CN105240272B - 一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿、涡旋盘结构及涡旋压缩机 - Google Patents
一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿、涡旋盘结构及涡旋压缩机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿、涡旋盘结构及涡旋压缩机。该涡旋齿型线结构的外侧型线和内侧型线分别由渐开线构成，外侧型线和内侧型线配合设置，以形成涡旋齿的齿壁，其厚度沿涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则涡旋齿的中心处的齿壁厚度比外缘的齿壁厚度小2Δt；该涡旋盘结构的运动涡旋盘上设有该涡旋齿型线结构，固定涡旋盘上设有由渐开线构成的与涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，固定齿型线与涡旋齿型线结构相错180°；该涡旋压缩机包括该涡旋盘结构。本发明能不改变曲轴偏心量，而减少温度和压力引起的涡旋盘的应力，提高强度，且啮合间隙不变，避免内泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿、涡旋盘结构及涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机因其效率高、体积小、质量轻、运行平稳而被广泛应用在空调和热泵等系统中。现有的涡旋压缩机的工作原理是：通过运动涡旋盘和固定涡旋盘相互配合，在曲轴的驱动下，使制冷剂在涡旋盘内形成吸入、压缩和吐出的连续运转。制冷剂在压缩过程中，从涡旋盘外侧到中心的压力以及温度逐渐升高，在中心侧时压力以及温度是最高的。而在制冷剂的作用下，涡旋盘的涡旋壁在中心侧发生的形变是最大的，所受的作用力也是最大的。目前一般都是通过降低曲轴的偏心量来改变运动涡旋盘以及固定涡旋盘间的啮合间隙，以减少它们之间因形变而发生的接触，提高涡旋盘的可靠性。但是，降低曲轴偏心量就会引起运动涡旋盘和固定涡旋盘的整段渐开线之间的啮合间隙变大，会造成运动涡旋盘和固定涡旋盘之间的内泄漏增大，从而引起涡旋压缩机整机性能降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供了一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿、涡旋盘结构及涡旋压缩机，能够在不改变曲轴偏心量的情况下，有效减少因温度以及压力所引起的运动涡旋盘和固定涡旋盘之间的应力，提高二者强度，且有效保证运动涡旋盘和固定涡旋盘的啮合间隙基本不变，避免内泄漏，从而避免影响涡旋压缩机的整机性能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿，包括分别由渐开线构成的涡旋齿的外侧型线和内侧型线，所述外侧型线和内侧型线配合设置，以形成所述涡旋齿的齿壁，所述齿壁的厚度沿所述涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为所述涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则所述涡旋齿的中心处的齿壁厚度比其外缘的齿壁厚度小2Δt。
其中，所述外侧型线包括由中心向外连续设置的外侧中心渐开线、外侧过渡渐开线和外侧基准渐开线；所述内侧型线包括由中心向外连续设置的内侧中心渐开线、内侧过渡渐开线和内侧基准渐开线；所述外侧中心渐开线、外侧过渡渐开线和外侧基准渐开线与所述内侧中心渐开线、内侧过渡渐开线和内侧基准渐开线之间分别连续形成中心齿壁、过渡齿壁和基准齿壁；所述中心齿壁的厚度比所述基准齿壁的厚度小2Δtmm。
其中，设：
