CN111805459A - 一种爪式泵转子工装及爪式泵转子装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机装配技术领域，且公开了一种爪式泵转子工装及爪式泵转子装配工艺，包括固定连接的径向限位块和轴向限位块，所述轴向限位块的底部设置有螺柱，所述螺柱上旋接配合有紧固螺母，所述径向限位块上开设有与转子上的2个转子定位销孔对应的2个限位块定位销孔，所述径向限位块上还开设有与转子上的2个转子螺纹孔对应的2个螺钉间隙孔，利用定位销插接在限位块定位销孔和转子定位销孔内进行定位，利用第一紧固螺栓旋接在螺钉间隙孔和转子螺纹孔内进行固定。本发明还公开了一种爪式泵转子装配工艺。本发明可以同时控制转子之间的啮合角度、齿间间隙、齿顶间隙和端面间隙四者的装配精度，大大简化了爪式泵装配流程。

Description

一种爪式泵转子工装及爪式泵转子装配工艺

技术领域

本发明属于压缩机装配技术领域，具体涉及一种爪式泵转子工装及爪式泵转子装配工艺。

背景技术

爪式泵属于容积回转式压缩机，是一种气体增压与输送机械，主要零部件有：转子、气缸、齿轮箱、同步齿轮、轴承密封件等。爪式泵在工作时一对彼此啮合的转子由气缸外侧的一对同步齿轮带动而做方向相反的旋转，借助两转子的啮合使得吸气口和排气口之间相互隔绝。在旋转过程中，将气缸容积内的气体从吸气口推向排气口，具有一定的内压缩过程，从而达到气体增压与输送的目的。

爪式泵气缸内部的工作容积在实际情况下并不是完全隔绝的，气体会通过一些微小的间隙由排气侧向吸气侧泄漏，这会导致爪式泵的容积效率下降、功耗增加、排气温度升高等影响，因此通过间隙的泄漏是应当尽可能避免的。将转子、气缸上垂直于轴方向的面称为端面，从端面方向看去将转子半径最大位置称为转子齿顶，则爪式泵工作时的泄漏间隙主要分为：1.转子端面与气缸端面形成的端面间隙；2.转子齿顶与气缸壁面形成的齿顶间隙；3.转子与转子之间的齿间间隙。因此在爪式泵转子装配至轴的过程中，需要将转子装配至正确的轴向位置以保证爪式泵的端面间隙；装配过程中两个转子之间需要保证正确的啮合位置，以保证阴阳转子旋转时啮合关系正常、转子齿间间隙理想；在气缸的装配过程中需要保证气缸零件的准确定位，以保证转子与气缸之间的齿顶间隙理想。

现有的转子装配技术存在以下缺点：

1)现有的齿间间隙、齿顶间隙控制技术没有对热套装配方法进行适配，会导致加热后的转子在装配时的齿间间隙在冷却后会变大，造成爪式泵的泄漏量增加，影响爪式泵的工作性能；

2)现有技术一般需要单独的定位环节来实现两个转子之间正确的啮合角度，增加了装配过程的复杂程度；

3)现有的轴向端面间隙调整装置虽然可以降低装配转子时的轴向定位精度要求，但间隙调整装置需要增加额外的零件，增加了生产、装配成本，结构上也更为复杂；

4)现有技术无法通过简单的步骤实现转子装配过程中对齿顶间隙、齿间间隙、端面间隙和啮合位置的同时控制，采用单独的步骤控制每个间隙的装配精度会大大增加装配过程的复杂程度和爪式泵机体、工装的结构复杂程度；

5)现有热套转子装配技术中较为常见的方法是在端面间隙处垫入合适的塞尺，塞尺的厚度即为需要的端面间隙大小。该方法在实用中存在的问题包括：压装过紧时塞尺不易拔出、压装过松时无法保证间隙大小、转子冷却后端面间隙大小发生变化。总的来说，该方法装配精度受操作人员的熟练程度影响较大，装配结果不易保证；

