CN103452841A - 双螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双螺杆压缩机，包括：壳体和设置于壳体内相互啮合、旋向相反的阴转子与阳转子，阴转子和阳转子的齿形为双边不对称齿形，其中，阴转子的齿曲线包括椭圆形曲线段；阳转子的齿曲线包括由阴转子上的椭圆形曲线段共轭生成的椭圆包络线曲线段。根据本发明的双螺杆压缩机，通过采用包括椭圆及其包络线的阴转子和阳转子的齿形，形成双边不对称齿形，增大了双螺杆压缩机的面积利用系数，还能提高阴转子齿的刚度。

Description

双螺杆压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机械领域，更具体地，涉及一种双螺杆压缩机。

背景技术

双螺杆压缩机具有壳体和设置于壳体内部的一对互相啮合、旋向相反的螺旋形齿的转子，其齿面凸起的转子为阳转子，齿面凹下的为阴转子。压缩机的壳体两端分别设有吸气口和排气口，随着转子在壳体内的旋转运动，使工作容积由齿的啮合或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，达到吸气、压缩和排气的目的。

现有技术中，螺杆压缩机的阴、阳转子的型线一般由圆弧等二次曲线组成，这种转子型线存在面积利用系数与转子刚度之间相互制约的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种面积利用系数与阴转子刚度高的双螺杆压缩机。

本发明提供了一种双螺杆压缩机，包括：壳体和设置于所述壳体内相互啮合、旋向相反的阴转子与阳转子，所述阴转子和所述阳转子的齿形为双边不对称齿形，其中，所述阴转子的齿曲线包括椭圆形曲线段；所述阳转子的齿曲线包括由所述阴转子上的椭圆形曲线段共轭生成的椭圆包络线曲线段。

进一步地，阴转子的齿曲线由依次连接的曲线段A₂B₂、曲线段B₂C₂、曲线段C₂D₂、曲线段D₂E₂、曲线段E₂F₂、曲线段F₂G₂和曲线段G₂H₂组成，阳转子的齿曲线由依次连接的曲线段A₁B₁、曲线段B₁C₁、曲线段C₁D₁、曲线段D₁E₁、曲线段E₁F₁、曲线段F₁G₁和曲线段G₁H₁组成，其中，曲线段A₂B₂为圆心位于阴转子中心O₂和曲线段A₂B₂的起点A₂之间的连线O₂A₂上的圆弧；曲线段B₂C₂为圆弧包络线，由阳转子上的曲线段B₁C₁共轭生成，曲线段B₁C₁为圆心位于连线O₁O₂上的圆弧；曲线段C₂D₂为圆心在连线O₁O₂上的圆弧；曲线段D₂E₂为圆心在阳转子中心O₁与曲线段A₁B₁的起点A₁的连线O₁A₁上的圆弧；曲线段E₂F₂为椭圆的一部分，椭圆的实轴在阴转子中心O₂和曲线段F₂G₂的终点G₂的连线O₂G₂上，曲线段E₂F₂与曲线段D₂E₂相切于点E₂，与曲线段F₂G₂相切于点F₂；曲线段F₂G₂为圆心在连线O₂G₂上的圆弧；曲线段G₂H₂为阴转子的齿顶圆弧，圆心为阴转子中心O₂；曲线段A₁B₁为圆弧包络线，由阴转子的曲线段A₂B₂共轭生成；曲线段C₁D₁为圆弧包络线，由阴转子的曲线段C₂D₂共轭生成；曲线段D₁E₁为圆弧包络线，由阴转子的曲线段D₂E₂共轭生成；曲线段E₁F₁为由阴转子的曲线段E₂F₂共轭生成的椭圆包络线曲线段；曲线段F₁G₁为圆弧包络线，由阴转子上的曲线段F₂G₂共轭生成；曲线段G₁H₁为阳转子的齿根圆弧，圆心为阳转子中心O₁。

