CN105370575B - 转子结构及包括该转子结构的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子结构及包括该转子结构的压缩机。转子结构包括相互配合的阳转子和阴转子，阴转子具有阴转子型线，阳转子具有阳转子型线；阴转子型线包括多段顺次首尾连接的阴转子齿曲线，阳转子型线包括多段顺次首尾连接的阳转子齿曲线，阴转子齿曲线和阳转子齿曲线均由五段顺次连接的曲线组成。本发明可以解决现有技术中转子结构的转子型线结构复杂、不易加工的问题。

Description

转子结构及包括该转子结构的压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体而言，涉及一种转子结构及包括该转子结构的压缩机。

背景技术

螺杆压缩机是一种高效可靠的容积式压缩机。在双螺杆压缩机中，转子结构的转子型线对螺杆压缩机效率、性能、体积有着决定性的作用。当采用不同介质或者应用于不同的工作场合时，螺杆压缩机具有不同类型的转子型线。其区别不仅在于齿数比，更在于齿面型线的设计。因为螺杆压缩机的转子型线设计的好坏，直接影响压缩机的运行效率。螺杆转子型线的设计，通常应当考虑如下这些因素：

(1)、齿面接触线长度尽可能短，以减少横向漏掉损失；

(2)、漏气三角形面积尽可能小，以减少纵向泄漏损失；

(3)、面积利用系数尽可能大，以提高排气量；

(4)、阴转子上的负力矩尽可能小，以改善动力性能，提高绝热效率。

现有技术中，压缩机的转子齿数比普遍为5/6齿及5/7齿。压缩机的的阴转子和阳转子均包括多段顺次首尾连接的齿曲线。每段齿曲线均由6段或8段顺次连接的型线组成。

上述的转子型线具有结构复杂、不易加工的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子结构及包括该转子结构的压缩机，以解决现有技术中转子结构的转子型线结构复杂、不易加工的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子结构，包括相互配合的阳转子和阴转子，阴转子具有阴转子型线，阳转子具有阳转子型线；阴转子型线包括多段顺次首尾连接的阴转子齿曲线，阳转子型线包括多段顺次首尾连接的阳转子齿曲线，阴转子齿曲线和阳转子齿曲线均由五段顺次连接的曲线组成。

进一步地，阴转子的中心为O1，阳转子的中心为O2，阳转子的中心O2和阴转子的中心O1之间的中心连线为O1O2；阴转子齿曲线由顺次连接的第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6组成；第一阴转子圆弧段A1A2的圆心位于阴转子的中心O1与第一阴转子圆弧段A1A2的端点之间的阴转子连线O1A1上；阳转子齿曲线由顺次连接的第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6组成；第一阳转子圆弧段B2B3的圆心位于中心连线O1O2上；第二阳转子圆弧段B3B4的圆心位于中心连线O1O2上；第三阳转子圆弧段B4B5的圆心位于阳转子中心O2与第三阳转子圆弧段B4B5之间的阳转子连线O2B5上；第四阳转子圆弧段B5B6的圆心与阳转子的中心O2重合；其中，第一阴转子圆弧段A1A2与第一阳转子包络线B1B2啮合设置，第一阴转子包络线A2A3与第一阳转子圆弧段B2B3啮合设置，第二阴转子包络线A3A4与第二阳转子圆弧段B3B4啮合设置，第三阴转子包络线A4A5与第三阳转子圆弧段B4B5啮合设置，第二阴转子圆弧段A5A6与第四阳转子圆弧段B5B6啮合设置。

进一步地，阴转子上的连接点A2、A3、A4、A5和阳转子上的连接点B2、B3、B4、B5均为切点。

进一步地，阳转子和阴转子的齿数比为3:5或4:5。

进一步地，阳转子型线和阴转子型线均为双边不对称的曲线。

进一步地，第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第一阳转子包络线B1B2均为圆弧包络线。

进一步地，第一阴转子圆弧段A1A2的半径R1满足下述公式第一阳转子圆弧段B2B3的半径R2满足下述公式第二阳转子圆弧段B3B4的半径R3满足下述公式第三阳转子圆弧段B4B5的半径R4满足下述公式其中，为阴转子的中心O1与阳转子的中心O2之间的距离。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，压缩机包括转子结构，转子结构为前述的转子结构。

