單螺桿壓縮機的碟狀星輪片及其成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種單螺桿壓縮機的碟狀星輪片及其成型工藝，所述星輪片包括中心的輪掌，輪掌中心部位設(shè)有軸孔，輪掌外側(cè)長有若干個星輪齒；在自由狀態(tài)下將單螺桿壓縮機的碟狀星輪片放置在一個平臺面上，所有星輪齒外圓端部朝下彎曲；全部或者部分星輪齒齒端部接觸平臺平面。本發(fā)明通過預(yù)先熱定型處理，使得星輪片上的輪齒在自由狀態(tài)下向星輪架平面方向彎曲，當(dāng)用壓板壓緊星輪片的內(nèi)圓附近時，使星輪片的齒緊貼星輪架的平面，星輪齒內(nèi)部就有向下彎曲的內(nèi)應(yīng)力，這種彎曲內(nèi)應(yīng)力將阻止星輪片自由向上變形,不產(chǎn)生向上自由翹曲的現(xiàn)象。以減少星輪片與氣缸的星輪窗口分隔面之間的預(yù)留間隙，有效降低壓縮機的介質(zhì)泄漏量。
【專利說明】
單螺桿壓縮機的碟狀星輪片及其成型工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油化工、制冷空調(diào)和空氣動力用壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單螺桿式壓縮機碟狀星輪片及其成型工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外市場上現(xiàn)有的單螺桿壓縮機星輪片都是輪齒型圓片，星輪片在自由狀態(tài)下上下端面是平直的。為了便于描述，首先定義星輪片與星輪架接觸的表面為星輪片下表面，而星輪片與氣缸窗口分隔面相配合的表面為上表面。由于星輪片厚度薄，齒的長度和直徑相對大，這種自由狀態(tài)下平直的星輪片裝入壓縮機運行一段時間后，都容易發(fā)生不同程度的翹曲變形。有些齒有朝下表面方向變形的傾向，則被星輪架平面所限位，不發(fā)生變形，有些齒向上表面方向翹曲，就會引發(fā)與機殼窗口的碰撞而損壞。
[0003]原因是，單螺桿壓縮機的星輪片上表面與氣缸上的星輪窗口之間的間隙要求盡可能的小，這兩個面之間高速相對滑動，其間隙一般要求在0.03?0.07mm之內(nèi)，否則會引起高壓氣體向星輪室的泄漏過大。如果星輪片齒向上變形若干毫米，則所預(yù)留間隙應(yīng)是星輪齒變形量加上要求預(yù)留的間隙，由此導(dǎo)致間隙過大及其密封介質(zhì)的泄漏增大。如果預(yù)留間隙太小，星輪齒旋轉(zhuǎn)時則會直接撞擊在氣缸的窗口分隔面上，致使星輪片擦傷或者撞斷，工程中已有很多壓縮機的星輪片以這樣的方式損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種單螺桿壓縮機的碟狀星輪片及其成型工藝，以解決上述技術(shù)問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，包括中心的輪掌，輪掌中心部位設(shè)有軸孔，輪掌外側(cè)長有若干個星輪齒;在自由狀態(tài)下將單螺桿壓縮機的碟狀星輪片放置在一個平臺面上，所有星輪齒外圓端部朝下彎曲；全部或者部分星輪齒齒端部接觸平臺平面。
[0007]進一步的，部分星輪齒齒端部接觸平臺平面，另一部分齒頂部位與平臺面之間有小于A的間隙，A<0.000iro，D表示星輪片直徑尺寸。
[0008]進一步的，輪掌部位與平臺面的間隙為B，其中0.0003D<B<0.001D，D表示星輪片直徑尺寸。
[0009]進一步的，不同位置處星輪片厚度差異在0.0lmm內(nèi)。
[0010]單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，包括以下步驟:
[0011](I)加工平板狀星輪片；
