CN105041647A - 一种双螺杆压缩机转子齿型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双螺杆压缩机转子齿型，阴转子端面的各齿形和阳转子端面的各齿形均由七段二次曲线首尾光滑连接而成，阴转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物线和圆弧包络线；阳转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物包络线和圆弧包络线。阴转子各齿的七段二次齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₂B₂、圆弧B₂C₂、圆弧包络线C₂D₂、抛物包络线D₂E₂、销齿圆弧E₂F₂、圆弧包络线F₂G₂、圆弧G₂H₂；阳转子各齿的七段二次曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₁B₁、圆弧包络线B₁C₁、圆弧C₁D₁、抛物线D₁E₁、销齿圆弧E₁F₁、圆弧F₁G₁以及圆弧包络线G₁H₁。本发明具有齿形面积利用系数大，密封性好等优点。

Description

一种双螺杆压缩机转子齿型

技术领域

本发明涉及一种双螺杆压缩机转子的齿型。

背景技术

螺杆压缩机是近二十年来飞速发展起来的一种容积式回转机械，它是利用一对设置于机壳内的阴、阳转子的螺旋式啮合运动来传输流体，借助于齿槽位置和容积的变化，使流体压缩和膨胀，完成压力的升高和降低。由于螺杆压缩机是回转机械，所以它兼有回转式和容积式两者的优点，在工业中得到广泛应用。螺杆压缩机发展如此之快，主要的原因是齿型发展的结果。由于螺杆压缩机是靠啮合线来达到转子间的密封，故减小漏气三角形面积，缩短接触线长度，最大限度减少泄漏已成为提高压缩机效率的关键。此外，提高面积利用系数，提高转子及齿的强度、刚度、改善转子的动力性能以及改善气体在齿槽间的流动转动状态等等，对螺杆压缩机的性能也有一定的影响，而这一切无不与齿型息息相关。这样，人们对效率越来越高的要求，就迫切需要对转子的齿型进行创新改进。近年来，国外压缩机的发展很快，其应用领域不断扩大，尤为突出螺杆压缩机的产量居于世界首位的日本神户制钢，其新齿形的绝热效率比原来提高了15～25％,可见压缩机转子的设计对压缩机效率提高是非常大的，因此改进转子设计为压缩机企业节约能源，提高经济效益提供了比较好的途径。但是传统型线的组成齿曲线一般存在点、直线等，不便于加工，容易导致齿面磨损快，且直线处刀具泄漏较大，并且影响转子的检测与加工。

发明内容

本发明的目的是：用数学的代数法与几何投影法结合研制出一种新型无油螺杆压缩机转子齿型，其阳转子和与其相啮合的阴转子的齿形曲线由圆弧、抛物线、抛物包络线和圆弧包络线连接而成，具有这种齿形的压缩机，由于能使阳转子与阴转子在工作过程中实现最佳啮合，相邻两段组成齿曲线在连接点处光滑过渡，转子面积利用系数比较大，接触线较短，泄漏三角形相对较小，型线成流线型，具有好的压缩机热力学性能，从而提高螺杆压缩机的工作效率，并在加工过程中提高精度，延长刀具的寿命。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种双螺杆压缩机转子齿型，双螺杆压缩机包括阳转子和阴转子；阴转子端面的各齿形和阳转子端面的各齿形均由七段二次曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物线和圆弧包络线；阳转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物包络线和圆弧包络线。

本发明由于采用数学的代数法与几何投影法结合研制出一种新型的螺杆压缩机转子齿型，相比现有其它的转子齿型具有以下突出的优点：

1.由于本发明的阴转子采用了比较合适的齿深半径，齿形面积利用系数达到了62％，非常适合于低压比大流量的双螺杆压缩机，又达到比较好的刚性条件,并且本转子齿形在前端由圆弧、圆弧包络线与抛物线组成，后端由圆弧组成使得泄露三角形比较小；

2.由于阴转子的齿型设计成流线型，减小了气流的扰动阻力，减少了损失，降低了噪音，提高了转子的运行效率；

3.型线齿面间光滑连接，型线上无尖点，便于采用滚削加工和检测，使得刀具寿命大大增加；

4.本发明中抛物线与抛物线包络线相对圆与圆包络线的接触线要短很多，而在无油压缩机中由于转子型线不是直接接触，接触线的长短对压缩机气量的影响会比较大，本发明接触线的长度相对较短，较大程度减少了压缩机的泄露，相对效率比较高。

