用于螺桿機的壓縮機組的轉(zhuǎn)子對的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>流體壓力執(zhí)行機構(gòu);一般液壓技術(shù)和氣動零部件的制造及其應(yīng)用技術(shù)

無論是螺桿壓縮機形式還是螺桿膨脹機形式的螺桿機都于幾十年前開始投入實際使用。配置為螺桿壓縮機的螺桿機在多個領(lǐng)域取代往復(fù)活塞式壓縮機用作壓縮機。通過彼此嚙合的螺旋副的原理，使用特定工作效率不僅僅可以壓縮氣體。用作真空泵的應(yīng)用同樣開始使用螺桿機，以實現(xiàn)真空。最后，通過引入以其它方式受壓氣體也可以產(chǎn)生工作效率，使得借助于螺桿機的原理，也可以從受壓的氣體中贏得機械能量。

螺桿機通常具有兩個彼此平行布置的軸，一方面主轉(zhuǎn)子位于其上，而另一方面副轉(zhuǎn)子位于其上。主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子以相應(yīng)的螺桿狀的齒部彼此嚙合。在齒部和容納主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的壓縮機殼之間，通過齒槽容積形成壓縮室(工作腔)。從進(jìn)氣區(qū)域出發(fā)，通過主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，首先關(guān)閉工作腔，并且接下來持續(xù)地減小其容積，使得開始壓縮介質(zhì)。最后，在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時，朝向壓力窗開啟工作腔，并且將介質(zhì)排出至壓力窗。設(shè)計為螺桿壓縮機的螺桿機通過該內(nèi)部壓縮的過程與羅茨鼓風(fēng)機區(qū)分開來，因為羅茨鼓風(fēng)機工作時沒有內(nèi)部壓縮。

根據(jù)所要求的壓力比(輸出壓強與輸入壓強的比例)而不同的齒數(shù)比對于有效率的壓縮來說是有意義的。

根據(jù)齒數(shù)比，典型的壓力比可以位于1.1至20之間，其中壓力比是壓縮終壓力相對于抽吸壓力的比例?？梢詥渭壔蚨嗉壍貙崿F(xiàn)壓縮?？色@得的終壓力可以位于例如1.1bar至20bar的范圍內(nèi)。只要在此或者接下來在當(dāng)前申請中涉及到壓力說明時均使用“bar”為單位，此類壓力說明均分別指的是絕對壓力。

除了上面已經(jīng)提及的作為真空泵或者作為螺桿膨脹機的功能，螺桿機還在不同技術(shù)領(lǐng)域中用作壓縮機。特別優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是氣體的壓縮，例如空氣或者惰性氣體(氦氣、氮氣等)。然而，也可能將螺桿機用于壓縮制冷劑，例如用于空調(diào)系統(tǒng)或者制冷應(yīng)用，盡管這會在結(jié)構(gòu)方面特別地提出其它要求。對于較高壓力比下氣體的壓縮，大多以噴液式壓縮進(jìn)行工作，特別地以噴油式壓縮進(jìn)行工作；然而，也可能根據(jù)干式壓縮的原理驅(qū)動螺桿機。在低壓范圍內(nèi)，螺桿壓縮機有時也稱作螺桿鼓風(fēng)機。

在過去的幾十年中，已經(jīng)取得了螺桿機的可制造性、可靠性、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性以及效率等方面的顯著的成功。其中，改進(jìn)或者說最優(yōu)化通常指的是效率的最優(yōu)化，其取決于轉(zhuǎn)子的輪齒數(shù)、包角以及長度/直徑比。直到最近才將端面截面也融合進(jìn)入最優(yōu)化程序。

所做的嘗試示出，轉(zhuǎn)子的端面截面(特別是副轉(zhuǎn)子的端面截面)對能量效率有重大的影響。為了遵守嚙合定律，副轉(zhuǎn)子的端面截面必須在主轉(zhuǎn)子的端面截面中找到其對應(yīng)。在此，轉(zhuǎn)子在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的平面內(nèi)的剖面(或輪廓，Profil)標(biāo)記為端面截面?，F(xiàn)有技術(shù)中同時公開了端面截面生成的不同種類，例如基于轉(zhuǎn)子或者齒條的端面截面生成方法。如果已經(jīng)決定好特定的方法，則在第一步中生成第一草擬的端面截面。傳統(tǒng)方式中，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，在接下來的多個(加工)步驟中繼續(xù)對其進(jìn)行最優(yōu)化。

在此，不僅已知最優(yōu)化目標(biāo)本身(能量效率、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、低成本)，還已知該事實，即某個參數(shù)的改進(jìn)部分地必然導(dǎo)致另一參數(shù)的劣化。然而，缺少具體的解決方案，即如何能夠取得好的整體最優(yōu)化結(jié)果(即不同單個參數(shù)最優(yōu)化之間的折衷)。

接下來會示例性地闡述若干最優(yōu)化方法，其相關(guān)于能量效率、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和成本的改進(jìn)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中公開。此外還會提及在此會出現(xiàn)的問題。

1能量效率

能夠以已知的方式，通過最小化壓縮機組中的內(nèi)部泄漏并且特別地通過減小主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子之間的縫隙，有利地影響壓縮機組的能量效率。具體地，在此需要區(qū)分剖面縫隙和吹孔：

·壓力側(cè)工作腔通過剖面縫隙與進(jìn)氣側(cè)直接連接，并由此實現(xiàn)用于回流的盡可能大的壓差。

·連續(xù)的工作腔通過理論上并非必要的通路彼此相連，該通路標(biāo)記為吹孔。而吹孔部分地也標(biāo)記為齒頂磨圓開口。通過對剖面進(jìn)行齒頂磨圓，特別地通過對副轉(zhuǎn)子的剖面進(jìn)行齒頂磨圓得到該吹孔。壓力側(cè)的工作腔通過壓力側(cè)的吹孔與分別相鄰的工作腔相連，吸入側(cè)的工作腔通過吸入側(cè)的吹孔與分別相鄰的工作腔相連。只要沒有相反的說明，下文中的術(shù)語“吹孔”均理解為“壓力側(cè)吹孔”。

理想地，為了將內(nèi)部泄漏最小化，短的剖面縫隙長度與小(壓力側(cè))吹孔結(jié)合。然而，這兩個變量原則上是相反的。這就是說，吹孔設(shè)計的越小，剖面縫隙長度不可避免地更大。相反地，剖面縫隙長度越短，吹孔就越大。而這在例如黑爾珀茨的論文“Methode zur stochastischen Optimierung von Schraubenrotorprofilen”(《用于隨機最優(yōu)化螺桿轉(zhuǎn)子剖面的方法》)(多特蒙德，2003，第162頁)中有闡述。

以已知的方式，通過配置為平坦的剖面達(dá)到對于短剖面縫隙長度的要求，其中副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度相應(yīng)地小。而剖面配置為平坦(淺剖面深度)或深(大剖面深度)的問題在此通過所謂的“副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度”得以明確量化，其將齒頂圓半徑和齒根圓半徑之間的差與副轉(zhuǎn)子的齒頂圓半徑聯(lián)系起來。該值越大，壓縮機組越緊湊，并且在相同的外部尺寸的情況下，具有例如相對于類似壓縮機組更大的供給量。

配置為極平坦的剖面相應(yīng)地具有較差的結(jié)構(gòu)容積利用率，這就是說，其導(dǎo)致具有相比較地高材料消耗或者說相比較地高制造成本的、較大的壓縮機組。

如上所述，壓力側(cè)吹孔不能配置得過大，以便將已經(jīng)壓縮過的介質(zhì)進(jìn)入之前的工作腔(即進(jìn)入壓力較低的工作腔)的回流最小化。此類回流提高了用于總共獲得的輸送量的能量消耗，并且導(dǎo)致壓縮期間溫度和壓力水平的意外提升，這都會降低效率。通過將端面截面中剖面的齒頂磨圓配置為較小，吹孔的面積(吹孔面積)可以保持為較小。具體地，這可以通過副轉(zhuǎn)子的在先的齒面的齒頂范圍內(nèi)以及主轉(zhuǎn)子的在后的齒面的齒頂范圍內(nèi)的猛烈彎曲引發(fā)。然而，該彎曲越猛烈，就會更早地陷入生產(chǎn)技術(shù)的極限范圍，因為這會導(dǎo)致例如在制造主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子時，剖面銑刀以及剖面磨削砂輪上的高磨損。

相反地，吸入側(cè)的大吹孔并不對能量效率產(chǎn)生消極的效果，因為僅僅進(jìn)氣范圍內(nèi)的工作腔在相同壓力下通過該吹孔彼此連接。

造成降低效率的內(nèi)部泄漏的另一原因是所謂的腔室楔形容積，其可以在將最后的工作腔(即其中籠罩有最高壓力的工作腔)排出至壓力窗時產(chǎn)生。那么自轉(zhuǎn)子的特定轉(zhuǎn)動角位置起，工作腔不再與壓力窗連接。在兩個轉(zhuǎn)子與壓力側(cè)殼體端壁之間保留有所謂的腔室楔形容積。

該腔室楔形容積是不利的，因為封住的壓縮過的介質(zhì)不再被排出至壓力窗，而在轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動時卻仍然繼續(xù)壓縮介質(zhì)，這會導(dǎo)致不必要高的功率消耗(用于過壓縮)、不必要高的附加熱量輸入、噪聲發(fā)展以及特別是轉(zhuǎn)子的滾動軸承的使用壽命的縮短。另外，通過封入腔室楔形容積的部分在過壓縮后返回吸入側(cè)，并且因此不能供壓縮空氣用戶使用，比功率惡化。對于噴油式壓縮機，附加地有不可壓縮的油存在于腔室楔形中，并且由此被擠壓。

2運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性

然而，還有其它屬性(例如運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性)同樣對主轉(zhuǎn)子或者說副轉(zhuǎn)子的好的剖面具有決定性影響。

除了主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的齒面之間好的齒面貼合以及低的相對速度，將驅(qū)動扭矩分配至兩個轉(zhuǎn)子同樣對于運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性有決定性效果。已知地，不適宜的分配會頻繁導(dǎo)致副轉(zhuǎn)子的所謂的轉(zhuǎn)子摩擦(Rotorklappern)，其中副轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子有未定義的齒面接觸，并且副轉(zhuǎn)子因此交替地與在先的和在后的主轉(zhuǎn)子齒面接觸。如果兩個轉(zhuǎn)子通過同步變速器保持間距，則上述轉(zhuǎn)子摩擦必然移動進(jìn)入同步變速器。好的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性不僅僅保證壓縮機組的較低的聲排放，還負(fù)責(zé)提供更不容易震動的壓縮機組、滾動軸承的長使用壽命以及轉(zhuǎn)子齒部中的低的摩擦。