[0012](2)將平板狀星輪片安裝于熱處理工裝中；所述熱處理工裝包括底盤、薄片墊環(huán))、星輪片、壓板和上壓罩;底盤的頂部中央部位設(shè)有一個厚度小于星輪片厚度的定位凸臺，定位凸臺的外徑與星輪片的軸孔滑動配合;底盤中心有通孔;薄片墊環(huán)外徑小于或者等于星輪齒根的直徑，壓板的外徑與薄片墊環(huán)的直徑相等，上壓罩是一個倒扣杯狀的結(jié)構(gòu)，杯口外徑等于或者略小于星輪片外徑;安裝時，將緊固螺栓連接在底盤的中間孔內(nèi)，一端伸出，在底盤上面放置薄片墊環(huán)，通過底盤上的定位凸臺對薄片墊環(huán)的內(nèi)孔定位，然后將星輪片放置在薄片墊環(huán)的中央，同樣依靠定位凸臺定位，再把壓板放置在星輪片上面，通過壓板螺母將壓板、星輪片及底盤連接固緊，接下來再用上壓罩外緣壓著星輪片的齒頂端部位，用壓罩螺母通過貫穿螺栓使上壓罩壓緊星輪片的齒頂端部位；
[0013](3)將熱處理工裝和安裝于熱處理工裝中的星輪片一起進行熱處理，獲得單螺桿壓縮機的碟狀星輪片。
[0014]進一步的，星輪片齒頂與底盤外緣的端平面之間留有0.01?0.02mm的間隙。
[0015]進一步的，薄片墊環(huán)的厚度為星輪片直徑的0.0005?0.001倍。
[0016]進一步的，星輪片和薄片墊環(huán)的總厚度大于定位凸臺的高度。
[0017]進一步的，底盤的頂部位于定位凸臺外側(cè)形成一個圓環(huán)形平面;該圓環(huán)形平面的平面度不低于7級精度。
[0018]進一步的，步驟(3)中熱處理具體工藝為:將裝有星輪片的工裝放置到熱處理爐內(nèi)，首先根據(jù)材料能夠塑變的最低溫度，確定熱定型處理的溫度:熱定型處理的溫度為星輪片材料能夠塑變的最低溫度?(星輪片料能夠塑變的最低溫度+20°C)，處理時間為5小時；熱定型處理后星輪片在自由狀態(tài)下變成碟形狀。
[0019]進一步的，星輪片材料為PEEK材料;熱定型處理的工藝為:室溫勻速至熱定型處理的溫度180?210°C，升溫時間為3小時;保持爐內(nèi)溫度180?210 °C5小時，然后降溫，降溫時間控制在4小時，最后將裝有星輪片的工裝從爐內(nèi)取出，再將星輪片卸下即可得到碟裝星輪片。
[0020]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明通過預(yù)先熱定型處理，使得星輪片上的輪齒在自由狀態(tài)下向星輪架平面方向彎曲，當(dāng)用壓板壓緊星輪片的內(nèi)圓附近時，使星輪片的齒緊貼星輪架的平面，星輪齒內(nèi)部就有向下彎曲的內(nèi)應(yīng)力，這種彎曲內(nèi)應(yīng)力將阻止星輪片自由向上變形，不產(chǎn)生向上自由翹曲的現(xiàn)象。以減少星輪片與氣缸的星輪窗口分隔面之間的預(yù)留間隙，有效降低壓縮機的介質(zhì)泄漏量。
【附圖說明】
[0022]圖1為模壓或者切削星輪片毛坯圖，其中圖1(b)為圖1(a)的俯視圖。
[0023]圖2為熱定型工裝結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖3為碟狀星輪片圖，其中圖3(b)為圖3(a)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0025]請參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明一種單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，包括以下步驟:
[0026](I)模壓星輪毛坯或者切削星輪片毛坯如圖1所示，對星輪毛坯進行精細的消除內(nèi)應(yīng)力熱處理或者振動處理；
