CN101153599B - 螺旋转子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种螺旋转子，其在形成于金属制轴的周围的树脂制转子上不发生龟裂。在周围形成树脂制转子(3a、3b)的金属制轴(2a、2b)的表面，实施螺旋倒角(4a、4b)。优选为在轴(2a、2b)的表面实施喷砂处理，也可以预先将树脂涂敷在轴(2a、2b)的表面后，将所述转子(3a、3b)模制成形。

Description

螺旋转子
技术领域
本发明涉及一种螺旋转子，其在金属制轴的周围形成有树脂制转子。
背景技术
在金属制轴的周围形成有树脂制转子的螺旋转子中，为了使轴和转子牢固地固定，专利文献1中记载有在轴上形成螺旋状槽。但是，存在因轴上形成槽使得转子的内面形成段差，应力集中于角部分，从而发生龟裂这样的问题。
于是，在专利文献2中记载有在轴上形成截面为圆弧状的槽，且邻接的槽被无角的光滑的山形曲线连接的螺旋转子。
利用专利文献2的轴形状可缓和转子内面的应力集中，但存在如下问题，即，这种无角的槽使用螺旋切削机床或负荷车床这样的通常的工作机械不能形成，需要靠手工作业进行精加工，花费时间和成本。
另外，专利文献2记载的轴形状，其在加工螺旋槽时，需要工具的退刀，所以，形成螺旋槽的两侧的部分其两侧的径变细。因此，在轴径变细的部分产生段差，由于转子形成时或运转时的轴向应力，有时会在转子上产生龟裂。
此外，专利文献2记载有轴形状中的螺旋槽的深度应为轴径约1％左右的宗旨，例如，直径40～80mm的轴，槽的深度只不过0.4～0.8mm那么浅，由于运转时的转矩或轴向及径向的负荷、加之由轴和转子的热膨胀率不同而产生的剪切应力，所以存在螺旋槽会很快磨损的问题。
专利文献1：日本特开平6-123292号公报
专利文献2：专利3707378号公报
发明内容
鉴于上述问题点，本发明目的在于，提供一种在形成于金属制轴的周围的树脂制转子上不发生龟裂的螺旋转子。
为了解决所述问题，本发明在金属制轴的周围形成树脂制转子的螺旋转子中，所述轴在与转子对应的表面上实施有螺旋状倒角，所述倒角是对所述轴平坦地进行切削而形成。
根据该结构，倒角部分起到键的作用，所以可提高轴和转子的紧固力，且可抵抗作用于成形时、加工时及运转时的应力。另外，因为对轴实施了倒角，所以在转子内面没有段差或凹凸、没有应力集中，因而不易产生龟裂及破断。此外，这样的倒角可利用通常的工作机械容易地进行加工。
另外，在本发明中，也可以在所述轴的表面实施有喷砂处理。
根据该结构，可提高轴对树脂的粘接性，从而可提高转子的耐久性。
另外，在本发明的螺旋转子中，也可以预先将树脂涂敷在所述轴的表面，其后，对所述转子进行模制成形而成。
根据该结构，通过涂敷和金属粘接性强的树脂，可提高转子的粘接强度，从而可提高螺旋转子的耐久性。
另外，在本发明的螺旋转子中，也可以在所述转子的齿底部的正下方实施所述倒角。
根据该结构，转子最薄的齿底部处的转子的厚度增加，所以可提高螺旋转子的耐久性。另外，截面形状一定，因此也有益于产品的品质提高。
另外，在本发明的螺旋转子中，也可以在形成所述转子时，对所述轴沿轴向赋予拉伸负荷，所述转子固化后再除去所述拉伸负荷。
根据该结构，利用由除去拉伸负荷引起的轴的收缩可将残余应力赋予转子，且可减小转子的拉伸应力的集中，从而可提高螺旋转子的耐久性。
另外，在本发明的螺旋转子中，也可以在形成转子时预先使所述轴的温度高于树脂的温度，所述转子固化后再使所述轴恢复到常温。
根据该结构，在转子形成后使轴收缩而赋予转子压缩残余应力，可减小转子的拉伸应力的集中，从而可提高螺旋转子的耐久性。
根据本发明，对轴进行螺旋倒角，从而可提供加工容易、且耐久性高的螺旋转子。
