具有多层涂布的转子螺杆的螺杆压缩机的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的螺杆压缩机，以及一种根据权利要求27的特征所述的用于在螺杆压缩机的转子螺杆或者压缩室的金属面上施加多层涂层的方法，其中螺杆压缩机包括压缩机壳体，而压缩机壳体具有两个轴向平行地支承在其中的转子螺杆，这些转子螺杆在压缩室内彼此啮合，可通过驱动器进行驱动并且在其旋转运动中彼此同步，其中转子螺杆分别具有一件式或者多件式的基体以及突出于端面的轴端，其中基体具有两个端面以及在其间伸长的异型曲面。

不管是作为螺杆压缩机，还是作为螺杆膨胀机，螺杆机已经实际使用了几十年。设计为螺杆压缩机的螺杆机在许多领域都替代往复式活塞压缩机，用作压缩机。利用转子螺杆外形的相互交错的螺杆对的原理，不仅可以使用特定的工作功率来压缩气体。作为真空泵的应用还开辟了螺杆机用于实现真空的用途。最后，通过使加压气体相反地通过，也可以产生一种工作效率，使得借助于螺杆机的原理，也可以从加压气体获得机械能。

螺杆机通常具有两个彼此轴向平行地布置的转子螺杆，其中一个限定主转子，另一个限定副转子。转子螺杆分别具有一件式或者多件式的基体以及两个分别突起于端面的轴端，其中基体包括两个端面和在其间伸长的异型曲面。

转子螺杆以对应的螺杆状齿部彼此交错。在齿部和压缩机壳体之间，通过齿槽容积，形成多个连续的工作腔。从进气区开始，随着转子螺杆的连续旋转，首先关闭分别观察的工作腔，并且随后持续减小其体积，从而出现介质的压缩。最后，在连续旋转时，朝向压力窗，打开工作腔，并且介质被喷射到压力窗中。通过这种内部压缩的过程，被设计为螺杆压缩机的螺杆机区别于没有内部压缩即可工作的罗茨鼓风机。

通过两个转子螺杆的相互交错，分别为设计为主转子的转子螺杆和设计为副转子的转子螺杆限定节圆(滚动圆)。节圆可显示在齿部的端面截面中，并且在这种图示中，可以看到，在转子螺杆朝向彼此运动时，节圆展开。在节圆上，设计为主转子的转子螺杆和设计为副转子的转子螺杆的圆周速度相同，即在该区域内，在两个转子螺杆之间不存在任何相对速度。然而，在异型曲面内，径向地离节圆越远，相对速度就越大。

除了已经提过的作为真空泵或者作为螺杆膨胀机的功能外，螺杆机还可以作为压缩机，用在不同的技术领域。特别优选的应用领域是压缩诸如空气或者惰性气体(氦气、氮气、氩气等)等气体。但是，尽管这特别地在结构上提出了其它要求，但也有可能将螺杆机用于压缩制冷剂，例如用于空调或者制冷应用。下文中提到的“压缩空气”或“气体”都应理解为压缩的或者说膨胀的所有工作介质。在较高的压力比下压缩气体时，大多采用流体喷射压缩，特别是油或水喷射压缩进行工作；然而，也可能根据干式压缩的原理，驱动螺杆机，特别是螺杆压缩机。在无油压缩时，不向压缩室内喷射任何用于冷却和润滑的油。在此，压缩空气在压缩过程中不接触油。在低压范围内，螺杆压缩机偶尔也被称为叶轮式鼓风机。

本发明涉及无油压缩，特别是干式压缩。在干式压缩中，典型的压力比可以在1.1至约10之间，其中压力比是压缩最终压力与进气压力之间的比例。可以一级或者多级地进行压缩。特别地，在一级或二级压缩中，可实现的最终压力例如可以处于1.1bar至约10bar的范围内。只要在本申请的此处或者下文中以“bar”为基准给出压力数据，这种压力数据就分别指的是绝对压力。

本发明涉及螺杆机，特别是螺杆压缩机，其中通常不是通过两个转子螺杆之间的型面啮合来同步其转子螺杆，而是例如通过轴端上的同步变速器或者通过单独的且电子同步的转子驱动器，从外部对其进行同步。在这些螺杆机中，转子接触只是暂时的，例如通过与一个或多个转子螺杆的额定轮廓的几何偏差，或者通过不同的热膨胀，并且通过预设在转子螺杆上的接触位置和摩擦位置处的涂层的材料削减，排除了转子接触。在磨合过程中排除转子螺杆之间的暂时产生的接触。转子螺杆大多由钢或铸铁制成。压缩机壳体通常由灰铸铁浇铸而成。在转子螺杆和压缩机壳体之间并且特别地也在两个转子螺杆之间，必须有小的间隙。在运行过程中不得触碰这些组件，因为由于高速，金属接触可能会导致失去光泽(anlaufen)并且在最坏的情况下，导致碰擦。通过例如由同步变速器或者由单独的、电子同步的转子驱动器同步地驱动两个转子螺杆，实现转子螺杆之间的间隙。

这些间隙一方面应尽可能地小，以使先前的工作腔内的压缩过的空气的回流(即相反于输送方向)最小化。回流越多，内部损失就越高，而螺杆机的效率就越差。在螺杆压缩机的情况下，随着回流的增加，压缩最终温度也显著升高，这导致转子螺杆和压缩机壳体的更大的热膨胀。更高的热膨胀又提高了失去光泽的危险，即产生了自增强效果。

然而，另一方面，间隙也应足够大，以保证要求的运行安全性。如果在高相对速度下，会接触金属面，则会导致高热量输入和热膨胀，并且最后同样导致组件的碰擦，如上文中已经描述的。因此，对于间隙定尺寸，除了制造公差外，还要考虑到由于高压缩温度造成的热膨胀以及由于工作腔内的压力而造成的转子螺杆的顶弯。

无油压缩，特别是干式压缩时的另一要求是确保转子螺杆和压缩机壳体的良好的防腐蚀保护。在关断尚热的螺杆压缩机后，在冷却时，由于空气内的湿气，会在压缩机壳体内部形成冷凝水。即便是在用限水喷射进行干式压缩时(在此，直至压缩过程结束时，水基本上完全汽化)，也存在腐蚀的危险。由灰铸铁或者说传统钢制成的转子螺杆和壳体是特别易腐蚀的。

