螺旋流體機械的螺旋轉子的軸結構的製作方法
2023-10-09 08:52:24 1
專利名稱：螺旋流體機械的螺旋轉子的軸結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及螺旋流體機械中使用的螺旋轉子的軸的結構，尤其是壓縮機、膨脹機、真空泵等所使用的螺旋轉子的、上述螺旋轉子軸的連接結構和上述螺旋轉子的、軸相對轉子的安裝結構。
以往這種螺旋轉子是轉子和轉子軸形成為一體的。例如，轉子、中心軸和轉子軸所構成的軸是由同一金屬材料切削加工製成的。或者還提出了這樣的方案，就是為了提高其加工性和減輕重量，在金屬軸的周圍，通過注射成形而覆蓋、形成合成樹脂制的轉子。
即使各機種之間轉子的尺寸是相同的，由於螺旋流體機械排出壓力和驅動原動機的變化、以及根據螺旋流體機械使用用途的不同，而改變軸長、軸徑或軸的表面處理，所以使轉子的製造工序變得複雜，而且種類繁多。
所以存在很多問題，以螺旋轉子各部的直徑為例，通常轉子齒部的直徑大約是軸的3～4倍。因此在製造方面存在以下問題(1)在轉子和軸是由同一金屬材料切削加工製成的情況下，要使用與轉子齒部的直徑大小相符的原材料，必須用切削加工將其切削至希望的軸徑，因此，材料和加工工時產生極大的浪費。
(2)在使熱硬化性的合成樹脂制轉子於金屬軸的周圍與其形成為一體的情況下，準備與軸的直徑相稱的金屬材料就可以，但因與軸徑相比軸很長，所以加工時必須考慮對付軸長杆中心振動的措施等問題，使得生產率惡化。
(3)並且，由於轉子軸很長，轉子的鑄模也很大，除價格高之外，成形時的作業性也不好。另外，在表面處理時也一樣，作業性不好。
(4)例如，水噴射式壓縮機將水噴射到壓縮作用空間，對該空間進行冷卻和密封，在軸與含有大氣或水分的流體接觸的情況下，在長期使用期間要生鏽，這是該軸封部洩漏和滑動部異常磨損的原因。
(5)由於即使轉子的齒形尺寸是相同的，軸的直徑和軸長也是不同的，所以部件不能通用，製造和管理方面也很複雜。
作為解決這些問題的方法，為了減輕重量，將螺旋轉子部劃分為中空小徑部和中空大徑部進行加工，想要通過摩擦壓接來連接各對置端面，作為這種螺旋壓縮機來說，日本專利實開昭57-105418號公報有這方面的內容，但其結構是採用中空軸，且其連接也是通過摩擦壓接連接的，這並不是解決上述種種問題的關鍵所在。另外，日本專利實開昭56-49311號公報所公開的螺旋壓縮機，是簡單地用花鍵連接各曲軸，在其花鍵連接部注入彈性體，以減少磨損也降低噪音。另外，日本專利實開平2-71108號公報所公開的螺旋漿軸，在傳動軸和箍圈的任意一方形成槽，在另一方形成與該槽結合的突起。另外，如日本專利特公昭52-25562號公報所公開的那樣，是在壓縮機的葉輪上設置成為一體的套筒，在該套筒的孔上切削螺紋，容納軸的螺紋部而組裝成的，但是，這些方法是把一般的安裝當作什麼確實的關鍵問題等等，但其實並不是解決上述種種問題的關鍵所在。
螺旋轉子是通過注射成形將合成樹脂制的轉子覆蓋、形成於上述金屬軸的周圍，有關這樣的螺旋轉子的形成方法是以往人所共知的，這種型式的螺旋轉子示於
圖12中。
圖12所示是用包含軸(圖示為凹轉子)的平面A-A[參照圖12(b)]切斷的局部剖視圖[圖(a)]和正面圖[圖(b)]，但在由這些螺旋轉子的中心軸38和轉子軸36所構成的軸41的圓周面上，形成有單條或多條斷面為方形(四邊形)的槽39或突起，該槽39或突起有與轉子1f的齒46的螺旋方向同向和反向的螺旋角，強化軸41和轉子1f之間的連接力，防止兩者間的脫離(例如，參照日本專利特開平6-123292號公報、特開平1-301976號公報等)。
