實(shí)際的化根部輪廓（44. b)也被完整且明確地限定了。
[0032] 圖10最終示出了實(shí)際的化頭部輪廓（42. b)和3z頭部輪廓（43. b)，其中通過(guò)總 長(zhǎng)度L. ges (66)明確限定每個(gè)軸距的相曬合的化齒根線（44. b)和3z齒根線（45. b)的實(shí) 際輪廓，由此，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子的粟螺桿（46)顯示為交叉陰影線部分，H齒螺桿轉(zhuǎn)子的粟螺 桿（47)顯示為具有H角形陰影的區(qū)域W及曬合粟螺桿（48)。此外，示出了每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的 內(nèi)部轉(zhuǎn)子冷卻裝置（8)和巧），W及各自的節(jié)圓線（6)和（7)。
[0033] 在實(shí)際壓縮機(jī)操作中眾所周知的是，幾何內(nèi)部壓縮比n。。。和實(shí)際內(nèi)部壓縮比n^T 之間必然存在差異，因?yàn)橹挥性诘葴貕嚎s（即在壓縮過(guò)程中沒(méi)有溫度變化）中兩個(gè)值才是 相同的。然而，在螺桿壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程中輸送介質(zhì)的溫度上升，實(shí)際的內(nèi)部壓縮比n。。。 取決于溫度變化，眾所周知的是，其必須利用多變指數(shù)來(lái)計(jì)算。如上所述，應(yīng)該致力于壓縮 機(jī)的理想運(yùn)行，即壓縮機(jī)的每個(gè)"最后的"工作腔室直接在其開(kāi)口朝向排放出口之前，通過(guò) 出口處的內(nèi)部壓縮達(dá)到精確的壓力，W避免任何浪費(fèi)能源的"過(guò)壓縮"或"欠壓縮"。然而， 雖然在成品機(jī)中，幾何內(nèi)部壓縮比n。。。已經(jīng)由零件的實(shí)際設(shè)計(jì)所確定，并且由于應(yīng)用場(chǎng)合 (例如在熱/冷的環(huán)境中）所決定的不同的散熱，多變指數(shù)會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，并且由于操作的最 終壓力將是可變的，如果實(shí)際的內(nèi)部壓縮比nUT能夠相適應(yīng)將是有利的。
[0034] 為了確保實(shí)際的內(nèi)部壓縮比riuT可理想地適應(yīng)特定的應(yīng)用條件，本發(fā)明還建議在 "過(guò)壓縮"（螺桿轉(zhuǎn)子的工作腔室中的壓力已經(jīng)超過(guò)前方的排放出口的運(yùn)行壓力）的情況 下，設(shè)置過(guò)壓縮輸送氣體流巧5)，作為主輸送氣體流巧2) W外的局部輸送氣體流，其通過(guò) 附加的輸入鉆孔化0)由控制裝置巧6)來(lái)控制，在"欠壓縮"（螺桿轉(zhuǎn)子的工作腔室中的壓 力在排放出口之前未達(dá)到運(yùn)行壓力）的情況下，設(shè)置欠壓縮輸送氣體流巧7)，作為主輸送 氣體流化2) W外的局部輸送氣體流，其通過(guò)調(diào)節(jié)裝置巧8)控制。在離開(kāi)輸送氣體之后，設(shè) 置二次冷卻器，從而在"欠壓縮"的情況下，在運(yùn)行壓力下經(jīng)冷卻的（?。┹斔蜌怏w流入壓 力不足的工作腔室，由此，在出口腔室（19)中的壓力與運(yùn)行壓力大致相同。
[00巧]為了進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該指出的是，眾所周知，"欠壓縮"導(dǎo)致等容剩余壓縮，該時(shí)最 后的工作腔室容積必須頂著較高的出口壓力被排出，而沒(méi)有容積變化，該在能源損耗方面 當(dāng)然是不足之處。
[0036] 而每個(gè)工作腔室遍布雙齒W及H齒螺桿轉(zhuǎn)子，過(guò)或欠壓縮中的輸送氣體均衡局部 流的輸入W及輸出僅取決于橫截面平面中Z. Pi位置，此外圖12做了補(bǔ)充顯示。
[0037] 圖11示出了一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)施例，其中浪費(fèi)能源的"過(guò)/欠壓縮"可被避免。在 壓縮過(guò)程中，由于螺桿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，工作腔室接近出口腔室（19)，并且由于工作腔容積的減 小，工作腔室中的壓力上升。而每個(gè)工作腔室經(jīng)過(guò)鉆孔化0)和化1)，直接確定工作腔室壓 力相對(duì)于運(yùn)行壓力偏離了多少而構(gòu)建，使得要么由調(diào)節(jié)裝置巧6)觸發(fā)過(guò)壓縮輸送氣體流 (55)，要么由調(diào)節(jié)裝置巧8)觸發(fā)欠壓縮輸送氣體流（57)，由此，鉆孔巧4、55和60、61)自然 可W有利地分布在圓周上。