3成本

特別是可生產(chǎn)性以及結(jié)構(gòu)容積利用率的程度都對螺桿壓縮機組的材料成本和生產(chǎn)成本產(chǎn)生效果。

通過大的齒槽容積實現(xiàn)具有較高結(jié)構(gòu)容積利用率的緊湊型壓縮機組，這再次取決于剖面深度和齒厚。

越繼續(xù)提高相對剖面深度，就能實現(xiàn)越高的結(jié)構(gòu)容積利用率，但同時在運轉(zhuǎn)性能和可生產(chǎn)性方面出現(xiàn)問題的風(fēng)險也同時更高。

·隨著剖面深度的增加，特別是副轉(zhuǎn)子的齒廓必然變得越來越薄并且由此變得更易彎。這使得轉(zhuǎn)子越來越溫度敏感，并且整體來看對于壓縮機組之間的縫隙產(chǎn)生不良效果?？p隙對于內(nèi)部泄漏(即從壓力較高的壓縮腔到吸入側(cè)方向的回流)有重大影響，并且會因此使壓縮機組的能量效率惡化。

·另外，對于易彎的輪齒來說，轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過程中的難度上升。

○因此例如在剖面磨削過程中，無法保持特別地對于形狀公差的總歸已經(jīng)很高的要求的風(fēng)險上升。

○此外，易彎的輪齒要求剖面銑削和接下來的剖面磨削時更低的進(jìn)給和切削速度，并且由此延長加工時間并因此提高制造成本。

·增加的剖面深度也導(dǎo)致轉(zhuǎn)子本身易彎。轉(zhuǎn)子配置的越易彎，轉(zhuǎn)子駛向彼此或者說在壓縮機殼內(nèi)起動轉(zhuǎn)子的危險就增加的更多。為了保證運行安全，即便在高溫或者說高壓下，也由此必須將縫隙的尺寸設(shè)計的更大。這再次對于壓縮機組的能量效率產(chǎn)生消極的效果。

4結(jié)論

上文中的闡述示出，單個特性參數(shù)的最優(yōu)化分別對于自身來說是稍微符合目的的，然而對于好的整體結(jié)果來說，必須在不同的(并且部分地相矛盾的)要求之間找到折衷。

在文獻(xiàn)中已經(jīng)多次探討過用于生成螺桿轉(zhuǎn)子剖面的理論計算基礎(chǔ)，并且也說明了好的端面截面剖面的一般標(biāo)準(zhǔn)。通過由格雷芬爾開發(fā)的計算機程序，可以例如創(chuàng)建并且修正轉(zhuǎn)子剖面(大學(xué)授課資格論文“Die computergestützte Entwicklung der Flankenprofile für Sonderverzahnugen von Schraubenkompressoren”(《計算機保護(hù)地開發(fā)用于螺旋壓縮機的專用齒部的齒廓》)，維也納，2010)。

黑爾珀茨在其論文“Methode zur stochastischen Optimierung von Schraubenrotorprofilen”(《用于隨機最優(yōu)化螺桿轉(zhuǎn)子剖面的方法》)(多特蒙德，2003)中研究了由草擬的剖面出發(fā)的自動化的最優(yōu)化，其中考慮到了不同地加權(quán)的特性參數(shù)。

相應(yīng)地，本發(fā)明的目的在于給出一種用于螺桿機的壓縮機組的轉(zhuǎn)子對，其在較高的運行安全和值得贊賞的制造成本下仍以較高的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和特別的能量效率著稱。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1、15或29的特征的轉(zhuǎn)子對得以實現(xiàn)。有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中給出。另外，該目的也通過包括相應(yīng)地設(shè)計的轉(zhuǎn)子對的壓縮機組得以實現(xiàn)。

轉(zhuǎn)子幾何形狀的特征基本上在于端面截面的形狀以及在于轉(zhuǎn)子長度和包角，參見“Methode zur stochastischen Optimierung von Schraubenrotorprofilen”(《用于隨機最優(yōu)化螺桿轉(zhuǎn)子剖面的方法》)(馬庫斯·黑爾珀茨于2003年在多特蒙德完成的論文的第11和12頁)。

在端面截面觀察中，副轉(zhuǎn)子或者說主轉(zhuǎn)子具有預(yù)定數(shù)量的、為每個轉(zhuǎn)子相同設(shè)計的輪齒，而該預(yù)定的數(shù)量通常對于每個轉(zhuǎn)子來說是不同的。圍繞穿過軸線C1或者說C2畫出的、輪齒頂點上方的最外部的圓分別標(biāo)記為齒頂圓。穿過轉(zhuǎn)子的外表面上最靠近該軸線的點的圓在端面截面中被定義為齒根圓。肋狀件被稱作轉(zhuǎn)子的輪齒。槽(或者說凹口)被相應(yīng)地標(biāo)記為齒槽。在齒根圓上以及上方的輪齒的面積定義齒廓。肋狀件的輪廓定義齒廓的走向。為齒廓定義了最低點F1和F2以及頂點F5。頂點F5或者說H5由齒廓的徑向最外部的點定義。如果齒廓具有多個到由軸線C1或者說C2定義的中點的最大徑向距離相同的點，則齒廓在其徑向的外部端部跟隨齒頂圓上的圓弧，而頂點F5因此精確地位于該圓弧的中心。在兩個相鄰的頂點F5之間定義有齒槽。

在所觀察的以及分別相鄰的輪齒之間的、在徑向上最靠近軸線C1或者說C2的點定義最低點F1和F2。這在此對于下面的情況也適用，即多個點同樣地接近軸線C1或者說C2，即齒廓在其最深的點處分段地跟隨齒根圓，而相應(yīng)的最低點F1或者說F2因此位于處于齒根圓上的該圓弧的一半處。

最后，通過主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的相互嚙合，為副轉(zhuǎn)子和主轉(zhuǎn)子分別定義了滾動圓。對于螺桿機，以及對于齒輪或者摩擦輪，在齒部的端面截面中始終存在兩個圓周，這兩個圓周在運動過程中相互滾動。在當(dāng)前情況下，主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子相互滾動時所在的這些圓周標(biāo)記為對應(yīng)的滾動圓?？梢越柚谳S距和齒數(shù)比，確定主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的滾動圓直徑。

在滾動圓上，主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的圓周速度一致。

最后還定義了輪齒和對應(yīng)的齒頂圓KK之間的齒槽面積，即副轉(zhuǎn)子NR在兩個相鄰頂點F5之間的剖面走向(或輪廓曲線，Profilverlauf)與齒頂圓KK₁之間的齒槽面積A6，或者說面積A7被定義成主轉(zhuǎn)子(HR)在兩個相鄰頂點H5之間的剖面走向與齒頂圓KK₂之間的齒槽面積。

副轉(zhuǎn)子(然而還有主轉(zhuǎn)子)的齒廓具有在旋轉(zhuǎn)方向上分別在先的齒面，還具有在旋轉(zhuǎn)方向上在后的齒面。對于副轉(zhuǎn)子(NR)，在先的齒面在下文中被標(biāo)記為F_V，而在后的齒面被標(biāo)記為F_N。

在后的齒面F_N在其位于齒頂圓和齒根圓之間的部段上形成點，其中齒廓的走向的曲率改變。該點在下文中標(biāo)記為F8，并且將在后的齒面F_N下分為位于F8和齒頂圓之間的凸出彎曲的部分以及在齒根圓和F8之間的凹進(jìn)彎曲的部分。在觀察突出介紹的曲率更換時，不考慮(例如由密封條或者由其它本地剖面改組造成的)小部分的剖面改變。

在純端面截面之外，還有下列轉(zhuǎn)子(特別是副轉(zhuǎn)子)的概念或者說參數(shù)對于三維設(shè)計方案是至關(guān)重要的：首先定義了包角Φ。該包角是端面截面從吸入側(cè)轉(zhuǎn)子端面至壓力側(cè)轉(zhuǎn)子端面所扭轉(zhuǎn)的角度，為此也參見關(guān)于圖8的進(jìn)一步闡述。

主轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子長度L_HR，其定義為吸入側(cè)主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面至壓力側(cè)主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面的距離。彼此平行延伸的副轉(zhuǎn)子第一軸線C1與主轉(zhuǎn)子第二軸線C2之間的距離在下文中標(biāo)記為軸距a。要指明的是，在大多數(shù)情況下，主轉(zhuǎn)子的長度L_HR對應(yīng)于副轉(zhuǎn)子的長度L_NR，其中對于副轉(zhuǎn)子，該長度也理解為吸入側(cè)副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面至壓力側(cè)副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面之間的距離。最后，定義了轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a，即主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子長度相對于軸距的比例。就此而言，該比例L_HR/a是適用于轉(zhuǎn)子剖面的軸向標(biāo)注尺寸的量度標(biāo)準(zhǔn)。

通過主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子彼此之間的協(xié)同作用產(chǎn)生嚙合線或者說剖面縫隙。在此按如下方式產(chǎn)生嚙合線：根據(jù)轉(zhuǎn)子在特定點處的轉(zhuǎn)動角位置，在無間隙地嚙合的情況下，主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的齒面接觸彼此。這些點標(biāo)記為嚙合點。所有嚙合點的幾何位置稱作嚙合線，并且已經(jīng)根據(jù)二維中轉(zhuǎn)子的端面截面對其進(jìn)行計算，參見圖7j。

在端面截面觀察中，嚙合線被兩個中點C1和C2之間的連接線劃分為兩個部段，而且劃分為(相對較短的)吸入側(cè)部段和(相對較長的)壓力側(cè)部段。

附加地說明包角和轉(zhuǎn)子長度(＝吸入側(cè)端面和壓力側(cè)端面之間的距離)時，也三維地擴(kuò)展嚙合線，并且嚙合線對應(yīng)于主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的接觸線。三維嚙合線到端面截面平面的軸向投影再次給出根據(jù)圖7j圖解的二維嚙合線。概念“嚙合線”在文獻(xiàn)中既用于二維觀察，也用于三維觀察。然而，在下文中，只要沒有相反的說明，術(shù)語“嚙合線”均應(yīng)理解為二維的嚙合線，也就是理解為在端面截面上的投影。