這些螺旋轉子由於是由合成樹脂形成於轉子表面，所以不會生鏽。
因此，這種螺旋轉子用於將水噴射到壓縮作用空間內的螺旋壓縮機(水噴射式螺旋壓縮機)最合適。
但是，在軸41的圓周面上形成截面形狀為方形的槽39，在這裡覆蓋合成樹脂、把軸41和轉子1f結合在一起，這種螺旋轉子，其金屬軸41和合成樹脂制轉子1f的熱收縮差(軸-熱收縮量小，轉子-熱收縮量大)和隨運轉時負荷變化而產生的旋轉扭矩的變化很大，在轉子(合成樹脂部)與設置於軸表面的槽39的峰部相對應的槽的拐角處要產生應力集中，上述熱收縮差是由於軸和轉子材質的不同所致的線膨脹係數的差異，在注射成形後的合成樹脂轉子冷卻時，或隨壓縮機運轉和停止時的溫度變化而產生的。
這種型式的螺旋轉子存在以下問題由於上述原因，轉子1f容易從設置於軸表面的槽39的峰部拐角處向轉子1f的齒形底部產生龜裂，時間長、或在反覆運轉、停止時，這種龜裂會擴大，軸41和轉子1f之間的連接力會降低，最終軸和轉子就會分離。
另一方面，如果援引圖13對水噴射式螺旋壓縮機進行觀察，則會發現其特徵是，在採用上述型式的螺旋轉子的情況下，由於轉子是合成樹脂制的，所以能夠防止生鏽。但存在的問題是由於軸41是金屬制的，另外壓縮作用室和軸封部(水用軸封裝置)之間的軸表面與供給到壓縮作用室中的水相接觸，該軸表面要生鏽。
這樣，現有的水噴射式螺旋壓縮機的螺旋轉子，在軸部、尤其是在嵌入水用軸封裝置的軸表面生了鏽的情況下，軸表面會因生鏽而腐蝕，該部分的軸徑要變細，在上述軸封裝置和軸表面之間要產生間隙，損傷軸封裝置本體，降低軸封性能。
因此，存在以下問題供給到壓縮作用室的水從上述軸封裝置和軸表面之間的間隙向螺旋轉子軸的軸端洩漏，流入與軸封部鄰接的軸承部，誘發潤滑油的劣化和乳化現象，進而招致軸承壽命降低，所以其防鏽對策就構成一個課題。
另外，還存在以下種種問題由於隨著上述鏽蝕的產生而使軸封部性能降低，供給到軸承部的潤滑油從軸封部和軸表面之間的間隙流入到壓縮作用室內，混入供給到該作用室的冷卻，密封用的水中，將水汙染，而且油分也混入到排出空氣中，給消耗側的使用機器帶來不好的影響。
因此，上述螺旋轉子軸的材質可以採用不鏽鋼，或對嵌入軸封裝置的軸表面實施防鏽效果好的電鍍和塗層處理，來進行防鏽，但是這樣又出現了螺旋轉子的價格和加工費增加的問題。
本發明的目的在於第1或第2，採用簡單的軸連接形成，在不同軸長的多種機械中能採用同一轉子，不浪費螺旋轉子材料，解決因製造加工需要很多工時而成本變高的問題，另外，能分解軸、安裝容易，使成形用的機械小型化，只加工多種機械內的專用軸就可以，軸的加工很容易，能降低製造成本。
第3，再加上第1或第2的任意一個課題，能防止轉子和轉子軸的組裝錯誤，進一步降低成本。
第4和第5，再加上第1至第3的任意一個課題，因為中心軸被合成樹脂所覆蓋，所以作為軸的防鏽對策來說，使其能很容易地僅將必要的部分進行防鏽處理或表面處理，容易採用耐腐蝕材料。
第6，再加上第1至第5的任意一個課題，由於穿設有通氣孔，該通氣孔從凹設於轉子軸或中心軸的嵌入孔貫通至其相反一側的軸端，因軸連接時能順利地嵌入，所以插入作業能很輕鬆且確實地進行，而且凹設部的、因運轉和停止時的溫差可以使空氣流通(呼吸作用)。
第7和第8，再加上第1至第6的任意一個課題，因外嵌於中心軸的材料的線膨脹係數比內嵌軸的線膨脹係數要小，所以隨壓縮作用而產生的傳導熱的作用是使其配合箍得更緊，能使其長期確實地保持配合狀態。
