SE468122B - Rotor foer en skruvrotormaskin, en skruvrotormaskin samt ett foerfarande foer tillverkning av en rotor - Google Patents

Description

468 122 10 15 20 25 30 35 40 Enligt konventionell teknik maskinbearbetas en rotor från ett cylindriskt stålänine i ett flertal steg. Detta förfarande är tidskrävande och för med sig en hög andel materialspill.

Inom skruvrotorteknologien har det därför sedan länge varit ihållande ansträngningar att åstadkomma rotorer som är mer ekonomiska att tillverka. Detta har resulterat i en mängd lösningar där man använder sig av olika tillverkningstelcrtiker och material, även _ kompositrotorer. Exempel på rotorer gjorda med mindre konventionella tillverkningstekniker och/eller av andra material och materialkombinationer återfinnes i följande patentslcrifter: US 3,918,838 visar en rotor vid vilken plast är gjutet på ett skelett av metall, DE 240 95 54 visar en rotor gjord av glasfiberarmerad plast på en stålaxel, DE 236 47 27 visar en rotor uppbyggd av en mångfald plattor, WO 86/05555 visar en plastrotor, US 2, 714, 314 visar en rotor gjord som en svetsad konstruktion, GB 1 433 132 visar rotortillverkning genom extrudering och DE 312 42 47 visar en keramisk rotor gjord av kiselnitrid. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en rotor som kan tillverkas mer ekonomiskt än med konventionell teknik och att utveckla ett förfarande för att till- verka en sådan rotor.

Detta har enligt uppfinningen uppnåtts genom att en rotor av ifrågavarande slag uppvisar de särdrag som anges i kravets l kännetecknande del, och genom att tillverkningen av rotorn innefattar de förfarlngssteg som anges i lcravets 4 kännetecknande del.

Ehuru tillverkning av föremål genom sarnmanpressning av pulver under tryck använts under flera årtionden så har det ej tidigare gjorts försök att tillverka slcruvrotorer med denna teknik.

Användande av pulverpressningstekniken för tillverkning av en rotor leder till kostnadsminskning jämfört med konventionell teknik, eftersom endast ett eller till och med inget maskinbearbetningssteg behövs för att uppnå den färdiga rotorprofilen, medan åtminstone två eller tre maskinbearbetningssteg behövs vid konventionell tillverkning, och eftersom materialåtgången blir mycket mindre. I En rotor gjord av pressat pulver har också den fördelen att rotorns material kan samman- sättas för olika applikationsområden för maskinen genom att lämpliga pulverkvalitéer blandas. Exempelvis kan rotom ges självsmörjande egenskaper, och tillförandet av de smörjande komponenterna integreras i själva produktionsprocessen utan någon extra kostnad. 10 15 20 25 30 35 468 '122 Rotom monteras lämpligtvis på en stålaxel. Eftersom axeln normalt utsättes för högre vrid- och böjpåkäïnningar än rotorkroppen så kan axelmaterialet väljas av en kvalité med högre hållfasthet. i Den del av rotorn som är gjord i pressat pulverär utformad som en skalsüuktur, som bildar rotoms yttre periferiella yta. Skalet kan sedan fästas på en axel före sintringen. En sådan rotor får låg vikt och mycket lågt tröghetsmoment.

I kraven speciñceras föredragna utfóringsforrner av rotom och av förfarandet för tillverk- ning av rotorn.

Kraven innefattar också en skruvrotorrnaskin i vilken den uppfunna rotorn användes.

Uppfinningen förklaras genom efterföljande detaljerade beskrivning av en föredragen ut- föringsform av en rotor enligt uppfinningen och av en föredragen utfóringsforrn av en metod för tillverkning av en rotor enligt uppfinnin gen under hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Figur 1 är ett längdsnitt genom en rotor enligt uppfinningen, Figur 2 är ett snitt längs linjen II-II i figur 1, Figur 3 schematiskt illustrerar sarnrnanpressningssteget vid tillverkning av en rotor enligt det uppfunna förfarandet.

Den rotor som visas i figurerna 1 och 2 är hanrotom i en' skruvkompressor. Rotom har fem lober 12 som sträcker sig skmvlinjefornrigt längs rotor och mellanliggande spår 14. Rotom utgöres av en skalstruktur anordnad på en ihåligstålaxel 16. En del 18 av skalstrukturen bildar rotorns extema periferiella yta och en andra del 20 av skalstrukturen bildar rotorns högnycksändyta. Rotorns andra ände är öppen, vilket medger att den inströmmande luften når rotoms håligheter." Axeln 16 är fast vid skalsnrulcturen 18, 20 vid insidan av varje spår- botten 24. Skalstrukturen 18, 20 är gjord av pressat pulver. Huvuddelen av pulvret är Fe- baserat metallpulver. Pulvret innehåller också komponenter som ger skalsmrktttrens 18, 20 yta självsmörjande egenskaper. Skalstrukturen fästes vid axeln genom en sintringsprocess.

