带有耐腐蚀可磨耗涂层的旋转鼓

申请号 CN200880016990.0 申请日 2008-05-21 公开(公告)号 CN101680448A 公开(公告)日 2010-03-24
申请人 伊顿公司; 发明人 D·R·奥文加;
摘要 本 发明 涉及一种旋转鼓 风 机 转子 (39),包括被耐 腐蚀 涂层(63) 覆盖 的转子体部。可磨耗涂层(61)覆盖耐腐蚀涂层的至少一部分,用以提供基本为零的操作间隙以增大旋转鼓风机的容器效率。还提供一种包括这种转子的旋转鼓风机。
权利要求

1.一种旋转鼓转子,包括:
转子体部;
覆盖转子体部的耐腐蚀涂层;和
可磨耗涂层,该可磨耗涂层覆盖耐腐蚀涂层的至少一部分,用以提供 基本为零的操作间隙以增大旋转鼓风机的容器效率。
2.根据权利要求1所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述耐腐蚀涂层具有范围在约5微米至约7微米的厚度。
3.根据权利要求1所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述耐腐蚀涂层包括电解陶瓷涂层。
4.根据权利要求3所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述电解陶瓷涂层包括陶瓷。
5.根据权利要求1所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述可磨耗涂层和所述耐腐蚀涂层具有范围在约80微米至约130微米的总厚 度。
6.根据权利要求1所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述可磨耗涂层是涂层基质和固体润滑剂的混合物。
7.一种旋转鼓风机转子,包括:
转子体部;
附着于转子体部并覆盖转子体部的电解陶瓷涂层;和
可磨耗涂层,该可磨耗涂层附着于耐腐蚀涂层并覆盖耐腐蚀涂层的至 少一部分,用以提供基本为零的操作间隙以增大旋转鼓风机的容器效率。
8.根据权利要求7所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述电解陶瓷涂层具有范围在约5微米至约7微米的厚度。
9.根据权利要求7所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述电解陶瓷涂层包括钛陶瓷。
10.根据权利要求7所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述可磨耗涂层和所述电解陶瓷涂层具有范围在约80微米至约130微米的总 厚度。
11.根据权利要求7所述的旋转鼓风机转子,其特征在于,所 述可磨耗涂层是涂层基质和固体润滑剂的混合物。
12.一种旋转鼓风机,包括:
一对转子,每个转子包括耐腐蚀涂层和可磨耗涂层,该耐腐蚀涂层覆 盖转子,该可磨耗涂层覆盖耐腐蚀涂层的至少一部分,用以提供基本为零 的操作间隙以增大旋转鼓风机的容器效率。
13.根据权利要求12所述的旋转鼓风机,其特征在于,所述 耐腐蚀涂层具有范围在约5微米至约7微米的厚度。
14.根据权利要求12所述的旋转鼓风机,其特征在于,所述 耐腐蚀涂层包括电解陶瓷涂层。
15.根据权利要求14所述的旋转鼓风机,其特征在于,所述 电解陶瓷涂层包括钛陶瓷。
16.根据权利要求12所述的旋转鼓风机,其特征在于,所述 可磨耗涂层和所述耐腐蚀涂层具有范围在约80微米至约130微米的总厚 度。
17.根据权利要求12所述的旋转鼓风机,其特征在于,所述 可磨耗涂层是涂层基质和固体润滑剂的混合物。

说明书全文

技术领域

发明总体涉及一种旋转鼓机,例如罗茨型旋转鼓风机,通常用作 自动增压器,带有用于增大旋转鼓风机的容积效率的可磨耗涂层,且特别 涉及一种具有可磨耗涂层的耐腐蚀旋转鼓风机。

背景技术

罗茨型旋转鼓风机通常包括一对啮合的有叶片转子,该转子具有直 叶片或带螺旋扭转部的叶片,各个转子安装在轴上,且各个轴上安装有正 时齿轮。旋转鼓风机,特别是罗茨型鼓风机用作内燃发动机增压器且通 常以较高的速度运行,典型地在每分钟10,000至20,000转的范围内以用于 传输大体积的可压缩流体例如空气,但是不会在鼓风机内部压缩空气。
需要转子相互啮合以便从进口端将较大体积的空气输送至较高压的 出口端。专设计了用于补偿由载荷引起的弯曲和/或热膨胀的操作间隙以 便用于零部件的运动,从而转子实际上不会相互接触或与壳体接触。此外, 在实践中给转子施加环涂层,从而任何由于疏忽引起的接触不会导致转 子或容纳转子的壳体的磨损。设计的操作间隙虽然是需要的,但是由于允 许泄漏而限制了旋转鼓风机的效率。这种泄漏途径的产生降低了旋转鼓风 机的容积效率。
一种已知的提高旋转鼓风机的送效率的方法是使用带可磨耗材料的 涂层。尽管已知的增压器转子可磨耗涂层提供了增大的旋转鼓风机的容器 效率和足够的润滑性,但是此可磨耗涂层具有较差的耐腐蚀性,将可磨耗 涂层在增压器中的应用限制在增压器不置于腐蚀性环境中。例如,已知的 增压器可磨耗涂层通常与在盐环境中运行的船用发动机不兼容,这是因 为盐含量较高的周围空气会腐蚀转子。