第9，本發明的另一目的，在於提供一種螺旋轉子，使其在金屬軸的周圍形成有合成樹脂制的轉子的螺旋轉子，能克服以上指出的所有問題，使軸和轉子之間的連接力很牢固，而且能消除由溫度變化而產生的、連接部的集中應力，並且能防止軸封部的軸表面生鏽，而且廉價，加工性好。
為了達到上述第1至第8目的，本發明的特徵是螺旋流體機械的螺旋轉子具備形成有螺旋齒的轉子和突出於該轉子軸心上的至少一側的外端的中心軸，該中心軸的外端設有臺階，突設有小徑軸，而且將凹設有嵌入孔的另制的轉子軸外嵌於該小徑軸上進行軸連接。
另外，也可以把該軸連接按下列方式實現在具備形成有螺旋齒的轉子和突出於該轉子軸心上的至少一方的外端的中心軸的該中心軸的外端凹設有嵌入孔，而且將突設有小徑軸的另制的轉子軸內嵌於該嵌入孔中進行軸連接。
為了達到上述第9目的，本發明的、在金屬軸的周圍形成有合成樹脂制的轉子的螺旋轉子，其特徵是在覆蓋合成樹脂材料的軸部分設有臺階和/或隆起，而且，在上述覆蓋軸部分的表面設置波形槽或螺旋槽，用輪廓線形成上述波形槽或螺旋槽的、由包含軸中心線的平面剖切的斷面，該輪廓線是用光滑的峰狀曲線連接圓弧狀槽面和鄰接的圓弧狀槽面的連接部而形成的。
以下按照附圖對本發明的螺旋轉子實施例進行說明，在構成本實施例的各主要部件中，因為含有在本發明現在同業界一般技術水平範圍內、能被同行對其進行各種變形的部件，所以不指出特別的理由，不允許僅根據本發明實施例所公開的特定結構，對本發明的要點進行限定和解釋。
圖1所示是本發明螺旋轉子第1實施例的剖視圖。
圖2是表示本發明第1實施例的螺旋轉子軸連接前狀態的剖視圖。
圖3所示是本發明螺旋轉子第2實施例的剖視圖。
圖4所示是本發明螺旋轉子第3實施例的剖視圖。
圖5所示是本發明螺旋轉子第4實施例的剖視圖。
圖6是壓縮機的一例子或現有公知的水噴射式螺旋壓縮機主要部位的簡要剖視圖。
圖7所示是本發明螺旋轉子一實施例的側剖視圖和螺旋槽的部分放大剖視圖。
圖8是本發明螺旋轉子其他實施例的側剖視圖。
圖9是本發明螺旋轉子另一實施例的局部側剖視圖。
圖10是本發明螺旋轉子其他實施例的局部側剖視圖。
圖11是與上述本發明螺旋轉子不同的實施例的局部側剖視圖。
圖12所示是現有公知的螺旋轉子的一個例子的局部側剖視圖和正面圖。
以下對本發明的螺旋流體機械進行說明，為便於敘述以螺旋流體機械為例進行說明。以下依據圖1至圖5的實施例進行說明。如圖1和圖2所示，螺旋轉子在形成有螺旋齒形的轉子1和該轉子1的軸上至少一個外端2延伸設置中心軸3、或者通過在金屬軸的周圍形成合成樹脂制的轉子而具備突出於轉子軸心上的至少一方外端的中心軸38、該中心軸3的外端4上設有臺階，突設有小徑軸5，而且，將凹設有嵌入孔7的另制的轉子軸6外嵌於該小徑軸5上來進行軸連接。這種情況下，最好是同樣地在轉子1的另一端2a也設置與上述相同的中心軸3a、小徑軸5a、另制的轉子軸6a、嵌入孔7a。而分別從設置於上述轉子1的中心軸3、3a上的小徑軸5、5a的起始端26、26a和最外端27、27a，到轉子端面——轉子外端2、2a的長度，在夾住該轉子1的兩軸端都設計成大致相同的尺寸。圖2是表示螺旋轉子軸連接前狀態的剖視圖，與圖1相同的部位標以相同的符號，在此省略其說明。
以下對本發明的描述，所謂轉子也包含形成有螺旋齒的轉子齒部。