附图说明

图1是本发明阴转子和阳转子在相互啮合时的一个实施例的示意图。

图2是本发明阴转子的齿形线的一个实施例的示意图。

图3是本发明阳转子的齿形线一个实施例的示意图。

图中：O₁是阳转子的轴心，O₂是阴转子的轴心；M_j是阳转子的节圆，R_1j是阳转子的节圆半径；F_j是阴转子的节圆，R_2j是阴转子的节圆半径；A是两转子的中心距，A＝R_1j+R_2j；O₂是阴转子圆弧A₂B₂的圆心，R₉是阴转子圆弧A₂B₂的半径；O₃是阴转子圆弧B₂C₂的圆心，R₃是阴转子圆弧B₂C₂的半径；O₄是阳转子抛物线D₁E₁的顶点；O₅是阴转子销齿圆弧E₂F₂的圆心，R₅是阴转子圆弧E₂F₂的半径；O₆是阴转子圆弧G₂H₂的圆心，R₆是阴转子圆弧G₂H₂的半径；O₁是阳转子圆弧A₁B₁的圆心，R₁₀是阳半径转子圆弧A₁B₁的半径；O₇是阴转子圆弧C₁D₁的圆心，R₇是阴转子圆弧C₁D₁的半径；O₅是阳转子销齿圆弧E₁F₁的圆心，R₅是阳转子销齿圆弧E₁F₁的半径；O₈是阳转子圆弧F₁G₁的圆心，R₈是阳转子圆弧F₁G₁的半径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参阅图1至图3。根据本发明以实施例的双螺杆压缩机的阴转子F和阳转子M的转子齿型呈不对称形，阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数，阳转子与阴转子的齿数比例如为3:5，即阴转子的齿数为5个，阳转子的齿数为3个。阴转子F的端面的各齿形和阳转子M的端面的各齿形均由七段二次曲线首尾光滑连接而成，其中：阴转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物包络线和圆弧包络线；阳转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物线和圆弧包络线。本实施例中，阴转子各齿的七段二次齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₂B₂、圆弧B₂C₂、圆弧包络线C₂D₂、抛物包络线D₂E₂、销齿圆弧E₂F₂、圆弧包络线F₂G₂、圆弧G₂H₂；阳转子各齿的七段齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₁B₁、圆弧包络线B₁C₁、圆弧C₁D₁、抛物线D₁E₁、销齿圆弧E₁F₁、圆弧F₁G₁以及圆弧包络线G₁H₁。

请配合参阅图2。本实施例的一种双螺杆压缩机转子的齿型中：所述的阴转子各齿的齿曲线中：

圆弧A₂B₂是以阴转子节圆内部的O₂为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧B₂C₂光滑连接，n1为大于1、小于等于2的正数；

圆弧B₂C₂是以阴转子节圆内部的O₃为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧A₂B₂光滑连接，终点与圆弧包络线C₂D₂光滑连接，n2为大于0.3、小于等于0.5的正数；

圆弧包络线C₂D₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C₁D₁运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

抛物线包络线D₂E₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子抛物线D₁E₁运动所形成的轨迹的一段抛物线包络线；

销齿圆弧E₂F₂是以阴转子节圆内部的O₅为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径的一段销齿圆弧,n3为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线F₂G₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧F₁G₁运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧G₂H₂是以是以阴转子节圆内部的O₆为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧包络线F₂G₂光滑连接、终点与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接，n4为大于0.1、小于等于0.3的正数。

请配合参阅图3。本实施例的一种双螺杆压缩机转子的齿型中：所述的阳转子各齿的齿曲线中：

圆弧A₁B₁是以阳转子节圆内部的O₁为圆心、半径为n5倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧包络线B₁C₁光滑连接，n5为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线B₁C₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧B₂C₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧C₁D₁是以阴转子节圆内部的O₇为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径形成的一端圆弧，其起点与圆弧包络线B₁C₁光滑连接，终点与抛物线包络线D₁E₁光滑连接，n6为大于0.3、小于等于0.5的正数；

抛物线D₁E₁是以阴转子节圆内部的O₄为顶点、开口向下的一段抛物线；

销齿圆弧E₁F₁是以阴转子节圆内部的O₅为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段销齿圆弧，n3为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧F₁G₁是以阳转子节圆内部的O₈为圆心、半径为n7倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧E₁F₁光滑连接，终点与圆弧包络线G₁H₁连接，n7为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线G₁H₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧G₂H₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线，圆弧包络线G₁H₁的终点与该阳转子相邻另一齿的起点光滑连接。

在具体实施时：

阴转子齿曲线的圆弧A₂B₂是以阴转子节圆内部的O₂为圆心，半径为n1倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧B₂C₂的起点光滑连接，n1为大于1、小于等于2的正数；阳转子齿曲线的圆弧A₁B₁是以阳转子节圆内部的O₁为圆心、半径为n5倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧包络线B₁C₁的起点光滑连接，n5为大于0.5、小于等于1的正数。

阴转子齿曲线的圆弧B₂C₂是以阴转子节圆内部的O₃为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧A₂B₂光滑连接，终点与阴转子圆弧包络线C₂D₂的起点光滑连接；圆弧包络线B₁C₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧B₂C₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

阳转子齿曲线的圆弧C₁D₁是以阴转子节圆内部的O₇为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧包络线B₁C₁光滑连接，终点与阳转子抛物线D₁E₁光滑连接，n6为大于0.3、小于等于0.5的正数；阴转子齿曲线的圆弧包络线C₂D₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C₁D₁运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

阴转子齿曲线的抛物包络线D₂E₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子抛物线D₁E₁运动所形成的轨迹的一段抛物包络线。阳转子抛物线D₁E₁是以阴转子节圆内部的O₄为顶点、开口向下的一段抛物线；