如下定義剖面嚙合縫隙：在螺紋機床的實際壓縮機組中，對于主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子之間的安裝軸距，在兩個轉(zhuǎn)子之間存在有間隙。主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子之間的縫隙標(biāo)記為剖面嚙合縫隙，并且是所有點的幾何位置，而在這些點中，兩個成組的轉(zhuǎn)子彼此接觸或者彼此之間具有最小的距離。通過剖面嚙合縫隙，要壓縮和要排出的工作腔與仍舊與吸入側(cè)有接觸的腔室連接。因此，在剖面嚙合縫隙上有總體最大的壓力比。通過剖面嚙合縫隙，已經(jīng)壓縮的工作液再次回運至吸入側(cè)，并且壓縮的效率因此降低。因為在無間隙嚙合的情況下，剖面嚙合縫隙指的是嚙合線，所以剖面嚙合縫隙也被標(biāo)記為“準(zhǔn)嚙合線”。

通過剖面的輪齒的齒頂磨圓產(chǎn)生工作腔之間的吹孔。工作腔通過吹孔與在先的和在后的工作腔相連，使得(相反于剖面嚙合縫隙)在吹孔上只有工作腔相對于接下來的工作腔的壓差。

此外，對于螺桿機來說已知的是，特定的輪齒副是常見的，例如主轉(zhuǎn)子具有3個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有4個輪齒的轉(zhuǎn)子對，或者主轉(zhuǎn)子具有4個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有5個輪齒的轉(zhuǎn)子對，或者還有主轉(zhuǎn)子具有5個輪齒并且而副轉(zhuǎn)子具有6個輪齒的轉(zhuǎn)子對幾何形狀。對于不同的應(yīng)用領(lǐng)域或者說使用目的，可能會有具有不同齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對或者說螺桿機投入使用。舉例而言，具有4/5的齒數(shù)比(主轉(zhuǎn)子具有4個輪齒，副轉(zhuǎn)子具有5個輪齒)的轉(zhuǎn)子對布置被認(rèn)為是適合于普通壓縮領(lǐng)域中噴油式壓縮應(yīng)用的配合副。

就此而言，齒數(shù)或者說齒數(shù)比規(guī)定了不同類型的轉(zhuǎn)子副以及由此得到的不同類型的螺桿機，特別是螺桿壓縮機。

對于主轉(zhuǎn)子具有3個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有4個輪齒的螺桿機或者說轉(zhuǎn)子對而言，要求具有下列預(yù)定參數(shù)的幾何形狀，其被視為特別能量有效的：

在此設(shè)計了一種副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度，其中

其中，PT_相對為至少0.5，優(yōu)選地至少0.515，并且最高0.65，優(yōu)選地最高0.595，其中PT_相對指的是相對剖面深度，rk₁指的是圍繞副轉(zhuǎn)子的外圓周而畫出的齒頂圓半徑，并且rf₁指的是從剖面基點開始的齒根圓半徑。此外，確定第一軸線C1至第二軸線C2的軸距a與齒頂圓半徑rk₁之間的比例，

使得為至少1.636并且最高1.8，優(yōu)選地最高1.733，其中優(yōu)選地，主轉(zhuǎn)子設(shè)計為具有包角Φ_HR，而240°≤Φ_HR≤360°，并且其中優(yōu)選地，下列公式適用于轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a：

1.4≤L_HR/a≤3.4

其中由主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子長度L_HR與軸距a之間的比例形成轉(zhuǎn)子長度比，并且從吸入側(cè)的主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面到相對的壓力側(cè)的主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面的距離形成主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子長度L_HR。

對于主轉(zhuǎn)子具有4個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有5個輪齒的螺桿機或者說轉(zhuǎn)子對而言，要求具有下列預(yù)定參數(shù)的幾何形狀，其被視為特別能量有效的：在此設(shè)計了一種副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度，其中

其中PT_相對為至少0.5，優(yōu)選地至少0.515，并且最高0.58，其中PT_相對指的是相對剖面深度，rk₁指的是圍繞副轉(zhuǎn)子的外圓周而畫出的齒頂圓半徑，并且rf₁指的是從剖面基點開始的齒根圓半徑。此外，確定第一軸線C1至第二軸線C2的軸距a與齒頂圓半徑rk₁之間的比例，

使得為至少1.683并且最高1.836，優(yōu)選地最高1.782，其中優(yōu)選地，主轉(zhuǎn)子設(shè)計為具有包角Φ_HR，而240°≤Φ_HR≤360°，并且其中優(yōu)選地，下列公式適用于轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a：

1.4≤L_HR/a≤3.3

對于主轉(zhuǎn)子具有5個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有6個輪齒的螺桿機或者說轉(zhuǎn)子對而言，要求具有下列預(yù)定參數(shù)的幾何形狀，其被視為特別能量有效的：

在此設(shè)計了一種副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度，其中

其中PT_相對為至少0.44并且最高0.495，優(yōu)選地最高0.48，其中PT_相對指的是相對剖面深度，rk₁指的是圍繞副轉(zhuǎn)子的外圓周而畫出的齒頂圓半徑，并且rf₁指的是從剖面基點開始的齒根圓半徑。此外，確定第一軸線C1至第二軸線C2的軸距a與齒頂圓半徑rk₁之間的比例，

使得為至少1.74，優(yōu)選地至少1.75，并且最高1.8，優(yōu)選地最高1.79，其中優(yōu)選地，主轉(zhuǎn)子設(shè)計為具有包角Φ_HR，而240°≤Φ_HR≤360°，并且其中優(yōu)選地，下列公式適用于轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a：

1.4≤L_HR/a≤3.2

如果一方面相對剖面深度的值以及另一方面適用于已說明的齒數(shù)比的軸距相對于副轉(zhuǎn)子的齒頂圓半徑的比例的值分別落入已說明的有利的范圍，則由此完成用于好的副轉(zhuǎn)子剖面或者說副轉(zhuǎn)子剖面與主轉(zhuǎn)子剖面之間的好的協(xié)同作用的基礎(chǔ)前提，特別地由此實現(xiàn)吹孔面積相對于剖面縫隙長度的特別適當(dāng)?shù)谋壤?。關(guān)于決定性的參數(shù)，對于提及的所有齒數(shù)比，補充性地參見圖7a的說明。副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度是用于剖面的切削深度的量度標(biāo)準(zhǔn)。隨著不斷增加的剖面深度，例如結(jié)構(gòu)容積利用率上升，然而這不利于副轉(zhuǎn)子的彎曲剛度。下列公式適用于副轉(zhuǎn)子的相對剖面深度：

其中PT₁＝rk₁-rf₁并且rf₁＝a–rk₂

就此而言，存在與比例(即軸距a相對于副轉(zhuǎn)子齒頂圓半徑rk₁的比例)的關(guān)聯(lián)。

已說明的用于轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a以及包角Φ_HR的值代表對于分別說明的齒數(shù)比來說有利的或者說有效的值，以便在軸向維度上確定有利的轉(zhuǎn)子副。

1.適用于具有3/4的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對的優(yōu)選的設(shè)計方案

下面介紹優(yōu)選的設(shè)計方案，其適用于具有3/4的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對，即適用于主轉(zhuǎn)子具有3個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有4個輪齒的轉(zhuǎn)子對：

第一優(yōu)選的設(shè)計方案預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子輪齒的內(nèi)部定義多個延伸的圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅，其共有的中點由軸線C1給出，其中B₂₅的半徑r₂₅具有值r₂₅＝rf₁+0.25*(rk₁–rf₁)，B₅₀的半徑r₅₀具有值r₅₀＝rf₁+0.5*(rk₁–rf₁)，并且B₇₅的半徑r₇₅具有值r₇₅＝rf₁+0.75*(rk₁–rf₁)，并且其中圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅分別由在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N限定，其中齒厚比定義為圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅的弧長b₂₅，b₅₀，b₇₅的比例，其中ε₁＝b₅₀/b₂₅并且ε₂＝b₇₅/b₂₅，并且保持下列規(guī)格：

0.65≤ε₁<1.0和/或0.50≤ε₂≤0.85，優(yōu)選地，0.80≤ε₁<1.0和/或0.50≤ε₂≤0.79。

其目的在于，將較小的吹孔與較短的剖面嚙合縫隙長度相結(jié)合。然而，這兩個參數(shù)是彼此相對的，即吹孔設(shè)計的越小，剖面嚙合縫隙的長度必然越長。相反地，剖面嚙合縫隙的長度越短，吹孔就越大。在請求保護(hù)的范圍內(nèi)，得到了這兩個參數(shù)的特別適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。同時保證了足夠高的副轉(zhuǎn)子彎曲剛性。另外，涉及腔室排出并且對于副轉(zhuǎn)子扭矩，也出現(xiàn)有優(yōu)點。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7c。

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子的分別相鄰的輪齒之間，在齒根圓上定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，其設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1，并且其設(shè)計在F1和F5之間的在后的齒面F_N以面積A2突出于該三角形D_Z而伸出，并且其中保持8≤A2/A1≤60。

副轉(zhuǎn)子的在先的齒面F_V上的輪齒子面積A1對于吹孔面積具有重要影響。與此相反，副轉(zhuǎn)子的在后的齒面F_N上的輪齒子面積A2對于剖面嚙合縫隙的長度、腔室排出以及副轉(zhuǎn)子扭矩具有重要影響。對于輪齒子面積比A2/A1，存在有利的范圍，其實現(xiàn)了一方面剖面嚙合縫隙的長度與另一方面吹孔之間的良好折衷。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d。

在另一優(yōu)選的實施方式中，轉(zhuǎn)子對具有副轉(zhuǎn)子，對于該副轉(zhuǎn)子，在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1突出于該三角形D_Z而伸出，并且在徑向內(nèi)部范圍內(nèi)，相對于該三角形D_Z以面積A3回退，并且其中保持7.0≤A3/A1≤35。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d。

此外，關(guān)于副轉(zhuǎn)子的成型，這被視為有利的：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1突出于該三角形D_Z而伸出，其中輪齒本身具有由在F1和F2之間延伸的圓弧B限定的橫截面積A0，其中圓弧圍繞由軸線C1定義的中點，并且其中保持0.5％≤A1/A0≤4.5％。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d和圖7e。

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中圍繞由軸線C1定義的中點的、在F1和F2之間延伸的圓弧B定義對應(yīng)于360°/副轉(zhuǎn)子(NR)的輪齒數(shù)的齒節(jié)角度(Zahnteilungswinkel)γ，其中在F1和F2之間的圓弧B的一半處定義有點F11，其中從副轉(zhuǎn)子(NR)的、由軸線C1定義的中點開始，穿過頂點F5畫出的徑向線R在點F12處切開圓弧B，其中通過在副轉(zhuǎn)子(NR)的旋轉(zhuǎn)方向上觀察到的從F11到F12的偏移定義偏斜角β，并且其中保持14％≤δ≤25％，其中