另外，如圖3所示，上述軸連接也可以是這樣進行的在形成有螺旋齒的轉子1c和該轉子1c軸心的至少一個外端8上，延伸設置中心軸9，在該中心軸9的外端凹設有嵌入孔10，而且將突設有小徑軸12的另制的轉子軸11內嵌於該嵌入孔10中。在這種情況下，同樣也可採用這樣的軸連接手段最好也在轉子1c的外端8a上、在與上述相同的中心軸9a的外端凹設嵌入孔10a，在另制的轉子軸11a上突設小徑軸12a，將該小徑軸12a內嵌於上述嵌入孔10a中。這種情況下，最好是分別從凹設於上述轉子1c中心軸上的嵌入孔10、10a的起始端28、28a和最內端29、29a到轉子端面-轉子的外端8、8a的長度，在夾住該轉子1c的兩軸端都設計成大致相同的尺寸。
而且，作為上述實施例的軸連接的一種手段，是使孔徑比軸徑小，且將軸壓入嵌入孔中，或用熱裝配進行連接。另外，在孔和軸上加工滑鍵而進行軸連接，或者在孔和軸上加工螺紋再進行螺紋連接也可以。
如圖4所示，轉子1d是使熱硬化性的合成樹脂制的轉子在金屬中心軸13的周圍與其形成為一體而製成的。而第3實施例的軸連接方式是在該轉子1d的金屬制中心軸13上的至少一個外端32延設中心軸15，在該中心軸15的外端凹設嵌入孔16，而且將突設有小徑軸18的另制的轉子軸17內嵌於該嵌入孔16中。第4實施例的軸連接的形狀如圖5所示，軸連接的方式也可以是在轉子1e的金屬制的中心軸19的至少一個外端35，延設周圍覆蓋了合成樹脂的中心軸20，在該中心軸20的外端21設有臺階且突設有小徑軸22，而且將凹設於另制的轉子軸23端部的嵌入孔24外嵌於該小徑軸22上。而且，第3和第4實施例在各外端32a、35a最好也採用與圖4、圖5完全相同結構的軸連接裝置，在其相同的符號上標a，在此省略其說明。還有，在這種情況下，最好也是分別從凹設於上述轉子1d各中心軸的嵌入孔16、16a的起始端30、30a和最內端31、31a到轉子的外端32、32a的長度，和分別從設置於上述轉子1e中心軸上的小徑軸22、22a的起始端33、33a和最外端34、34a到轉子外端35、35a的長度，在各該轉子1d、1e兩軸端都分別設計成大致相同的尺寸。另外，這些軸的連接裝置，使孔徑比軸徑小，最好是將嵌入孔加熱(也可冷卻軸)，將軸壓入嵌入孔，或也可如上所述在孔和軸上加工花鍵，進行軸連接，或在孔和軸上切削螺紋採用螺紋連接。還有，上述轉子也可以採用與轉子同質的合成樹脂覆蓋其中心軸外周表面的技術手段。
在上述第1至第4各實施例中，作為軸連接裝置的嵌入孔和小徑軸的形狀，可以是圓形、三角形、四邊形、多邊形等，另外也可採用不同的形狀，比如中心軸的一端凹設嵌入孔，在另一端突設小徑軸。另外，如圖4所示，轉子1d的金屬制的中心軸13的延設部分的周圍沒有用合成樹脂覆蓋，而中心軸20如圖5所示，在轉1e的金屬制的中心軸19的延設部分的周圍覆蓋有合成樹脂，也可以根據使用條件的不同在轉子1e的金屬中心軸19的延設部分的周圍不覆蓋合成樹脂，而採用金屬制的中心軸19，或者用合成樹脂覆蓋轉子1d的金屬制的中心軸13的延設部分的周圍。
而且，在圖1至圖5的任意一實施例中，在上述轉子軸6、6a、11、11a、17、17a、23、23a的略軸心處穿設有通氣孔25、25a…，該通氣孔從凹設於該轉子軸或中心軸上的各嵌入孔7、7a、10、10a、16、16a、24、24a貫通至與其相反一側的軸端。在這種情況下，所謂略軸心是指各通氣孔25、25a…能使各嵌入孔7、7a、10、10a、16、16a、24、24a的任何部位與外氣連通的部位即可，並非幾何學上的軸心，所以本發明稱為略軸心(也可在製造上的中心的軸心穿孔)。