阴转子齿曲线的销齿圆弧E₂F₂是阴转子节圆的半径与销齿圆弧的半径共同决定的一段圆弧；阳转子齿曲线的圆弧E₁F₁就是与阴转子齿曲线的圆弧E₂F₂共轭的、在阳转子上的一段圆弧。

阳转子齿曲线的圆弧F₁G₁是以阳转子节圆内部的O₈为圆心、半径为n7倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧E₁F₁光滑连接，终点与圆弧包络线G₁H₁光滑连接，n7为大于0.5、小于等于1的正数；阴转子齿曲线的圆弧包络线F₂G₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子F₁G₁圆弧运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

阴转子齿曲线的圆弧G₂H₂是以阴转子节圆内部的O₆为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，起点与圆弧包络线F₂G₂光滑连接，终点与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接，n4为大于0.1、小于等于0.3的正数；圆弧包络线G₁H₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧G₂H₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线。

这样，螺杆压缩机阴、阳转子的端面齿型就完全做出来了。

Claims (6)

1.一种双螺杆压缩机转子齿型，所述的双螺杆压缩机包括阳转子和阴转子；其特征在于，所述阴转子端面的各齿形和所述阳转子端面的各齿形均由七段二次曲线首尾光滑连接而成，其中：

所述阴转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物包络线和圆弧包络线；

所述阳转子端面的齿曲线包括圆弧、抛物线和圆弧包络线。

2.如权利要求1所述的一种双螺杆压缩机转子齿型，其特征在于，所述阴转子各齿的七段二次齿曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₂B₂、圆弧B₂C₂、圆弧包络线C₂D₂、抛物包络线D₂E₂、销齿圆弧E₂F₂、圆弧包络线F₂G₂、圆弧G₂H₂；

所述阳转子各齿的七段二次曲线包括顺序光滑连接的：圆弧A₁B₁、圆弧包络线B₁C₁、圆弧C₁D₁、抛物线D₁E₁、销齿圆弧E₁F₁、圆弧F₁G₁以及圆弧包络线G₁H₁。

3.如权利要求2所述的一种双螺杆压缩机转子齿型，其特征在于，所述的阴转子各齿的齿曲线中：

圆弧A₂B₂是以阴转子节圆内部的O₂为圆心、半径为n1倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阴转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧B₂C₂光滑连接，n1为大于1、小于等于2的正数；

圆弧B₂C₂是以阴转子节圆内部的O₃为圆心、半径为n2倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧A₂B₂光滑连接，终点与圆弧包络线C₂D₂光滑连接，n2为大于0.3、小于等于0.5的正数；

圆弧包络线C₂D₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧C₁D₁运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

抛物线包络线D₂E₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子抛物线D₁E₁运动所形成的轨迹的一段抛物线包络线；

销齿圆弧E₂F₂是以阴转子节圆内部的O₅为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段销齿圆弧，n3为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线F₂G₂是由阴转子节圆在沿阳转子节圆上滚动时，相对阳转子圆弧F₁G₁运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧G₂H₂是以是以阴转子节圆内部的O₆为圆心、半径为n4倍阴转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧包络线F₂G₂光滑连接、终点与该阴转子相邻另一齿的起点光滑连接，n4为大于0.1、小于等于0.3的正数。

4.如权利要求2所述的一种双螺杆压缩机转子齿型，其特征在于，所述的阳转子各齿的齿曲线中：

圆弧A₁B₁是以阳转子节圆内部的O₁为圆心、半径为n5倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与该阳转子相邻另一齿的终点光滑连接，终点与圆弧包络线B₁C₁光滑连接，n5为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线B₁C₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧B₂C₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线；

圆弧C₁D₁是以阴转子节圆内部的O₇为圆心、半径为n6倍阳转子节圆半径形成的一端圆弧，其起点与圆弧包络线B₁C₁光滑连接，终点与抛物线D₁E₁光滑连接，n6为大于0.3、小于等于0.5的正数；

抛物线D₁E₁是以阴转子节圆内部的O₄为顶点、开口向下的一段抛物线；

销齿圆弧E₁F₁是以阴转子节圆内部的O₅为圆心、半径为n3倍阴转子节圆半径形成的一段销齿圆弧，n3为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧F₁G₁是以阳转子节圆内部的O₈为圆心、半径为n7倍阳转子节圆半径形成的一段圆弧，其起点与圆弧E₁F₁光滑连接，终点与圆弧包络线G₁H₁光滑连接，n7为大于0.5、小于等于1的正数；

圆弧包络线G₁H₁是由阳转子节圆在沿阴转子节圆上滚动时，相对阴转子圆弧G₂H₂运动所形成的轨迹的一段圆弧包络线，圆弧包络线G₁H₁的终点与该阳转子相邻另一齿的起点光滑连接。

5.如权利要求1所述的一种双螺杆压缩机转子齿型，其特征在于，所述的阴转子和阳转子的转子齿型呈不对称形，而且，所述的阴转子上的齿数多于阳转子上的齿数。

6.如权利要求1或5所述的一种双螺杆压缩机转子齿型，其特征在于，所述阴转子的齿数为5个，所述阳转子的齿数为3个。