现有热套转子装配技术中另一种较为常见的方法是增加转子轴向限位结构，且该结构一般不被加热。这种方案中限位结构不被加热将会导致热套时的端面间隙值与冷却后的端面间隙值不同，通常会导致端面间隙的增大。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种爪式泵转子工装及爪式泵转子装配工艺，其可以实现在转子装配过程中对爪式泵压缩腔中关键间隙——端面间隙、齿顶间隙、齿间间隙以及啮合角度的同时控制，降低了爪式泵转子装配的难度，提高了爪式泵转子的装配精度，保证爪式泵的安全可靠运转。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种爪式泵转子工装，包括径向限位块和轴向限位块，所述径向限位块与所述轴向限位块之间通过第二紧固螺栓固定连接，所述轴向限位块的底部设置有螺柱，所述螺柱上旋接配合有紧固螺母，所述螺柱设置有至少2个；所述径向限位块上开设有与转子上的2个转子定位销孔对应的2个限位块定位销孔，所述径向限位块上还开设有与转子上的2个转子螺纹孔对应的2个螺钉间隙孔，利用定位销插接在限位块定位销孔和转子定位销孔内进行定位，利用第一紧固螺栓旋接在螺钉间隙孔和转子螺纹孔内进行固定。

这样，螺柱和紧固螺母配合用于在安装爪式泵机壳时进行导向和紧固。所述定位销孔用于固定两个转子在装配过程中的角度，并确定两个转子的齿间间隙，同时，所述两对定位销孔同时还可以用于确定在装配开始时两个转子径向上的相对位置，即两个转子的冷态、热态中心距，进而确定爪式泵齿顶间隙。

其中，所述螺柱设置有4个。

其中，所述轴向限位块的材料与所述转子材料相同。

其中，所述轴向定位块的轴向长度为转子的轴向长度与端面间隙之和，可以用以保证热套前后的端面间隙装配精度。

本发明还公开了一种爪式泵转子装配工艺，包括以下步骤：

S1：利用第二紧固螺栓对径向限位块和轴向限位块进行紧固，使用两对定位销将一对转子定位在径向限位块上，再用第一紧固螺栓将转子和径向限位块紧固连接；

S2：将连接好的爪式泵转子工装和爪式泵转子同时加热至设计温度，此时转子轴孔直径大于转轴的直径，加热温度根据转子材料的不同而有所不同；

S3：将爪式泵机体的机体螺栓孔沿螺柱装入，将转轴与转子轴孔对齐并插入，推至压缩腔端面紧贴轴向限位块上的限位面，旋紧紧固螺母；

S4：冷却至室温后取下紧固螺母、第一紧固螺栓，取下爪式泵转子工装，转子装配过程完成。

其中，所述第一紧固螺栓与所述径向限位块之间设置有弹性垫圈，螺栓紧固时应使用弹性垫圈防止加热冷却过程的应力应变变化对装配精度的不良影响。

其中，所述紧固螺母与爪式泵机体之间设置有弹性垫圈，紧固螺母下应使用弹性垫圈防止加热冷却过程的应力应变变化对装配精度的不良影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明可以同时控制转子之间的啮合角度、齿间间隙、齿顶间隙和端面间隙四者的装配精度，大大简化了爪式泵装配流程；

2.本发明可以同时装配两个转子，并通过对转子工装上定位销孔位置的特殊设计实现了对啮合角度、齿间间隙和齿顶间隙的同时控制，该方案结构简单、设计巧妙，避免了现有技术分开控制不同间隙、技术方案需要设计专门的复杂结构等缺点；

3.本发明中齿间间隙、齿顶间隙、端面间隙的控制针对热套式装配方法进行了单独的优化，改变了以往工装上限位装置不随温度变化的方法，使得齿间间隙、齿顶间隙、端面间隙值在加热-冷却的过程中随温度的变化而变化，装配完毕冷却后间隙值变回设计值；