另外，與轉子的中心軸外嵌連接的轉子軸6、6a、23、23a的材料是金屬材料，該金屬材料的線膨脹係數比該中心軸所用材料的線膨脹係數小。還有，轉子中心軸所用的材料是金屬材料，該金屬材料的線膨脹係數比與該中心軸內嵌連接的轉子軸11、11a、17、17a的線膨脹係數小。
下面根據圖6的壓縮機，對其動作和主要作用進行說明。把轉子部和另制的轉子軸用各實施例的形式和各種軸連接手段所構成的螺旋轉子，如圖6所示，外觀上沒有什麼變化，其螺旋流體手段的螺旋轉子的功能也沒有變化。下面對本發明的各種技術手段的作用進行說明。因為轉子和軸為組合結構，所以為了實現轉子(也包括轉子齒部)尺寸的通用化，能用專用的加工機械批量生產，另一方面軸是各分解軸單獨加工的，在分別加工完成後，通過熱裝配合等將兩者配合連接組合成希望的轉子。由此而完成的螺旋轉子的加工質量和性能都很穩定，而且能大幅度地降低加工工時和製造成本。並且由於部件可以通用，部件管理也容易。
另外，由於中心軸被合成樹脂所覆蓋，除軸有防鏽效果之外，即使流體機械在運轉過程中，作用室和軸承室的軸封的微小間隙萬一接觸上，也不會燒結。
再者，在螺旋轉子的中心軸和轉子軸配合時，殘留在凹設部中的空氣能從穿設於轉子軸上的通氣孔跑到外部。因此，凹設部的因運轉和停止時的溫度差所產生的空氣流通(呼吸作用)是能夠進行的，連接也能很牢固。
因外嵌在中心軸上的材料，其線膨脹係數比內嵌軸的膨脹係數要小，所以隨壓縮作用所產生的傳導熱的作用，使得配合箍得更緊。因此能長期確實地保持配合狀態。而且在長期運轉過程中轉子齒部或轉子軸出現磨損時，在檢修等時可以僅分別更換該部件。
圖7(a)所示是本發明螺旋轉子的又一實施例的簡略側剖視圖。圖中(b)～(d)所示是螺旋槽或波形槽的放大剖視圖。
圖中，在金屬軸41上沿軸向使部分直徑變細、設置臺階47，在由該細徑軸部所構成的中心軸38的圓周面上，設有槽剖面的槽和峰為圓弧狀的小螺旋槽43、螺紋或波形槽。在本實施例的情況下，螺旋槽43是一條螺紋，但即使是多條螺紋也能獲得同樣的作用和效果。
圖7(b)所示是螺旋槽43的放大剖視圖，峰部44、44』使具備圓弧狀R的槽43和鄰接的槽43』的表面相互連接，用半徑r修整峰部44、44』，使其用光滑的曲面與螺旋槽43表面相連接，且在該軸的圓周面上沒有稜角。
上述螺旋槽43的剖面如圖7(b)所示，使峰部44的修整半徑r與圓弧槽的半徑R不同，例如，使其為小半徑，但如圖(c)所示，也可使上述半徑r有與圓弧槽同樣的長度R，使該圓弧相互直接連接。
另外，上述剖面的形狀也可以是在形成有槽和峰的圓弧r之間用直線連接的峰狀或大致為威氏螺紋形[參照圖(d)]。
再有，參照圖7(a)，上述螺旋槽43是相對該螺旋轉子運轉時的旋轉方向為反向旋轉的螺旋槽。即，當從吸入側軸端看、在凸轉子向右旋轉的情況下，預定使螺旋槽43向左螺旋，在與上述凸轉子嚙合的凹轉子軸上形成有右旋的螺旋槽。
中心軸38由設有上述螺旋槽43的細徑軸部所構成，在中心軸38的兩側設有比螺旋槽43的直徑細一點的軸徑部分，作為加工螺旋槽43時的刀具的退刀槽。
中心軸38由設有螺旋槽43的細徑軸部所構成，因為如果使中心軸38的直徑D2比吸入側和排出側的轉子軸36的軸徑D1細(D1＞D2)，則就可以使覆蓋上述合成樹脂的中心軸38的圓周面和合成樹脂轉子的齒槽底(圖中用虛線表示)的間隔h厚，所以，即使是軸部附近的合成樹脂材料出現了龜裂，其裂紋到達轉子齒槽的情況也極為罕見。
螺旋槽43的槽(峰)的深度與軸徑相比是比較淺的，例如與直徑相比約為1％左右。這種結構能將合成樹脂的槽形覆蓋部產生的熱收縮應力控制在很小的範圍內。