附图说明
图1是本发明一实施方式的螺旋转子的剖面图；
图2是图1的凸转子的轴的平面图；
图3是图1的凹转子的轴的平面图；
图4是图3的凹转子的轴的局部放大剖面图。
符号说明
1a  凸转子
1b  凹转子
2a、2b  轴
3a、3b  转子
4a、4b  倒角
具体实施方式
由此，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明的一个实施方式的压缩机用螺旋转子的剖面。本实施方式的螺旋转子由形成凹凸一对的凸转子1a及凹转子1b构成，分别在不锈钢SUS420F2制的轴2a、2b的周围成形树脂制转子3a、3b。
转子3a、3b通过轴2a、2b配置于模具(金属模)中，将例如环氧树脂注入模具内，将模具加热到例如150℃，从而使树脂固化而成形。由于该树脂要求高强度、弹性率、尺寸稳定性，因此，优选为在所适用的树脂中适用含有二氧化硅粒子或玻璃纤维等的增强材的树脂(例如，环氧树脂或聚氨酯树脂)。
本实施方式的凸转子1a的轴2a直径为76mm，转子3a外径为154.4mm、长度为248.6mm、左旋五个齿。而凹转子1b的轴2b直径为54mm，转子3b外径为132.2mm、长度为243.6mm、右旋六个齿。
此外，如图2及图3所示，在轴2a、2b上以分别向转子3a、3b的齿底部的正下方延伸的方式加工有螺旋状倒角4a、4b。在图4中，作为代表如表示其详细情况的凹转子1b，倒角4a、4b为分别将轴2a、2b平坦地切除1.5mm深度(轴径的2％及1.1％)而形成。倒角4a与转子3a的齿数加在一起形成为5个，倒角4b形成为6个。
这样的倒角4a、4b，例如可通过在复合车床上以与轴2a、2b正交的方式安上平铣刀进行切削而容易地形成。
这样形成的凸转子1a及凹转子1b因为倒角4a、4b具有键的作用，所以轴2a、2b和转子3a、3b的紧固力高，能够耐受高的转矩。
另外，倒角4a、4b在和轴2a、2b的外周面之间形成的角是非常钝的角，在转子3a、3b的内面也不会形成段差，应力集中很小，在转子3a、3b上不易产生龟裂。
另外，在本实施方式的轴2a、2b的表面实施喷砂处理后，同样地形成转子3a、3b，由此，可进一步提高轴2a、2b和转子3a、3b的紧固力。
另外，优选在本实施方式的轴2a、2b的表面涂敷和金属的粘接性好的树脂，其后，将转子3a、3b配置在模具内，注入转子用树脂后，使其加热固化，由此形成转子3a、3b。由此，在轴2a、2b的表面涂布的、和金属的粘接性好的树脂一起固化，使轴2a、2b和转子3a、3b的紧固力提高，从而，转子3a、3b不易从轴2a、2b上剥离。作为和金属的粘接性好的树脂能够例举环氧树脂。作为环氧树脂，除了双酚A型环氧树脂(bisphenol A epoxy resin)之外，还能例举出聚氨酯改性环氧树脂(urethanemodified epoxy resin)、橡胶改性环氧树脂(rubber modified expoxy resin)等，作为固化剂能够例举聚酰胺(polyamide)、聚氨基酰胺(polyaminoamide)、脂肪族聚氨(aliphatic polyamine)、脂环式聚氨(alicyclic polyamine)、芳香族聚氨(aromatic polyamine)、酸酐(acidanhydride)等。
转子3a、3b用和环氧树脂相比和金属的粘接性弱的聚氨酯树脂等压制成形也被考虑，而在该情况下，在轴2a、2b的表面预先涂敷和金属粘接性好的树脂并使其固化后，将转子3a、3b模制成形是更有效的。
