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Hintergrund der Erfindung
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In
einer konventionellen Schraubenmaschine wirken ein männlicher
Rotor und ein weiblicher Rotor, die jeweils in parallelen überlappenden
Bohrungen, die innerhalb eines Rotorgehäuses gebildet sind, angeordnet
sind, zusammen, um Gasvolumina einzuschließen und zu komprimieren. Zwar
sind zwei Rotoren die üblichste
Ausführung,
aber es können drei
oder mehr Rotoren paarweise zusammenwirken. Die männlichen
und weiblichen Rotoren unterscheiden sich in ihren Keulenprofilen
und in der Anzahl von Keulen und Auskehlungen. Beispielsweise kann der
weibliche Rotor sechs Keulen haben, die durch sechs Auskehlungen
getrennt werden, während
der konjugierte männliche
Rotor fünf
Keulen haben kann, die durch fünf
Auskehlungen getrennt werden. Dementsprechend findet jede mögliche Kombination
des Zusammenwirkens von Keule und Auskehlung zwischen den Rotoren
auf zyklischer Basis statt. Das Zusammenwirken zwischen den konjugierten
Paaren von Rotoren ist eine Kombination von Gleit- und Abroll-Kontakt,
der unterschiedliche Verschleißraten hervorbringen
kann. Zusätzlich
dazu, dass sie paarweise zusammenwirken, wirken die Rotoren auch
mit dem Gehäuse
zusammen. Weil alle Kombinationen von Rotorkontakt zwischen konjugierten
Paaren stattfinden, kann die Abdichtung/das Lecken zwischen den
verschiedenen Kombinationen aufgrund von Herstellungstoleranzen
und Verschleißmustern unterschiedlich
sein. Dies kann der Fall sein, obwohl die Herstellungstoleranzen,
mit den damit verbundenen Herstellungskosten, sehr eng gehalten
werden, und zur Dichtung eine angemessene Schmierung oder andere
Flüssigkeitseinspritzung
vorgesehen wird.
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Die
Profilausführung
konjugierter Paare von Schraubenrotoren muss in den meisten Abschnitten mit
einem Spiel ausgestattet sein. Die Notwendigkeit, ein Spiel vorzusehen,
ist das Ergebnis einer Anzahl von Faktoren, wozu gehören: thermische
Ausdehnung der Rotoren als ein Ergebnis von in dem Kompressionsprozess
erhitztem Gas; Biegung der Rotoren aufgrund von Druckbelastung,
die sich aus dem Kompressionsprozess ergibt; Toleranzen in der tragenden Haltestruktur
und Bearbeitungstoleranzen bei den Rotoren, die manchmal zu der
Tendenz führen
können,
die Rotoren zu nahe aneinander zu lokalisieren, was zu einer Störung führen kann;
und Bearbeitungstoleranzen an den Rotorprofilen selbst, die ebenfalls
zu einer Störung
führen
können.
Diesen Faktoren überlagert
ist die Existenz von Druck- und Wärmegradienten, wenn der Druck
und die Temperatur beim Fortschreiten von Ansaugen zum Ausstoßen steigen.
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Der
Druckgradient ist während
des Betriebs normalerweise in einer Richtung, so dass der Fluiddruck
dazu tendiert, die Rotoren zur Saugseite hin zu drängen. Die
Rotoren sind konventionell beidendig in Lagern angebracht, um sowohl
eine radiale als auch eine axiale Halterung zu schaffen. Das End-Spiel
der Rotoren an der Ausstoßseite
ist kritisch für
die Dichtung, und der Fluiddruck hat die Tendenz, das Spiel gewaltsam
zu öffnen.
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Es
gibt bestimmte Abschnitte des Rotors, wie den Kontaktstreifen, wo
zwischen den Rotoren ein Null-Spiel aufrechterhalten wird. Das Segment
des Rotors, das den Kontaktstreifen definiert, ist der Bereich,
wo das erforderliche Drehmoment zwischen den Rotoren übertragen
wird. Die Belastung zwischen den Rotoren ist unterschiedlich für einen männlichen
Rotorantrieb und für
einen weiblichen Rotorantrieb. Bei einem männlichen Antrieb kann die Belastung
zwischen den Rotoren etwa 10% des Kompressor-Gesamtdrehmoments entsprechen, während in
dem Fall eines weiblichen Rotorantriebs die Belastung zwischen den
Rotoren etwa 90% des Kompressor-Gesamtdrehmoments entsprechen kann.