4.本发明中对间隙的控制针对热套式装配方法进行了单独的优化，采用紧固螺栓、螺母的方法提供可随温度变化的压紧力，避免了常用压力设备压力不可变、压力可能因零件热变形而减小的弊端，同时也省去了提供和使用专门压力设备的步骤；

5.本发明提出的工装结构精简、体积小、成本低，装配工艺流程简单、操作方便，不需要操作人员的经验来保证装配精度。

附图说明

图1为本发明一种爪式泵转子工装的结构示意图。

图2为本发明一种爪式泵转子装配工艺的装配过程示意图。

图3为本发明一种爪式泵转子装配工艺的装配过程剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3所示，本发明提供如下技术方案：一种爪式泵转子工装，包括径向限位块1和轴向限位块2，所述径向限位块1与所述轴向限位块2之间通过第二紧固螺栓10固定连接，所述轴向限位块的底部设置有螺柱3，所述螺柱上旋接配合有紧固螺母11，所述螺柱设置有至少2个；所述径向限位块上开设有与转子上的2个转子定位销孔对应的2个限位块定位销孔17，所述径向限位块上还开设有与转子上的2个转子螺纹孔对应的2个螺钉间隙孔18，利用定位销8插接在限位块定位销孔和转子定位销孔内进行定位，利用第一紧固螺栓9旋接在螺钉间隙孔和转子螺纹孔内进行固定；螺柱3也可以作为独立的零件而不连接在轴向限位块2上，此时螺柱3及配套的螺母仅用作压紧机壳6与轴向限位块2。

这样，螺柱和紧固螺母配合用于在安装爪式泵机壳时进行导向和紧固。所述定位销孔用于固定两个转子在装配过程中的角度，并确定两个转子的齿间间隙，同时，所述两对定位销孔同时还可以用于确定在装配开始时两个转子径向上的相对位置，即两个转子的冷态、热态中心距，进而确定爪式泵齿顶间隙。

其中，所述螺柱设置有4个。

其中，所述轴向限位块的材料与所述转子材料相同。

其中，所述轴向定位块的轴向长度为转子4的轴向长度与端面间隙之和，可以用以保证热套前后的端面间隙装配精度。

装配时若所装配转子4的轴向长度发生改变而轴向限位块2固定不变时，转子端面13与压缩腔端面15之间的端面间隙大小会发生改变。当端面间隙大于设计值时，可在径向限位块1的端面14和转子4的端面5之间增加尺寸合适的塞尺并用螺栓压紧；当端面间隙小于设计值时，可在轴向限位块2的轴向限位块端面16和压缩腔端面15之间增加尺寸合适的塞尺并用螺栓压紧。该方案可以保证端面间隙的大小始终为轴向限位块2轴向长度与转子4轴向长度之差，这保证了在加热—冷却的过程后端面间隙的大小基本不会发生变化。

所述爪式泵手工热套转子工装上每对限位块定位销孔17和螺栓间隙孔18的位置与对应转子4上的冷态下的开孔位置是相同的，则所述径向限位块1上的单个转子对应的一对限位块定位销孔17可以固定该转子4在装配过程中的角度，两对限位块定位销孔17即可固定一对转子4在装配过程中的正确啮合关系。所述两对限位块定位销孔17同时还可以确定在装配开始时两个转子径向上的相对位置，即两个转子的冷态中心距。由于爪式泵转子装配时，为了保证两个转子之间正确的啮合角度关系而将两转子同时固定在径向限位块1上加热，这将会导致加热后由于径向限位块1的膨胀导致两转子之间的中心距增加，将加热后的两个转子中心的距离称为热态中心距。所述热态中心距即为爪式泵转子中心距设计值，假设径向限位块1在加热过程中各个位置热膨胀是均匀的，转子与径向限位块材料相同，则由材料的热膨胀系数、设计的加热温度和热态中心距可以计算得到两个转子的冷态中心距，用计算所得冷态中心距确定径向限位块1上两个转子的中心位置，再根据每个转子上转子定位销孔与各自转子中心的相对位置即可确定径向限位块1上所需要的限位块定位销孔17的位置。所述限位块定位销孔17的布置方法保证了手工热套时转子之间的相对位置，从而确定了转子之间的齿间间隙；同时当两个转子的中心距确定下来后，转子与气缸之间的齿顶间隙也随之确定下来，因此所述限位块定位销孔17的布置方法可以实现对爪式泵齿间间隙、齿顶间隙和转子啮合角度的同时控制。

