CN107448384A - 双螺杆压缩机转子制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双螺杆压缩机转子制备方法，由不锈钢转子芯和PEEK工程塑料齿形外壳经过高温模压组成螺杆压缩机转子。为使无油螺杆压缩机能达到较高的排气压力(表压1.3MPa)和保证转子长期运行的可靠性，螺杆转子结构采用不锈钢转子芯和表面压铸一层1mm～5mm厚的特殊改性PEEK材料。最后，再用成型铣刀将压铸的PEEK表面精加工到位。为提高PEEK工程塑料与不锈钢转子芯的结合程度，特在不锈钢转子的两个齿形端面加工出一些规律的圆形凹坑。本发明可以大幅度降低无油螺杆压缩机转子的制造难度，并且非常有利于简化无油空气螺杆压缩机、无油工艺螺杆压缩机以及制冷螺杆压缩机的结构形式，并可最终提高螺杆压缩机的使用寿命、降低维护成本。

Description

双螺杆压缩机转子制备方法
技术领域
本发明涉及压缩机制造领域，尤其涉及一种双螺杆压缩机转子制备方法。
背景技术
通过分析压缩机的生命周期成本得出：在压缩机的生命周期成本中，约80％为运行电费，且99％的二氧化碳的排放也发生在运行过程中。根据美国能源部的统计，在美国，空压机是工业中耗电最多的设备之一。尽管美国能源部一度认为电动机是耗电最多的设备，改进压缩空气系统设计和运行所节省的能源大大超过电动机效率提高所产生的节能量。通过改进压缩空气系统的设计和运行可节能20％～50％。在中国，压缩空气系统能耗的96％为工业空气压缩机的耗电，其能耗每年高达3000多亿kWh(相当于总耗电量的6％左右)，这其中存在30％左右的节能潜力。压缩空气系统在我国及全球已经成为一个重要而紧迫的节能工作对象。
在多种类型的空压机中，水润滑螺杆压缩机有一个突出的优点是可以实现等温压缩。工程热力学计算表明，等温压缩要比等熵压缩节能，以8bar(a)压缩空气为例，大约节能30％，尤其与干式螺杆压缩机相比。需要对比说明的是，喷油螺杆压缩机通过调节油温也能实现等温压缩，但是，喷油螺杆排气温度受压缩空气中水蒸气压力露点的约束，如果排气温度太低会导致油气分离筒中的润滑油的含水量增加导致润滑油乳化失去良好的润滑特性。因此，喷油螺杆压缩机不适合进行等温压缩，而水润滑螺杆压缩机却不受这个限制。
水润滑螺杆压缩机的工作过程由于是等温压缩，压缩机出口的温度只比环境温度高5℃左右，机体由于热膨胀产生的应力也要比其它机型小得多，此外后部冷却器的负荷也要小很多。因此，水润滑螺杆压缩机组系统简单，制造成本和运行维护费用非常低。基于消费者对于生命安全的关注越来越高以及药品生产质量管理规范的不断完善，食品、饮料、医药、精细化工以及与之相关的包装、纺织、电子制造、汽车、空分等行业需要纯净无油压缩空气的场所，无油螺杆压缩机能够提供优质的压缩气体满足上述行业各种用气需求，应用前景广阔。
无油润滑螺杆空气压缩机又可分为两种，分别为水润滑无油螺杆压缩机和干式无油螺杆压缩机。干式无油螺杆压缩腔内没有润滑油进行润滑和冷却，在同步齿轮箱和轴承腔内有润滑油，润滑油和气体压缩腔通过密封装置进行隔离，从而实现压缩机排气不含油。由于压缩腔内不含油，阴阳转子不真正接触，内泄漏大，机器效率低。为弥补内泄漏大的缺点，干式无油螺杆压缩机转速设计的很高，干压缩的排气温度接近200℃，这样导致该机型的单级排气压力低，需要两级串联压缩，从而导致单位产气量能耗高。在干式螺杆压缩机中，由于没有润滑油的润滑及带走微小颗粒，气体会对转子、壳体内壁、气道产生腐蚀，因此在传统喷油螺杆转子材料的基础上，通常会喷涂防腐层，如喷涂聚四氟乙烯、二硫化钼、特氟龙等，达到保证转子不变形、不被腐蚀的作用。喷涂防腐涂层的工艺是难点之一。实践证明，目前干式无油螺杆压缩机的寿命短，平均只有3年多，主要是转子表面的涂层腐蚀脱落导致。干式无油螺杆压缩机的转速近1万转/分钟，系统中有两台主机和增速齿轮箱有23个滚动轴承需要定期更换，润滑油、空气过滤器、润滑油滤芯、油分芯、密封件也需要定制更换，这就使得干式无油螺杆空压机的维护费用非常高。水润滑无油螺杆压缩机的特点是用于压缩机润滑与冷却的介质是水，水也作为转子间啮合间隙的密封密封液，容积效率高，并且可产出100％无油的压缩空气。水润滑无油螺杆压缩机转子表面采用具有自润滑性能及耐磨性高的特殊配方工程塑料，从而简化了转子的加工制造成本与难度。加上采用的是水润滑轴承，整个压缩机主机与系统结构非常简单，整体制造成本不高。由于往压缩腔内喷入温度只有45℃左右的水，压缩过程为等温压缩，单级压比可以实现干式无油螺杆空压机两级压缩的气体压力。因此，水润滑无油螺杆压缩机比干式无油螺杆空压机效率提高30％。水润无油滑螺杆空压机维护费用低，只需更换水、水过滤器以及空气过滤器。