Diese Segmente befinden sich konventionell nahe an den Teilungskreisen
der Rotoren, was die Stelle gleicher Drehgeschwindigkeit an den
Rotoren ist, was zu einem Abroll-Kontakt und dadurch zu einem verringerten
oder keinem Gleit-Kontakt, und so zu weniger Verschleiß führt.
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Am
Ausstoßende
von Schraubenkompressoren muss eine beträchtliche Menge an End-Laufspiel
aufrechterhalten werden, um ein Versagen aufgrund von Rotor-Festfressen
zu verhindern. Ein Festfressen kann durch die thermische Ausdehnung
des Rotors oder durch die periodisch auftretenden Kontakte zwischen
den Rotoren und dem Gehäuse
am Ende aufgrund von Druckschwankungen in dem Kompressionsprozess
verursacht werden. Verfahren des Stands der Technik zur Verringerung
des Abriebs zwischen nahe aneinander arbeitenden Komponenten durch
Vorsehen einer verschleißfesten
Beschichtung sind offenbart in
US
5,672,054 und
US-A-5,364,250 ,
gegenüber
denen Anspruch 1 abgegrenzt ist, und in
GB-A-2 121 112 ,
JP 81-77772 und
US 5,288,556 .
US 5,364,250 offenbart einen Schraubenkompressor
mit einer harten Beschichtung auf einem Rotor und einer weicheren
Beschichtung auf einem anderen Rotor, die durch Kontakt mit der
harten Beschichtung abgeschliffen wird.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, das Lecken in einer Schraubenmaschine
zu verringern.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, die Bearbeitungstoleranzen
zu lockern, ohne das Lecken zu erhöhen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, die Öl-Dichtungserfordernisse in
Schraubenmaschinen zu verringern.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe dieser Erfindung, den Energieverlust aufgrund von Reibung
zu minimieren und Verschleiß zu
verhindern. Diese Aufgaben und andere, die hierin im Folgenden deutlich werden,
werden durch die vorliegende Erfindung gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Schraubenmaschine, wie sie in Anspruch 1 beansprucht
ist, bereitgestellt. Zumindest in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Beschichtung auf einen oder
mehrere Bereiche der Schraubenrotoren und/oder die inneren Bohrungsoberflächen des
Gehäuses
aufgebracht.
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Bei
einer Anordnung kann ein reibungsarmes, verschleißfestes
Material auf der Rotorspitze bzw. dem Rotorende, wo die Rotoren
nominellen Kontakt mit dem Gehäuse
sowie normalen Kontakt miteinander haben können, abgeschieden werden. Diese
Anordnung ist nur eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wenn sie in Verbindung mit der anpassungsfähigen Beschichtung, wie in
Anspruch 1 beansprucht, verwendet wird. Die Rotoren wirken paarweise
miteinander sowie mit dem Gehäuse
zusammen. Zwar verringern geringe Bearbeitungstoleranzen das Lecken
aufgrund dieser Zusammenwirkungen zwischen den Rotoren selbst und auch
mit dem Gehäuse,
aber in Verbindung mit den geringen Toleranzen oder anstelle geringer
Toleranzen können
andere Dinge gemacht werden. Zu Beispielen für geeignete reibungsarme verschleißfeste Beschichtungen
gehören
eine vielschichtige Beschichtung aus diamantartigem Kohlenstoff
(DLC – diamond-like-carbon),
Beschichtungen aus Titannitrid und anderem Einzelmaterial, einschichtige
Nitridbeschichtungen, sowie Carbid- und Keramik-Beschichtungen,
die sowohl eine hohe Verschleißfestigkeit
als auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten haben.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
anpassungsfähige
Beschichtungen auf den inneren Bohrungsoberflächen des Gehäuses und/oder
in den Rotorvertiefungen angebracht sein. Zu Beispielen für geeignete
anpassungsfähige
Beschichtungen gehören
eine Eisenphosphat-Beschichtung, eine Magnesiumphosphat-Beschichtung,
Nickelpolymeramalgame und andere Materialien, die elastisch nachgeben,
wenn eine Kraft aufgebracht wird. Das Anbringen anpassungsfähiger Beschichtungen
auf den inneren Bohrungsoberflächen
des Gehäuses
und/oder in den Rotorvertiefungen kann das Lecken und die Öl-Dichtungserfordernisse
verringern, während
die Herstellungstoleranzen gelockert werden.