根据现有技术，已知了，转子螺杆局部地由不锈钢制成。然而，在生产过程中，这是极其昂贵且花费高的。类似于转子螺杆，这也适合于压缩机壳体。

因此，在现有技术中，为了解决上述问题，干式运转的螺杆压缩机的转子螺杆配备有含氟聚合物/滑动漆涂层。

ep2784324a1例如描述了一种涂层的化合物，其用于翻新或者说检修干式运转的螺杆压缩机的转子螺杆。移除转子螺杆上的磨损的涂层，并且用新的涂层替换。该涂层由ptfe(聚四氟乙烯，具体是特氟龙954g303)、石墨和另外的溶剂或者说稀释剂组成。根据制造商(科慕，chemours)的产品数据表，物质954g303仅适合用于150℃的持续工作温度。此外，由于环境和健康保护，还存在另外的要求。物质954g303以及现有技术中给定的配方的其它组成部分带来了在加工过程中非常成问题的溶剂。减少挥发性有机化合物(voc)的法律要求也越来越高。此外，物质954g303不是食品级的，并且就此而言也不符合fda标准。相当怀疑其有致癌性。

此外，现有技术中提出的涂层仅提供有限的防腐蚀保护，因为施加了含有相对多石墨的层。如果例如会因刮擦而损坏该相对软的层，那么转子螺杆的金属基体局部暴露并且由此产生腐蚀的危险。

wo2014/018530中提出了由高性能热塑合成材料(例如peek，聚醚醚酮)以及第一固态润滑剂(例如mos2)和第二固态润滑剂(例如ptfe或石墨)制成的涂层。然而，在此描述了一种在同时具有低速和高负载的压缩机中的应用。此外，对于根据现有技术的涂层，预设了，已涂布的表面持续与彼此摩擦接触。

基于开头提起的现有技术，本发明的目的在于，提供一种用于无油螺杆压缩机的涂层，该无油螺杆压缩机具有相对较高的转子螺杆的旋转速度且在转子螺杆之间或者说转子螺杆与压缩机壳体之间具有力求达到的间隙，其避免了现有技术中的缺点并且同时在磨合过程中，将自身设定至足够小的间隙距离。在装置技术方面，该目的通过根据权利要求1的特征所述的螺杆压缩机(特别是无油的螺杆压缩机)、根据权利要求26的特征所述的转子螺杆得以实现，在方法技术方面，该目的通过根据权利要求27的特征所述的流程得以实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。

当前发明的核心理念在于，对于螺杆压缩机或者说对于转子螺杆，至少转子螺杆的异型曲面被设计为多层的，包括第一内层和第二外层，其中第一内层和第二外层都包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成，其中在第二外层中嵌入了支持磨合过程的颗粒或者孔隙，并且热塑性合成材料限定用于容纳颗粒或者说用于形成孔隙的基质。

根据本发明的方法的核心理念预设了，将多件式的涂层施加至螺杆压缩机的转子螺杆或者压缩室的待涂布的金属面上，包括下列步骤：

-预处理待涂布的金属面，

-在待涂布的金属面上或者在特别地可以设计为预处理层的底层上，

施加第一内层，该第一内层包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成，并且

-在第一内层上施加第二外层，

其中第二外层同样包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成，并且其中在第二外层中嵌入了支持磨合过程的颗粒或者孔隙，并且热塑性合成材料限定用于容纳颗粒或者说用于形成孔隙的基质。

异型曲面作为多层涂层的设计允许预设具有不同特性的子涂层。然而，一种特别的考虑在于，第二外层被设计为，在磨合过程中，必要时局部地或者也可以基本上完全被削减，使得相互交错接合的转子螺杆的异型曲面以最佳的方式彼此适应，更确切地说，在具体给出的条件下现场彼此适应，即在相应给出的压力比、温度条件等条件下。就此而言，第二外层或多或少地指的是自我调整的涂层。

在下文中，讨论根据本发明的螺杆压缩机或者说根据本发明的转子螺杆的优选的设计方案，其中至少一些实施方案也可以毫无问题地应用至根据本发明的方法，或者说转用到该方法。

优选地，选择材料，使得即便在食品技术应用中，也无须担心材料削减或者说已压缩的空气与第一内层和/或第二外层的接触，即材料符合食品安全或者说fda标准。根据当前发明的基本理念，通常使用热塑性合成材料。优选地，热塑性合成材料指的是部分结晶的热塑性合成材料。部分结晶的热塑性合成材料的出众之处在于高疲劳强度、良好的耐化学品性和良好的滑移性能。此外，其显示为极耐磨。

在一种优选的实施方案中，热塑性合成材料是高性能热塑性合成材料，特别是部分结晶的高性能热塑性合成材料。高性能热塑性合成材料理解为持续工作温度大于130℃，优选地大于150℃的合成材料。优选地，指的是热塑性浓缩物，更优选地，指的是具有交替的酮和醚官能基的聚合物或者共聚物，特别地，指的是聚芳醚酮(paek)。聚芳醚酮(paek)的特别实例是：

1.聚醚酮(pek)

2.聚醚醚酮(peek)

3.聚醚酮酮(pekk)

4.聚醚酮醚酮酮(pekekk)

5.聚醚醚醚酮(peeek)

6.聚醚醚酮酮(peekk)

7.聚醚酮醚醚酮(pekeek)

8.聚醚醚酮醚酮(peekek)

和/或其共聚物和/或其混合物，

其中特别地，聚醚醚酮(peek)被视为优选的。在一种特别优选的设计方案中，用于形成第一内层的热塑性合成材料和/或用于形成第二外层的热塑性合成材料包括聚醚醚酮(peek)或者至少基本上由聚醚醚酮(peek)构成。

也可能将聚苯硫醚(pps)和聚酰胺(pa)，特别是pa11或者pa12用作热塑性合成材料。

更优选地，用于形成第一内层和用于形成第二外层的热塑性基础物质一般包括聚芳醚酮(paek)，或者至少基本上由paek形成。高性能热塑性合成材料也可以被称为高性能热塑合成材料或者说被称为热塑性高性能合成材料。