水润滑螺杆压缩机工作时，只有阳转子驱动阴转子进行压缩气体，但是，由于水的黏度很低，仅为润滑油的1/100～1/20，从而具有摩擦阻力小，摩擦因数低等优点，但水膜的承载能力要比油膜低得多，很难形成流体动压润滑，当在启动和停机过程中运行速度有所变化时，往往会使轴承与转子处于边界润滑和干摩擦状态。因此，对水润滑转子材料要求其能在边界润滑和干摩擦条件下安全运行，并具有低摩擦因数。水润滑转子的优越性主要表现在：①使用成本低，地球上有丰富的水资源；②环保，矿物油作润滑介质会对环境产生污染，而用水作为润滑介质，对环境没有任何危害；③易维护保养。水润滑转子的缺点：①由于水的沸点低，所以水润滑转子不能应用于高温环境中；②水尤其是海水的锈蚀作用较强，纯水的导电性比普通润滑油高数亿甚至数百亿倍，它能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和高分子材料的老化；③水的汽化压力高很容易产生气蚀，使材料受到侵蚀。
综上所述，现有技术水平条件下的水润滑双螺杆压缩机转子主要是不锈钢转子配合同步齿轮来工作的，转子工作腔与轴承腔之间通过机械密封进行隔离，存在的主要问题是为保证转子不发生接触转子间的啮合间隙过大，从而压缩机容积效率低。现有技术存在的另一个问题是机械密封维护保养麻烦，加上同步齿轮的功率损耗，以及润滑油系统的定期保养等一系列问题，亟待有一种新的螺杆转子制备方法已解决上述问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种制造简单、使用寿命长维护成本更低的双螺杆压缩机转子制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双螺杆压缩机转子制备方法，其中包括阴转子不锈钢芯、阴转子PEEK工程塑料齿形外壳、阴转子端面圆形凹坑、阳转子不锈钢芯、阳转子PEEK工程塑料齿形外壳以及阳转子端面圆形凹坑，所述阴转子不锈钢芯与阴转子PEEK工程塑料齿形外壳通过高温模压工艺方式结合在一起。
进一步的是：所述阳转子不锈钢芯与阳转子PEEK工程塑料齿形外壳是通过高温模压工艺方式结合在一起。
进一步的是：所述经过高温模压工艺方式的阴转子PEEK工程塑料齿形外壳的初步形状为圆棒状，所述PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阴转子PEEK工程塑料齿形外壳。
进一步的是：所述经过高温模压工艺方式的阳转子PEEK工程塑料齿形外壳的初步形状为圆棒状，所述阳转子PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阳转子PEEK工程塑料齿形外壳。
进一步的是：所述阳转子不锈钢芯的两个齿形端面均布有阳转子端面圆形凹坑，所述阳转子端面圆形凹坑可以增强PEEK工程塑料齿形外壳与阳转子不锈钢芯的结合程度。
进一步的是：所述阴转子不锈钢芯的两个齿形端面均布有阴转子端面圆形凹坑，所述阴转子端面圆形凹坑可以增强PEEK工程塑料齿形外壳与阴转子不锈钢芯的结合程度。
进一步的是：所述经过精加工后的PEEK工程塑料外壳的厚度均匀，根据转子的不同大小，厚度为1mm～5mm。
本发明的有益效果是：可实现转子间驱动啮合时形成很好的水膜密封与润滑条件，既可以减少压缩腔内泄露，又可以利用PEEK工程塑料的自润滑特性降低摩擦功耗，从而可以整体提高水润滑无油螺杆压缩机的产气量，同时降低能耗与振动噪音水平。本发明可以大幅度降低无油螺杆压缩机转子的制造难度，并且非常有利于简化无油空气螺杆压缩机、无油工艺螺杆压缩机以及制冷螺杆压缩机的结构形式，并可最终提高螺杆压缩机的使用寿命、降低维护成本。
附图说明
图1为阴转子示意图；
图2为阴转子主视图示意图；
图3为阴转子A-A面剖视图示意图；
图4为阴转子B-B面剖视图示意图；
图5为阴转子不锈钢芯示意图；
图6为阳转子示意图；
图7为阳转子主视图示意图；
图8为阳转子C-C面剖视图示意图；
图9为阳转子D-D面剖视图示意图；
图10为阳转子不锈钢芯示意图；
图中标记为：阴转子不锈钢芯1，阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2，阴转子端面圆形凹坑3，阳转子不锈钢芯4，阳转子PEEK工程塑料齿形外壳5，阳转子端面圆形凹坑6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步加以说明。
一种双螺杆压缩机转子制备方法，其中包括阴转子不锈钢芯1、阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2、阴转子端面圆形凹坑3、阳转子不锈钢芯4、阳转子PEEK工程塑料齿形外壳5以及阳转子端面圆形凹坑6，所述阴转子不锈钢芯1与阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2通过高温模压工艺方式结合在一起。