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Eine
Oberfläche,
die mit einem derartigen reibungsarmen, verschleißfesten
Material beschichtet oder in anderer Weise äquivalent behandelt ist, vergibt
einen Gleitkontakt eher als eine unbehandelte Oberfläche. Es
gibt auch insofern einen synergistischen Effekt im Zusammenhang
mit einer derartigen Behandlung, als die beschichtete Oberfläche eine größere Toleranz
gegenüber
Gleitkontakt hat. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlaubt es dies, dass der Kontaktstreifen
weiter von dem Teilungskreis weg bewegt wird, was die Kontaktkraft
weiter verringert und das Gesamtverschleißpotential gegenüber selbst
dem behandelten Rotor mit einem rückverlagerten Kontaktstreifen
verringert. Das Vorsehen des Kontaktstreifens nahe den Teilungskreisen
der Rotoren ist die übliche
Praxis, wie angegeben, und repräsentiert
den Wunsch, nahezu reinen Abrollkontakt zu haben.
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Die
Lage des Kontaktstreifens ist ein Konstruktionsmerkmal, und er kann
von dem Teilungskreis wegbewegt werden oder ansonsten angeordnet werden,
wo man will. Durch Wegbewegen des Kontaktstreifens von dem Teilungskreis
kann die Last zwischen den Rotoren verringert werden, und dies ist besonders
wichtig für
einen weiblichen Rotorantrieb. Wenn der Kontakt beginnt, sich von
dem Teilungskreis weg zu bewegen, gibt es mehr Gleitkontakt anstelle
von reinem Abrollkontakt. Der Blow Hole-Bereich, der den Leckbereich
bezeichnet, der von den kämmenden
Rotorspitzen und dem Rand des Scheitels zwischen benachbarten Bohrungen
einer Schraubenmaschine definiert wird, kann nur auf Null verringert
werden, wenn die jeweiligen Teilungskreise dem Fußkreis des
männlichen
Rotors und dem Kopfkreis des weiblichen Rotors entsprechen. Dies erfordert
notwendigerweise, dass der Kontaktstreifen als Reaktion auf Kompromisse
zwischen dem Übertragungswinkel,
dem Kontaktdruck, der maschinellen Bearbeitbarkeit des Fußradius
des männlichen
Rotors und der stattfindenden Menge an Gleiten, von dem Teilungskreis
entfernt angebracht wird.
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Der
Nachteil bei der Aufrechterhaltung dieses großen End-Laufspiels ist, das
Lecken von der Zone hohen Drucks in die Zone geringen Drucks zu erhöhen. Durch
Aufbringen einer verschleißfesten Beschichtung
mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten an der Endfläche der
Rotoren oder an der Oberfläche
des Endgehäuses,
oder durch Einsetzen eines beschichteten Teils zwischen den Rotorenden und
dem Endgehäuse,
kann das End-Laufspiel um mindestens 50% verringert werden. Die
Kompressorleistung wird wegen des verringerten Leckens an dem Ausstoßende verbessert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung sollte nun Bezug genommen werden auf
die folgende detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
davon, betrachtet in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, worin:
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1 ein
Querschnitt durch eine Schraubenmaschine ist;
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2 eine
Teil-Schnittansicht der Schraubenmaschine von 1 ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs des Ausstoßendes
der Schraubenmaschine von 1 ist;
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4 ein
vergrößerter Bereich
von 1 ist, wobei die verschiedenen Beschichtungen
veranschaulicht sind;
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5 eine
Teil-Schnittansicht ist, die eine DLC-Beschichtung auf den Rotorenden
zeigt;
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6 eine
Teil-Schnittansicht ist, die eine DLC-Beschichtung auf dem Ausstoß-Gehäuse zeigt;
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7 eine
Teil-Schnittansicht ist, die eine DLC-beschichtete Scheibe zeigt;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
einer DLC-Beschichtung ist; und
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9 eine
perspektivische Ansicht eines Axialschnitts des Rotorpaars von 1 ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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In 1 ist
eine Schraubenmaschine 10, wie ein Schraubenkompressor,
mit einem Rotor-Gehäuse
oder einer Rotor-Umschließung 12 mit
darin angebrachten überlappenden
Bohrungen 12-1 und 12-2 dargestellt. Ein weiblicher
Rotor 14 mit einem Teilungskreis PF ist
in der Bohrung 12-1 angebracht. Ein männlicher Rotor 16 mit
einem Teilungskreis PM ist in der Bohrung 12-2 angebracht.