进一步地，曲线段A₂B₂的半径为R₁，其中，R₁＝(0.01～0.025)×A，圆心为((l₁-R₁)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁-R₁)×sin∠A₂O₂O₁)，l₁为阴转子的齿顶圆弧的半径，A为阳转子中心O₁和阴转子中心O₂之间的连线O₁O₂的长度，O₁坐标为(0，A)，O₂坐标为(0，0)；曲线段B₁C₁的半径为R₂，其中，R₂＝(0.015～0.045)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₂，0)，Z₁为阳转子的齿数，Z₂为阴转子的齿数；曲线段C₂D₂的半径为R₃，其中，R₃＝(0.25～0.4)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₃，0)；曲线段D₂E₂的半径为R₄，其中，R₄＝(0.25～0.6)×A，圆心为((l₁+R₄)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁+R₄)×sin∠A₂O₂O₁)；曲线段F₂G₂的半径为R₅，其中，R₅＝(0.15～0.5)×A，圆心为((l₁-R₅)×cos∠G₂O₂O₁，(l₁-R₅)×sin∠G₂O₂O₁)；曲线段G₂H₂为阴转子的齿顶圆弧，圆心为阴转子中心O₂，半径为l₁；曲线段G₁H₁为阳转子的齿根圆弧，圆心为阳转子中心O₁，半径为L₁，L₁为阳转子的齿根圆弧的半径，且A＝l₁+L₁。

进一步地，所述阴转子或所述阳转子的各自的齿曲线的各曲线段的相切点处两侧的一阶导数相等。

进一步地，所述阴转子与阳转子的齿数比为6∶4。

根据本发明的双螺杆压缩机，通过采用包括椭圆及其包络线的阴转子和阳转子的齿形，形成双边不对称齿形，与现有技术齿形相比，阳转子齿槽面积增加约5％，阴转子齿宽增加约10％，增大了双螺杆压缩机的面积利用系数，还能提高阴转子齿的刚度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的双螺杆压缩机的阴转子和阳转子示意图；

图2是根据图1的双螺杆压缩机的阴转子和阳转子型线啮合示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供了一种双螺杆压缩机，包括壳体和设置于壳体内相互啮合、旋向相反的阴转子和阳转子，阴转子和阳转子的齿形为双边不对称齿形。其中，阴转子的齿曲线包括椭圆形曲线段；阳转子的齿曲线包括由阴转子上的椭圆形曲线段共轭生成的椭圆包络线曲线段。

本发明的双螺杆压缩机，通过采用圆弧、椭圆及其包络线组合的方式对阴转子和阳转子的齿形设计，形成双边不对称齿形，其中，阴转子的齿曲线包括椭圆形曲线段；阳转子的齿曲线包括由阴转子上的椭圆形曲线段共轭生成的椭圆包络线曲线段的设计方式，增大了双螺杆压缩机的面积利用系数，还能提高阴转子齿的刚度。并且阴转子齿根位置处曲线段法向角增大，利于转子型面磨削。

本实施例的阴转子2与阳转子1的齿曲线如图2所示，阴转子2的齿曲线由依次连接的曲线段A₂B₂、曲线段B₂C₂、曲线段C₂D₂、曲线段D₂E₂、曲线段E₂F₂、曲线段F₂G₂和曲线段G₂H₂组成，阳转子1的齿曲线由依次连接的曲线段A₁B₁、曲线段B₁C₁、曲线段C₁D₁、曲线段D₁E₁、曲线段E₁F₁、曲线段F₁G₁和曲线段G₁H₁组成。以下对各曲线段的形状进行具体说明。

在以下的描述中，为了对各数据进行说明，设阳转子的齿数为Z₁，阴转子的齿数为Z₂，阴阳转子中心距O₁O₂的长度为A，O₁坐标为(0，A)，O₂坐标为(0，0)。阳转子的齿根圆弧半径为L₁阴转子的齿顶圆弧的半径为l₁，并且A＝L₁+l₁。

曲线段A₂B₂为圆弧，曲线段A₂B₂的圆心O₅位于阴转子中心O₂和曲线段A₂B₂的起点A₂之间的连线O₂A₂上，半径为R₁。其中优选地，R₁＝(0.01～0.025)×A，圆心为((l₁-R₁)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁-R₁)×sin∠A₂O₂O₁)。此段圆弧设计减小了泄漏三角形面积。