首先要再次澄清，偏斜角更優(yōu)選地始終是正的，即始終在旋轉(zhuǎn)方向的方向上存在偏移，而非在相反方向上。就此而言，副轉(zhuǎn)子的輪齒是朝向副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向彎曲的。然而，偏移應(yīng)保持在被視為有利的范圍內(nèi)，以便實現(xiàn)在吹孔面積、嚙合線的形狀、剖面嚙合縫隙的長度和形狀、副轉(zhuǎn)子扭矩、轉(zhuǎn)子的彎曲剛性以及進(jìn)入壓力窗的腔室排出之間的適當(dāng)折衷。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7f。

如果在端面截面觀察時，副轉(zhuǎn)子(NR)的輪齒的、設(shè)計在F1和F5之間的在后的齒面F_N具有至少45％至最高95％的凸出的軸向部分(長度部分，)，這也被視為是有利的。

通過該范圍確定的、副轉(zhuǎn)子的輪齒的在后的齒面F_N的相對長的凸出的軸向部分允許剖面嚙合縫隙的長度、腔室排出、一方面副轉(zhuǎn)子扭矩以及另一方面副轉(zhuǎn)子的彎曲剛性之間的良好的折衷。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7g。

更優(yōu)選地，布置副轉(zhuǎn)子，使得在端面截面觀察中，從副轉(zhuǎn)子(NR)的軸線C1開始、穿過F5畫出的徑向線R將齒廓劃分為配屬于在先的齒面F_V的面積部分A5以及配屬于在后的齒面F_N的面積部分A4，并且其中保持

5≤A4/A5≤14。

在此需再次指明，齒廓在徑向向內(nèi)朝向軸線C1的方向上由齒根圓FK₁限定。在此會出現(xiàn)這種情況，即徑向線R劃分齒廓，使得出現(xiàn)具有總面積部分A5的、配屬于在先的齒面F_V的兩個不相交的面積部分，參見圖7g。如果頂點F5朝向在先的齒面偏移，使得徑向線R不僅接觸在先的齒面F_V，還在兩個點處對其進(jìn)行切分，則再次定義配屬于在先的齒面的、具有總面積部分A5的兩個不相交的面積部分。配屬于在后的齒面F_N的面積部分A4即一方面分段地(即在先的齒面F_V與徑向線R的兩個交點之間)由徑向線R限定，并且另一方面也由在先的齒面F_V限定。

另一優(yōu)選的實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，主轉(zhuǎn)子HR設(shè)計為具有包角Φ_HR，而290°≤Φ_HR≤360°，優(yōu)選地320°≤Φ_HR≤360°。

隨著不斷增加的包角，在集成的容積比相同的情況下，壓力窗面積成型為更大。附加地，由此還會使待排出的工作腔的軸向延伸縮短，即所謂的剖面凹槽深度(Profiltaschentiefe)。這特別地在轉(zhuǎn)速較大的情況下降低排出節(jié)流損失，并且由此實現(xiàn)更好的比功率。然而，過大的包角再次對結(jié)構(gòu)容積產(chǎn)生不利的效果，并且導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)子。

另外，在一種有利的實施方式中，預(yù)設(shè)有轉(zhuǎn)子對，其這樣設(shè)計并且彼此協(xié)同作用，使得吹孔要素μ_Bl為至少0.02％并且最高0.4％，更優(yōu)選地最高0.25％，

其中，并且

其中A_Bl標(biāo)記絕對壓力側(cè)吹孔面積，并且A6和A7標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)或者說主轉(zhuǎn)子(HR)的齒槽面積，其中端面截面觀察中的面積A6標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)在兩個相鄰頂點F5之間的剖面走向與齒頂圓KK₁之間封閉的面積，并且端面截面觀察中的面積A7標(biāo)記主轉(zhuǎn)子(HR)在兩個相鄰頂點H5之間的剖面走向與齒頂圓KK₂之間封閉的面積。

當(dāng)單獨的壓力側(cè)吹孔的絕對尺寸還不能實現(xiàn)關(guān)于對于泄漏質(zhì)量流的效果的合理陳述時，絕對壓力側(cè)吹孔面積A_Bl相對于副轉(zhuǎn)子的齒槽面積A6與主轉(zhuǎn)子的齒槽面積A7之和的比例基本上是有效力的。關(guān)于參數(shù)的進(jìn)一步圖解，在此補充性地還可參見圖7b。數(shù)值μ_Bl越小，吹孔對于運行性能的影響越低。這允許不同剖面形式之間的比較。因此，可以不依賴于螺桿機的外形尺寸地顯示壓力側(cè)吹孔面積。

在一種進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，設(shè)計轉(zhuǎn)子對并使其彼此協(xié)調(diào)，使得對于吹孔要素/剖面縫隙長度要素μ_l*μ_Bl來說，保持下列公式：

0.1％≤μ_l*μ_Bl≤1.72％

其中，

其中l(wèi)_sp標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的齒槽的立體(即三維)剖面嚙合縫隙的長度，并且PT₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的剖面深度，其中PT₁＝rk₁–rf₁，

并且

μ_l標(biāo)記剖面縫隙長度要素，其中齒槽的剖面嚙合縫隙的長度列入相對于剖面深度PT₁的比例。因此可以不依賴于螺桿機的外形尺寸，確定適合剖面嚙合縫隙的長度的量度標(biāo)準(zhǔn)。特征參數(shù)μ_l的數(shù)值越小，在剖面深度相同時齒節(jié)的剖面縫隙越短，并且因此返回吸入側(cè)的泄漏體積流量越小。根據(jù)要素μ_l*μ_Bl，得出將較小的壓力側(cè)吹孔與較短的剖面縫隙相結(jié)合的目的。然而，如上文提過的，這兩個特征參數(shù)是相反的。

另外，將這種情況視為有利的，即設(shè)計主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)并且使其彼此協(xié)調(diào)，使得能夠獲得壓力比Π最高達(dá)3的干式壓縮，特別是壓力比Π大于1并且最高達(dá)3的干式壓縮，其中壓力比標(biāo)記壓縮終壓力相對于抽吸壓力的比例。

一種進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)一種轉(zhuǎn)子對，使得相關(guān)于齒頂圓KK₂，主轉(zhuǎn)子(HR)設(shè)計為能夠以位于20至100m/s的范圍內(nèi)的圓周速度驅(qū)動。

另一實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，對于由主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓半徑的比例定義的直徑比，保持下列公式：

1.145≤D_v≤1.30

其中Dk₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓KK₁的直徑，并且Dk₂標(biāo)記主轉(zhuǎn)子(HR)的齒頂圓KK₂的直徑。

2.適用于具有4/5的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對的優(yōu)選的設(shè)計方案

下面介紹優(yōu)選的設(shè)計方案，其適用于具有4/5的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對，即適用于主轉(zhuǎn)子具有4個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有5個輪齒的轉(zhuǎn)子對：

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子輪齒的內(nèi)部定義多個延伸的圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅，其共有的中點由軸線C1給出，其中B₂₅的半徑r₂₅具有值r₂₅＝rf₁+0.25*(rk₁–rf₁)，B₅₀的半徑r₅₀具有值r₅₀＝rf₁+0.5*(rk₁–rf₁)，并且B₇₅的半徑r₇₅具有值r₇₅＝rf₁+0.75*(rk₁–rf₁)，并且其中圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅分別由在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N限定，并且其中齒厚比定義為圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅的弧長b₂₅，b₅₀，b₇₅的比例，其中ε₁＝b₅₀/b₂₅并且ε₂＝b₇₅/b₂₅，并且保持下列規(guī)格：

0.75≤ε₁<0.85和/或0.65≤ε₂≤0.74。

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間，在齒根圓上定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，其設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1，并且其在后的設(shè)計在F1和F5之間的齒面F_N以面積A2突出于該三角形D_Z而伸出，并且其中保持6≤A2/A1≤15。

在另一實施方式中，轉(zhuǎn)子對具有副轉(zhuǎn)子，對于該副轉(zhuǎn)子，在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1突出于該三角形D_Z而伸出，并且在徑向內(nèi)部范圍內(nèi)，相對于該三角形D_Z以面積A3回退，并且其中保持9.0≤A3/A1≤18。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d。

關(guān)于參數(shù)的確定，參見圖7d以及圖7e。

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中圍繞由軸線C1定義的中點的、在F1和F2之間延伸的圓弧B定義對應(yīng)于360°/副轉(zhuǎn)子NR的輪齒數(shù)的齒節(jié)角度γ，其中在F1和F2之間的圓弧B的一半處定義有點F11，其中從副轉(zhuǎn)子(NR)的由軸線C1定義的中點開始、穿過頂點F5畫出的徑向線R在點F12處切開圓弧B，其中通過在副轉(zhuǎn)子(NR)的旋轉(zhuǎn)方向上觀察到的從F11到F12的偏移定義偏斜角β，并且其中保持

14％≤δ≤18％，

其中

如果在端面截面觀察時，副轉(zhuǎn)子(NR)的輪齒的、設(shè)計在F1和F5之間的在后的齒面F_N具有至少55％至最高95％的凸出的軸向部分，這也被視為是有利的。

4≤A4/A5≤9。

另一優(yōu)選的實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，主轉(zhuǎn)子HR設(shè)計為具有包角Φ_HR，而320°≤Φ_HR≤360°，優(yōu)選地330°≤Φ_HR≤360°。

隨著不斷增加的包角，在集成的容積比相同的情況下，壓力窗面積成型為更大。附加地，由此還會使待排出的工作腔的軸向延伸縮短，即所謂的剖面凹槽深度。這特別地在轉(zhuǎn)速較大的情況下降低排出節(jié)流損失，并且由此實現(xiàn)更好的比功率。然而，過大的包角再次對結(jié)構(gòu)容積有不利效果，并且導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)子。

其中，并且

其中A_Bl標(biāo)記絕對壓力側(cè)吹孔面積，并且A6和A7標(biāo)記副轉(zhuǎn)子NR或者說主轉(zhuǎn)子(HR)的齒槽面積，其中端面截面觀察中的面積A6標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)在兩個相鄰頂點F5之間的剖面走向與齒頂圓KK₁之間封閉的面積，并且端面截面觀察中的面積A7標(biāo)記主轉(zhuǎn)子(HR)在兩個相鄰頂點H5之間的剖面走向與齒頂圓KK₂之間封閉的面積。