[0027](2)按照傳統(tǒng)工藝加工星輪片的內(nèi)孔、外圓及上、下端面，并切出粗加工齒的左右側(cè)面，保證所加工的星輪片厚度在規(guī)定的最終加工的尺寸范圍內(nèi)，保證星輪片的各個部位的厚度差值不大于千分之三，同時保證星輪片在自然狀態(tài)下的平面度不大于GB/T1184-1996規(guī)定的公差精度7級水平；
[0028](3)加工星輪的兩側(cè)嚙合齒面；
[0029](4)制作一個用于熱處理的工裝，工裝由一個底盤3、緊固螺栓4、若干薄片墊環(huán)5、壓板7、螺母8、上壓罩9和壓罩螺母10構(gòu)成，如圖2所示，它們都經(jīng)過很好的熱處理，可保證良好的形狀穩(wěn)定性。底盤3的外徑略大于或等于星輪片6的外徑，底盤3的中央部位有一個高度小于星輪片6厚度的定位凸臺11，定位凸臺11的外徑與星輪片6的內(nèi)孔滑動配合，底盤3中心有通孔，底盤3的頂部圓環(huán)形平面31的平面度不低于7級精度。薄片墊環(huán)5外徑在星輪齒根直徑的99%?100%范圍內(nèi)，略小于或者等于星輪齒根的直徑尺寸，壓板7的外徑與薄片墊環(huán)5的直徑相等，上壓罩9是一個倒扣杯狀的結(jié)構(gòu)，杯口外徑在星輪片6外徑的99 %?100 %范圍內(nèi)，等于或者略小于星輪片6外徑，杯口的徑向厚度不大于10mm，杯口的深度須能容納星輪片、壓板、壓板螺帽等零件總體厚度。
[0030](5)將緊固螺栓4連接在底盤3的中間孔內(nèi)，一端伸出，在底盤3上面放置薄片墊環(huán)5，薄片墊環(huán)5的厚度為星輪片6直徑的0.0005?0.001倍，通過底盤3上的定位凸臺11對薄片墊環(huán)5的內(nèi)孔定位，然后將星輪片6放置在薄片墊環(huán)5的中央，同樣依靠該凸臺11定位，再把壓板7放置在星輪片6上面，通過壓板螺母8將壓板7、星輪片6及底盤3連接固緊，接下來再用上壓罩9外緣壓著星輪片6的齒頂端部位，用另一個壓罩螺母10通過貫穿螺栓使上壓罩9壓緊星輪片6的齒頂端部位，并保持星輪片齒頂與底盤外緣的端平面之間留有0.01?0.02mm的間隙。將安裝好的星輪片及其工裝套件放在熱處理爐中進行熱定型處理，熱定型處理的溫度根據(jù)各種材料能夠塑變的最低溫度確定:熱定型處理的溫度為星輪片材料能夠塑變的最低溫度?(星輪片材料能夠塑變的最低溫度+20°C)，處理時間為5小時；熱定型處理后星輪片在自由狀態(tài)下變成碟形狀。例如用于熱定型處理PEEK材料星輪片的保持溫度一般是180?210°C。通過適當(dāng)時間的升溫、保溫和降溫，取出即可使星輪片在自由狀態(tài)下變成碟形狀，如圖3所示，升溫時間一般在3小時左右，保溫時間為5小時，降溫時間為4小時。
[0031]星輪片的材料可以是金屬也可以是塑料，對于傳統(tǒng)單螺桿星輪片，為圓片狀且有上下兩個平表面，厚度一般為6?10mm，圓片的中心部位有軸孔，周圍有輪掌，輪掌外側(cè)長有若干個星輪齒。而本發(fā)明將傳統(tǒng)形狀的星輪片進行熱定型，處理成碟形星輪片如圖3(a)和圖3(b)所示，成為一個中間部位拱起，周圍齒全部按統(tǒng)一尺寸朝下彎曲的倒扣碟子形狀。本發(fā)明所制備的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，其厚度在各個位置都是相同的。不同位置處星輪片厚度的允許差異在0.0lmm內(nèi)，在自由狀態(tài)下將星輪片放置在一個平臺面上，星輪片的齒外圓端部朝下彎曲，部分齒端部能夠接觸平臺平面，另一部分齒頂部位與平臺面之間可能有小于A的間隙，星輪片的中間輪掌部位與平臺面的間隙在B范圍內(nèi)。其中AS 0.0001，B值為:0.0003D^B^0.0OlD，D表示星輪片直徑尺寸。
【主權(quán)項】