[003引此外，鉆孔巧4)和巧9) W及化0)和化1)自然可W用于兩個(gè)流動(dòng)方向，使得兩個(gè) 調(diào)節(jié)裝置巧6)和巧8)可W結(jié)合為一個(gè)調(diào)節(jié)裝置中，取決于工作腔室中的壓力，該個(gè)調(diào)節(jié)裝 置引導(dǎo)輸送氣體局部流作為輸送氣體二次冷卻器巧3)的過(guò)壓縮輸送氣體流巧5)，或者作 為輸送氣體二次冷卻器巧3)的欠壓縮輸送氣體流巧7)而進(jìn)入工作腔室中。
[0039] 調(diào)節(jié)裝置（56和58)也可W設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的單向閥。
[0040] 圖12示出了螺桿轉(zhuǎn)子（60或61)的工作腔室鉆孔（60或61)。在主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中，螺桿轉(zhuǎn)子頭部化3)緊密地通過(guò)工作腔室鉆孔（60或61)，從而實(shí)現(xiàn)其固定的打開(kāi)和閉 合，有利的是，為每個(gè)均衡輸送氣體局部流（55或57)設(shè)置至少兩個(gè)輸入鉆孔（60或61)，W 避免均衡輸送氣體局部流（55或57)不合意的氣體脈動(dòng)。在該個(gè)橫截面中，每個(gè)輸入鉆孔 (60或61)的直徑0V.Pi小于頭部寬度A m. Ki。兩個(gè)輸入鉆孔（60或61)的距離值A(chǔ) U. 2i 必須小于頭部弧長(zhǎng)邸.i (z)，優(yōu)選地，約為已知的邸.i (z)值的一半長(zhǎng)。在H個(gè)輸入鉆孔的 情況中，距離值A(chǔ)u. 3i為頭部弧長(zhǎng)值邸.i(z)和間隙弧長(zhǎng)值FB. i(z)之間的值。
[0041] 與雙齒螺桿轉(zhuǎn)子相關(guān)的包角優(yōu)選為大于1160度，有利地大于1700度，甚至更有利 地大于2600度，對(duì)于特別高的壓縮要求，包角甚至大于3500度。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子頭部的平均 圓周速度在至少45米/砂的范圍，然而有利地為高于60米/砂，為了更好的效果則要大于 80米/砂。在橫截面中，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子具有圓弧部（36. K和36. F，W及37. K和37.巧和擺 線齒廓面（38和39)。在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)中，擺線齒廓面基本高于其輪齒節(jié)圓（6)并且是 凸?fàn)畹?，即球根狀突出。在H齒螺桿轉(zhuǎn)子（3)中，擺線齒廓面基本低于其輪齒節(jié)圓（7)并且 是凹狀的，即凹陷的。在該兩種情況下，基本是指至少80 %的輪廓深度，其中，輪廓深度是雙 齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)或H齒螺桿轉(zhuǎn)子（3)的齒頂圓和齒根圓之間的距離。
[0042] 在入口區(qū)，只有輕微的輸送氣體的壓力差，并且每轉(zhuǎn)輸送最大可能容積。該意味 著，入口區(qū)允許更高的llKRO值，因?yàn)楦叩膆KRO值W及由此而來(lái)的高吸入能力對(duì)于大的 橫截面是有利的。
[0043] 在出旦區(qū)，由于所謂的"內(nèi)部壓縮比"工作腔室容積變小，并且存在較大的壓力差， 使得轉(zhuǎn)子W盡可能緊密的方式配對(duì)，即W最小的llKM)值（理想狀態(tài)為零），使內(nèi)部泄漏回 流最小化。
[0044] 在殼體交點(diǎn)邊緣與轉(zhuǎn)子對(duì)曬合線之間引入氣孔距離尺寸。該氣孔距離尺寸的值優(yōu) 選約為軸距值的5%至10%，由此，在縱向軸線方向的情況如下；在入口區(qū)，氣孔距離尺寸 優(yōu)選為大于軸距的5%。因此，僅當(dāng)壓力差適當(dāng)時(shí)，吸入容積增大。在出口區(qū)域，氣孔距離尺 寸優(yōu)選為小于軸距值的5%。因此，實(shí)現(xiàn)了必要的壓縮能力，內(nèi)部泄漏也相應(yīng)地最小化。優(yōu) 于5%為3%，甚至更有利的是2%。
[0045] 有利的是，在壓縮長(zhǎng)度的至少50% (見(jiàn)于朝向出口的輸送方向），氣孔距離尺寸小 于軸距值的5%。
[0046] 有利的是，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子的齒廓面完全高于其節(jié)圓，H齒轉(zhuǎn)子的齒廓面完全低于 其節(jié)圓。
[0047] 壓縮長(zhǎng)度定義為轉(zhuǎn)子縱向軸線（通常為笛卡爾坐標(biāo)中的Z軸）方向上的長(zhǎng)度，在 該長(zhǎng)度方向上，工作腔室容積的尺寸減小，該意味著產(chǎn)生了所謂的"內(nèi)部壓縮"，W及通過(guò)轉(zhuǎn) 子圓錐形的內(nèi)部冷卻的壓縮熱損耗。壓縮長(zhǎng)度等于整個(gè)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的主要部分；只在吸入側(cè)， 具有形成工作腔室并產(chǎn)生吸入容積的輸入長(zhǎng)度。