當(dāng)單獨的壓力側(cè)吹孔的絕對尺寸還不能實現(xiàn)關(guān)于對于泄漏質(zhì)量流的效果的合理陳述時，絕對壓力側(cè)吹孔面積A_Bl相對于副轉(zhuǎn)子的齒槽面積A6與主轉(zhuǎn)子的齒槽面積A7之和的比例基本上是有效力的。關(guān)于參數(shù)的圖解，在此補充性地還可參見圖7b。數(shù)值μ_Bl越小，吹孔對于運行性能的影響越低。這允許不同剖面形式之間的比較。因此，可以不依賴于螺桿機的外形尺寸地顯示壓力側(cè)吹孔面積。

0.1％≤μ_l*μ_Bl≤1.72％

其中，

其中l(wèi)_sp標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的齒槽的立體(即三維)剖面嚙合縫隙的長度，并且PT₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的剖面深度，其中PT₁＝rk₁–rf₁，

并且

μ_l標(biāo)記剖面縫隙長度要素，其中齒槽的剖面嚙合縫隙的長度列入相對于剖面深度PT₁的比例。因此可以不依賴于螺桿機的外形尺寸，確定適合剖面嚙合縫隙的長度的量度標(biāo)準(zhǔn)。特征參數(shù)μ_l的數(shù)值越小，在剖面深度相同時剖面縫隙就越短，并且因此返回吸入側(cè)的泄漏體積流量就越小。根據(jù)要素μ_l*μ_Bl，得出將較小的壓力側(cè)吹孔與較短的剖面縫隙相結(jié)合的目的。然而，如上文提過的，這兩個特征參數(shù)是相反的。

另外，將這種情況視為有利的，即設(shè)計主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)并且使其彼此協(xié)調(diào)，使得能夠獲得壓力比最高達(dá)5的干式壓縮，特別是壓力比Π大于1并且最高達(dá)5的干式壓縮，或者可替換地，能夠獲得壓力比最高達(dá)16的噴液式壓縮，特別是壓力比大于1并且最高達(dá)16的噴液式壓縮，其中壓力比標(biāo)記壓縮終壓力相對于抽吸壓力的比例。

一種進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)一種轉(zhuǎn)子對，使得在干式壓縮的情況下，相關(guān)于齒頂圓KK₂，主轉(zhuǎn)子設(shè)計為能夠以位于20至100m/s的范圍內(nèi)的圓周速度驅(qū)動，并且在噴液式壓縮的情況下，主轉(zhuǎn)子設(shè)計為能夠以位于5至50m/s的范圍內(nèi)的圓周速度驅(qū)動。

另一實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，對于由主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓半徑的比例定義的直徑比，保持下列公式：

1.195≤D_v≤1.33

其中Dk₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓KK₁的直徑，并且Dk₂標(biāo)記主轉(zhuǎn)子(HR)的齒頂圓KK₂的直徑。

3.適用于具有5/6的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對的優(yōu)選的設(shè)計方案

下面介紹優(yōu)選的設(shè)計方案，其適用于具有5/6的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對，即適用于主轉(zhuǎn)子具有5個輪齒并且副轉(zhuǎn)子具有6個輪齒的轉(zhuǎn)子對：

在另一優(yōu)選的實施方式中，轉(zhuǎn)子對具有副轉(zhuǎn)子，對于該副轉(zhuǎn)子，在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1突出于該三角形D_Z而伸出，并且在徑向內(nèi)部范圍內(nèi)，相對于該三角形D_Z以面積A3回退，并且其中保持8≤A3/A1≤14。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d。

此外，關(guān)于副轉(zhuǎn)子的成型，這被視為有利的：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中通過F1、F2和F5定義了三角形D_Z，并且其中在輪齒的徑向外部范圍內(nèi)，設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V以面積A1突出于該三角形D_Z而伸出，其中輪齒本身具有由在F1和F2之間延伸的圓弧B限定的橫截面積A0，其中圓弧圍繞由軸線C1定義的中點，并且其中保持1.9％≤A1/A0≤3.2％。關(guān)于參數(shù)的圖解，補充性地還可參見圖7d以及圖7e。

另一優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子(NR)的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子(NR)的分別相鄰的輪齒之間定義有最低點F1和F2，并且在輪齒的徑向最外部的點上定義有頂點F5，其中圍繞由軸線C1定義的中點的、在F1和F2之間延伸的圓弧B定義對應(yīng)于360°/副轉(zhuǎn)子NR的輪齒數(shù)的齒節(jié)角度γ，其中在F1和F2之間的圓弧B的一半處定義有點F11，其中從副轉(zhuǎn)子(NR)的由軸線C1定義的中點開始、穿過頂點F5畫出的徑向線R在點F12處切開圓弧B，其中通過在副轉(zhuǎn)子(NR)的旋轉(zhuǎn)方向上觀察到的從F11到F12的偏移定義偏斜角β，并且其中保持

13.5％≤δ≤18％，

其中

另一優(yōu)選的實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，主轉(zhuǎn)子HR設(shè)計為具有包角Φ_HR，而320°≤Φ_HR≤360°，優(yōu)選地330°≤Φ_HR≤360°。隨著不斷增加的包角，在集成的容積比相同的情況下，壓力窗面積成型為更大。附加地，由此還會使待排出的工作腔的軸向延伸縮短，即所謂的剖面凹槽深度。這特別地在轉(zhuǎn)速較大的情況下降低排出節(jié)流損失，并且由此實現(xiàn)更好的比功率。然而，過大的包角再次對結(jié)構(gòu)容積有不利效果，并且導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)子。

另外，在一種有利的實施方式中，預(yù)設(shè)有轉(zhuǎn)子對，其這樣設(shè)計并且彼此協(xié)同作用，使得吹孔要素μ_Bl為至少0.03％并且最高0.25％，更優(yōu)選地最高0.2％，

其中，并且

當(dāng)單獨的壓力側(cè)吹孔的絕對尺寸還不能實現(xiàn)關(guān)于對于泄漏質(zhì)量流的效果的合理陳述時，絕對壓力側(cè)吹孔面積A_Bl相對于副轉(zhuǎn)子的齒槽面積A6與主轉(zhuǎn)子的齒槽面積A7之和的比例基本上是有效力的。關(guān)于參數(shù)的圖解，在此補充性地還可參見圖7b。數(shù)值μ_Bl越小，吹孔對于運行性能的影響越低。這允許不同剖面形式之間的比較。因此，可以不依賴于螺桿機的外形尺寸地顯示壓力側(cè)吹孔面積。

0.1％≤μ_l*μ_Bl≤1.26％

其中，

其中l(wèi)_sp標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的齒槽的立體(即三維)剖面嚙合縫隙的長度，并且PT₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子的剖面深度，其中PT₁＝rk₁–rf₁，

并且

另外，將這種情況視為有利的，即設(shè)計主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)并且使其彼此協(xié)調(diào)，使得能夠獲得壓力比最高達(dá)5的干式壓縮，特別是壓力比Π大于1并且最高達(dá)5的干式壓縮，或者可替換地，能夠獲得壓力比最高達(dá)20的噴液式壓縮，特別是壓力比Π大于1并且最高達(dá)20的噴液式壓縮，其中壓力比標(biāo)記壓縮終壓力相對于抽吸壓力的比例。

一種進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式預(yù)設(shè)一種轉(zhuǎn)子對，使得在干式壓縮的情況下，相關(guān)于齒頂圓KK₂，主轉(zhuǎn)子(HR)設(shè)計為能夠以位于20至100m/s的范圍內(nèi)的圓周速度驅(qū)動，并且在噴液式壓縮的情況下，能夠以位于5至50m/s的范圍內(nèi)的圓周速度驅(qū)動。

另一實施方式具有轉(zhuǎn)子對，其特征在于，對于由主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓半徑的比例定義的直徑比，保持下列公式：

1.19≤D_v≤1.26

其中Dk₁標(biāo)記副轉(zhuǎn)子(NR)的齒頂圓KK₁的直徑，并且Dk₂標(biāo)記主轉(zhuǎn)子(HR)的齒頂圓KK₂的直徑。

4.適用于具有3/4、4/5或者5/6的齒數(shù)比的轉(zhuǎn)子對的優(yōu)選的設(shè)計方案

一般而言，這會視為優(yōu)選地：在端面截面觀察中，副轉(zhuǎn)子的輪齒向外變窄，即所有圓弧從在后的齒面F_N到在先的齒面F_V，從F1到F2，按照徑向朝外的順序縮短(或者分段地至少保持不變)，其中圓弧相對于從由軸線C1定義的中點出發(fā)、穿過點F5畫出的徑向線垂直地延伸。換句話說，在端面截面觀察中，對于分別所屬的同心圓弧的、所有在副轉(zhuǎn)子的輪齒內(nèi)部延伸的弧長b(r)來說，有效的是：弧長b(r)以不斷增加的半徑r單一地減小，而其中圓弧的半徑為rf₁<r<rk₁，并且圓弧具有由軸線C1定義的共同中點，并且分別由在先的齒面F_V和在后的齒面F_N限定。

在該優(yōu)選的設(shè)計方案中，這樣設(shè)計副轉(zhuǎn)子的輪齒，使得沒有產(chǎn)生任何收縮，即副轉(zhuǎn)子的輪子的寬度在任何位置上都沒有增加，而是朝向徑向外側(cè)減小或者最多保持不變。這被視為對于在較短的剖面嚙合縫隙長度下得到一方面較小的壓力側(cè)吹孔是有意義的。

有利地，進(jìn)行副轉(zhuǎn)子(NR)的端面截面成型，使得反向于副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向地定向扭矩的作用方向，其中由基準(zhǔn)壓力在副轉(zhuǎn)子的、限定工作腔的子表面上造成扭矩。

這類的端面截面成型起作用，使得氣體力在副轉(zhuǎn)子上引起的整體扭矩反向于副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向而定向。由此，在在后的副轉(zhuǎn)子齒面F_N和在先的主轉(zhuǎn)子齒面之間得到定義的齒面接觸。這對于避免所謂的轉(zhuǎn)子摩擦的問題是有貢獻(xiàn)的，而在不利的(特別是非固定的)運行情形下會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子摩擦的問題。術(shù)語“轉(zhuǎn)子摩擦”理解為疊加在均勻的旋轉(zhuǎn)運動上的、副轉(zhuǎn)子圍繞其旋轉(zhuǎn)軸的超前和滯后，其和在后的副轉(zhuǎn)子齒面與在先的主轉(zhuǎn)子齒面以及接下來在先的副轉(zhuǎn)子齒面與在后的主轉(zhuǎn)子齒面等的快速交替的碰撞一同出現(xiàn)。特別地，當(dāng)氣體力引起的扭矩與副轉(zhuǎn)子上的其它(例如軸承摩擦引起的)扭矩都是未定義的(例如接近零)時，會出現(xiàn)這個問題，而這有效地通過有利的端面截面成型得以有效避免。