图1为采用本制备方法制造的阴转子结构图，该阴转子主要由阴转子不锈钢芯1与阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2通过高温模压工艺方式结合在一起。
如图2至图5所示，经过高温模压工艺方式的阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2的初步形状为圆棒状，所述PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阴转子PEEK工程塑料齿形外壳2。阴转子不锈钢芯1的两个齿形端面均布有阴转子端面圆形凹坑3，所述阴转子端面圆形凹坑3可以增强PEEK工程塑料齿形外壳2与阴转子不锈钢芯1的结合程度。所述经过精加工后的PEEK工程塑料外壳的厚度均匀，根据转子的不同大小，厚度为1mm～5mm。
图6为采用本制备方法制造的阳转子结构图，该阳转子主要由阳转子不锈钢芯4与阳转子PEEK工程塑料齿形外壳5通过高温模压工艺方式结合在一起。
如图7至图10所示，经过高温模压工艺方式的阳转子PEEK工程塑料齿形外壳5的初步形状为圆棒状，所述PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阴转子PEEK工程塑料齿形外壳5。阳转子不锈钢芯4的两个齿形端面均布有阳转子端面圆形凹坑6，所述阳转子端面圆形凹坑6可以增强PEEK工程塑料齿形外壳5与阴转子不锈钢芯4的结合程度。所述经过精加工后的PEEK工程塑料外壳的厚度均匀，根据转子的不同大小，厚度为1mm～5mm。
本发明实施例公开的本发明的双螺杆压缩机转子制备方法具有结构简单、加工方便，从而可以整体提高水润滑无油螺杆压缩机的产气量，同时降低能耗与振动噪音水平。本发明可以大幅度降低无油螺杆压缩机转子的制造难度，并且非常有利于简化无油空气螺杆压缩机、无油工艺螺杆压缩机以及制冷螺杆压缩机的结构形式，并可最终提高螺杆压缩机的使用寿命、降低维护成本。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双螺杆压缩机转子制备方法，其中包括阴转子不锈钢芯(1)、阴转子PEEK工程塑料齿形外壳(2)、阴转子端面圆形凹坑(3)、阳转子不锈钢芯(4)、阳转子PEEK工程塑料齿形外壳(5)以及阳转子端面圆形凹坑(6)，其特征在于：所述阴转子不锈钢芯(1)与阴转子PEEK工程塑料齿形外壳(2)通过高温模压工艺方式结合在一起。
2.如权利要求1所述的双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述阳转子不锈钢芯(4)与阳转子PEEK工程塑料齿形外壳(5)是通过高温模压工艺方式结合在一起。
3.如权利要求1所述的双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述经过高温模压工艺方式的阴转子PEEK工程塑料齿形外壳(2)的初步形状为圆棒状，所述PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阴转子PEEK工程塑料齿形外壳(2)。
4.如权利要求1或2所述的双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述经过高温模压工艺方式的阳转子PEEK工程塑料齿形外壳(5)的初步形状为圆棒状，所述阳转子PEEK圆棒状外形经过盘型铣刀精加工后才最终定形成阳转子PEEK工程塑料齿形外壳(5)。
5.如权利要求1或2或4所述的双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述阳转子不锈钢芯(4)的两个齿形端面均布有阳转子端面圆形凹坑(6)，所述阳转子端面圆形凹坑(6)可以增强PEEK工程塑料齿形外壳(5)与阳转子不锈钢芯(4)的结合程度。
6.根据权利要求1或3所述的双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述阴转子不锈钢芯(1)的两个齿形端面均布有阴转子端面圆形凹坑(3)，所述阴转子端面圆形凹坑(3)可以增强PEEK工程塑料齿形外壳(2)与阴转子不锈钢芯(1)的结合程度。
7.根据权利要求1～6所述的任意一项双螺杆压缩机转子制备方法，其特征在于：所述经过精加工后的PEEK工程塑料外壳的厚度均匀，根据转子的不同大小，厚度为1mm～5mm。
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