一般而言，对于根据当前发明的包括热塑性合成材料的层的多层构造，即便使用相同的热塑性合成材料，第一内层和第二外层在结构上也不同。第一内层优选地是无颗粒的或者说无孔隙的，或者说在任何情况下，都具有比第二外层更低的颗粒和/或孔隙份额，优选地具有明显更低的颗粒和/或孔隙份额。第一内层上的热塑性合成材料基于总质量的份额为至少60wt.％，优选地为至少70wt.％，更优选地为至少80wt.％，更优选地为至少95wt.％，更优选地为至少100wt.％。第二外层上的热塑性合成材料的份额优选地为至少50wt.％，并且在第二外层中使用颗粒的情况下，为最高95wt.％，其中预设了5wt.％的颗粒最小份额，更优选为10wt.％的颗粒最小份额。如果与此相反，代替颗粒，只在第二外层中预设了孔隙，则第二外层中的热塑性合成材料的份额也可以高于95wt.％。第二外层上的孔隙的体积分数优选地高于5％，更优选地高于10％，与此相反，第一内层的孔隙份额低于5％，优选地低于2％。

更优选地，第一内层被设计为没有支持磨合过程的颗粒或者孔隙，而是被设计为至少基本上是均质的。当然，在此指的不是抽象的理论均质性，相反，第一内层相对于包括支持磨合过程的颗粒或者孔隙的第二外层而言，被设计为相对均质的，并且在任何情况下，都不具有任何有针对性地引入的非均质性。

在一种可能的设计方案中，第二外层的支持磨合过程的颗粒包括磨料颗粒和/或润滑颗粒。就此而言，可能的是，第二外层仅预设有磨料颗粒，或者替代地，仅预设有润滑颗粒。另外，可能的是，既在第二外层中预设磨料颗粒，也预设润滑颗粒。最后，可以考虑，确定仅预设有磨料颗粒或者仅预设有润滑颗粒的区域，或者预设有混合的两种类型的区域，其中在第二外层的不同区域上，磨料颗粒相对于润滑颗粒的比例也会改变。

根据一种优选的设计方案，颗粒包括空心微球(微球体)，特别是由氧化铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)、热塑性合成材料或者玻璃、特别是硼硅酸盐玻璃(borosilicateglass)制成的空心微球，或者由空心微球形成。空心微球是非常轻的、微观尺寸的空心球，其中充满了空气或者惰性气体。空心微球的外壳可以特别地由下述材料中的一种构成：氧化铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)、或者玻璃，后者特别地为硼硅酸盐玻璃(borosilicateglass)。由硼硅酸盐玻璃制成的、内部为空心的球体例如由3m公司以“玻璃泡”的形式供应，以粉末状存在，是化学上不活跃的、不可燃的，并且不是多孔的。平均球体直径例如为20μm，平均壁厚为0.7μm。在使用这种玻璃空心微球的情况下，玻璃空心微球在磨合过程中开裂。由于其硬度(其相对于第二外层的粘结剂基质明显更硬)，玻璃空心微球也会确保必要的磨损，并且在与相对面，例如与相对的转子螺杆摩擦接触时，为涂层削减提供均匀分布在表面上的微小的局部作用点，由此避免涂层连同分别所属的相对面(诸如相对的转子螺杆的异型曲面)的不期望的或者说有害的大面积剥落或者在转子螺杆与压缩机壳体接触时的剥落。

在当前发明的一种任选地可能的设计方案中，第二外层的支持磨合过程的颗粒的硬度比由热塑性合成材料限定的基质更高，其中根据邵氏硬度，测定或者说限定该硬度。

在当前发明的一种同样任选地可能的设计方案中，第二外层的支持磨合过程的颗粒的硬度比由热塑性合成材料限定的基质更低，其中根据邵氏硬度，测定或者说限定该硬度。

根据当前发明的特别优选的一个方面，第一内层通过熔融与第二外层相连。由此得到第一内层和第二外层之间的特别稳定、持久且可靠的连接。由此，即便第二外层具有相对高的颗粒或者孔隙份额，并且因此例如在理论上直接安置在金属基体或者说金属面上时，可能具有相对差的粘接特性，也可以确保第二外层的相对可靠的锚固。关于这一点，还必须指出的是，颗粒基于热塑性合成材料(特别是热塑性高性能合成材料，特别是peek)份额的份额能够以重量份表示，并且例如，颗粒与粘结剂的质量比可以表示为p/b。粘结剂代表已经提及的由热塑性合成材料制成的用于容纳颗粒的基质。

为了能够利用第二外层中的颗粒的相应特性，并且促成一定的效果，优选地需确定最小量。另一方面，不能任意提高颗粒的份额。颗粒集成在粘结剂中，即由热塑性合成材料制成的基质中。颗粒份额越高，颗粒特性的影响就越大，但是颗粒本身在粘结剂基质中，特别是peek中的结合能力越差。对于总颗粒份额，有利地适用：

基于相应的质量比，0.03≤p/b≤1.0。总填料份额的优选范围是0.15≤p/b≤0.35。

替代地，同样可以为具体颗粒确定以下优选范围：

颗粒：石墨：0.3≤p石墨/b≤0.75，其中p石墨为石墨的质量。

颗粒：玻璃空心球：0.05≤p玻璃空心球/b≤0.5，其中p玻璃空心球为玻璃空心球的质量。

根据当前发明的一种优选的考虑，第一内层限定基本上均质的覆盖层，并且由此用于被第一内层遮蔽的金属面的防腐蚀保护层。如已经提过的，第一内层可以预设为极均质的涂层，该涂层由此良好地粘附在待涂布的金属表面上并且就此而言，提供良好的防腐蚀保护。

在当前发明的另一优选的方面中，第二外层限定了磨合层，该磨合层在磨合过程中局部被削减和/或局部塑性变形，因此适应于具体的运行条件。就此而言，磨合层被设计为，使得其匹配于具体的运行条件，并且可以相对于配合面，确保实现有利间隙宽度。

根据当前发明的另一有利的设计方案，容纳在第二外层中的颗粒包括石墨，或者可以由石墨形成。但是，颗粒还可以包括下列材料：六方氮化硼、碳纳米管(carbonnanotubes，cnt)、滑石(或者说滑石粉)、聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基聚合物(pfa)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)和/或其它含氟聚合物。