1.單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，其特征在于，包括中心的輪掌，輪掌中心部位設(shè)有軸孔，輪掌外側(cè)長有若干個星輪齒;在自由狀態(tài)下將單螺桿壓縮機的碟狀星輪片放置在一個平臺面上，所有星輪齒外圓端部朝下彎曲；全部或者部分星輪齒齒端部接觸平臺平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，其特征在于，部分星輪齒齒端部接觸平臺平面，另一部分齒頂部位與平臺面之間有小于A的間隙，A<0.00015D，D表示星輪片直徑尺寸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，其特征在于，輪掌部位與平臺面的間隙為B，其中0.0003D<B<0.001D，D表示星輪片直徑尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片，其特征在于，不同位置處星輪片厚度差異在0.0lmm內(nèi)。5.單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)加工平板狀星輪片； (2)將平板狀星輪片安裝于熱處理工裝中；所述熱處理工裝包括底盤(3)、薄片墊環(huán)(5)、星輪片(6)、壓板(7)和上壓罩(9);底盤的頂部中央部位設(shè)有一個厚度小于星輪片厚度的定位凸臺(11)，定位凸臺的外徑與星輪片的軸孔滑動配合;底盤中心有通孔;薄片墊環(huán)外徑小于或者等于星輪齒根的直徑，壓板的外徑與薄片墊環(huán)的直徑相等，上壓罩是一個倒扣杯狀的結(jié)構(gòu)，杯口外徑等于或者略小于星輪片外徑;安裝時，將緊固螺栓(4)連接在底盤的中間孔內(nèi)，一端伸出，在底盤上面放置薄片墊環(huán)，通過底盤上的定位凸臺對薄片墊環(huán)的內(nèi)孔定位，然后將星輪片放置在薄片墊環(huán)的中央，同樣依靠定位凸臺定位，再把壓板放置在星輪片上面，通過壓板螺母(8)將壓板、星輪片及底盤連接固緊，接下來再用上壓罩外緣壓著星輪片的齒頂端部位，用壓罩螺母(10)通過貫穿螺栓使上壓罩(9)壓緊星輪片(6)的齒頂端部位； (3)將熱處理工裝和安裝于熱處理工裝中的星輪片一起進行熱處理，獲得權(quán)利要求1至4中任一項所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，星輪片齒頂與底盤外緣的端平面之間留有0.01?0.02_的間隙。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，薄片墊環(huán)的厚度為星輪片直徑的0.0005?0.001倍。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，星輪片和薄片墊環(huán)的總厚度大于定位凸臺的高度。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，底盤(3)的頂部位于定位凸臺外側(cè)形成一個圓環(huán)形平面(31);該圓環(huán)形平面(31)的平面度不低于7級精度。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單螺桿壓縮機的碟狀星輪片的成型工藝，其特征在于，步驟(3)中熱處理具體工藝為:將裝有星輪片的工裝放置到熱處理爐內(nèi)，首先根據(jù)材料能夠塑變的最低溫度，確定熱定型處理的溫度:熱定型處理的溫度為星輪片材料能夠塑變的最低溫度?(星輪片材料能夠塑變的最低溫度+20°C)，處理時間為5小時；熱定型處理后星輪片在自由狀態(tài)下變成碟形狀。
【文檔編號】F16H55/06GK105927726SQ201610463210
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】趙忖, 謝佳, 馮全科
【申請人】西安交通大學(xué)