在一種具體可行的任選設(shè)計方案中，設(shè)計主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)并且使其彼此協(xié)調(diào)，用于輸送空氣或者惰性氣體，例如氦氣或者氮氣。

更優(yōu)選地，在端面截面觀察中，副轉(zhuǎn)子的輪齒的剖面設(shè)計為相關(guān)于從由軸線C1定義的中點出發(fā)、穿過頂點F5畫出的徑向線R不對稱。因此，對于副轉(zhuǎn)子來說，每個輪齒的在先的齒面和在后的齒面設(shè)計為彼此不對稱。該不對稱的設(shè)計本身對于螺桿壓縮機是已知的。但是其對于有效的壓縮有重要貢獻(xiàn)。

一種進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計方案預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，點C定義在第一軸線C1和第二軸線C2之間的連接段上，而在此副轉(zhuǎn)子(NR)的滾動圓WK₁與主轉(zhuǎn)子(HR)的滾動圓WK₂彼此接觸；K5定義副轉(zhuǎn)子(NR)的齒根圓FK₁與連接段的交點，其中r₁測定K5和C之間的距離；并且K4標(biāo)記嚙合線的吸入側(cè)部分的點，其位于距離C1和C2之間的連接段最遠(yuǎn)的位置，其中r₂測定K4和C之間的距離，并且其中下列公式適用：

其中，z₁是副轉(zhuǎn)子(NR)的輪齒數(shù)，并且z₂是主轉(zhuǎn)子(HR)的輪齒數(shù)。

通過嚙合線的吸入側(cè)部分在直線部段和吸入側(cè)交切邊緣之間的走向，還可以影響副轉(zhuǎn)子扭矩(＝副轉(zhuǎn)子上的扭矩)和進(jìn)入壓力窗的腔室排出?？梢愿鶕?jù)圍繞點C(副轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₁和主轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₂的接觸點)的第二同心圓的半徑比r₁/r₂，描述嚙合線的吸入側(cè)部分的上述走向的典型特征。如果該半徑比r₁/r₂位于給出的范圍內(nèi)，則工作腔基本上被完全排出至壓力窗。

在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，設(shè)計并布置轉(zhuǎn)子對，使得下列公式適用于轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a：

0.85*(z₁/z₂)+0.67≤L_HR/a≤1.26*(z₁/z₂)+1.18，優(yōu)選地0.89*(z₁/z₂)+0.94≤L_HR/a≤1.05*(z₁/z₂)+1.22，其中z₁是副轉(zhuǎn)子(NR)的輪齒數(shù)，并且z₂是主轉(zhuǎn)子(HR)的輪齒數(shù)，其中轉(zhuǎn)子長度比L_HR/a說明轉(zhuǎn)子長度L_HR相對于軸距a的比例，并且轉(zhuǎn)子長度L_HR是吸入側(cè)主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面到壓力側(cè)主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子端面的距離。

L_HR/a的值越小，(在每轉(zhuǎn)進(jìn)液量相同的情況下)轉(zhuǎn)子的彎曲剛性就越高。在請求保護(hù)的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子的彎曲剛性足夠高，使得轉(zhuǎn)子在運行中沒有值得一提的彎曲，并且因此可以相對狹窄地配置(轉(zhuǎn)子之間或者說轉(zhuǎn)子與壓縮機殼之間的)縫隙，而不會由此產(chǎn)生風(fēng)險，導(dǎo)致在不利的運行條件(高溫和/或高壓)下，轉(zhuǎn)子駛向彼此，或者說在壓縮機殼內(nèi)起動。狹窄的縫隙提供較小回流的優(yōu)點，并且因此對能量效率有貢獻(xiàn)。同時，盡管縫隙尺寸較小，仍能保證運行安全。在轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)子的高彎曲剛性對于保持對形狀公差的高要求也是有利的。

但是，另一方面，這樣大的測定比例L_HR/a，使得軸距a在相對于轉(zhuǎn)子長度L_HR的比例中不會過于大。這是有利的，因為由此轉(zhuǎn)子直徑以及具體地轉(zhuǎn)子的端面也不會過于大。因此，一方面可以將縫隙長度保持得較?。挥纱私档瓦M(jìn)入前述的工作腔的回流，并且由此再次改進(jìn)能量效率。另一方面，通過小尺寸的端面，也可以有利地將由轉(zhuǎn)子的加載有壓力的壓力側(cè)端面引起的軸向力保持得較小，該軸向力在運行中作用于轉(zhuǎn)子，特別是轉(zhuǎn)子支座。通過最小化該軸向力，可以最小化(滾動)軸承的負(fù)荷，或者說可以使軸承的尺寸設(shè)計得更小。

此外，還可以有利地預(yù)設(shè)：在端面截面觀察中，副轉(zhuǎn)子(NR)在其徑向外部部段上的齒廓分段地跟隨具有半徑rk₁的圓弧，即在先的齒面F_V和在后的齒面F_N的多個點位于具有半徑rk₁的圓弧上，其圍繞由軸線C1定義的中點，其中更優(yōu)選地圓弧ARC₁相關(guān)于軸線C1的封閉一角度，該角度位于0.5°到5°之間，進(jìn)一步優(yōu)選地位于0.5°到2.5°之間，其中F10是在先的齒面在該圓弧上距離F5最遠(yuǎn)的點，并且其中在副轉(zhuǎn)子(NR)的由軸線C1定義的中點與F10之間畫出的徑向線R₁₀在至少一個點上接觸在先的齒面F_V，或者在兩個點上對其進(jìn)行切割，參見特別是圖7h中的圖解。

之前描述的副轉(zhuǎn)子的齒廓的設(shè)計方案首先是相關(guān)于3/4或者說4/5的齒數(shù)比的。對于此類的齒數(shù)比，可以通過保持上文中再現(xiàn)的條件減小吹孔面積。與此相反的，對于5/6的齒數(shù)比，上面提到的與在先的齒面F_V的接觸點或者說上面提到的與在先的齒面F_V的交點看上去不是值得追求的，因為副轉(zhuǎn)子的輪齒可能會過于細(xì)，并且因此易彎。

此外，還請求保護(hù)一種壓縮機組，其包括壓縮機殼以及如上所述的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子對，其中轉(zhuǎn)子對包括主轉(zhuǎn)子HR和副轉(zhuǎn)子NR，其分別可旋轉(zhuǎn)地支承在壓縮機殼內(nèi)。

在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，布置壓縮機組，使得進(jìn)行端面截面成型，進(jìn)而形成在主轉(zhuǎn)子(HR)和副轉(zhuǎn)子(NR)的齒廓之間的工作腔可以基本上完全地被排出至壓力窗。

一般而言，也可以視為有利的：對于在此傳播的副轉(zhuǎn)子和主轉(zhuǎn)子的剖面的選擇，可以完全放棄卸壓槽/噪聲槽，或者將其配置得更小。

通過兩個轉(zhuǎn)子的端面截面成型，有利地實現(xiàn)在將工作腔排出至壓力窗時，不在兩個轉(zhuǎn)子之間形成任何腔室楔形容積。可以特別有效地實現(xiàn)壓縮，因為不會有已經(jīng)壓縮過的介質(zhì)回流至進(jìn)氣側(cè)，并且由此也不會有附加的熱量輸入。另外，下游的壓縮空氣用氣設(shè)備也可以利用整個壓縮過的容積。通過避免過壓縮，產(chǎn)生有利于能量效率、壓縮機組的運行平穩(wěn)性和轉(zhuǎn)子軸承的使用壽命的優(yōu)點。對于噴油式壓縮機，防止擠壓到油，并且因此改進(jìn)壓縮機的運行平穩(wěn)性，降低轉(zhuǎn)子支座的負(fù)荷，并且減小對油的要求。

在進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計方案中，主轉(zhuǎn)子的軸端從壓縮機殼內(nèi)引出，并且設(shè)計用于連接至驅(qū)動裝置，其中優(yōu)選地，副轉(zhuǎn)子的兩個軸端完全地容納在壓縮機殼的內(nèi)部。

關(guān)于其它特征和優(yōu)點，在下文中也會根據(jù)對實施例的描述，更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。

圖1是具有3/4的齒數(shù)比的第一實施方式的端面截面；

圖2是具有3/4的齒數(shù)比的第二實施方式的端面截面；

圖3是具有4/5的齒數(shù)比的第三實施方式的端面截面；

圖4是具有5/6的齒數(shù)比的端面截面觀察中的第四實施例；

圖5是相較于現(xiàn)有技術(shù)的、適用于第二實施例的、等熵機組效率的圖解，其中第二實施例具有3/4的齒數(shù)比；

圖6是相較于現(xiàn)有技術(shù)的、適用于第四實施例的、等熵機組效率的圖解，其中第四實施例具有5/6的齒數(shù)比；

圖7a-7k是圖解圖，其用于說明副轉(zhuǎn)子或者說由主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)子對的幾何形狀的不同參數(shù)；

圖8是主轉(zhuǎn)子的包角的圖解；

圖9是壓縮機組的一種實施方式的示意截面圖；

圖10是用于彼此嚙合的轉(zhuǎn)子對的一種實施方式的三維顯示，其中轉(zhuǎn)子對由主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子組成；

圖11是副轉(zhuǎn)子的一種實施方式的立體圖，用于圖解立體的嚙合線；

圖12a和12b是副轉(zhuǎn)子的一種實施方式中工作腔的面積或者說子面積的圖解，這些面積或者說子面積與扭矩作用相關(guān)；

圖13是根據(jù)圖1的實施方式的端面截面，用于闡述該實施方式中的主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的剖面走向；

圖14是根據(jù)圖2的實施方式的端面截面，用于闡述該實施方式中的主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的剖面走向；

圖15是根據(jù)圖3的實施方式的端面截面，用于闡述該實施方式中的主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的剖面走向；以及

圖16是根據(jù)圖4的實施方式的端面截面，用于闡述該實施方式中的主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子的剖面走向。