[0048] 曬合線是兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的所有曬合點(diǎn)所確定的位置。
[0049] 殼體交點(diǎn)邊緣是壓縮機(jī)殼體中兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒頂圓的所有交點(diǎn)組成的線。始終存在彼 此相對(duì)的兩個(gè)殼體交點(diǎn)邊緣。
[0050] 參考標(biāo)號(hào)列表
[0051] 1.具有外部冷卻散熱片（優(yōu)選W螺旋方式包裹壓縮機(jī)殼體）的壓縮機(jī)殼體
[005引 2.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子，簡(jiǎn)稱(chēng)為"轉(zhuǎn)子2"，其總包角為PHI. 2
[005引 3. S齒螺桿轉(zhuǎn)子，簡(jiǎn)稱(chēng)為"轉(zhuǎn)子3"
[0054] 4.轉(zhuǎn)子2的巧架軸
[005引 5.轉(zhuǎn)子3的巧架軸
[005引 6.轉(zhuǎn)子2的輪齒節(jié)圓，其半徑為r. 2
[0057] 7.轉(zhuǎn)子3的輪齒節(jié)圓，其半徑為r. 3
[005引 8.根據(jù)W0 00/12899用于轉(zhuǎn)子2的內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻
[0059] 9.根據(jù)W0 00/12899用于轉(zhuǎn)子3的內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻
[0060] 10.轉(zhuǎn)子2中可選的用于內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻的細(xì)長(zhǎng)凹部
[0061] 11.轉(zhuǎn)子3中可選的用于內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻的細(xì)長(zhǎng)凹部
[0062] 12.根據(jù)PCT/EP2008/068364用于壓縮機(jī)殼體的流體冷卻
[0063] 13.用于任一螺桿轉(zhuǎn)子的安裝部
[0064] 14.用于轉(zhuǎn)子2的同步齒輪
[0065] 15.用于轉(zhuǎn)子3的同步齒輪
[0066] 16.在每個(gè)巧架軸上的冷卻劑進(jìn)入鉆孔
[0067] 17.所有螺桿轉(zhuǎn)子巧架軸上的連接部，優(yōu)選為：
[0068] 17. a入口側(cè)的連續(xù)連接部
[0069] 17. b出口側(cè)連接部，其具有冷卻劑通道開(kāi)口，優(yōu)選為縱向凹槽
[0070] 18.輸送介質(zhì)的入口腔室
[0071] 19.輸送介質(zhì)的出口腔室
[0072] 20.具有螺桿轉(zhuǎn)子軸承支架的入口軸承巧架
[0073] 21.具有螺桿轉(zhuǎn)子軸承支架的出口軸承巧架
[0074] 22.向每個(gè)巧架軸的每個(gè)冷卻劑進(jìn)入鉆孔的冷卻劑源
[0075] 23.作為冷卻劑的冷卻流體
[0076] 24.轉(zhuǎn)子2輸送氣體側(cè)的熱吸收表面
[0077] 25.轉(zhuǎn)子3輸送氣體側(cè)的熱吸收表面
[0078] 26.轉(zhuǎn)子2的冷卻劑接觸散熱表面
[0079] 27.轉(zhuǎn)子3的冷卻劑接觸散熱表面
[0080] 28.間隙流中的熱平衡
[0081] 29.通過(guò)壓縮機(jī)殼體的散熱
[0082] 30.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面處的轉(zhuǎn)子齒頂圓半徑， 簡(jiǎn)稱(chēng)為R. 2 (Z)
[0083] 31. H齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面處的轉(zhuǎn)子齒頂圓半徑， 簡(jiǎn)稱(chēng)為R. 3 (Z)
[0084] 32.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面處的轉(zhuǎn)子的齒頂圓圓弧 的圓也角，簡(jiǎn)稱(chēng)為ga.邸2 (Z)
[0085] 33.轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面處壓縮機(jī)殼體交點(diǎn)邊緣的轉(zhuǎn)子2的開(kāi)度 角，簡(jiǎn)稱(chēng)為ga. G2(z)