发明内容

本发明的旋转鼓风机转子包括转子体部,该转子体部具有覆盖转子体 部的耐腐蚀涂层。可磨耗涂层覆盖耐腐蚀涂层的至少一部分,以提供基本 为零的操作间隙以用于增大旋转鼓风机的容积效率。耐腐蚀涂层防止在置 于腐蚀环境期间转子体部的腐蚀。
在本发明的实施例中,耐腐蚀涂层包括电解陶瓷涂层,该涂层显示了 对各种腐蚀性环境的良好的耐腐蚀性,并形成具有与可磨耗涂层良好附着 性的基底。
附图说明
图1是本发明可使用的示例性罗茨型旋转鼓风机的侧面正视图;
图2是图1的示例性罗茨型旋转鼓风机的剖视图,示出根据本发明的 实施例的一对转子;
图3是图2所示的转子的剖视图;
图4是根据本发明的实施例的钻子在ASTM-B117盐雾试验后的照片; 且
图5是仅具有可磨耗涂层的现有技术转子在ASTM-B117盐雾试验后 的照片。

具体实施方式

下面结合附图,该附图并不意在限制本发明,且首先特别结合图1和 图2,示出总体由11表示的示例性罗茨型旋转鼓风机或泵。可结合美国专 利Nos.4,828,467、5,118,268和5,320,508更好地理解旋转鼓风机11,所述 专利转让给本发明的受让人并结合于此作为参考。
如本领域已公知的,旋转鼓风机通常用于将一定体积的例如空气的可 压流体从入口端开口泵送或输送至出口端开口,在将空气置于出口开口的 较高压力的空气之前不将传输体积的空气压缩。旋转鼓风机11包括壳体组 件13,该壳体组件13包括主要壳体部件15、支承板17和驱动壳体部件 19。这三个部件被多个固件21固定在一起。
下面参考图2,主要壳体部件15是限定形成圆筒形壁表面23、25的 一体部件,该圆筒形壁表面23、25分别限定形成并行的横向叠置的圆筒形 腔室27和29。腔室27和29内分别装有用于相反旋转的转子-轴子组件31、 33,轴线基本和本领域已知的鼓风机11的各自的轴线一致。子组件31具 有沿由图2中的附图标记31附近的箭头表示的逆时针方向的螺旋扭转部。 子组件33具有沿由图2中的附图标记39附近的箭头表示的顺时针方向的 螺旋扭转部。为了解释根据本发明的耐腐蚀涂层和可磨耗涂层的用途,认 为子组件31和33是相同的,下面将结合涂层的用途仅描述其中的一个。
还是参考图3,示出转子39的剖视图。转子39包括体部40,该体部 具有三个单独的叶片43、45和47,该叶片连接在一起或优选形成为一体 以便限定形成基本为圆筒形的腹(web)部49。中央孔部分51内设有轴 37、41。各个叶片43、45和47内可分别限定形成空的腔室53、55、57。 但是本发明可等同地应用于实心和空心的转子。
为了便于对根据本发明的结构的更好的理解且为使说明简化,图3中 示出转子39是有直的叶片的转子。应当理解本发明可等同地应用于任何形 状的转子,不论该转子是螺旋形叶片还是直的叶片都是这样。
在图3中示出优选地覆盖转子39的整个外表面的可磨耗涂层61。涂 层61可包括优选是粉末形式的环氧高分子树脂基质的涂层材料基或基质 与固体润滑剂的混合物。美国专利No.6,688,867中描述了示例性涂层61, 该专利由本发明的受让人所有且其全部内容结合于此作为参考。
仍然参考图3,耐腐蚀涂层63设置在转子31和可磨耗涂层61之间。 在本发明的实施例中,耐腐蚀的涂层63是电解陶瓷材料,例如Henkel KGaA售卖的商标为的电解陶瓷涂层。耐腐蚀涂层63可以公 差小于+/-0.5微米(μm)的约5-7微米(μm)的受控厚度沉积在转子31 上。可通过静电或雾化空气喷射工艺,也可通过例如液体喷射或浸入工艺 的液体工艺涂覆耐腐蚀涂层63。可通过例如机加工、打磨、喷砂处理等的 机械手段,或可选地例如蚀刻、脱油、溶剂清洗或如性或磷酸酸洗的化 学处理的用于表面处理的化学手段通过对基体的表面预处理来改进耐腐蚀 涂层63在转子表面上的附着/粘附。
需要耐腐蚀涂层63保持其结构而不会在接触区脱皮,且对转子39使 用的或其它轻质金属具有好的附着性。此外,如果在磨合期后任何颗粒 被夹带至发动机中,那么耐腐蚀涂层63不应对催化转化器或热排气氧 (HEGO)传感器有害。这样,耐腐蚀涂层63颗粒需要是可燃的。此外, 耐腐蚀涂层63还与汽油、油、水(包括盐水)、酒精、排气和合成润滑油 兼容。
在使用本发明的耐腐蚀涂层材料的鼓风机的研发中,研究了多种涂层 材料。表1列出多种这些涂层材料的结果。

*图5中示出ASTM-B117试验结果的照片。
**图4中示出ASTM-B117试验结果的照片。
可磨耗涂层61在耐腐蚀涂层63上沉积,从而可磨耗涂层61和耐腐蚀 涂层63具有范围在约80微米(μm)至约130(μm)的总厚度。由于制造 公差,有涂层的转子可能具有范围在约0密至约7密耳的转子对转子的 间隙,以及范围在约0密耳至约3密耳的转子对壳体的间隙。优选地,转 子上的可磨耗涂层材料厚度使得转子和壳体之间存在轻微的干涉配合。在 组装过程中,旋转鼓风机联机运行一段主要的磨合期的时间。在此使用的 术语“磨合”用于表示这样一种操作循环,该操作循环至少持续约两分钟, 其中旋转鼓风机承受2000rpm至约16000rpm的(速度)上升,然后下降。 当然,磨合期可包括但不限于用于将涂层磨耗至基本为零的操作间隙的任 何操作循环。
在上文中详细描述了本发明,且在阅读和理解上文后本领域技术人员 易于对本发明做各种变型和改进。所有这些变形和改进都包括在本发明内, 即在所附权利要求的范围内。
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