θ0为所述外侧中心渐开线的起始点处的展角角度；
θ2为所述外侧中心渐开线与所述外侧过渡渐开线的连接点处的展角角度；
φ为所述外侧型线上任一点的展角角度参数；
R为所述外侧型线的基圆半径；
α为所述外侧型线的发生角；
则所述外侧中心渐开线(1)满足：
其中，设θ3为所述外侧过渡渐开线与所述外侧基准渐开线的连接点处的展角角度，则所述外侧过渡渐开线满足：
其中，设θ4为所述外侧型线的终点处的展角角度，则所述外侧基准渐开线满足：
其中，设：
θ1为所述内侧中心渐开线的起始点处的展角角度；
θ2’为所述内侧中心渐开线与所述内侧过渡渐开线的连接点处的展角角度，且有θ2’＝θ2；
则所述内侧中心渐开线(4)满足：
其中，设θ3’为所述内侧过渡渐开线与所述内侧基准渐开线的连接点处的展角角度，且有θ3’＝θ3，则所述内侧过渡渐开线满足：
其中，设θ4’为所述内侧型线的终点处的展角角度，且有θ4’＝θ4，则所述内侧基准渐开线满足：
本发明还提供了一种涡旋盘结构，包括互相配合的运动涡旋盘和固定涡旋盘，所述运动涡旋盘包括如上所述的涡旋齿型线结构，所述固定涡旋盘包括由渐开线构成的能与所述涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，所述固定齿型线与涡旋齿型线结构相错180°；所述固定齿型线包括固定外渐开线和固定内渐开线，设：
θ5为所述固定外渐开线的起始点处的展角角度，且有θ5＝θ0；
θ5’为所述固定内渐开线的起始点处的展角角度，且有θ5’＝θ1；
θ6为所述固定外渐开线的终点处的展角角度，且有θ6＝θ4；
θ6’为所述固定内渐开线的终点处的展角角度，且有θ6’＝θ6＝θ4；
φ’为所述固定齿型线上任一点的展角角度参数，且有φ’＝φ；
R’为所述固定齿型线的基圆半径，且有R’＝R；
α’为所述固定齿型线的发生角，且有α’＝α；
则所述固定外渐开线满足：
所述固定内渐开线满足：
本发明还提供了一种涡旋压缩机，包括如上所述的涡旋盘结构。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的涡旋齿型线结构包括分别由渐开线构成的涡旋齿的外侧型线和内侧型线，外侧型线和内侧型线配合设置，以形成涡旋齿的齿壁，齿壁的厚度沿涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则涡旋齿的中心处的齿壁厚度比其外缘的齿壁厚度小2Δt；本发明的涡旋盘结构的运动涡旋盘上设有如上所述的涡旋齿型线结构，固定涡旋盘上设有由渐开线构成的能与涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，且固定齿型线与涡旋齿型线结构之间相错180°；本发明的涡旋压缩机包括如上所述的涡旋盘结构。本发明的涡旋齿型线结构、涡旋盘结构及涡旋压缩机通过对涡旋齿型线结构进行优化设计，能在不改变曲轴偏心量的情况下，即保证齿壁具有一定厚度，又能使该涡旋齿型线结构的中心处具有更大的装配间隙，从而有效减少因温度及压力所引的运动涡旋盘和固定涡旋盘之间的应力，提高涡旋盘结构的强度；且还能有效保证运动涡旋盘和固定涡旋盘的啮合间隙基本不变，避免内泄漏，从而避免影响涡旋压缩机的整机性能。
附图说明
图1为本发明实施例的涡旋齿型线结构的结构示意图；
图2为本发明实施例的固定漩涡盘的结构示意图；
图3为本发明实施例的涡旋盘结构的结构示意图。
其中，1、外侧中心渐开线；2、外侧过渡渐开线；3、外侧基准渐开线；4、内侧中心渐开线；5、内侧过渡渐开线；6、内侧基准渐开线；10、运动涡旋盘；20、固定涡旋盘；
A、外侧中心渐开线的起始点；
B、外侧中心渐开线与外侧过渡渐开线的连接点；
C、外侧过渡渐开线与外侧基准渐开线的连接点；
D、外侧型线的终点；
E、内侧中心渐开线的起始点；
F、内侧中心渐开线与外侧过渡渐开线的连接点；
G、内侧过渡渐开线与外侧基准渐开线的连接点；
H、内侧型线的终点；
A’、固定外渐开线的起始点；