[0086] 34.在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置z的橫截面上，轉(zhuǎn)子頭部輪廓的 齒距角，簡(jiǎn)稱(chēng)為ga. K2(z)
[0087] 35.雙齒和/或H齒螺桿轉(zhuǎn)子的齒頂圓圓弧上的凹槽
[0088] 36.橫截面?zhèn)绒D(zhuǎn)子齒廓的圓弧部：
[0089] 36. K齒頂圓圓弧部，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)兩次
[0090] 36. F齒根圓圓弧部，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)兩次
[0091] 37.橫截面?zhèn)绒D(zhuǎn)子齒廓的圓弧部：
[0092] 37. K齒頂圓圓弧部，H齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)H次
[0093] 37. F齒根圓圓弧部，H齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)H次
[0094] 38.擺線齒廓面，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)四次
[0095] 39.擺線齒廓面，H齒螺桿轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)六次
[0096] 40.對(duì)于轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面上工作腔室的橫截面面積
[0097] 41.入口區(qū)，螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的圓柱形的外直徑值
[0098] 30.在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置z的橫截面處的轉(zhuǎn)子齒頂圓半 徑，簡(jiǎn)稱(chēng)為R. 2 (Z)，特別地：
[0099] R. 2K (Z = 0) = R. 2K. in = 0. 5 ? D. 2K. in (即，始于氣體入口的 Z)
[0100] R. 2K(z = LgJ = R. 2K. out = 0. 5 ? D. 2K. out (目P，終于氣體出口的 Z)
[0101] 31.在H齒螺桿轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上位置Z的橫截面處的轉(zhuǎn)子齒頂圓半 徑，簡(jiǎn)稱(chēng)為R. 3 (Z)，特別地：
[010引 R. 3K (Z = 0) = R. 3K. in = 0. 5 ? D. 3K. in (即，始于氣體入口的 Z)
[010引 R. 3K(z = LgJ = R. 3K. out = 0. 5 ? D. 3K. out (目P，終于氣體出口的 Z)
[0104] 43.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子頭部輪廓設(shè)計(jì)為：
[0105] 42. a哲定的化車(chē)部輪廓
[0106] 根據(jù)圖7和圖8經(jīng)過(guò)點(diǎn)K2A和馬。到K2E的連線
[0107] 42. b連際的2z頭部輪廓
[0108] 根據(jù)圖8和圖10經(jīng)過(guò)點(diǎn)K2A和K2B和馬。到K2E的連線
[0109] 44. H齒螺桿轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子頭部輪廓設(shè)計(jì)為：
[0110] 43. a哲定的3z頭部輪廓
[01川經(jīng)過(guò)點(diǎn)Ksa和Ksc和Kse和Ksp到Ksh的連線：圖7和圖9 [0112] 43. b實(shí)際的3z頭部輪廓
[011引經(jīng)過(guò)點(diǎn)Ksa和Ksb和Ksd和Kse到Ksh的連線：圖9和圖10 [0114] 45.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子根部輪廓設(shè)計(jì)為：
[01巧]44. a哲定的2z根部輪廓
[01 1引根據(jù)圖7經(jīng)過(guò)點(diǎn)F2A和F2C和F2E和F2P到F2H的連線
[0117] 44. b連際的2z根部輪廓
[0118] 46. H齒螺桿轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子根部輪廓設(shè)計(jì)為：
[0119] 45. a暫定的3z根部輪廓
[0120] 根據(jù)圖7經(jīng)過(guò)點(diǎn)Ksa和Kse和Kse和Ksp到Ksh的連線
[0121] 45. b連際的3z根部輪廓
[0122] 47.雙齒螺桿轉(zhuǎn)子中的粟螺桿，W簡(jiǎn)化的形式用垂直銀齒陰影示出
[0123] 48. H齒螺桿轉(zhuǎn)子中的粟螺桿，W簡(jiǎn)化的形式用H角形陰影示出