石墨、六方氮化硼、碳纳米管和滑石粉分别作为固态润滑剂，减少摩擦。可以相对良好地削减这些材料，即实现有益的磨合性能。相对于粘结剂基质，石墨相对较软。滑石粉也是相对较软的，并且用作磨蚀效果较低的滑润剂。此外，这是不吸水的并且是密封的。

诸如ptfe、pfa、fep(平均粒径为约2μm至30μm)等含氟聚合物同样用作固态或者说干燥润滑剂。它们以粉末状掺入到粘结剂基质的热塑性合成材料中，诸如peek，并且即便在湿涂料的情况下，在随后的用于形成第二外层的过程中也不溶解。它们相对于粘结剂基质更软，并且由此特别地确保良好的润滑、滑移和防粘接性能。

然而，替代地或者额外地，颗粒也可以包括下列材料：氧化铝(al2o3)、碳化硅(sic)、二氧化硅(sio2)和/或玻璃(特别是硼硅酸盐玻璃)。

但是，替代这些颗粒或者除了这些颗粒外，还可以在第二外层中添加入孔隙。孔隙应理解为在至少一个最大尺寸上具有至少1μm的膨胀的空腔。可以在制造过程中，例如通过混合恰当的泡沫(例如通过用作发泡剂的化学添加剂)，实现这种孔隙的添加。孔隙可以总体上形成开孔的或者说闭孔的结构。有利地，孔隙具有最大若干微米的尺寸，并且更有利地，至少基本上均质地分布在第二外层内。

也可以通过具有热塑性外壳的空心微球(plasticmicrospheres，塑料微球)，产生类似孔隙的空腔。在此，热塑性外壳封闭了一种气体，该气体通过热量的供应而膨胀并且扩大空心球的体积。这种由合成材料外壳制成的空心微球能够以膨胀形式或者说未膨胀形式的颗粒存在。其内嵌入有空心颗粒的聚合物基质在专业文献中，偶尔也被称为复合泡沫(syntacticfoam)。顺便提一下，可以特别地通过塑料微球，在涂层表面上产生功能纹理。因此，例如可以有利地影响间隙流。

孔隙或者说类似孔隙的空腔添加入第二外层，使得在磨合过程中，第二外层可以塑性地挤压至分别所需的层厚，并且自动实现相对好的间隙尺寸。

根据另一有利的设计方案，颗粒以微囊化的形式存在。在微囊化中，至少一种第一物质(活性物质)被第二物质(包覆材料或外壳)包围。区分具有固态芯的整体式微囊和具有液态芯的储库微囊。外壳例如由合成材料构成。微囊化的颗粒的优点特别地在于：

·在加工之前或者加工过程中，更好的操作(更好的流动性，更少的粉尘形成)

·更好的可分散性。不溶于水的物质可以封闭在微囊中，其由此可分散在水性介质中。也可以通过封装，降低静电充电或者逐渐凝结(结块)的风险。

·组合不兼容的物质的可能性

·防止提前与其它混合组分进行化学反应

·影响静电特性

在一种有利的设计方案中，在机械负荷的情况下，主要在磨合阶段中释放嵌入在第二外层中的微囊化的润滑剂。由此可以例如在时间上延长磨合过程。产生了更少的摩擦热，并且因此第二外层破裂的风险更低。

当然，可以考虑，在第二外层中还添加入另外的颗粒或者颜料，例如二氧化钛(tio2)。

在一种优选的实施方案中，第一内层在磨合前的层厚处于5μm至50μm之间。为了达到例如50μm的层厚，也能够以多个涂层的形式，例如以分别25μm的两个涂层，施加第一内层，从而为第一内层实现50μm的总层厚。在此，层厚始终指的是干膜厚度(dft，dryfilmthickness)。

磨合前的第二外层的层厚优选地为10μm至120μm。在此，指的也是干膜厚度(dft，dryfilmthickness)。也能够以多个涂层的形式，施加第二外层。有利的是，转子螺杆的直径越大，层厚就设计得越厚。因此，第一内层和第二外层的总层厚优选地可以处于15μm至170μm的范围内。

间隙和层厚理想地彼此匹配，使得当将转子螺杆安装在压缩机壳体内时，在转子螺杆之间以及转子螺杆与压缩机壳体之间还存在最小间隙。所安装的转子螺杆应该恰好还可以相对于彼此扭转。如果层厚大到导致产生过量，那么只能花费力气强制性地将转子螺杆安装在壳体内。安装时的间隙是有利的，因为由此可以例如通过同步变速器，限定地同步转子螺杆。在此，永久固定转子螺杆相对于彼此的相对旋转角位置。

相较于直接粘附在待涂布的组件的金属面上，例如直接粘附在转子螺杆的基体上，第二外层粘附在第一内层上是更好的。因为第二层的热塑性合成材料(例如peek)在此与第一层的热塑性合成材料(例如peek)熔融。随着颗粒份额的增加，粘结剂基质的热塑性合成材料的份额，特别是peek份额对应地减少。其结果是，热塑性合成材料，特别是peek作为粘结剂-基质的功能也减弱。