接下來應(yīng)闡述根據(jù)圖1至圖4的實施例。所有這四個實施例顯示在本發(fā)明的意義中合適的剖面。

適用于主轉(zhuǎn)子HR或者說副轉(zhuǎn)子NR的相應(yīng)幾何預(yù)定值在下文中再現(xiàn)的表1至4中給出。

表1

表2

以下列軸距a創(chuàng)建剖面：

表3

因此，產(chǎn)生下列端面截面主要尺寸：

表4

轉(zhuǎn)子的其它主要尺寸：

對于所顯示的實施例，產(chǎn)生下列根據(jù)本發(fā)明的特征和特性參數(shù)，其整理在表5中：

表5

其它特征和特性參數(shù)的整理：

為了圖5中齒數(shù)比為3/4的第二實施例，圖解了相較于現(xiàn)有技術(shù)的等熵的機組效率。在此再現(xiàn)的是相同壓力比的兩種曲線。具體再現(xiàn)的壓力比為2.0(輸出壓強相對于輸入壓強的比例)。與通過現(xiàn)有技術(shù)能夠達(dá)到的值相比，可以明顯改進(jìn)等熵的機組效率。

在圖6中圖解了在第四實施例(5/6的齒數(shù)比)中，相較于現(xiàn)有技術(shù)的等熵的機組效率。在此也再現(xiàn)了相同壓力比的兩種曲線。在此再現(xiàn)的壓力比為9.0(輸出壓強相對于輸入壓強的比例)。與通過現(xiàn)有技術(shù)能夠得到的值相比，在此也可以明顯改進(jìn)等熵的機組效率。

在圖5和圖6中分別給出的供給量對應(yīng)于相關(guān)于進(jìn)氣狀態(tài)的壓縮機組的輸送體積流量。

圖7a示出在端面截面觀察中，適用于副轉(zhuǎn)子NR和主轉(zhuǎn)子HR的實施方式，其具有由對應(yīng)的軸線C1和C2給出的中點。此外，顯示了端面截面觀察的幾何主要尺寸或者說主要參數(shù)：

·副轉(zhuǎn)子的齒頂圓KK₁，其具有所屬的齒頂圓半徑rk₁或者說齒頂圓直徑Dk₁

·主轉(zhuǎn)子的齒頂圓KK₂，其具有所屬的齒頂圓半徑rk₂或者說齒頂圓直徑Dk₂

·副轉(zhuǎn)子的齒根圓FK₁，其具有所屬的齒根圓半徑rf₁或者說齒根圓直徑Df₁

·主轉(zhuǎn)子的齒根圓FK₂，其具有所屬的齒根圓半徑rf₂或者說齒根圓直徑Df₂

·第一軸線C1和第二軸線C2之間的軸距a

·副轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₁，其具有所屬的滾動圓半徑rw₁或者說滾動圓直徑Dw₁

·主轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₂，其具有所屬的滾動圓半徑rw₂或者說滾動圓直徑Dw₂

此外，還顯示了在作為壓縮機運行時，副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向24以及必然產(chǎn)生的主轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。

替代副轉(zhuǎn)子的所有輪齒，在一個副轉(zhuǎn)子輪齒上表征有在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N。替代副轉(zhuǎn)子的所有齒槽，表征有一個齒槽23。根據(jù)圖7a顯示的在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為5/6的齒數(shù)比闡述的實施例。

圖7b示出在端面截面觀察中的齒槽面積A6和A7以及吹孔的側(cè)視圖。在圖7b中為了闡述齒槽面積A6和A7而顯示的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖1的、為了3/4的齒數(shù)比圖解的實施例。

此外，圖7b示出相關(guān)于轉(zhuǎn)子對，在圖7k中顯示的吹孔面積A_Bl的坐標(biāo)系的位置。

通過平行于轉(zhuǎn)子端面的u軸線，沿著壓力側(cè)交切邊緣11拉伸坐標(biāo)系。

壓力側(cè)吹孔位于所描述的坐標(biāo)系中，并且具體地位于壓力側(cè)交切邊緣11和嚙合線的壓力側(cè)部分的嚙合線點K2之間的、垂直于轉(zhuǎn)子端面的平面上。

在端面截面觀察中，嚙合線10由兩個中點C1和C2之間的連接線劃分為兩個部段：嚙合線的吸入側(cè)部分顯示在連接線下方，而壓力側(cè)部分顯示在連接線上方。

K2標(biāo)記嚙合線10的壓力側(cè)部分的點，其位于距離穿過C1和C2的直線最遠(yuǎn)的位置。通過兩個轉(zhuǎn)子的齒頂圓的交切，產(chǎn)生壓力側(cè)交切邊緣11和吸入側(cè)交切邊緣12。在圖7b中，端面截面觀察中的壓力側(cè)交切邊緣11顯示為點。相應(yīng)的也適用于吸入側(cè)交切邊緣12的顯示。

u軸線是轉(zhuǎn)子端面的平行線，并且在端面截面觀察中對應(yīng)于從嚙合線點K2到壓力側(cè)交切邊緣11的矢量。

更多的關(guān)于壓力側(cè)吹孔面積A_Bl的細(xì)節(jié)從圖7k中得出。

圖7c示出在端面截面觀察中副轉(zhuǎn)子的輪齒，包括圍繞中點C1的、在轉(zhuǎn)子輪齒內(nèi)部延伸的同心圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅，其具有所屬的半徑r₂₅，r₅₀，r₇₅以及所屬的弧長b₂₅，b₅₀，b₇₅。

圓弧B₂₅，B₅₀，B₇₅分別由在先的齒面F_V和在后的齒面F_N限定。根據(jù)圖7c顯示的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為了5/6的齒數(shù)比闡述的實施例。

圖7d示出在端面截面觀察中，在副轉(zhuǎn)子的所觀察的輪齒與副轉(zhuǎn)子的分別相鄰的輪齒之間，位于齒根圓上的最低點F1和F2以及位于輪齒的徑向最外部的點上的頂點F5。此外，還顯示了通過點F1、F2和F5定義的三角形D_z。

圖7d示出下列(輪齒子)面積：

輪齒子面積A1對應(yīng)于所觀察的輪齒以其設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面F_V在徑向外部范圍內(nèi)突出于三角形D_Z而伸出的面積。

輪齒子面積A2對應(yīng)于所觀察的輪齒以其設(shè)計在F5和F1之間的在后的齒面F_N在徑向外部范圍內(nèi)突出于三角形D_Z而伸出的面積。

面積A3對應(yīng)于所觀察的輪齒以其設(shè)計在F5和F2之間的在先的齒面相對于三角形D_Z而回退的面積。

此外，顯示了對應(yīng)于360°/副轉(zhuǎn)子的輪齒數(shù)的齒節(jié)角度γ。根據(jù)圖7d顯示的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為了5/6的齒數(shù)比闡述的實施例。

圖7e示出在端面截面觀察中，副轉(zhuǎn)子的輪齒的橫截面積A0，其由圍繞中點C1、在F1和F2之間延伸的圓弧B限定。根據(jù)圖7e顯示的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為了5/6的齒數(shù)比闡述的實施例。

圖7f示出在端面截面觀察中的偏斜角β。其由在副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上觀察到的從點F11到點F12的偏移定義。F11是圍繞中點C1的、位于F1和F2之間的圓弧B的一半處的點，并且由此對應(yīng)于齒節(jié)角度γ的角平分線與圓弧B的交點。

F12由從中點C1到頂點F5而畫出的徑向線R與圓弧B的交點而得出。根據(jù)圖7f顯示的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為了5/6的齒數(shù)比闡述的實施例。

圖7g示出在端面截面觀察中，位于副轉(zhuǎn)子的在后的齒面F_N上的拐點F8，其中齒廓的走向的曲率在齒頂圓和齒根圓之間改變。

副轉(zhuǎn)子的在后的齒面F_N由點F8下分為位于F8和頂點F5之間的基本上凸起彎曲的部分以及位于F8和最低點F1之間的基本上凹進(jìn)彎曲的部分。

圖7h示出在端面截面觀察中，從C1到F10的徑向線R₁₀與副轉(zhuǎn)子的在先的齒面F_V的兩個交點，其中點F10標(biāo)記位于具有rk₁的齒頂圓KK₁上并且距離F5最遠(yuǎn)的、在先的齒面F_V的點。在徑向外部的定義的部段上，齒面跟隨具有半徑rk₁的圓弧ARC₁，其圍繞副轉(zhuǎn)子的由軸線C1定義的中點。根據(jù)圖7h闡述的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖1的、為了3/4的齒數(shù)比描述的實施例。

圖7i示出在端面截面觀察中，由從C1到F5而畫出的徑向線R劃分的齒廓。

具體地，在所顯示的實施方式中，齒廓被劃分為配屬于在后的齒面F_N的面積部分A4以及配屬于在先的齒面F_V的面積部分A5。根據(jù)圖7i闡述的、在先的齒面F_V以及在后的齒面F_N的剖面走向?qū)?yīng)于根據(jù)圖4的、為了5/6的齒數(shù)比描述的實施例。

圖7j示出在端面截面觀察中，主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子之間的嚙合線10以及圍繞點C、具有半徑r₁和r₂的兩個同心圓，用于說明嚙合線的吸入側(cè)部分的走向的典型特征。

嚙合線10由第一軸線C1和第二軸線C2之間的連接段劃分為兩個部段：嚙合線的吸入側(cè)部分顯示在連接段的下方，而壓力側(cè)部分顯示在其上方。

點C是副轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₁與主轉(zhuǎn)子的滾動圓WK₂的接觸點。

K4標(biāo)記嚙合線的吸入側(cè)部分的點，其位于距離C1和C2之間的連接段最遠(yuǎn)的位置。半徑r₁是K5和C之間的距離，而半徑r₂標(biāo)記K4和C之間的距離。

圖7k：

圖7k示出工作腔的壓力側(cè)吹孔面積A_Bl，更確切地說在截面視圖中垂直于轉(zhuǎn)子端面。在此由根據(jù)上面描述的計劃為平坦的面與在先的副轉(zhuǎn)子齒面F_V的交線27、平面與在后的HR齒面的交線26以及壓力側(cè)交切邊緣11的直線部段[K1K3]，產(chǎn)生吹孔面積A_Bl的限定。

壓力側(cè)吹孔的坐標(biāo)系位于在圖7b中描述的平坦面中，并且通過下列參數(shù)拉伸：

·平行于轉(zhuǎn)子端面的u軸線(從嚙合線點K2到壓力側(cè)交切邊緣11的矢量)

以及

·壓力側(cè)交切邊緣11。

在圖8中再次例解地圖解了已經(jīng)多次提及的包角Φ。具體地，指的是角度Φ，圍繞其將端面截面從吸入側(cè)轉(zhuǎn)子端面扭轉(zhuǎn)至壓力側(cè)轉(zhuǎn)子端面。在當(dāng)前，這在主轉(zhuǎn)子HR中，通過圍繞角度Φ_HR，在壓力側(cè)端面13和吸入側(cè)端面14之間扭轉(zhuǎn)剖面得以圖解。