[0124] 49.交替曬合粟螺桿，W簡(jiǎn)化的形式用W上兩種陰影的重疊示出
[0125] 50. H齒螺桿轉(zhuǎn)子中齒頂圓值加快減小的中間區(qū)域，設(shè)計(jì)為：
[012引 49. a哲定的中間區(qū)域L. 3K. ZW
[0127] 根據(jù)圖7和圖9，點(diǎn)K3C與之間的連線
[012引 49. b連際的中間區(qū)域L. 3b
[012引根據(jù)圖9和圖10，點(diǎn)Ksb與Kse之間的連線
[0130] 51.無(wú)氣孔螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)密封表面，示為：
[0131] 50. a暫定的輪廓稱(chēng)為L(zhǎng)dicht.Mek
[01礎(chǔ) 50. b實(shí)際的輪廓稱(chēng)為L(zhǎng)dkht.isT
[0133] 52.轉(zhuǎn)子縱向軸線方向經(jīng)h(z)從h. in到h. out的齒高
[0134] 53.在輸送氣體二次冷卻器之前具有壓縮端溫度的主輸送氣體流
[0135] 54.輸送氣體二次冷卻器，熱交換（設(shè)有冷凝水排）
[0136] 55.用于過(guò)壓縮輸送氣體流的進(jìn)入鉆孔
[0137] 56.作為均衡輸送氣體局部流的過(guò)壓縮輸送氣體流 [013引 57.用于過(guò)壓縮輸送氣體流的調(diào)節(jié)裝置
[0139] 58.作為均衡輸送氣體局部流的欠壓縮輸送氣體流
[0140] 59.用于欠壓縮輸送氣體流的調(diào)節(jié)裝置
[0141] 60.用于欠壓縮氣體流的進(jìn)入鉆孔
[0142] 61.用于過(guò)壓縮輸送氣體流的工作腔室鉆孔
[0143] 62.用于欠壓縮輸送氣體流的工作腔室鉆孔
[0144] 63.離開(kāi)輸送氣體二次冷卻器后的經(jīng)冷卻的主輸送氣體流
[0145] 64.螺桿轉(zhuǎn)子輪齒頭部
[0146] 65.形成工作腔室的螺桿轉(zhuǎn)子輪齒間隙
[0147] 66.轉(zhuǎn)子縱向軸線的Z. Pi位置的橫截面平面 [014引 67.螺桿轉(zhuǎn)子粟螺桿，總長(zhǎng)度為L(zhǎng). ges
【權(quán)利要求】
1. 螺桿壓縮機(jī)，其運(yùn)行于工作腔室中，沒(méi)有工作流體介質(zhì)，作為雙軸旋轉(zhuǎn)位移機(jī)，在真 空壓力和正壓力應(yīng)用中輸送并壓縮氣體介質(zhì)，該螺桿壓縮機(jī)具有螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)，其在位于壓 縮機(jī)工作腔室外部、周?chē)鷫嚎s機(jī)殼體（1)內(nèi)的外部同步裝置的驅(qū)動(dòng)下具有一定的旋轉(zhuǎn)角度 并反向旋轉(zhuǎn)，周?chē)鷫嚎s機(jī)殼體（1)設(shè)有用于輸送介質(zhì)的入口（18)和排放出口（19)，其特征 在于，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子設(shè)有不同數(shù)目的齒，由此，該螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)由相互非接觸嚙合的雙齒螺桿 轉(zhuǎn)子（2)和三齒螺桿轉(zhuǎn)子（3)，其中與雙齒螺桿轉(zhuǎn)子相關(guān)的包角至少為800度，由此，螺桿轉(zhuǎn) 子以高速旋轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子頭部平均圓周速度達(dá)到至少30米/秒的范圍，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的 橫截面都設(shè)有圓弧部（36. K和36. F，以及37. K和37. F)和擺線齒廓面（38和39)，在雙齒 螺桿轉(zhuǎn)子（2)中擺線齒廓面基本高于輪齒節(jié)圓（6)并具有凸?fàn)钤O(shè)計(jì)，在三齒螺桿轉(zhuǎn)子（3) 中擺線齒廓面基本低于其輪齒節(jié)圓（7)并具有凹狀設(shè)計(jì)，即凹陷的，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的橫截 面優(yōu)選地具有對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)，使得在每個(gè)橫截面中輪廓面的重心位于各自轉(zhuǎn)子的樞軸點(diǎn)（M. 2 或 M. 3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，入口側(cè)的所述工作腔室的容積大 于排放出口側(cè)的所述工作腔室的容積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，入口側(cè)的所述橫截面的橫截面面 