如果直接将第二外层涂覆到金属面上，例如涂覆到转子螺杆的基体上，则随着颗粒的份额的增加，更少的粘结剂基质份额可用，而粘结剂基质份额可以与金属表面相连。

如已经提过的，在螺杆压缩机投入运行时，由于压缩温度，会引起转子螺杆的热膨胀和弯曲，并且由此导致触碰到旋转的转子螺杆以及旋转的转子螺杆与固定的压缩机壳体之间发生触碰。在发生触碰时，会实现第二外层的局部削减。转子螺杆会磨合，具体地说，局部磨损程度不同，并且仅在触碰组件的地方磨损。因此，根据相应的变形以及与转子螺杆的额定几何形状的偏差以及可能的与压缩机壳体的额定几何形状的偏差，会发生第二外层的不同程度的局部削减。如已经提过的，这种削减被称为磨合过程，并且应仅出现在第二外层中，即磨合层中。磨合过程基本上仅发生一次，即在螺杆压缩机第一次投入运行时。在此，有利的是，谨慎地进行磨合过程。有利的是，根据螺杆压缩机稍后的使用区域，调整磨合过程。对于谨慎的磨合过程而言，特别有利的是螺杆压缩机的变速驱动器(例如永磁电动机或同步磁阻电动机)。这使得可以在磨合过程中，限定地并且时间上延伸地提高传动转速，直至其最大预设的运行转速。与此相反，定速驱动器(例如使用不带变频器的传统异步电动机)会以干式压缩时所需的高转速，极快速地驱动螺杆压缩机，其风险在于，涂层会由于此时极短的磨合过程而受损。磨合过程例如可以发生在单独的磨合试验台上。然而，有利地，整个机器(包括驱动器在内的螺杆机)已经配置了变速驱动器，从而磨合过程可以发生在为客户预设的机器首次投入运行时。由此可以省去高的中间步骤(在磨合试验台上进行安装和拆卸)。以此方式，可以避免不必要高地削减第二外层，否则会导致相反于输送方向的不期望的回流的增加。

容纳在第二外层中的硬颗粒或者说磨料颗粒确保了削减摩擦对象的较软的材料。相对较软的颗粒(基于限定粘结剂基质的热塑性合成材料的硬度)确保了，可以通过更硬的摩擦对象，特别快速且轻松地削减其所在的第二外层。运行中两个转子螺杆相对于彼此没有相对速度或者说相对速度较低的、转子部段的型面区域中的接触区域内(即在节圆或者说滚动范围内或者附近)，同时出现高表面压力，使得例如第二外层内的薄壁玻璃空心微球有利地破裂，并且由此确保两个转子螺杆上的第二外层内的必要的磨损或者说层厚损失。根据当前发明的一个优选方面，玻璃空心微球的在破裂时产生的尖锐破裂边缘支持磨削过程。层厚损失也可以通过封闭在第二外层中的孔隙实现，其中在此由于孔隙的压缩或者说塌陷而发生塑性变形。

由此，防止了转子螺杆不期望地持续挤压彼此。除此之外，这对涂层的使用寿命和轴承的使用寿命还有有利的影响。总体而言，通过第二外部涂层在螺杆转子的滚动范围内或者附近的这一适应性，以有利的方式，优化了螺杆压缩机的运转平稳性。

在转子螺杆相对于彼此具有较高的相对速度的接触区域中，即在距节圆的径向距离不断增加的区域内，由于摩擦对象相对于彼此的高相对速度，可以相对简单地削减诸如石墨等软颗粒，即也在这些区域中，较好地磨合第二外层。此外，石墨的优点还在于，其相对成本低廉并且不能涂抹到配合面上。

根据当前发明的一种优选的实施方案，转子螺杆的基体由钢和/或铸铁形成。

另外，根据本发明，有利的是，除了一个或者说多个异型曲面外，也有可能以对应的方式，一个或两个转子螺杆以及压缩机壳体的其它部段被多层地涂布。

关于转子螺杆自身，端面也可以涂布有第一内层和第二外层，其中第一内层和第二外层都包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成，并且第二外层具有支持磨合过程的颗粒或者孔隙，热塑性合成材料限定用于容纳颗粒或者说用于形成孔隙的基质。然而，也可以预设，两个端面中仅有一个，优选地仅压力侧端面如前文中所描述地，既涂布有第一内层，也涂布有第二外层，而与此相反，相对的端面仅涂布有第一内层。

另外，轴端的部段还可以覆盖有根据第一内层的热塑性合成材料。不过，有利地，轴端的部段也是未涂布的，即没有由根据当前发明的由热塑性合成材料构成的涂层。然而，可以对这些部段进行可能的其它的涂布。

压缩机壳体的功能区基本上由吸入区、转子孔、压力区以及密封座和轴承座组成。在螺杆压缩机的情况下，工作介质(例如要压缩的空气)从吸入区流到转子孔，并且穿过压力窗，继续流到压力区。

吸入区位于压缩机壳体上的入口侧，并且从压缩机壳体的吸入套管延伸到转子孔。转子孔包括两个与转子螺杆匹配的子钻孔，在转子孔中分别以极小的间隙(径向壳体间隙)，支承有转子螺杆，并且在压缩室内形成有工作腔。压缩机壳体内由转子孔限定的内部空间被称为压缩室。压缩机壳体内与两个压力侧转子端面的轴向间隙很小的平坦端面被称为压力侧壳体端面。对应地，压缩机壳体内与吸入侧转子端面的轴向距离最短的端面被称为吸入侧壳体端面。

压力区从压缩室的端部延伸至压缩机壳体的压力套管。

压缩机壳体内的密封座(壳体侧密封座)用于容纳密封件，具体地，用于容纳气封或者说输送介质密封件以及油封。接下来，术语“气封”也应始终一同理解为用于其它输送介质的密封件。同样地，术语“油封”也应始终一同理解为用于其它轴承润滑剂的密封件。

在压缩机壳体内的轴承座中安装有用于两个转子螺杆的轴承(例如滚动轴承)。另外，在转子螺杆的轴端上也预设了密封座(转子侧密封座)。在此，区分用于气封的密封座和用于油封的密封座，其通常并排布置在转子螺杆的轴端上。用于气封的密封座位于转子螺杆的两端，直接与吸入侧转子端面和压力侧转子端面相邻。用于油封的密封座被布置为与其相连并且由此进一步与转子端面相隔。

油封防止油从轴承区渗入螺杆压缩机的压缩区。与此相反，气封防止压缩的空气或者说压缩的输送流体从压缩室内逸出。

另外，还在轴端上预设了轴承座，在其上例如有滚动轴承。轴承座大多连接在密封座上。

有利地，如已经部分提过的，除了涂布转子螺杆的异型曲面外，还可以涂布转子螺杆的另外的部段以及压缩机壳体。压缩机壳体的整个内部区域可以涂布有包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成的第一内层，其中这一内部区域与待输送的流体，例如与待压缩的空气接触。该待涂布的区域由：

-吸入区(从螺杆压缩机的吸入套管到压缩室的开始处)，

-具有用于两个转子螺杆的子部段的转子孔，

-两个壳体端面(吸入侧和压力侧壳体端面)，

-压力区(从压缩室的端部到螺杆压缩机的压力套管)