另外，以赋予本实施方式的轴2a、2b拉伸应力的状态，在其周围对转子3a、3b树脂成形，在转子3a、3b固化后，除去轴2a、2b的拉伸应力，从而，可利用轴2a、2b的收缩赋予平常时的转子3a、3b压缩应力。
在螺旋转子运转时，在转子3a、3b的内侧拉伸引力作用促使龟裂的发生，但由于预先赋予了转子3a、3b压缩应力，所以可缓和实际作用的拉伸引力，抑制龟裂的发生。
另外，该压缩应力也可通过如下方法赋予，将轴2a、2b加热且在热膨胀的状态将其配置于模具内，在其周围充填树脂而使转子3a、3b成形，转子3a、3b固化后对轴2a、2b进行冷却。
基于上述实施方式，将以下的螺旋转子作为实验例及比较例制作，试验其强度。
实验例1
将上述凸转子11a及凹转子1b作为实验例1制作。
实验例2
将在轴2a、2b的表面实施喷砂处理后，将转子3a、3b模制成形的螺旋转子作为实验例2。
实验例3
将在轴2a、2b的表面涂敷树脂后，对转子3a、3b模制成形，将其作为实验例3。在此，适用的树脂是阿拉递AW106和HV953U(ナガセケムラックス公司制环氧树脂)，将两者以100∶60的重量比均等混合，进行涂敷。
实验例4
以将约10kgf/mm2的拉伸负荷作用于轴2a、2b上的状态使转子3a、3b模制成形的螺旋转子作为实验例4。
实验例5
将轴2a、2b加热到300℃然后配置于模具内，使转子3a、3b模制成形的螺旋转子作为实验例5。另外，转子3a、3b固化需要的时间约1小时，转子3a、3b的树脂固化时的轴2a、2b的温度约为200℃。
比较例1
此外，将在和轴2a、2b直径相同的轴上形成如专利文献1记载的螺旋槽、且在其周围形成转子3a、3b的螺旋转子作为比较例1。
比较例2
将在和轴2a、2b直径相同的轴上形成用光滑的曲线连接如专利文献2记载的截面的螺旋槽、且在其周围形成转子3a、3b的螺旋转子作为比较例2。
比较例3
分别制作以上的实验例及比较例，但比较例1在转子3a、3b固化的阶段，也很快在转子3a、3b的表面产生龟裂。
在实验例1～5中，确认没有损伤，所以再次装入压缩机合计进行六个月运行，其后，损伤也未被确认，也未见压缩机的性能下降。
于是，在实验例1～5中，施加使轴破断的大的转矩并测定破断转矩，得到以下的结果。
表1
  试验体     破断转矩(kgf·m)
  实验例1     256
  实验例2     290
  实验例3     302
  实验例4     277
  实验例5     273
通常，加在螺旋转子1a、1b上的转矩最大也只有1000kgf·m，所以，上述破断转矩表示各实验例具有充分屈服强度。
另外，已被确认的是：实验例2～5的破断转矩比实验例1提高，分别在实验例1上增加的生产步骤有助于螺旋转子1a、1b的屈服强度的提高。

Claims (6)

1.一种螺旋转子，其在金属制轴的周围形成有树脂制转子，其特征在于，所述轴在与转子对应的表面上实施有螺旋状倒角，所述倒角是对所述轴平坦地进行切削而形成。
2.如权利要求1所述的螺旋转子，其特征在于，在所述轴的表面实施了喷砂处理。
3.如权利要求1或2所述的螺旋转子，其特征在于，预先将树脂涂敷在所述轴的表面，其后，对所述转子进行模制成形而成。
4.如权利要求1所述的螺旋转子，其特征在于，在所述转子的齿底部正下方的部位实施有所述倒角。
5.如权利要求1所述的螺旋转子，其特征在于，在形成所述转子时，对所述轴沿轴向施与拉伸负荷，所述转子固化后除去所述拉伸负荷。
6.如权利要求1所述的螺旋转子，其特征在于，在形成所述转子时，预先使所述轴的温度高于树脂的温度，所述转子固化后，将所述轴的温度恢复到常温。
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