进一步地，压缩机为双螺杆压缩机。

进一步地，压缩机为立式压缩机或者卧式压缩机。

应用本发明的技术方案，由于每段阴转子曲线和阳转子曲线均由五段顺次连接的曲线组成，相对于现有技术的转子型线由六段或者八段曲线组成，采用五段曲线的齿形构成更简单，衔接点更少，因此该转子型线结构较为简单、便于加工。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了根据本发明的转子结构的阴转子型线和阳转子型线配合的主视示意图；以及

图2示出了图1的转子结构的阴转子型线和阳转子型线配合的部分示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、阴转子型线；20、阳转子型线。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术的转子型线结构复杂、不易加工的缺点，本发明实施例提供了一种转子结构。

如图1所示，本发明实施例中，转子结构包括相互配合的阳转子和阴转子。阴转子具有阴转子型线10，阳转子具有阳转子型线20。阴转子型线10包括多段顺次首尾连接的阴转子齿曲线，阳转子型线20包括多段顺次首尾连接的阳转子齿曲线。阴转子齿曲线和阳转子齿曲线均由五段顺次连接的曲线组成。

通过上述设置，由于每段阴转子曲线和阳转子曲线均由五段顺次连接的曲线组成，相对于现有技术的转子型线由六段或者八段曲线组成，采用五段曲线的齿形构成更简单，衔接点更少，因此该转子型线结构较为简单、便于加工。

具体地，为了避免现有技术的转子结构中的转子面积利用系数低、齿面变薄、抗冲击能力差的问题，本发明提供了一种具有下述齿曲线的转子结构。

如图1和图2所示，本发明实施例中，假设阴转子的中心为O1，阳转子的中心为O2，阳转子的中心O2和阴转子的中心O1之间的中心连线为O1O2。下面，对阴转子齿曲线和阳转子齿曲线的具体构建过程进行描述：

(1)阴转子齿曲线的构成：

如图1和图2所示，具体地，阴转子齿曲线由顺次连接的第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6组成。

具体地，下面对阴转子齿曲线的具体构建过程进行描述：

(1)其中，第一阴转子圆弧段A1A2的圆心位于阴转子的中心O1与第一阴转子圆弧段A1A2的端点之间的阴转子连线O1A1上；在阴转子上，以上述圆心为中心，以R1为半径即可画出第一阴转子圆弧段A1A2。

其中，半径R1如下述公式计算：为阴转子的中心O1与阳转子的中心O2之间的距离。

(2)如图1和图2所示，本发明实施例中，可选地，第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5均为圆弧包络线。将阴转子齿曲线设置为圆弧及圆弧包络线结构简单，易于转子加工。

其中，上述各圆弧包络线均可采用现有技术的方法进行构建。此处不再赘述。

当然，在本发明附图未示出的替代实施例中，还可以将圆弧包络线替换为椭圆包络线。

(3)第二阴转子圆弧段A5A6的圆心为阴转子的中心O1；在阴转子上，以阴转子的中心O1为圆心，以R6为半径画出第二阴转子圆弧段A5A6。当第三阴转子包络线A4A5构建出来之后，半径R6的具体数值等于阴转子的中心O1与第三阴转子包络线A4A5的端点A5之间的距离。

(4)接着，将第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6依次连接即可形成曲线A1-A2-A3-A4-A5-A6，该曲线A1-A2-A3-A4-A5-A6即为阴转子齿曲线。

(2)阳转子齿曲线的构成：

如图1和图2所示，本发明实施例中，阳转子齿曲线由顺次连接的第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6组成。

其中，第一阳转子圆弧段B2B3的圆心位于中心连线O1O2上；第二阳转子圆弧段B3B4的圆心位于中心连线O1O2上；第三阳转子圆弧段B4B5的圆心位于阳转子中心O2与第三阳转子圆弧段B4B5之间的阳转子连线O2B5上；第四阳转子圆弧段B5B6的圆心与阳转子的中心O2重合。

第一阴转子圆弧段A1A2与第一阳转子包络线B1B2啮合设置，第一阴转子包络线A2A3与第一阳转子圆弧段B2B3啮合设置，第二阴转子包络线A3A4与第二阳转子圆弧段B3B4啮合设置，第三阴转子包络线A4A5与第三阳转子圆弧段B4B5啮合设置，第二阴转子圆弧段A5A6与第四阳转子圆弧段B5B6啮合设置。