-以及密封座构成。

除了第一内层外，具有用于两个转子螺杆的子部段的转子孔可以有利地涂布有根据本发明的第二外层，其具有支持磨合过程的颗粒或者孔隙，并且其中热塑性合成材料限定用于容纳颗粒或者说用于形成孔隙的基质。同样地，也可以将这种第二外层应用至压力侧壳体端面。吸入区和压力区也可以配备有这种第二外层。然而，替代地，代替在此提出的第一内层或者说在此提出的第一内层和第二外层的组合，也可能在吸入区和压力区上施加另一防腐蚀保护层。同样，可以在壳体内的密封座上施加根据本发明的第二外层。替代用第一内层或者说第一内层加第二外层涂布密封座的方式，壳体内的密封座也可以保持未涂布的状态。在此，“未涂布”应理解为，壳体内的密封座没有配备第一内层和/或第二外层，即没有配备根据当前发明的涂层。与此相反，不能涂布壳体内的轴承座。同样，轴承座不能配备根据本发明的涂层；然而，可以有任何其它涂层，特别是薄膜状的涂层，例如以提高滑移特性。

作为活动部件的转子螺杆与作为静止部件的压缩机壳体的压缩室之间的磨合层的功能完全对应于上文中已经详细描述的，即在螺杆压缩机投入运行时，由于压缩温度，会出现转子螺杆和压缩机壳体的热膨胀以及转子螺杆的弯曲。其结果是，例如可能会触碰到转子螺杆和转子孔，或者触碰到转子端面以及壳体端面，特别是压力侧转子端面和压力侧壳体端面。在发生触碰时，会实现第二外部涂层的局部削减，如根据本发明所计划的。端面对应地磨合。在此应注意，压力侧轴向端面间隙对于高效的压缩特别重要。理想地，该端面间隙的尺寸应确定为很小。在将转子螺杆装入压缩机壳体时，限定地设定压力侧轴向端面间隙(通常以处于小于1/100mm的范围内的精度并且例如借助于间隔垫圈实现)。对于高效的压缩而言，同样特别重要的是，转子螺杆和转子孔之间的径向间隙非常小。

作为可能的实施方案，特别地，可以考虑下列涂层变体，其中该列表决不是详尽的，并且也可以考虑另外的组合：

在当前发明的一种优选的设计方案中，螺杆压缩机是无油压缩的螺杆压缩机，特别是干式压缩的螺杆压缩机。

对于已经提及的涂布方法，核心理念在于，在包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成的第一内层上施加第二外层，其中第二外层同样包括热塑性合成材料或者说由热塑性合成材料形成，其中在第二外层中嵌入了支持磨合过程的颗粒或者孔隙，并且热塑性合成材料限定用于容纳颗粒或者说用于形成孔隙的基质。给定的步骤优选地也按照给定的顺序进行。

已经结合当前发明的装置技术方面，阐述过热塑性合成材料的各种材料可能性，其中热塑性合成材料指的是所谓的高性能热塑性合成材料。在此参阅这些实施方案。一般而言，再次阐明，热塑性合成材料可以是聚芳醚酮(paek)，其中聚醚醚酮(peek)被视为特别优选的。

可以例如使用常规的喷涂涂层设备(例如hvlp喷枪(大容量低压喷枪)，静电的，无风的)以水基湿涂料涂层的形式施用涂层，或者手动地或者机器人控制地以粉末涂层的形式静电施用涂层。机器人控制的涂装提供过程可靠性高的优点，连同层厚均匀以及公差小。

关于粉末涂料或者湿涂料的制备，对于在此预设的涂层，应注意以下几点：

-粉末涂料：颗粒以粉末状掺入到同样大多以粉末状存在的热塑性合成材料中，特别地掺入到以粉末状存在的peek中。

-湿涂料：颗粒和热塑性合成材料(特别是peek)分别以粉末状，有利地与包括分散剂的水混合。颗粒和peek粉末不溶解在分散体中，而是产生悬浮液。特别地，在将湿涂料工艺用于施加第一内层时，必须预设第一层的通风。第一层的通风优选地包括：将涂布的湿组件加热至约120℃，以在预设的时间范围内使水汽化。只有此时，才应以湿的状态或干燥的状态施加第二外层。

能够以湿涂料或者粉末涂料的形式，施加第一内层和/或第二外层。根据本发明的一个更优选的方面，烘烤第一内层和第二外层，使得热塑性合成材料融化。就此而言，可以在施加每个层后进行烘烤；然而，替代地，也可以考虑首先施加两个或多个层，然后在唯一的燃烧过程中进行烘烤。

优选地，在约360℃至420℃的温度下，烘烤第一内层和第二外层，直至热塑性合成材料，特别是peek融化，并且形成充分粘附在待涂布的表面上的均质的涂层。特别地，在热风循环烘箱中或者电感地实现烘烤。可选地，如已经提过的，也可以在施加每个层后进行烘烤。最后应该提到的是，还有可能增加第二外层的层厚，然后为了实现期望的层厚，进行后处理，特别地进行精磨。

在施加第一内层之前，应对要涂布的金属面进行预处理。预处理优选地包括去脂，并且更优选地包括进一步调整金属面，例如通过使表面粗糙化，通过喷射清洁或者蚀刻，或者通过施加限定转换涂层的预处理层，例如磷化或者施加纳米陶瓷。因此，表面预处理还可以包括喷砂以及接下来的用恰当的溶剂(例如碱性清洁剂、丙酮)进行化学清洁，以促进第一内层的良好粘附。有利地，在喷砂之前，通过在高温下燃烧(高温分解)进行去脂。