D’、固定外渐开线的终点；
E’、固定内渐开线的起始点；
H’、固定内渐开线的终点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例提供的涡旋齿型线结构包括分别由渐开线构成的涡旋齿的外侧型线和内侧型线，外侧型线和内侧型线配合设置，以形成涡旋齿的齿壁，齿壁的厚度沿涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则涡旋齿的中心处的齿壁厚度比其外缘的齿壁厚度小2Δt，则沿涡旋齿型线结构方向由内向外越远离中心处的齿壁越厚；在保证了齿壁具有一定厚度的前提下，尽可能增大涡旋齿靠近中心处的装配间隙，以确保具有该涡旋齿型线结构的运动涡旋盘10与固定涡旋盘20啮合时，在运动涡旋盘10的涡旋齿中心处能为固定涡旋盘20提供更大的啮合空间，以使涡旋盘结构在涡旋齿中心处能为涡旋齿形变提供更大的适应空间，从而减少温度和压力引起的运动涡旋盘20和固定涡旋盘10之间的应力，有效避免碰撞发生，以提高涡旋盘结构的强度。
根据结构区别，将本实施例的涡旋齿型线结构分为三段，即将该涡旋齿型线结构的外侧型线和内侧型线分别分为三段。其中，外侧型线包括由中心向外连续设置的外侧中心渐开线1、外侧过渡渐开线2和外侧基准渐开线3；内侧型线包括由中心向外连续设置的内侧中心渐开线4、内侧过渡渐开线5和内侧基准渐开线6；外侧中心渐开线1、外侧过渡渐开线2和外侧基准渐开线3与内侧中心渐开线4、内侧过渡渐开线5和内侧基准渐开线6之间分别连续形成中心齿壁、过渡齿壁和基准齿壁的三段结构；中心齿壁的厚度比基准齿壁的厚度小2Δtmm。
本实施例的外侧型线的渐开线方程组如下所述，其中设：
A点为外侧中心渐开线1的起始点；
B点为外侧中心渐开线1与外侧过渡渐开线2的连接点；
C点为外侧过渡渐开线2与外侧基准渐开线3的连接点；
D点为外侧型线的终点；
θ0为外侧中心渐开线1的起始点A处的展角角度；
θ2为外侧中心渐开线1与所述外侧过渡渐开线2的连接点B的展角角度；
θ3为外侧过渡渐开线2与所述外侧基准渐开线3的连接点C的展角角度；
θ4为外侧型线的终点D处的展角角度；
φ为外侧型线上任一点的展角角度参数；
R为外侧型线的基圆半径；
α为外侧型线的发生角；
则外侧中心渐开线1满足：
外侧过渡渐开线2满足：
外侧基准渐开线3满足：
本实施例的内侧型线的渐开线方程组如下所述，其中设：
E点为内侧中心渐开线4的起始点；
F点为内侧中心渐开线4与外侧过渡渐开线5的连接点；
G点为内侧过渡渐开线5与外侧基准渐开线6的连接点；
H点为内侧型线的终点；
θ1为内侧中心渐开线4的起始点E处的展角角度；
θ2’为内侧中心渐开线4与内侧过渡渐开线5的连接点F处的展角角度，且有θ2’＝θ2；
θ3’为内侧过渡渐开线5与内侧基准渐开线6的连接点G处的展角角度，且有θ3’＝θ3；
θ4’为内侧型线的终点H处的展角角度，且有θ4’＝θ4；
则内侧中心渐开线4满足：
则内侧过渡渐开线5满足：
则内侧基准渐开线6满足：
如图2、图3所示，本实施例的涡旋盘结构包括互相配合的运动涡旋盘10和固定涡旋盘20，运动涡旋盘10包括如上所述的涡旋齿型线结构，固定涡旋盘20包括由渐开线构成的能与涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，且固定齿型线与涡旋齿型线结构相错180°；固定齿型线包括固定外渐开线和固定内渐开线，则固定涡旋盘的固定齿型线的渐近线方程组如下所述，其中设：
A’为固定外渐开线的起始点；
D’为固定外渐开线的终点；
E’为固定内渐开线的起始点；
H’为固定内渐开线的终点；
θ5为固定外渐开线的起始点A’处的展角角度，且有θ5＝θ0；
θ5’为固定内渐开线的起始点E’处的展角角度，且有θ5’＝θ1；
θ6为固定外渐开线的终点D’处的展角角度，且有θ6＝θ4；
θ6’为固定内渐开线的终点H’处的展角角度，且有θ6’＝θ6＝θ4；