Die parallelen Achsen, die durch die Punkte A und B angegeben werden, sind
senkrecht zur Ebene von 1 und durch eine Strecke, die
gleich der Summe des Radius RF des Teilungskreises
PF des weiblichen Rotors 14 und
des Teilungsradius RM des Teilungskreises
PM des männlichen
Rotors 16 ist, getrennt. Die durch den Punkt A bezeichnete
Achse ist die Drehachse des weiblichen Rotors 14, und im
wesentlichen die Zentralachse der Bohrung 12-1, deren Durchmesser
im wesentlichen dem Durchmesser des Kopfkreises TF des
weiblichen Rotors 14 entspricht. In ähnlicher Weise ist die durch den
Punkt B bezeichnete Achse die Drehachse des männlichen Rotors 16,
und im wesentlichen die Zen tralachse der Bohrung 12-2,
deren Durchmesser im Allgemeinen dem Durchmesser des Kopfkreises
TM des männlichen
Rotors 16 entspricht. Typischerweise sind die Mittenlinien
des Rotors und der Bohrung um einen sehr kleinen Betrag versetzt,
um Spiel und Biegung auszugleichen. Unter Vernachlässigung
des Spiels bei Betrieb schneidet die Fortsetzung der Bohrung 12-1 durch
den überlappenden
Bereich mit der Bohrung 12-2 die Linie A-B am Tangentialpunkt
mit dem Fußkreis
RMR des männlichen Rotors 16.
In ähnlicher
Weise schneidet die Fortsetzung der Bohrung 12-2 durch
den überlappenden
Bereich mit der Bohrung 12-1 die Linie A-B am Tangentialpunkt
mit dem Wurzelkreis RFR des weiblichen Rotors 14,
und dieser gemeinsame Punkt wird mit Bezug auf den weiblichen Rotor 14 als
F1, und mit Bezug auf den männlichen
Rotor 16 als M1 bezeichnet.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
hat der weibliche Rotor 14 sechs Erhebungen oder Spitzen, 14-1,
die durch sechs Rillen oder Auskehlungen, 14-2, getrennt
werden, während
der männliche
Rotor 16 fünf
Erhebungen oder Spitzen, 16-1, hat, die durch fünf Rillen
oder Auskehlungen, 16-2, getrennt werden. Dementsprechend
ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors 16 6/5 oder 120% derjenigen
des Rotors 14. Entweder der weibliche Rotor 14 oder
der männliche
Rotor 16 kann mit einer Antriebsmaschine (nicht veranschaulicht)
verbunden sein und als der Antriebsrotor dienen. Andere Kombinationen
der Anzahl weiblicher und männlicher
Erhebungen und Rillen können
ebenfalls verwendet werden.
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Auf
die 2 und 3 Bezug nehmend, hat der Rotor 14 einen
Wellenbereich 14-3 mit einer Schulter 14-4, die
zwischen dem Wellenbereich 14-3 und dem Rotor 14 ausgebildet
ist. Der Wellenbereich 14-3 des Rotors 14 wird
in einem Auslass- oder Ausstoß-Gehäuse 13 von
einem oder mehreren Lager(n) 30 gehalten. In ähnlicher
Weise hat der Rotor 16 einen Wellenbereich 16-3 mit
einer Schulter 16-4, die zwischen dem Wellenbereich 16-3 und
dem Rotor 16 ausgebildet ist. Der Wellenbereich 16-3 des
Rotors 16 wird in einem Auslass-Gehäuse 13 von einem oder
mehreren Lager(n) 31 gehalten. Die Wellenbereiche 14-5 und 16-5 der
Rotoren 14 bzw. 16 an der Ansaugseite werden in
dem Rotorgehäuse 12 von Rollenlagern 32 bzw. 33 haltend
aufgenommen.