在对应地预清洁的金属表面上，可以首先施加(例如基于钛或锆的)纳米陶瓷涂层。纳米陶瓷涂层是已知的磷化处理的改进方案。纳米陶瓷涂层相对于磷化处理的优点特别地在于：

-环境负担的最小化，

-无磷酸盐地进行的过程，以及

-总体来说成本低廉的过程。

就此而言，纳米陶瓷涂层指的是专门的预处理层，该预处理层可以被视为相关于第一内层和/或第二外层的底层。但是，也可以考虑其它涂层作为底层。

关于本发明或者说所描述的实施方案，要阐述以下内容：

-第二外层的良好的磨合性能使得在转子螺杆与压缩机壳体之间的间隙较小，并且由此使得更高效的压缩成为可能。

-与此同时，通过第一内层，保证了极好的防腐蚀保护，并且由此延长了以此方式涂布的组件的使用寿命。

-磨合仅发生在第二外层中；第一内层用作防腐蚀保护。由此，可以(有针对性地彼此分开地)优化防腐蚀保护和磨合性能这两项要求。

-peek适合用在与食品接触的环境中(符合fda)。不同的颗粒也是食品级的。

-peek是环保的：peek分散体主要是水基的，并且具有极低的挥发性有机化合物(voc)份额。不同涂层的施用没有健康风险，并且特别地没有表现出致癌性。

-产生了极好的耐化学品性，如果要压缩空气以外的其它气体，或者说如果可能会污染进气，那么这一点尤其重要。

-在与水、湿气和蒸汽接触时，涂层的特性保持不变。相较于其它含氟聚合物涂层，peek的吸水性极低，即涂层肿胀的风险大大降低。特别地对于以限水喷射原理运行的螺杆压缩机，这一方面似乎是特别有利的。

-对于螺杆压缩机的运行性能而言，这产生了高运转平稳性(第二外层保证了良好的磨合性能；即便在持续摩擦接触的情况下，也不产生任何转子螺杆彼此之间的不期望的“挤压”)。

-此外，特别地也限定最外层的第二外层示出了极低的粘附力，从而不粘附任何污物，而污物会导致转子螺杆之间或者转子螺杆与压缩机壳体之间的卡紧。

此外，在此提出的多层涂层具有高耐热性以及良好的耐温度交变性。

最后，在一些领域(例如烟草工业)中需要无含氟聚合物的涂层。通过提及的颗粒的部分，可以实现无含氟聚合物的涂层。

接下来，根据实施方案的说明并且参考随附的附图，就另外的特征和优点来进一步阐述本发明。图中示出：

图1示出了根据本发明的转子螺杆对的端面截面；

图2以立体图示出了两个彼此齿耦合的转子螺杆；

图3示出了根据本发明的在此具体地设计为副转子的转子螺杆的一种实施方案；

图4示出了根据本发明的在此具体地设计为主转子的转子螺杆的一种实施方案；

图5示出了螺杆压缩机的示意性剖视图；

图6示出了螺杆压缩机的分解图示；

图7示出了磨合前的转子螺杆的多层涂层的一种示意性实施方案；

图8示出了磨合后的转子螺杆的多层涂层的一种示意性实施方案；

图9示意性地示出了转子螺杆的部段的仅单层的涂层；

图10示出了磨合前的转子螺杆的多层涂层的一种替代实施方案；

图11示出了磨合后的根据图10的转子螺杆的多层涂层的实施方案；

图12示出了根据本发明的涂布方法的一种优选实施方案的流程。

在图1中示出了根据本发明的转子螺杆对的端面截面，该转子螺杆对包括被设计为副转子的转子螺杆1以及被设计为主转子的转子螺杆2。仅纯示意性地显示了，转子螺杆1、2的异型曲面12a、12b分别涂布有第一内层3和第二外层4。转子螺杆1、2彼此啮合，即以其齿部彼此交错。对于已经提及的节圆，以附图标记22标记用于被设计为副转子的转子螺杆1的节圆，并且以附图标记21标记用于被设计为主转子的转子螺杆2。

在图2中，以立体图显示了彼此齿耦合的转子螺杆1、2。在此，两个转子螺杆1、2以已经提过的异型曲面12a、12b彼此交错，或者说彼此齿啮合或者说旋入彼此。垂直于相应的转子螺杆旋转轴线，分别在端部侧，通过端面5a、5b、5c、5d限定异型曲面12a、12b，其中端面5a标明被设计为副转子的转子螺杆1的压力侧端面，并且端面5c标明吸入侧端面。对于被设计为主转子的转子螺杆2，以附图标记5b标明压力侧端面，并且以附图标记5d标明吸入侧端面。

以突出于端面5a、5b、5c、5d的方式，设计了在轴向方向上延伸地突出的轴端30，其分别成对地为转子螺杆1、2形成轴16。在轴端30处设计有用于气封的转子侧密封座7b、用于油封的转子侧密封座7a以及转子侧轴承座9a、9b。在此，用于气封的转子侧密封座7b被设计为与端面5a、5b、5c、5d相邻，与此相反，转子侧轴承座9a、9b被预设为更靠近轴端30的远端。在转子侧轴承座9a、9b与用于气封的转子侧密封座7b之间预设有已经提及的用于油封的转子侧密封座7a。

图3示出了如已经根据图2描述的被设计为副转子的转子螺杆1的一种实施方案。在此，异型曲面12a也涂布有第一内层3和第二外层4。两个端面5a、5c也涂布有第一内层3和第二外层4。与此相反，轴端仅在端面5a、5c与轴承座9a之间涂布有第一内层3(省略第二外层4)，不过，其中轴承座9a被设计为没有涂层，即没有对应于第一内层3的涂层，也即被设计为没有热塑性合成材料的涂层。

图4示出了如已经根据图2描述的被设计为主转子的转子螺杆2的一种实施方案。在此，异型曲面12b也涂布有第一内层3和第二外层4。两个端面5b、5d也涂布有第一内层3和第二外层4。与此相反，轴端仅在端面5b、5d与轴承座9b之间涂布有第一内层3(省略第二外层4)，不过，其中轴承座9a被设计为没有涂层，即没有对应于第一内层3的涂层，也即被设计为没有热塑性合成材料的涂层。

图5示出了螺杆压缩机20的示意性剖视图，其包括压缩机壳体11以及支承在其中的两个彼此成对地齿耦合的转子螺杆1、2，即被设计为主转子的转子螺杆2以及被设计为副转子的转子螺杆1。转子螺杆1、2分别通过恰当的轴承15，在压缩机壳体11内的由转子孔19限定的压缩室18内，可旋转地支承在壳体侧轴承座10中。分别容纳在用于油封的壳体侧密封座8a中和用于气封的壳体侧密封座8b中的密封件14b和14c一方面防止压缩的空气从压缩室18内逸出，另一方面防止油渗入压缩室18内。压缩机壳体11中的压缩室18在侧向上由转子孔18限定，其中转子孔具有两个匹配于转子螺杆1、2的直径的子钻孔。在端面侧上，压缩室由压力侧壳体端面6a和吸入侧壳体端面6b限定。优选地，压力侧壳体端面6a、吸入侧壳体端面6b以及转子孔18同样配备有根据本发明的包括第一内层3和第二外层4的多层涂层。