曲线段B₂C₂为圆弧包络线，由阳转子1上的曲线段B₁C₁共轭生成，曲线段B₁C₁为圆心位于阳转子中心O₁和阴转子中心O₂之间的连线O₁O₂上，半径为R₂的圆弧。其中优选地，R₂＝(0.015～0.045)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₂，0)。

曲线段C₂D₂为圆心在连线O₁O₂上，半径为R₃的圆弧。其中优选地，R₃＝(0.25～0.4)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₃，0)。

曲线段D₂E₂为圆心在阳转子中心O₁与曲线段A₁B₁的起点A₁的连线O₁A₁上，半径为R₄的圆弧。其中优选地，R₄＝(0.25～0.6)×A，圆心为((l₁+R₄)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁+R₄)×sin∠A₂O₂O₁)。

曲线段E₂F₂为椭圆的一部分，椭圆的实轴在阴转子中心O₂和曲线段F₂G₂的终点G₂的连线O₂G₂上，曲线段E₂F₂与曲线段D₂E₂相切于点E₂，与曲线段F₂G₂相切于点F₂。此处椭圆曲线的设计方式，增大了面积利用系数；提高了阴转子齿的刚度；利于转子型面磨削。

曲线段F₂G₂为圆心在连线O₂G₂上，半径为R₅圆弧。其中优选地，R₅＝(0.15～0.5)×A，圆心为((l₁-R₅)×cos∠G₂O₂O₁，(l₁-R₅)×sin∠G₂O₂O₁)。

曲线段G₂H₂为阴转子2的齿顶圆弧，圆心为阴转子中心O₂，半径为l₁。

曲线段A₁B₁为圆弧包络线，由阴转子2的曲线段A₂B₂共轭生成。

曲线段C₁D₁为圆弧包络线，由阴转子2的曲线段C₂D₂共轭生成。

曲线段D₁E₁为圆弧包络线，由阴转子2的曲线段D₂E₂共轭生成。

曲线段E₁F₁为由阴转子2的曲线段E₂F₂共轭生成的椭圆包络线曲线段。

曲线段F₁G₁为圆弧包络线，由阴转子2的曲线段F₂G₂共轭生成。

曲线段G₁H₁为阳转子1的齿根圆弧，圆心为阳转子中心O₁，半径为L₁。

优选地是，阴转子2或阳转子1的各自的齿曲线的各曲线段的相切点处两侧的一阶导数相等。曲线段一阶导数相等，曲线段曲率变化平稳，数据点无断点、突变现象，这样的设置利于阴、阳转之间平稳啮合，因而振动较小。

如图1所示，本实施例的双螺杆压缩机的阴转子2与阳转子1的齿数比为6∶4。

现按本发明所提出的各项参数范围，提供了一个压缩机的具体示例。该具体示例的各参数如下表所示：

参数

Z2∶Z1

L1

11

A

R1

R2

R3

R4

R5

数值

6∶4

58

102

160

0018A

002A

03A

04A

02A

将以上具体示例与齿数Z₁、Z₂和A值相同的现有压缩机进行对比试验，结果如下表所示：

通过对比可知，本发明所示型线在面积利用系数、使用效率上均有较好的效果。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：双螺杆压缩机的阴、阳转子齿曲线主要由圆弧、椭圆及其共轭包络线组成，以上阴、阳转子的齿曲线增大了齿形的面积利用系数，增强了阴转子的刚度。进一步地，该双螺杆压缩机还具有啮合平稳、振动小、效率高的特点。适用于低温、空调及空动力等场合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双螺杆压缩机，包括：壳体和设置于所述壳体内相互啮合、旋向相反的阴转子与阳转子，所述阴转子和所述阳转子的齿形为双边不对称齿形，其特征在于，

所述阴转子的齿曲线包括椭圆形曲线段；

所述阳转子的齿曲线包括由所述阴转子上的椭圆形曲线段共轭生成的椭圆包络线曲线段。

2.根据权利要求1所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述阴转子的齿曲线由依次连接的曲线段A₂B₂、曲线段B₂C₂、曲线段C₂D₂、曲线段D₂E₂、曲线段E₂F₂、曲线段F₂G₂和曲线段G₂H₂组成，所述阳转子的齿曲线由依次连接的曲线段A₁B₁、曲线段B₁C₁、曲线段C₁D₁、曲线段D₁E₁、曲线段E₁F₁、曲线段F₁G₁和曲线段G₁H₁组成，其中，