圖9示出壓縮機組19的示意性截面圖，其中壓縮機組包括殼體15以及支承在其內(nèi)的兩個彼此成對嚙合的轉(zhuǎn)子，即主轉(zhuǎn)子HR和副轉(zhuǎn)子NR。主轉(zhuǎn)子HR和副轉(zhuǎn)子NR分別通過合適的軸承16可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體15內(nèi)。驅(qū)動功率可以例如通過電動機(未顯示)，經(jīng)由耦合器18，應(yīng)用于主轉(zhuǎn)子HR的軸17上。

所顯示的壓縮機組指的是噴油式螺桿壓縮機，其中主轉(zhuǎn)子HR和副轉(zhuǎn)子NR之間的扭矩轉(zhuǎn)移直接通過轉(zhuǎn)子齒面實現(xiàn)。與此相反，對于干式螺桿壓縮機，借助于同步變速器(未顯示)可以避免轉(zhuǎn)子齒面的接觸。

此外，沒有顯示的還有用于吸入待壓縮的介質(zhì)的吸入口接頭以及已壓縮介質(zhì)的排出口。

在圖10中還以立體視圖顯示彼此嚙合的主轉(zhuǎn)子HR以及副轉(zhuǎn)子NR。

圖11示出(準(zhǔn)確來說)齒槽23的立體嚙合線10。剖面縫隙長度l_sp是(準(zhǔn)確來說)齒槽23的立體嚙合線的長度。這由此對應(yīng)于(準(zhǔn)確來說)齒節(jié)(Zahnteilung)的剖面縫隙長度。

由氣體力施加在副轉(zhuǎn)子上的整體扭矩由所有工作腔內(nèi)的氣體壓力對于副轉(zhuǎn)子的子表面的扭矩作用的總和組成，其中副轉(zhuǎn)子的子表面限定相應(yīng)的工作腔。在圖12a中例如用陰影線顯示了副轉(zhuǎn)子的此類限定工作腔的子表面(22)。

圖12b示出，在圖12a中顯示的、限定工作腔的子表面(22)被分為虛線顯示的面積(28)和十字陰影顯示的面積(29)。只有十字陰影顯示的面積(29)完成對于扭矩的貢獻(xiàn)。

根據(jù)具體的端面截面成型和副轉(zhuǎn)子的傾斜得出子表面(22)。副轉(zhuǎn)子的傾斜涉及副轉(zhuǎn)子的螺桿狀嚙合的傾斜。在圖12a中同樣顯示的、限定子表面的三維嚙合線(10)同樣地通過副轉(zhuǎn)子的端面截面成型和傾斜確定。

除此之外，通過交線(27)限定子表面(22)。關(guān)于交線(27)的細(xì)節(jié)已經(jīng)在圖7b和7k的框架內(nèi)顯示并且描述。同樣的也適用于嚙合線點K2。

工作腔在轉(zhuǎn)子軸線的方向上位于一方面副轉(zhuǎn)子端面(20)以及另一方面通過三維的嚙合線(10)和交線(27)實現(xiàn)的限定之間的具體長度在此不再起任何重要作用，因為(如在相關(guān)文獻(xiàn)中描述的)轉(zhuǎn)子表面范圍內(nèi)的氣體壓力對于扭矩沒有任何貢獻(xiàn)，其中該具體長度取決于副轉(zhuǎn)子到主轉(zhuǎn)子的角度位置，并且轉(zhuǎn)子表面在垂直于轉(zhuǎn)子的軸線的切割面內(nèi)對應(yīng)于完整齒槽(在圖12b中以虛線顯示)。副轉(zhuǎn)子的傾斜僅僅作用于數(shù)額，而并不作用于扭矩的作用方向。

在圖12b中以虛線顯示的面積(28)以及在圖12b中以十字陰影顯示的面積(29)一同形成子表面(22)。

只有在圖12b中以十字陰影顯示的面(29)才對扭矩有貢獻(xiàn)。

因此，在每個工作腔中，通過副轉(zhuǎn)子的端面截面成型確定扭矩的作用方向，而扭矩是工作腔內(nèi)的氣體壓力(或者說任意基準(zhǔn)壓力)在副轉(zhuǎn)子的、限定工作腔的子表面上引起的。

上面描述的有利的副轉(zhuǎn)子(NR)的端面截面成型由此引導(dǎo)副轉(zhuǎn)子的每個限定工作腔的子表面(22)，并且因此將整個副轉(zhuǎn)子引導(dǎo)至由氣體力造成的扭矩的作用方向(25)，其中該作用方向反向于副轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向(24)定向，由此有效避免轉(zhuǎn)子摩擦。

所顯示的實施例證明，通過本發(fā)明可以得到用在螺桿機中的轉(zhuǎn)子對的顯著效率提升，其中該轉(zhuǎn)子對由具有對應(yīng)的剖面幾何形狀的主轉(zhuǎn)子和副轉(zhuǎn)子構(gòu)成。

通過本發(fā)明，實現(xiàn)了不依賴于具體請求保護(hù)的剖面定義，相對于現(xiàn)有技術(shù)，更進(jìn)一步地改進(jìn)轉(zhuǎn)子剖面的效率和運行平穩(wěn)性。

雖然對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員來說，根據(jù)給出的參數(shù)值，而無需進(jìn)一步的信息，也可能通過現(xiàn)有技術(shù)中常見的方法產(chǎn)生合適的剖面走向，但是在下文中單純地示例性地根據(jù)圖1至圖4，對上文中討論過的實施例中的剖面走向進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。為了產(chǎn)生剖面走向，(如對于從事于當(dāng)前領(lǐng)域的技術(shù)人員最好已知的)也可以借助于公開可用的計算機程序產(chǎn)生剖面走向。

關(guān)于這一點，單純地示例性地提及SV_Win(維也納技術(shù)大學(xué)的一個項目)，其中該軟件在開頭提及的格雷芬爾的大學(xué)授課資格論文中有極其詳細(xì)的描述。除此之外，可替換的公共可用的計算機程序為DISCO軟件以及特別的倫敦城市大學(xué)(Centre for Positive Displacement Compressor Technology(容積式壓縮機技術(shù)中心))的SCORPATH模塊。為此，從http://www.city-compressors.co.uk/得出一般信息。關(guān)于軟件安裝的信息從http://www.staff.city.ac.uk/～ra600/DISCO/DISCO/Instalation％20instructions.pdf中得出。關(guān)于DISCO軟件的預(yù)覽可以在http://www.staff.city.ac.uk/～ra600/DISCO/DISCO％20Preview.htm中找到。

另一可替換的軟件為軟件ScrewView，其也在斯特凡·貝爾利克的論文“Directed Evolutionary Algorithms”(《定向的進(jìn)化算法》)(多特蒙德，2006，參見第173頁及下頁)中提及。在網(wǎng)頁http://pi.informatik.uni-siegen.de/Mitarbeiter/berlik/projekte/上，關(guān)于項目“Methode zur Auslegung trockenlaufender”《用于布置干式運行的容積式回轉(zhuǎn)機床的方法》，進(jìn)一步描述了ScrewView軟件。

在圖13至圖16中，具體地按如下方式生成具有在后的轉(zhuǎn)子齒面F_N和在先的轉(zhuǎn)子齒面F_V的輪齒：部段S1至S2由副轉(zhuǎn)子NR上的圍繞中點C1的圓弧得出，其通過位于主轉(zhuǎn)子HR上的、圍繞中點C2的圓弧部段T1至T2生成。部段S2至S3根據(jù)次擺線的包絡(luò)曲線得出，其通過位于主轉(zhuǎn)子HR上的、圍繞中點M4的圓弧部段T2至T3生成。部段S3至S4由圍繞中點M1的圓弧定義。部段S4至S5由圍繞中點M2的圓弧預(yù)先規(guī)定。

部段S5至S6由圍繞中點C1的圓弧確定。彼此鄰近的部段S6至S7由圍繞中點M3的圓弧預(yù)先規(guī)定。最后，部段S7至S1由次擺線的包絡(luò)曲線預(yù)先確定，其通過位于主轉(zhuǎn)子HR上的、圍繞中點M5的圓弧部段T7至T1生成。寫出的部段最后分別按照給出的順序無縫地彼此連接。部段末端和相鄰部段開端上的切線分別相同。就此而言，這些部段直接、平滑以及無彎曲地彼此融合。

對于根據(jù)圖1至圖4的實施例來說，同樣在下文中根據(jù)圖13至圖16簡短地闡述主轉(zhuǎn)子HR的輪齒的剖面走向。部段T1-T2通過位于主轉(zhuǎn)子HR上的、圍繞主轉(zhuǎn)子HR上的中點C2的圓弧得出。部段T2-T3由圍繞中點M4的、位于主轉(zhuǎn)子HR上的圓弧定義。部段T3-T4由次擺線的包絡(luò)曲線預(yù)先確定，其通過副轉(zhuǎn)子上的部段S3-S4生成。部段T4-T5由次擺線的包絡(luò)曲線預(yù)先確定，其通過副轉(zhuǎn)子上的部段S4-S5生成。部段T5-T6由圍繞中點C2的圓弧定義，其由副轉(zhuǎn)子NR上的、圍繞中點C1的圓弧部段S5-S6生成。部段T6-T7由次擺線的包絡(luò)曲線得出，其由副轉(zhuǎn)子NR上的部段S6-S7生成。最后，部段T7-T1由圍繞中點M5的圓弧確定。同樣地，在此適用于下列規(guī)定：寫出的部段最后分別按照給出的順序無縫地彼此連接。部段末端和相鄰部段開端上的切線分別相同。就此而言，這些部段直接、平滑以及無彎曲地彼此融合。

一般而言，要堅持下列原則：副轉(zhuǎn)子NR和主轉(zhuǎn)子HR的剖面走向自然要彼此協(xié)調(diào)，并且就此而言，次擺線的包絡(luò)曲線分別對應(yīng)對向轉(zhuǎn)子上的圓弧部段。另外，如已經(jīng)提及的，分別保證從一個部段到下一部段之間的正切的過渡段。計算對向轉(zhuǎn)子的剖面走向時的一般操作步驟在例如黑爾珀茨的論文“Methode zur stochastischen Optimierung von Schraubenrotorprofilen”(《用于隨機最優(yōu)化螺桿轉(zhuǎn)子剖面的方法》)(多特蒙德，2003，第60頁及以下各頁)中有描述。

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