通过同步变速器13，转子螺杆1、2在其旋转位置中相对于彼此确定，并且其异型曲面12a、12b，特别是其各自的转子齿面保持一定距离。可以例如借助于电动机(未显示)，通过离合器(未显示)，在被设计为主转子的转子螺杆2的轴16上施加驱动功率。在成对地旋入彼此的转子螺杆1、2的吸入侧端部处，可以看到螺杆压缩机的吸入区23。

在图6中，以分解图示，图解了螺杆压缩机20的一种实施方案。压缩机壳体11限定了压缩室18。通过吸入套管27，吸取环境空气，并且环境空气进入螺杆压缩机的吸入区23。在通过转子螺杆1、2压缩后，通过压力套管28，将浓缩的压缩空气从压缩机壳体11中排出。

在图7中图解了沿着图3中的线a-a的、转子螺杆1的异型曲面12a上的多层涂层。在转子螺杆1的基体24上，首先施加了第一内层3。在第一内层3上，完全遮盖第一内层地施加了第二外层4。根据本发明，第二外层4包括支持磨合过程的颗粒25，例如薄壁玻璃空心微球。替代地或者额外地，还可以添加入孔隙32，这支持第二外层的塑性可压缩性。

图8示出了在磨合过程后，根据图3的转子螺杆1中的沿着线a-a的多层涂层。

图9示出了转子螺杆1的轴端30上的仅由一部分构成的涂层，其预设为在用于油封的转子侧密封座7a和用于气封的转子侧密封座7b的范围内，遮盖两个密封座7a、7b。具体地，显示了沿着图3中的线b-b的局部图。第一内层在此被布置为遮盖基体24，并且由此提供良好且可靠的防腐蚀保护。

图10示出了转子螺杆1、2中的用于异型曲面12a、12b的一种替代的多层涂层。代替根据图8描述的颗粒25，在第二外层中嵌入了孔隙32，例如在湿涂料工艺中，在应用第二外层前或过程中，例如通过起泡过程添加入孔隙。

图11示出了磨合过程后，根据图10的多层涂层。可以看到，削减或者说压缩了若干层区域。一些孔隙32也随着层的若干部分被削减了，或者由于所接收的反压力被压缩了，使得总体上促成了作为磨合层的第二外层4的塑性变形。

图12还示意性地示出了涂布方法的可能的设计方案的流程图。在s01至s04的步骤次序中，实现了待涂布的金属表面的预处理，例如转子螺杆的待涂布的表面的预处理。在此，步骤s01包括通过在高温下进行分离(高温分解)，对表面进行去脂。在随后的步骤s02中，喷射清洁该表面，特别是对其进行喷砂处理。紧随喷射清洁后的是步骤s03，其中再次以化学方式，例如借助于丙酮，清洁表面。在当前描述的实施方案中，在步骤s04中，紧接着施加纳米陶瓷涂层。

紧随其后的是涂覆第一内层3，其中在当前实施方案中，作为湿涂料施加第一内层3。然而，也可以考虑替代方法，例如在干燥状态下，以粉末涂料进行施加。在此，事先准备好用于第一内层的湿涂料，其中peek形式的热塑性合成材料分别以粉末状添加入含有分散剂的水中。产生在步骤s10中涂覆到预处理的表面上的悬浮液。在随后的步骤s11中，对所施加的湿涂料进行干燥或者说通风。为此，在步骤s11中，将涂布有用于第一层的湿涂料的转子螺杆加热到约120℃，以使水汽化。在可选地也可省略的步骤s12中，进行第一层的烘烤。例如在热风循环烘箱中或者电感地，在约360℃至420℃的温度下进行烘烤，直至peek融化并且形成均质的涂层。

在尽可能类似于步骤s10、s11、s12的步骤s20、s21、s22中，进行第二层的施加。为此，再次准备湿涂料，其中恰当地，但决不是强制性地，使用与施加第一层相同的热塑性合成材料，包括或者说具有作为热塑性合成材料的peek。为此，粉末状的peek连同支持磨合过程的颗粒(例如特别是由硼硅酸盐玻璃制成的薄壁玻璃空心微球)一同与水和分散剂混合。在步骤s20中，直接在当前实施方案中已经被烘烤的第一内层3上进行第二外层4的涂覆。然而，同样可能的是，省去步骤s12，即烘烤第一层，而共同烘烤第一内层3和第二外层4。在此，在步骤s20中的第二外层的涂覆之后，还是第二外层的干燥或者说通风步骤。为此，在步骤s21中再次将待涂布的转子螺杆加热至约120℃，或者说保持该温度。在充分干燥第二外层后，在步骤s22中，例如在热风循环烘箱中或者以电感的方式，在约360℃至420℃的温度下，进行第二外层的烘烤。

可选地，紧接着还可以进行(未显示的)步骤s23，而优选地，应避免该步骤。在步骤s23中，可以进行第二外层4的精磨，以在以过量形成第二外层时，通过精磨，实现分别期望的尺寸。然而，如已经提出的，优选的是，已经通过如根据图12所显示的方法，实现层构造的分别期望的尺寸。

附图标记列表

1、2转子螺杆

3第一内层

4第二外层

5a、5b、5c、5d端面

6a压力侧壳体端面

6b吸入侧壳体端面

7a用于气封的转子侧密封座

7b用于油封的转子侧密封座

8a用于油封的壳体侧密封座

8b用于气封的壳体侧密封座

9a、9b转子侧轴承座

10壳体侧轴承座

11压缩机壳体

12a、12b异型曲面

13同步变速器

14b密封件

14c密封件

15轴承

16轴

18压缩室

19转子孔

20螺杆压缩机

21节圆(主转子)

22节圆(副转子)

23吸入区

24基体

25颗粒

27吸入套管

28压力套管

30突出的轴端

32孔隙。