具体地，下面对阳转子齿曲线的具体构建过程进行描述：

(1)第一阳转子包络线B1B2为圆弧包络线。该圆弧包络线均可采用现有技术的方法进行构建。

(2)第一阳转子圆弧段B2B3的绘制；以中心连线O1O2上的一点为圆心，以R2为半径即可画出第一阳转子圆弧段B2B3；

(3)第二阳转子圆弧段B3B4的绘制，以位于中心连线O1O2的一点为圆心，以R3为半径即可画出第二阳转子圆弧段B3B4；

(4)第三阳转子圆弧段B4B5的绘制，以位于阳转子中心O2与第三阳转子圆弧段B4B5的端点B5的阳转子连线O2B5的一点为圆心，以R4为半径即可画出第三阳转子圆弧段B4B5；

(5)第四阳转子圆弧段B5B6的绘制，以阳转子的中心O2为圆心，以R5为半径即可画出第四阳转子圆弧段。当第三阳转子圆弧段B4B5构建出来之后，半径R5的具体数值等于阳转子的中心O2与第三阳转子圆弧段B4B5的端点B5之间的距离。

(6)接着，将第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6依次连接即可形成曲线B1-B2-B3-B4-B5-B6，该曲线B1-B2-B3-B4-B5-B6即为阳转子齿曲线。

具体地，第一阳转子圆弧段B2B3的半径R2满足下述公式

第二阳转子圆弧段B3B4的半径R3满足下述公式

第三阳转子圆弧段B4B5的半径R4满足下述公式

其中，为阴转子的中心O1与阳转子的中心O2之间的距离。通过上述设置，与现有技术的阳转子齿曲线由顺次连接的一段圆弧段和四段圆弧包络线相比，本发明实施例的第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4和第三阳转子圆弧段B4B5的半径均大于圆弧包络线的曲率半径，因此，阳转子的齿宽会加宽，相应地阳转子的刚度会加强。进一步地，转子结构的抗冲击能力增强。

如图1所示，本发明实施例中，可选地，阳转子型线20和阴转子型线10均为双边不对称的曲线。

转子结构的阳转子和阴转子均采用上述双边不对称的型线，从而可以使转子具有接触线短、泄露三角形小、过流面积大、转子型线呈流线型等优点。

当然，在本发明附图未示出的一个实施例中，还可以将阳转子型线20和阴转子型线10设置为单边不对称的曲线等其他结构。

为了确保阴转子型线10的各段阴转子齿曲线光滑过渡、连接，本发明实施例中，阴转子上的连接点A2、A3、A4、A5均为切点。

同理，为了确保阳转子型线20的各段阳转子齿曲线光滑过渡、连接，本发明实施例中，阳转子上的连接点B2、B3、B4、B5均为切点。

而且通过上述设置，可以避免在阴转子型线10和/或阳转子型线20中出现尖点、尖边，能够让阴转子型线10和阳转子型线20之间的啮合更好，进而确保阴转子和阳转子之间的啮合更稳定。

其中，上述每个连接点A2、A3、A4、A5均满足下述的啮合公式：

其中，(x1，y1)为阴转子齿曲线的坐标，指的是以阴转子的中心O1为基准的转角。

同样地，每个连接点B2、B3、B4、B5也满足上述的啮合公式。

满足上述啮合公式的阴转子齿曲线组成的阴转子型线10中的尖点、尖边较少，使得阴转子型线10与阳转子型线20之间的啮合更好，从而确保阴转子和阳转子之间的啮合更稳定。

如图1所示，本发明实施例中，可选地，阳转子和阴转子的齿数比为3:5。

以上也就是说，阴转子型线10由5段首尾连接的阴转子齿曲线组成。每段阴转子齿曲线均由顺次连接的第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6组成。而阳转子型线20由3段首尾连接的阳转子齿曲线组成。每段阳转子齿曲线均由顺次连接的第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6组成。

通过上述设置，当将具有上述阴转子型线10和阳转子型线20的转子结构应用于压缩机等部件中时，转子面积利用系数高、接触线短、泄漏三角形小、总泄漏量小、容积效率高，抗冲击能力强。

当然，在本发明实施例附图未示出的替代实施例中，还可以根据需要将阳转子和阴转子的齿数比设置为4:5。

以阴转子的中心O1为阴转子坐标原点，阴转子齿曲线的坐标x1，y1满足下述公式：

以阳转子的中心O2为阳转子坐标原点，阳转子齿曲线的坐标x2，y2满足下述公式：

上述的阴转子齿曲线和阳转子齿曲线的通用表达公式中，(x1，y1)公式是以阴转子中心O1为坐标原点建立的。其中，t是曲线的自变量，多为角度。(x2，y2)意思同上。