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Im
Betrieb als ein Kühlmittelkompressor dreht
sich der Rotor 16, unter der Annahme, dass der männliche
Rotor 16 der Antriebsrotor ist, unter Eingriff in den Rotor 14 und
dessen Drehung bewirkend. Das Zusammenwirken der sich drehenden
Rotoren 16 und 14, die in den jeweiligen Bohrungen 12-1 und 12-2 angeordnet
sind, zieht Kühlmittelgas über den Ansaugeinlass 18 in
die Rillen der Rotoren 16 und 14, die ineinander
greifen, um Gasvolumina einzuschließen und das heiße komprimierte
Gas zu der Ausstoßöffnung 19 zu
führen.
Das eingeschlossene Gas, das auf die Rotoren 14 und 16,
die beweglich sind, einwirkt, hat die Tendenz, die Ausstoßenden 14-4 und 16-4 von
der Auslass-Gehäuseoberfläche 13-1 zu
trennen, um den Leckdurchgang zu erzeugen/vergrößern. Die Bewegung der Rotoren 14 und 16 von
der Auslass-Gehäuseoberfläche 13-1 weg führt zur
Bewegung der Rotoren 14 und 16 in Richtung oder
in Eingriff mit der Oberfläche 12-3 des
Rotorgehäuses 12 durch
die Schultern 14-6 bzw. 16-6. Zusätzlich zu
dem Leckweg zwischen den Rotorschultern 14-4 und 16-4 und
der Auslass-Gehäuseoberfläche 13-1 kann
ein Lecken über
die Kontaktlinie zwischen den Rotoren 14 und 16 sowie
zwischen den Spitzen der Erhebungen 14-1 bzw. 16-1 und
den Bohrungen 12-1 bzw. 12-2 auftreten. Das Lecken über die
Erhebungen/Kontaktlinie kann durch die Verwendung von Öl zur Dichtung
verringert werden, aber das Öl
erzeugt einen Verlust durch viskoses Schleppen zwischen den beweglichen
Teilen und muss aus dem ausgestoßenen Gas entfernt werden.
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Wie
hierin vorstehend angegeben, ist der Kontaktstreifen durch Null-Spiel
anstatt durch die Position definiert. 4 zeigt
einen vergrößerten Bereich
von 1, um die Verschiebung des Kontaktstreifens gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Der Kontaktstreifen würde innerhalb
des Teilungskreises PF des weiblichen Rotors 14,
was in dem Bereich der weiblichen Spitze 14-1 ist, und
außerhalb
des Teilungskreises PM des männlichen
Rotors 16, was in dem Bereich des männlichen Fußes 16-2 ist, angeordnet
sein.
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Für einen ölfreien
Kompressor müssen
die Rotorspitzen so nahe wie möglich
an die Rotor-Gehäusebohrungen 12-1 und 12-2 gebracht
werden, um das Lecken zu verringern, da kein Öl zur Dichtung verwendet werden
kann. Der Verschleiß und
der Energieverlust aufgrund der Reibung zwischen den Rotorspitzen
und dem Gehäuse
ist exzessiv, wenn es zwischen den Rotoren und dem Gehäuse einen
Kontakt gibt. Selbst wenn die Rotoren geschmiert sind, kann es ein
Lecken durch die Öldichtung
geben, und das Öl
muss aus dem Kühlmittel
entfernt werden, um sein Zirkulieren durch das Kühlmittelsystem unter Verschlechterung
der Wärmeübertragungs-Effizienz zu
minimieren, sowie um das notwendige Öl zur Schmierung in dem Kompressor
zu behalten.
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Bei
einer Anordnung wird ein reibungsarmes, verschleißfestes
Material auf den Spitzen oder Erhebungen
14-1 und
16-1 der
Rotoren
14 bzw.
16 abgeschieden. Diese Anordnung
ist nur gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn sie in Verbindung mit der anpassungsfähigen Beschichtung,
wie in Anspruch 1 beansprucht, verwendet wird. Eine geeignete reibungsarme
verschleißfeste
Beschichtung ist eine reibungsarme Beschichtung aus diamantartigem
Kohlenstoff (DLC – Diamond-Like-Carbon)
des Typs, der örtlich
auf der Spitzenoberfläche
der Leitschaufel in einem Rotationskompressor, wie in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 5,672,054 offenbart,
verwendet wird. Eine derartige DLC-Beschichtung dient dazu, die
Schmierungsschwierigkeiten zu überwinden,
die mit der Verwendung neuer Öl- und
Kühlmittel-Kombinationen
verbunden sind. Die DLC-Beschichtung ist insofern sowohl schmierfähig als
auch verschleißfest,
wie detailliert in dem
US-Patent
5,672,054 diskutiert, als sie aus alternierenden Schichten
aus einem harten Material, wie Wolframcarbid, und amorphem Kohlenstoff
aufgebaut ist.