Håligheterna 22 i skalstrukturen 18, 20 kan alternativt-fyllas med ett fyllnadsmaterial t.ex. en polymer. Ehuru Fe-baserat metallpulver föredrages kan även andra metallpulver användas liksom pulver av metalloxider, karbider, grafit etc. 468 122 10 20 25 30 35 Rotom i ñgurema 1 och 2 är gjord av pressat pulver som sammanpressas i en s.k. kall isostatisk pressningsprocess. Figur 3 illustrerar denna process sehematiskt då den tillämpas för tillverkning av en rotor enligt uppfinningen. Det pulver 30 som skall sammanpressas fylls i en behållare som innefattar en stomme 34, 36 och ett stelt formverktyg 38, vilket har en inre form som överensstämmer med den färdiga rotoms form. En gjutpåse 32 gjord av silikon/arctan och innehållande en vätska 44 är placerad i centrum av behållaren. Gjut- påsens 32 yttre form motsvarar den färdiga rotoms form men med mindre radiella dimen- sioner.

Forrnverktyget 38 och gjutpåsen 32 anordnas i ett sådant läge att deras profiler är inriktade mot varandra. Därvid bildas ett mellanrum mellan dessa, vilket är av i huvudsak jämn tjocklek och överensstämmer med den färdiga rotorns forrn.Pulvret fylles i mellanmmmet.

Sedan pulvret 30 fyllts i, förslutes behållaren med ett lock 40, och en förslutande del 42 hos stommen fastsättes vid dess cylindriska vägg 34. Därefter bringas den vätskan 44 innehållande håli gheten i förbindelse med en tryckkälla so att vätskan trycksättes. Trycket är mycket högt, norrnalt i ornrådet 200 till 500 MPa. Av det inre tryck som vätskan 44 utövar på gjutpåsen 32 kommer gjutpåsen 32 att utvidgas radiellt och pressa samman pulvret 30 i mellanrurnmet mellan gjutpåsen 32 och formverktyget 38 till en skalstruktur.

Sarnmanpressnin gen reducerar mellanrummet till omkring 80 % av dess ursprungliga tjocklek medan dess axiella dimensioner ej minskas.

Efter sammanpressningens avslutande avlägsnas förslutningen 42 och locket 40, och det pressade rotorärnnet kan skruvas ut från formverktyget 38. Detta görs lätt eftersom det .uppstår ett visst spel mellan rotorärnnets skalstruktur och formverktyget 38 då trycket avlastas. Det pressade rotorämnet sintras därefter. Före sintringen placeras rotorämnets skalstruktur på en axel så att denna är i kontakt med skalsuukturen vid spårbottnarnas insida.

Under sintrin gen kommer skalstrukturen att fästas vid axeln längs kontaktlinjema. Detta förband är tillräckligt för överföring av vridmomentet då rotom arbetar. Till sist bearbetas den sintrade rotom i ett enda bearbetningssteg för åstadkommande av rotoms slutliga form.

Det är också möjligt att forma kärnan så att skalstrukturen kommer att innefatta en radiell vägg vid dess ena ände så att endast en öppning för axeln lämnas, vilket är fallet för den rotor som visas i ñgurema 1 och 2.

Slutbearbetningen av rotorn kan emellertid i vissa fall vara överflödig eftersom den noggrannhet hos rotorproñlen som åstadkommes av forrnningsverktyget 38 är tillräcklig för många tillämpningar.

Som ett alternativ till kall isostatisk pressning som beskrivits ovan i anslutning till figur 3 kan sintringen utföras samtidigt mer pressningen. 468 122%

Claims (6)

468 122 PATENTKRAV

1. En rotor för en skruvrotonnaslcin med spiralformiga lober (12) och mellanliggande spår (14) på rotoms yttre periferiella yta k ä n n e te c k n a d a v att rotom innefattar ett yttre skal (18) av pressat metallpulver av i huvudsak jämn tjocklek vilket bildar nämnda periferiella yta.

2. En rotor enligt krav 1 innefattande en axel (16), varvid nämnda axel (16) och nämnda skal (18) står i kontakt med varandra längs spiralformade linjer (24) bildade av nämnda skals (18) insida vid nämnda spårs (14) bottnar och nämnda skal (18) är fäst vid nämnda axel (16) längs nämnda linjer (24).

3. En skruvrotonnaskin k ä n n e t e c k n a d a v att den är försedd med åtminstone en rotor enligt något av haven 1 till 2.

4. Ett förfarande för tillverkning av en rotor för en skruvrotonnaskin med spiralformiga lober och mellanliggande spår på rotoms yttre periferiella yta, vilken rotor innefattar ett yttre skal' av pressat metallpulver av i huvudsak jämn tjocklek vilket bildar nämndaperiferiellayta känneteckn ad av att - nämnda skal tillverkas genom kall isostatisk pressning av ett metallpulver (30) i ett fonnverktyg (38) med en inneryta (46) av en form som i huvudsak mot- svarar den färdiga rotoms yttre fonn, och pressas av ett pressverktyg (32) beläget inuti nämnda forrnverktyg (38), vilket pressverktyg (32) har en form som motsvarar formverktygets (38) form men med mindre radiella dimensio- ner så att ett mellanrum av i huvudsak jämn tjocklek bildas mellan nämnda fonnverktyg (38) och nämnda perssverktyg (32), i vilket nämnda skal formas, - nämnda skal sintras, och - nämnda skal fästes vid en axel.

5. Ett förfarande enligt krav 4, vid vilket nämnda skal fästes vid nämnda axel längs de spiralformade linjer som bildas vid skalets insida vid nämnda spårs bottnar.

6. Ett förfarande enligt krav 5, vid vilket nämnda skal fästes vid nämnda axel genom sinuing.