本发明还公开了一种爪式泵转子装配工艺，包括以下步骤：

S1：利用第二紧固螺栓10对径向限位块1和轴向限位块2进行紧固，使用两对定位销8将一对转子4定位在径向限位块1上，再用第一紧固螺栓9将转子4和径向限位块1紧固连接；

S2：将连接好的爪式泵转子工装和爪式泵转子同时加热至设计温度，此时转子轴孔直径大于转轴7的直径，加热温度根据转子材料的不同而有所不同；

S3：将爪式泵机体6的机体螺栓孔12沿螺柱3装入，将转轴与转子轴孔对齐并插入，推至压缩腔端面紧贴轴向限位块上的限位面，旋紧紧固螺母；

S4：冷却至室温后取下紧固螺母11、第一紧固螺栓9，取下爪式泵转子工装，转子装配过程完成。

其中，所述第一紧固螺栓与所述径向限位块之间设置有弹性垫圈，螺栓紧固时应使用弹性垫圈防止加热冷却过程的应力应变变化对装配精度的不良影响。

其中，所述紧固螺母与爪式泵机体之间设置有弹性垫圈，紧固螺母下应使用弹性垫圈防止加热冷却过程的应力应变变化对装配精度的不良影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种爪式泵转子工装，其特征在于：包括径向限位块和轴向限位块，所述径向限位块与所述轴向限位块之间通过第二紧固螺栓固定连接，所述轴向限位块的底部设置有螺柱，所述螺柱上旋接配合有紧固螺母，所述螺柱设置有至少2个；所述径向限位块上开设有与转子上的2个转子定位销孔对应的2个限位块定位销孔，所述径向限位块上还开设有与转子上的2个转子螺纹孔对应的2个螺钉间隙孔，利用定位销插接在限位块定位销孔和转子定位销孔内进行定位，利用第一紧固螺栓旋接在螺钉间隙孔和转子螺纹孔内进行固定。

2.根据权利要求1所述的一种爪式泵转子工装，其特征在于：所述螺柱设置有4个。

3.根据权利要求1所述的一种爪式泵转子工装，其特征在于：所述轴向限位块的材料与所述转子材料相同。

4.根据权利要求1所述的一种爪式泵转子工装，其特征在于：所述轴向定位块的轴向长度为转子的轴向长度与端面间隙之和。

5.一种爪式泵转子装配工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1：利用第二紧固螺栓对径向限位块和轴向限位块进行紧固，使用两对定位销将一对转子定位在径向限位块上，再用第一紧固螺栓将转子和径向限位块紧固连接；

S2：将连接好的爪式泵转子工装和爪式泵转子同时加热至设计温度，此时转子轴孔直径大于转轴的直径；

S3：将爪式泵机体的机体螺栓孔沿螺柱装入，将转轴与转子轴孔对齐并插入，推至压缩腔端面紧贴轴向限位块上的限位面，旋紧紧固螺母；

S4：冷却至室温后取下紧固螺母、第一紧固螺栓，取下爪式泵转子工装，转子装配过程完成。

6.根据权利要求5所述的一种爪式泵转子装配工艺，其特征在于：所述第一紧固螺栓与所述径向限位块之间设置有弹性垫圈。

7.根据权利要求5所述的一种爪式泵转子装配工艺，其特征在于：所述紧固螺母与爪式泵机体之间设置有弹性垫圈。

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