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Beispiele
für andere
geeignete reibungsarme, verschleißfeste Beschichtungen umfassen
Beschichtungen aus Titannitrid und andere Einzelschicht-Nitridbeschichtungen
aus einem einzigen Material, sowie Carbid- und Keramik-Beschichtungen,
die sowohl eine hohe Verschleißfestigkeit
als auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten haben. Die Anwesenheit
einer reibungsarmen, verschleißfesten
Beschichtung auf den Spitzen oder in den Vertiefungen von Erhebungen
der jeweiligen Rotoren schafft mehrere Vorteile. Erstens ist ein
Betrieb ohne Öl
oder mit weniger Öl
bezüglich
der Rotoren ohne übermäßigen Verschleiß oder übermäßige Reibung möglich. Zweitens
können
die Bearbeitungstoleranzen gelockert werden, weil ein gewisser Kontakt
mit den Rotorbohrungen toleriert werden kann. Drittens kann das
Erfordernis einer Öldichtung
zwischen den Rotoren und den Rotorbohrungen wegen der Möglichkeit,
mit weniger Spiel zwischen den Rotorspitzen oder Rotorerhebungen 14-1 und 16-1 und den
Rotorbohrungen 12-1 bzw. 12-2 laufen zu lassen,
verringert oder beseitigt werden.
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Weil
der Kontaktstreifen auf dem weiblichen Rotor 14 nahe der
Spitze liegt, kann eine einzige DLC-Beschichtung verwendet werden,
um beide Bereich von Interesse auf dem weiblichen Rotor wegen ihres
schmalen Zwischenraums oder ihrer Überlappung, in Abhängigkeit
von den Rotorprofilen, zu bedecken. Die einzige DLC-Beschichtung 40 auf
dem weiblichen Rotor ist wegen der Einfachheit der Herstellung bevorzugt,
wie in 4 veranschaulicht. Der Bereich 40-1 der
Beschichtung 40 entspricht dem Kontaktstreifen, und der
Bereich 40-2 entspricht dem Bereich der Spitze oder der
Erhebung 14-2, der der Bohrung 12-1 am nahesten
kommt. Die entsprechenden DLC-Beschichtungen auf dem männlichen
Rotor 16 sind weiter getrennt, wobei die auf den Rotorspitzen
abgeschiedene Beschichtung 60 und die nahe dem Fußbereich
abgeschiedene Beschichtung 60 dem Kontaktstreifen entspricht.
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Wie
die Rotorspitzen werden die Rotorenden mit einem Spiel laufengelassen,
das einen Leckweg darstellt.
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Eine
DLC-Beschichtung kann an den Ausstoß-Stirnseiten der Rotoren,
an den gegenüberliegenden
Oberflächen
des Ausstoß-Gehäuses 13 oder auf
einem beschichteten Einsatz, der zwischen den Rotoren und dem Ausstoß-Gehäuse 13 angeordnet ist,
aufgetragen werden, wodurch das Laufspiel, und dadurch der Leckweg,
verringert wird. Was nun 5 betrifft, ist eine DLC-Beschichtung
auf die Ausstoßenden
der Rotoren 14 und 16 aufgetragen. Speziell ist
eine DLC-Beschichtung 42 auf das Ausstoßende des weiblichen Rotors 14 aufgetragen,
und eine DLC-Beschichtung 62 ist auf das Ausstoßende des
männlichen
Rotors 16 aufgetragen. Weil die DLC-Beschichtungen 42 und 62 einen
gewissen Kontakt mit der Auslass-Gehäuseoberfläche 13-1 aufnehmen
können,
kann ein verringertes End-Laufspiel, mit verringertem Lecken, verwendet
werden. Was nun 6 betrifft, ist die DLC-Beschichtung 82 auf
die Gehäuseoberfläche 13-1 aufgetragen,
statt auf die Enden der Rotoren 14 und 16, wie
in der Ausführungsform
von 5. In der Anordnung von 7 ist ein
getrenntes Element 90 zwischen den Enden der Rotoren 14 und 16 und
der Gehäuseoberfläche 13-1 angebracht.