46代表覆蓋軸41的合成樹脂制轉子1f的齒。
47是設置於軸41上的臺階，由上述臺階支承轉子1f的軸向推力。為了避免應力集中，在臺階47的拐角處設有小R或倒角等。
本實施例，在覆蓋軸41的合成樹脂的材質是以苯酚樹脂和玻璃纖維為主要成分的玻璃苯酚樹脂的情況下，由於上述樹脂的線膨脹係數近似於金屬(在這裡是鋼、鑄鐵)的線膨脹係數，所以採用該轉子的壓縮機能將其運轉和停止時由軸41和轉子1f熱收縮量的差異所產生的應力控制在很小的範圍內。
轉子用合成樹脂並不只限於上述玻璃苯酚樹脂，若合成樹脂滿足機械強度等特性、且具有與軸材料的線膨脹係數接近的膨脹係數，如果是通過使用這種合成樹脂就能使因熱變化所產生的應力儘量小的話，則對其成分沒有限制。
圖8所示是本發明螺旋轉子的另一實施例的局部剖視圖。
圖中標註的標號中，與圖7(a)的記載相同的標號所代表的部件是與上述實施例相同的部件。
軸41上覆蓋有合成樹脂的設有螺旋槽43處的直徑D4比包括吸入側和排出側的轉子軸36的軸徑D3要粗(D4＞D3)，在本實施例的情況下，增加了設置螺旋(波形)槽43的部分的表面積，強化了軸41和轉子1f之間的連接力。
此時因為沒有必要在軸41上設置用於加工螺旋槽43的退刀槽，所以不必擔心降低軸41的強度。而且設置於軸徑D4和軸徑D3之間的臺階47用於支承合成樹脂轉子1f所需的軸向力。至於臺階47的形狀如前所述。
本實施例在如果設有螺旋槽43的中心軸38的外周面和轉子1f的外周的間隔為A2、轉子1f的端面和設有螺旋槽43的軸41的臺階47之間的距離為A1時，在A1＝A2的情況下，成形後的合成樹脂轉子1f在冷卻期間，因為軸41附近的合成樹脂材料有均勻的冷卻速度、減少了轉子產生的內部應力，所以樹脂材料出現裂紋的可能性減少了。
在本實施例的情況下，螺旋槽43的剖面形狀也可以實施圖7所示的槽形。
圖9所示是本發明螺旋轉子另一實施例的水噴射式螺旋壓縮機的局部剖視圖，在吸入側軸封部和排出側軸封部之間設有比軸41的軸徑細的臺階，該軸41包括吸入側和排出側的轉子軸36，在由該細徑軸部所構成的中心軸38的圓周面上設有螺旋槽或波形槽。
設置臺階的長度範圍L，最好是比吸入側和排出側的水用軸封裝置之間的距離長，而比吸入側和排出側的油用軸封裝置之間的距離要短。而且延設形成有覆蓋合成樹脂的合成樹脂覆蓋軸48，該合成樹脂覆蓋軸48與合成樹脂制轉子1f的兩端面相連接，且一體地嵌入了軸封裝置。
標號與圖7的標註相同。
在本實施例的情況下，由於設置了臺階的範圍L取得很長，所以設置螺旋槽或波形槽處的軸向長度很長，增加了軸的表面積，增強了軸41和合成樹脂制轉子的連接程度。另外，因為合成樹脂一直覆蓋到嵌入水用軸封裝置的軸上，所以即使用於水噴射式螺旋壓縮機，轉子和軸及其他部件也不會生鏽。
圖10所示是本發明螺旋轉子的其他實施例的局部剖面，附註的標號與圖7～9圖面中標註的相同。
在本實施例的情況下，由於使構成軸封部分合成樹脂材料的軸覆蓋部(設有螺旋槽431處)的直徑比形成轉子1f的合成樹脂材料的軸覆蓋部(設有螺旋槽43處)的直徑要細，所以在兩者之間設置多個臺階47，能確保形成軸封部的合成樹脂材料的壁厚，能防止該樹脂材料出現裂紋。
另外，由於使螺旋槽431的槽深比螺旋槽43的槽深要淺，所以使得形成軸封部的合成樹脂材料不會出現裂紋。
上述溝槽並不限於螺旋槽，即使設置波形槽效果也一樣。
本實施例因為軸覆蓋部(設有螺旋槽43處)的直徑比較大、而且設置了螺旋槽處的軸向長度長，所以增加了軸的表面積，能夠增強軸41和合成樹脂的連接強度。