所述曲线段A₂B₂为圆心位于阴转子中心O₂和曲线段A₂B₂的起点A₂之间的连线O₂A₂上的圆弧；

所述曲线段B₂C₂为圆弧包络线，由所述阳转子上的所述曲线段B₁C₁共轭生成，所述曲线段B₁C₁为圆心位于所述连线O₁O₂上的圆弧；

所述曲线段C₂D₂为圆心在所述连线O₁O₂上的圆弧；

所述曲线段D₂E₂为圆心在阳转子中心O₁与所述曲线段A₁B₁的起点A₁的连线O₁A₁上的圆弧；

所述曲线段E₂F₂为椭圆的一部分，所述椭圆的实轴在所述阴转子中心O₂和所述曲线段F₂G₂的终点G₂的连线O₂G₂上，所述曲线段E₂F₂与所述曲线段D₂E₂相切于点E₂，与所述曲线段F₂G₂相切于点F₂；

所述曲线段F₂G₂为圆心在所述连线O₂G₂上的圆弧；

所述曲线段G₂H₂为所述阴转子的齿顶圆弧，圆心为阴转子中心O₂；

所述曲线段A₁B₁为圆弧包络线，由所述阴转子的曲线段A₂B₂共轭生成；

所述曲线段C₁D₁为圆弧包络线，由所述阴转子的曲线段C₂D₂共轭生成；

所述曲线段D₁E₁为圆弧包络线，由所述阴转子的曲线段D₂E₂共轭生成；

所述曲线段E₁F₁为由所述阴转子的所述曲线段E₂F₂共轭生成的椭圆包络线曲线段；

所述曲线段F₁G₁为圆弧包络线，由所述阴转子上的曲线段F₂G₂共轭生成；

所述曲线段G₁H₁为阳转子的齿根圆弧，圆心为阳转子中心O₁。

3.根据权利要求2所述的双螺杆压缩机，其特征在于，

所述曲线段A₂B₂的半径为R₁，其中，R₁＝(0.01～0.025)×A，圆心为((l₁-R₁)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁-R₁)×sin∠A₂O₂O₁)，l₁为所述阴转子的齿顶圆弧的半径，A为阳转子中心O₁和阴转子中心O₂之间的连线O₁O₂的长度，O₁坐标为(0，A)，O₂坐标为(0，0)；

所述曲线段B₁C₁的半径为R₂，其中，R₂＝(0.015～0.045)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₂，0)，Z₁为阳转子的齿数，Z₂为阴转子的齿数；

所述曲线段C₂D₂的半径为R₃，其中，R₃＝(0.25～0.4)×A，圆心为(O₁O₂×Z₂/(Z₁+Z₂)-R₃，0)；

所述曲线段D₂E₂的半径为R₄，其中，R₄＝(0.25～0.6)×A，圆心为((l₁+R₄)×cos∠A₂O₂O₁，(l₁+R₄)×sin∠A₂O₂O₁)；

所述曲线段F₂G₂的半径为R₅，其中，R₅＝(0.15～0.5)×A，圆心为((l₁-R₅)×cos∠G₂O₂O₁，(l₁-R₅)×sin∠G₂O₂O₁)；

所述曲线段G₂H₂为所述阴转子的齿顶圆弧，圆心为阴转子中心O₂，半径为l₁；

所述曲线段G₁H₁为阳转子的齿根圆弧，圆心为阳转子中心O₁，半径为L₁，L₁为阳转子的齿根圆弧的半径，且A＝l₁+L₁。

4.根据权利要求1或2或3所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述阴转子或所述阳转子的各自的齿曲线的各曲线段的相切点处两侧的一阶导数相等。

5.根据权利要求1或2或3所述的双螺杆压缩机，其特征在于，所述阴转子与阳转子的齿数比为6∶4。

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