Weil das Element 90 mit dem Querschnitt der Bohrungen 12-1 und 12-2 übereinstimmt, ist
es nicht zur Drehung in der Lage, und die relative Bewegung findet
zwischen dem Element 90 und den Ausstoßenden der Rotoren 14 und 16 statt.
Dementsprechend braucht nur die Oberfläche des Elements 90,
die zu den Rotoren 14 und 16 weist, mit einer DLC-Beschichtung 92 ausgestattet
zu werden. In den Anordnungen der 5 bis 7 ist
eine DLC-Beschichtung dergestalt zwischen den Enden der Rotoren 14 und 16 und
der Oberfläche 13-1 angebracht,
dass ihr Schmiervermögen
die Rotoren und das Gehäuse
während
eines gelegentlichen Kontakts vor Verschleiß schützt, wodurch sie das Verringern
des End-Laufspiels und das Verengen des Leckwegs erlaubt.
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Was
nun 8 betrifft, ist ein stark übertriebener Querschnitt veranschaulicht,
der für
die Beschichtungen 40, 42, 60, 61, 82 und 92 typisch
ist, wenn er auch mit 40 bezeichnet ist. Die DLC-Beschichtung 40 ist
aus harten Doppelschichten 40' und schmierfähigen Doppelschichten 40'' aufgebaut. Der Bereich der Doppelschicht-Dicke
ist 1 bis 20 nm, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 5 und 10
nm ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine anpassungsfähige
Beschichtung, die in Form schleifbar oder in Form extrudierbar sein
kann, auf die Rotoren 14 und 16 und/oder auf die
Bohrungen 12-1 und 12-2 aufgetragen. Es können zwar
die gesamten Rotoren und Bohrungen beschichtet werden, aber eine örtlich begrenzte
Beschichtung in den Rotor-Auskehlungen oder -Vertiefungen 14-2 bzw. 16-2, wie
in 9 veranschaulicht, schafft im Wesentlichen alle
Vorteile bezüglich
des Zusammenwirkens zwischen den Rotoren. Wenn auch der Kontaktstreifen
ein spielfreier Bereich ist und eine präzise maschinelle Bearbeitung
erfordert, können
die Toleranzen bezüglich
des Zusammenwirkens zwischen dem Rest der Rotorkeulenprofile gelockert
werden. Zusätzlich
passt sich die anpassungsfähige
Beschichtung der Bohrungen 12-1 und 12-2 während des
tatsächlichen
Betriebs an die Biegung der Rotoren 14 und 16 an,
um die Dichtfunktion beizubehalten. Mit Bezugnahme auf die 4 und 9,
können
die weiblichen Rotorvertiefungen mit der anpassungsfähigen Beschichtung 44 ausgestattet
werden, und die männliche
Rotorvertiefung kann mit der anpassungsfähigen Beschichtung 64 ausgestattet
werden. Zusätzlich
können
die Bohrungen 12-1 und 12-2 mit der anpassungsfähigen Beschichtung 44 ausgestattet werden.
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Es
werden plastisch anpassungsfähige
Beschichtungen verwendet, die ausgewählt werden aus einer Gruppe,
wozu Eisenphosphat, Magnesiumphosphat, Nickelpolymeramalgame, Nickelzinklegierungen,
Aluminiumsiliciumlegierungen mit Polyester und Aluminiumsiliciumlegierungen
mit Polymethylmethacrylat (PMMA) gehören. Auch können übliche Beschichtungsverfahren,
wozu beispielsweise thermisches Spritzen, physikalische Dampfabscheidung (PVD),
chemische Dampfabscheidung (CVD) oder eine beliebige geeignete wässrige Abscheidung
gehören,
verwendet werden, um die Oberflächen
der Schraubenmaschine der vorliegenden Erfindung zu behandeln.
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Wenn
auch die vorliegende Erfindung speziell hinsichtlich einer Doppelrotor-Schraubenmaschine
veranschaulicht und beschrieben wurde, ist sie auf Schraubenmaschinen,
die drei oder mehr Rotoren verwenden, anwendbar. Es ist daher beabsichtigt,
dass die vorliegende Erfindung nur durch den Umfang der angefügten Ansprüche begrenzt
wird.