圖11所示是與上述不同的實施例的局部剖面，標號與圖7～圖10中標註的相同。
本實施例也可以說是圖10所示的轉子軸的變形，該轉子上的合成樹脂材料的軸覆蓋部由平緩的曲線所形成，在軸41的長度方向的中央設有膨脹部，該軸41包括整個中心軸38。
在由合成樹脂所覆蓋的軸覆蓋部的圓周面上，整個面上都設有波形槽或螺旋槽43。
本實施例由於由中心軸38的圓弧面分散支承加在轉子1f上的軸向力，所以沒有應力集中，能減少樹脂材料的裂紋。
雖然圖中未表示，但通過鑄造製成軸41，若覆蓋有合成樹脂的軸41其鑄件表面原封不動(但附著於表面的型砂要完全除掉)，通過機械加工加工出覆蓋了樹脂材料以外的軸表面的話，則樹脂進入用樹脂材料覆蓋的、軸的鑄件表面的高低不平處，能強化軸和轉子之間的連接結構，也能節省加工工時。
本發明的效果如下第1或第2，因為螺旋轉子的轉子和軸採用組合結構，所以如果轉子的尺寸相同的話能夠在同一加工工序對轉子進行加工，因此能提高生產率、保持穩定的加工質量、且部件管理也容易。另外，由於採用簡單的軸連接形式，所以在不同軸長的多種機械中可以採用同一轉子，不會浪費螺旋轉子材料，製造加工時不需很多工時，解決了成本變高的問題，而且因軸可以分解、安裝容易、由於軸可以做得短，所以可以使成形用的機械小型化。而且，由於只要加工出一種軸，就也可以適用於其他機種，因此，能大幅度地降低製造成本。而且，對軸來說即使要經過表面處理及其他複雜的製造工序，由於部件本身比轉子小，所以處理也輕鬆，作業性也好。第3，再加上第1或第2任意一項的效果，能防止轉子和轉子軸的組裝錯誤，實現加工部件的通用化，能夠進一步降低製造成本。
第4和第5，再加上第1至第3的任意一項的效果，因為中心軸由合成樹脂所覆蓋，作為軸的一種防鏽對策來說，使得可以很容易地僅將必要的部分進行防鏽處理或表面處理，採用耐腐蝕材料也很容易。
第6，再加上第1至第5的任意一項的效果，由於穿設有通氣孔，該通氣孔從凹設於轉子軸或中心軸的嵌入孔貫通至其相反一側的軸端，因軸連接時能順利地嵌入，所以插入作業能很容易且確實地進行，而且凹設部的、因運轉和停止時的溫差能引起空氣流通(呼吸作用)。
第7和第8，再加上第1至第6的任意一項的效果，因外嵌於中心軸的材料的線膨脹係數比內嵌軸的線膨脹係數要小，所以隨壓縮作用而產生的傳導熱所起的作用是使其配合箍得更緊，能使其長期確實地保持配合狀態。
第9，本發明由於在合成樹脂所覆蓋的軸的圓周面上設有用光滑曲線連接峰部和槽部斷面而形成的螺旋槽或波形槽，除能緩和轉子結合處的應力集中、能防止從結合面向螺旋轉子槽的齒底產生的龜裂出現之外，還能防止軸和轉子(合成樹脂部)兩者間的脫離，而且能長期地強化、保持其連接狀態。
第10，由於軸上設有臺階或膨脹部，約束轉子的軸向移動，假設即使由於什麼原因使軸和轉子之間出現了脫離，壓縮機在運轉過程中，殼體內面和轉子端面也不會出現接觸和燒結等損傷事故。
第11，在用於水噴射式螺旋壓縮機的情況下，與水接觸的部分完全不會生鏽，提高了軸封裝置的可靠性，排出的空氣中不會混入鏽和油分。另外，由於能防止水混入到潤滑油中而引起的潤滑油的劣化和乳化現象的出現，所以能提高軸承的壽命。
第12，軸的材質即使採用鋼和鑄鐵，軸表面也不必進行防鏽用的電鍍和塗層處理，另外，與現有裝置相比能縮短加工時間，能製造出廉價的螺旋轉子。
第13，本發明的螺旋轉子並不僅限於用於水噴射式螺旋壓縮機的轉子，還具有下列效果即使作為油冷式螺旋壓縮機和無油螺旋壓縮機、螺旋真空泵或螺旋膨脹機等螺旋流體機械的轉子使用也是可行的。