φ’为固定齿型线上任一点的展角角度参数，且有φ’＝φ；
R’为固定齿型线的基圆半径，且有R’＝R；
α’为固定齿型线的发生角，且有α’＝α；
则固定外渐开线满足：
所述固定内渐开线满足：
由上述的涡旋齿型线结构的外侧型线、内侧型线以及固定涡旋盘的固定齿型线的方程组可以看出：涡旋齿型线结构的齿壁厚度沿中心齿壁、过渡齿壁至基准齿壁是逐渐增大的，在中心齿壁和基准齿壁处涡旋齿均具有良好的强度，且在中心齿壁处还能为涡旋齿的啮合提供容许形变量更大的啮合空间；在运动涡旋盘10与固定涡旋盘20啮合的远离中心处的位置，即基本齿壁处，运动涡旋盘10与固定涡旋盘20之间能保持可靠啮合，啮合间隙基本不变，以防止运动涡旋盘10与固定涡旋盘20之间发生内泄漏，而影响该涡旋压缩机的整机性能；在运动涡旋盘10与固定涡旋盘20啮合的靠近中心处的位置，即中心齿壁处，运动涡旋盘10与固定涡旋盘20之间具有能够容许涡旋齿发生更大形变的合理间隙，在压缩过程中，能有效避免涡旋盘结构在靠近其中心处的位置，因温度上升受力增大，而导致运动涡旋盘10的涡旋齿与固定涡旋盘20之间发生过大形变而接触碰撞，以确保涡旋盘结构的可靠性。
本实施例的涡旋压缩机包括了如上所述的涡旋盘结构，即包括了具有上述涡旋齿型线结构的运动涡旋盘10和能与该运动涡旋盘10啮合的固定涡旋盘20，能使压缩过程中有效减少运动涡旋盘10与固定涡旋盘20因温度和压力影响而发生的接触碰撞，从而保持该涡旋压缩机的整机性能。特别是在涡旋压缩机原有的曲轴偏心量不变的基础上，由于动涡旋盘和静涡旋盘之间的相啮合的中心处的啮合间隙变大，则该位置所承受的应力变小，使得当曲轴作偏心旋转时，运动涡旋盘的涡旋齿与固定涡旋盘之间的碰撞几率有效降低，从而使得位于中心齿壁处的涡旋齿的壁厚无需设计的过厚，即可保证其啮合强度。
综上所述，本实施例的涡旋齿型线结构包括分别由渐开线构成的涡旋齿的外侧型线和内侧型线，外侧型线和内侧型线配合设置，以形成涡旋齿的齿壁，齿壁的厚度沿涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则涡旋齿的中心处的齿壁厚度比其外缘的齿壁厚度小2Δt。本实施例的涡旋盘结构的运动涡旋盘10上设有如上所述的涡旋齿型线结构，固定涡旋盘20上设有由渐开线构成的能与涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，且固定齿型线与该涡旋齿型线结构相错180°。本实施例的涡旋压缩机包括如上所述的涡旋盘结构。
本实施例的涡旋齿型线结构、涡旋盘结构及涡旋压缩机通过对涡旋齿型线结构进行优化设计，能在不改变曲轴偏心量的情况下，即保证齿壁具有一定厚度，又能使该涡旋齿型线结构的中心处具有更大的装配间隙，从而有效减少因温度及压力所引起的运动涡旋盘10和固定涡旋盘20之间的应力，提高涡旋盘结构的强度；且还能有效保证运动涡旋盘10和固定涡旋盘20的啮合间隙基本不变，避免内泄漏，从而避免影响涡旋压缩机的整机性能。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种具有涡旋齿型线结构的涡旋齿，其特征在于，所述涡旋齿型线结构包括分别由渐开线构成的涡旋齿的外侧型线和内侧型线，所述外侧型线和内侧型线配合设置，以形成所述涡旋齿的齿壁，所述齿壁的厚度沿所述涡旋齿的中心向其外缘逐渐变大；Δt为所述涡旋齿的齿壁厚度的变化值，则所述涡旋齿的中心处的齿壁厚度比其外缘的齿壁厚度小2Δt。
2.根据权利要求1所述的涡旋齿，其特征在于，所述外侧型线包括由中心向外连续设置的外侧中心渐开线(1)、外侧过渡渐开线(2)和外侧基准渐开线(3)；
所述内侧型线包括由中心向外连续设置的内侧中心渐开线(4)、内侧过渡渐开线(5)和内侧基准渐开线(6)；
所述外侧中心渐开线(1)、外侧过渡渐开线(2)和外侧基准渐开线(3)与所述内侧中心渐开线(4)、内侧过渡渐开线(5)和内侧基准渐开线(6)之间分别连续形成中心齿壁、过渡齿壁和基准齿壁；