積（40)大于出口側(cè)的橫截面，這通過(guò)在至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，但優(yōu)選地在兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子中， 所述轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向上，特別優(yōu)選的齒頂圓半徑（30或31)的連續(xù)單調(diào)減小3%至 20%，以及各自嚙合的齒根圓半徑的相應(yīng)增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子縱向軸線方向上所 述轉(zhuǎn)子對(duì)的主軸螺距m(z)減小，使得在入口（18)處的主軸螺距比出口（19)處的主軸螺距 大1.5倍至4倍。
5. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，隨著所述轉(zhuǎn)子的外直徑 (30和31)的變化，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子（2和3)形成了圓錐形外形，其中每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子具有至少 一個(gè)直角齒錐值，優(yōu)選地，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子在所述入口區(qū)設(shè)有圓柱形區(qū)（41)，其轉(zhuǎn)子頭部具有 恒定的外直徑。
6. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，在入口區(qū)，齒廓面（38和 39)被設(shè)計(jì)為使得在三齒螺桿轉(zhuǎn)子（3)中，齒廓面（39)在長(zhǎng)度方向上延伸并高于其節(jié)圓 (7)，優(yōu)選為擺線，這意味著根據(jù)輪齒系統(tǒng)，雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)中的齒廓面（38)也必須在長(zhǎng) 度方向上延伸并低于其節(jié)圓（6)。
7. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，螺桿轉(zhuǎn)子（2和3)都設(shè)有 錐形內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻系統(tǒng)（8和9)并且利用其通過(guò)冷卻劑流體（23)運(yùn)行。
8. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，壓縮機(jī)殼體（1)也設(shè)有 用于散熱的流體冷卻系統(tǒng)（12)，其利用用于螺桿轉(zhuǎn)子（2和3)的內(nèi)部轉(zhuǎn)子流體冷卻系統(tǒng)（8 和9)運(yùn)行，優(yōu)選地，通過(guò)冷卻劑流體（23)形成共同的循環(huán)。
9. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子的縱向軸線 方向上，所述轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)參數(shù)，如轉(zhuǎn)子頭部輪廓（34)的齒距角和每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子（2和3)的 齒頂圓半徑（30和31)，被設(shè)計(jì)成使得雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2)的轉(zhuǎn)子平均溫度相對(duì)于三齒螺桿轉(zhuǎn) 子（3)的轉(zhuǎn)子平均溫度的偏離小于25%，更好的是小于10%。
10. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，周?chē)膲嚎s機(jī)殼體（1) 的平均溫度相對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)子的最高平均溫度偏離小于25 %，更好的是小于10%，壓縮機(jī)殼 體（1)的平均溫度取決于壓縮機(jī)殼體（1)的冷卻劑接觸表面的尺寸和冷卻劑流動(dòng)參數(shù)，特 別是與冷卻劑質(zhì)量流量和冷卻劑的溫度水平有關(guān)。
11. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，在各自的內(nèi)部轉(zhuǎn)子冷卻 錐形鉆孔（8和9)上，輪廓對(duì)稱(chēng)地設(shè)置細(xì)長(zhǎng)的凹部（10和11)，使得這些凹部低于各自的螺 桿轉(zhuǎn)子齒。
12. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，優(yōu)選地，在雙齒螺桿轉(zhuǎn) 子的每個(gè)橫截面上轉(zhuǎn)子的齒頂圓圓心角（32)大于轉(zhuǎn)子2中各自壓縮機(jī)殼體的開(kāi)度角（33)。
13. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，在雙齒螺桿轉(zhuǎn)子（2) 中，齒輪側(cè)的轉(zhuǎn)子安裝部（13)的外直徑大于雙齒螺桿轉(zhuǎn)子的同步齒輪（14)的外直徑。
14. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，不同齒廓（36、37、38和 39)的制造工藝，特別是在所述轉(zhuǎn)子的縱向軸線方向的不同，通過(guò)在車(chē)床上沿轉(zhuǎn)子縱向軸線 方向旋轉(zhuǎn)單個(gè)的點(diǎn)序列螺旋線相繼完成，這些不同輪廓在結(jié)合后最終形成外部齒廓面。
15. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子（2和3) 通過(guò)連接部（17,優(yōu)選地為17. a和17. b)剛性地安裝在各自的托架軸（4和5)上，優(yōu)選進(jìn)行 壓合，并且螺桿轉(zhuǎn)子齒廓（36、37、38和39)的生產(chǎn)或加工只需隨后實(shí)施。
16. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)（2和3)由 具有高導(dǎo)熱性的材料制成，優(yōu)選為鋁合金，并且所述壓縮機(jī)殼體（1)也由鋁合金制成。
17. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，優(yōu)選地，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子 (2和3)的所有齒頂圓圓弧（36. K和37. K)都設(shè)有至少一個(gè)凹槽（35)。
18. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，優(yōu)選地，在正壓力應(yīng)用 中，所述螺桿轉(zhuǎn)子對(duì)的出口側(cè)橫截面上的冷卻劑接觸線（26和27)比輸送介質(zhì)側(cè)的工作腔 室線（36. F和38和37. F和39)大5%至100%。
19. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，特別是三齒螺桿轉(zhuǎn)子的 正壓力的應(yīng)用中，存在齒頂圓半徑值（31)加快減小的中間區(qū)域（49)，其值大于三齒螺桿轉(zhuǎn) 子的節(jié)圓半徑（7)，優(yōu)選地在入口（18)處具有圓柱形開(kāi)端，并在螺桿轉(zhuǎn)子泵螺桿L.ges (66) 的總長(zhǎng)度的前半段沿出口腔室（19)的方向上連續(xù)單調(diào)減小。
20. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，實(shí)際的轉(zhuǎn)子頭部輪廓 (42. b)和（43. b)具有平坦且曲率恒定的外形。
21. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，設(shè)有調(diào)節(jié)裝置R(56)和 附加的鉆孔（54)和（60)，在"過(guò)壓縮"的情況中，即當(dāng)在出口處開(kāi)口之前的工作腔室中的 壓力大于出口腔室（19)中的壓力時(shí)，過(guò)壓縮輸送氣體流（55)被引入輸送氣體二次冷卻器 (53)。
22. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，設(shè)有調(diào)節(jié)裝置（58)和 附加的鉆孔（59)和（61)，在"欠壓縮"的情況中，即當(dāng)在出口處開(kāi)口之前的工作腔室中的壓 力小于出口腔室（19)中的壓力時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置（58)和至少一個(gè)附加的鉆孔（59)和（61) 引入欠壓縮輸送氣體流（57)，優(yōu)選地，所述欠壓縮輸送氣體流已經(jīng)由輸送氣體二次冷卻器 冷卻。
23. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的螺桿壓縮機(jī)，其特征在于，工作腔室鉆孔￠0)和 (61)的直徑0V.Pi小于各自橫截面中螺桿轉(zhuǎn)子頭部的寬度Am. Ki。
【文檔編號(hào)】F04C18/08GK104395609SQ201380033659
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月8日
【發(fā)明者】拉爾夫·斯蒂芬斯 申請(qǐng)人:拉爾夫·斯蒂芬斯