本发明实施例还提供了一种压缩机。压缩机包括转子结构，转子结构为前述的转子结构。

可选地，压缩机为双螺杆压缩机。当上述的转子结构应用于全封闭变频的螺杆压缩机中后，有利于提高压缩机容积效率，齿面的抗冲击能力强，螺杆压缩机高转速运行的噪音低。

可选地，压缩机为立式压缩机或者卧式压缩机。

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：阴转子齿曲线由顺次连接的第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6组成，阳转子齿曲线由第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6组成，第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第一阳转子包络线B1B2均为圆弧包络线，采用该阴转子齿曲线和阳转子齿曲线的压缩机转子面积利用系数高，接触线短，泄漏三角形小，总泄漏量小，容积效率高，抗冲击能力强。

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 (9)

1.一种转子结构，包括相互配合的阳转子和阴转子，其特征在于，

所述阴转子具有阴转子型线(10)，所述阳转子具有阳转子型线(20)；

所述阴转子型线(10)包括多段顺次首尾连接的阴转子齿曲线，所述阳转子型线(20)包括多段顺次首尾连接的阳转子齿曲线，所述阴转子齿曲线和所述阳转子齿曲线均由五段顺次连接的曲线组成；

所述阴转子的中心为O1，所述阳转子的中心为O2，所述阳转子的中心O2和所述阴转子的中心O1之间的中心连线为O1O2；

所述阴转子齿曲线由顺次连接的第一阴转子圆弧段A1A2、第一阴转子包络线A2A3、第二阴转子包络线A3A4、第三阴转子包络线A4A5和第二阴转子圆弧段A5A6组成；

所述第一阴转子圆弧段A1A2的圆心位于所述阴转子的中心O1与所述第一阴转子圆弧段A1A2的端点之间的阴转子连线O1A1上；

所述阳转子齿曲线由顺次连接的第一阳转子包络线B1B2、第一阳转子圆弧段B2B3、第二阳转子圆弧段B3B4、第三阳转子圆弧段B4B5和第四阳转子圆弧段B5B6组成；

所述第一阳转子圆弧段B2B3的圆心位于所述中心连线O1O2上；所述第二阳转子圆弧段B3B4的圆心位于所述中心连线O1O2上；所述第三阳转子圆弧段B4B5的圆心位于所述阳转子中心O2与所述第三阳转子圆弧段B4B5之间的阳转子连线O2B5上；所述第四阳转子圆弧段B5B6的圆心与所述阳转子的中心O2重合；

其中，所述第一阴转子圆弧段A1A2与所述第一阳转子包络线B1B2啮合设置，所述第一阴转子包络线A2A3与所述第一阳转子圆弧段B2B3啮合设置，所述第二阴转子包络线A3A4与所述第二阳转子圆弧段B3B4啮合设置，所述第三阴转子包络线A4A5与所述第三阳转子圆弧段B4B5啮合设置，所述第二阴转子圆弧段A5A6与所述第四阳转子圆弧段B5B6啮合设置。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述阴转子上的连接点A2、A3、A4、A5和所述阳转子上的连接点B2、B3、B4、B5均为切点。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述阳转子和所述阴转子的齿数比为3:5或4:5。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述阳转子型线(20)和所述阴转子型线(10)均为双边不对称的曲线。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述第一阴转子包络线A2A3、所述第二阴转子包络线A3A4、所述第三阴转子包络线A4A5和所述第一阳转子包络线B1B2均为圆弧包络线。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的转子结构，其特征在于，

所述第一阴转子圆弧段A1A2的半径R1满足下述公式

$R1=(0.01~0.02)*\stackrel{\‾}{O1O2};$

所述第一阳转子圆弧段B2B3的半径R2满足下述公式

$R2=(0.02~0.03)*\stackrel{\‾}{O1O2};$

所述第二阳转子圆弧段B3B4的半径R3满足下述公式

$R3=(0.3~0.5)*\stackrel{\‾}{O1O2};$

所述第三阳转子圆弧段B4B5的半径R4满足下述公式

$R4=(0.02~0.04)*\stackrel{\‾}{O1O2};$

其中，为所述阴转子的中心O1与所述阳转子的中心O2之间的距离。

7.一种压缩机，所述压缩机包括转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至6中任一项所述的转子结构。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为双螺杆压缩机。

9.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为立式压缩机或者卧式压缩机。