所述中心齿壁的厚度比所述基准齿壁的厚度小2Δtmm。
3.根据权利要求2所述的涡旋齿，其特征在于，设：
θ0为所述外侧中心渐开线(1)的起始点(A)处的展角角度；
θ2为所述外侧中心渐开线(1)与所述外侧过渡渐开线(2)的连接点(B)处的展角角度；
φ为所述外侧型线上任一点的展角角度参数；
R为所述外侧型线的基圆半径；
α为所述外侧型线的发生角；
则所述外侧中心渐开线(1)满足：
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4.根据权利要求3所述的涡旋齿，其特征在于，设θ3为所述外侧过渡渐开线(2)与所述外侧基准渐开线(3)的连接点(C)处的展角角度，则所述外侧过渡渐开线(2)满足：
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5.根据权利要求4所述的涡旋齿，其特征在于，设θ4为所述外侧型线的终点处(D)的展角角度，则所述外侧基准渐开线(3)满足：
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6.根据权利要求5所述的涡旋齿，其特征在于，设：
θ1为所述内侧中心渐开线(4)的起始点(E)处的展角角度；
θ2’为所述内侧中心渐开线(4)与所述内侧过渡渐开线(5)的连接点(F)处的展角角度，且有θ2’＝θ2；
则所述内侧中心渐开线(4)满足：
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7.根据权利要求6所述的涡旋齿，其特征在于，设θ3’为所述内侧过渡渐开线(5)与所述内侧基准渐开线(6)的连接点(G)处的展角角度，且有θ3’＝θ3，则所述内侧过渡渐开线(5)满足：
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8.根据权利要求7所述的涡旋齿，其特征在于，设θ4’为所述内侧型线的终点处(H)的展角角度，且有θ4’＝θ4，则所述内侧基准渐开线(6)满足：
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9.一种涡旋盘结构，其特征在于，包括互相配合的运动涡旋盘(10)和固定涡旋盘(20)，所述运动涡旋盘(10)包括如权利要求1-8任一项所述的具有涡旋齿型线结构的涡旋齿，所述固定涡旋盘(20)包括由渐开线构成的能与所述涡旋齿型线结构相啮合的固定齿型线，所述固定齿型线与涡旋齿型线结构相错180°；所述固定齿型线包括固定外渐开线和固定内渐开线，设：
θ5为所述固定外渐开线的起始点(A’)处的展角角度，且有θ5＝θ0；
θ5’为所述固定内渐开线的起始点(E’)处的展角角度，且有θ5’＝θ1；
θ6为所述固定外渐开线的终点(D’)处的展角角度，且有θ6＝θ4；
θ6’为所述固定内渐开线的终点(H’)处的展角角度，且有θ6’＝θ6＝θ4；
φ’为所述固定齿型线上任一点的展角角度参数，且有φ’＝φ；
R’为所述固定齿型线的基圆半径，且有R’＝R；
α’为所述固定齿型线的发生角，且有α’＝α；
则所述固定外渐开线满足：
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10.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括如权利要求9所述的涡旋盘结构。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| CN105240272A CN105240272A (zh) | 2016-01-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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