權利要求
1.一種螺旋轉子的軸結構，其特徵在於在螺旋流體機械的螺旋轉子中，包括形成有螺旋齒的轉子和突出於該轉子軸心上的至少一側的外端的中心軸、該中心軸的外端上設有臺階、突設有小徑軸，而且將凹設有嵌入孔的另制的轉子軸外嵌於該小徑軸上進行軸連接。
2.一種螺旋轉子的軸結構，其特徵在於在螺旋流體機械的螺旋轉子中，在包括形成有螺旋齒的轉子和突出於該轉子軸心上的至少一側的外端的中心軸的該中心軸的外端凹設有嵌入孔，而且將突設有小徑軸的另制的轉子軸內嵌於該嵌入孔內進行軸連接。
3.如權利要求1或2所述的螺旋轉子軸結構，其特徵是小徑軸突設於上述轉子的中心軸上，或者嵌入孔凹設於中心軸上，分別從小徑軸或嵌入孔的起始端和最內外端到轉子端面的長度在該轉子的兩軸端都設計成大致相同的尺寸。
4.如權利要求1至3中的任意1項所述的螺旋轉子軸結構，其特徵是上述轉子是在金屬制的中心軸的周圍使熱硬化性的合成樹脂制的轉子與其形成為一體而製成的。
5.一種螺旋轉子的軸結構，其特徵在於在螺旋流體機械的螺旋轉子中，在周圍覆蓋有合成樹脂的金屬軸上，至少是在中心軸上設有臺階，而且，覆蓋上述合成樹脂的軸的表面設有螺旋槽或波形槽，用輪廓線形成上述螺旋槽或波形槽的、由包含軸中心線的平面剖切的斷面，該輪廓線是用光滑的峰狀曲線連接圓弧狀槽面和鄰接的圓弧狀槽面的連接部而形成的，上述螺旋槽，其旋轉方向與螺旋轉子的旋轉方向相反，且在金屬制的軸的周圍形成有合成樹脂制的轉子。
6.一種螺旋轉子的軸結構，其特徵在於在螺旋流體機械的螺旋轉子中，在周圍覆蓋有合成樹脂的金屬軸上，設有臺階和/或隆起，而且，上述覆蓋合成樹脂的軸的表面設有波形槽或螺旋槽，用輪廓線形成上述波形槽或螺旋槽的、由包含軸中心線的平面剖切的斷面，該輪廓線是用光滑的峰狀曲線連接圓弧狀槽面和鄰接的圓弧狀槽面的連接部而形成的。
7.如權利要求5或6所述的螺旋轉子，其特徵是在與合成樹脂制的轉子連接的軸表面覆蓋有合成樹脂，至少用合成樹脂形成軸的吸入側的軸封部和排出側的軸封部之間的、軸周圍的表面。
8.如權利要求4～7的任意1項所述的軸結構，其特徵是上述轉子是用與轉子同材質的合成樹脂覆蓋、形成其中心軸外周的表面。
9.如權利要求1至4或8的任意1項所述的軸結構，其特徵是在上述轉子軸的大致軸心處穿設有通氣孔，該通氣孔從凹設於該轉子軸或中心軸上的嵌入孔貫通至其相反一側的軸端。
10.如權利要求1、3、4或9的任意1項所述的軸結構，其特徵是轉子的中心軸外嵌連接的轉子軸的材料是金屬材料，該金屬材料具有線膨脹係數比該中心軸所用材料的線膨脹係數小的性質。
11.如權利要求2至4或9的任意1項所述的軸結構，其特徵是轉子的中心軸所用的材料是金屬材料，該金屬材料具有線膨脹係數比與該中心軸內嵌連接的轉子軸的線膨脹係數小的性質。
全文摘要
一種螺旋轉子，設置形成有螺旋齒的轉子1和在中心軸3的外端4設有小徑軸5或嵌入孔，該中心軸3突出至該轉子的軸心上的外端2，在外嵌或內嵌於該小徑軸5或嵌入孔的、另制的轉子軸6上設有嵌入孔7或小徑軸。另外，在覆蓋有合成樹脂的金屬制的軸的圓周面上形成有螺旋槽，該螺旋槽的旋轉方向與螺旋轉子的旋轉方向相反，上述螺旋槽由輪廓線所形成，該輪廓線用光滑的峰狀曲線連接，上述軸上設有臺階，軸表面覆蓋合成樹脂。
文檔編號F04C18/16GK1163354SQ9710293
公開日1997年10月29日 申請日期1997年3月4日 優先權日1996年3月27日
發明者捧徹哉, 小島幸裕, 戶田登 申請人:北越工業株式會社