CN109340109A - 一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿 - Google Patents

一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，静涡旋盘Ⅰ和动涡旋盘Ⅱ上都包括2个涡旋齿；第一静涡旋齿(1)和第一动涡旋齿(2)的组成型线均包括6段曲线；除第一啮合点L1和第二啮合点L2之外，相邻曲线之间均光滑连接；第一静涡旋齿(1)与第一动涡旋齿(2)不同，但其组成型线的类型和数量相同；第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离大于第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离；第一静涡旋齿(1)与第二静涡旋齿(3)完全相同，第一动涡旋齿(2)与第二动涡旋齿(4)完全相同；在工作过程中，动涡旋齿和静涡旋齿能够实现正确的啮合；所提出的不对称双涡旋盘具有排气量大、开设的排气口直径大、便于加工的优点。

Description

一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿
技术领域
本发明属于压缩机工程技术领域，特别涉及一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿。
背景技术
涡旋压缩机广泛应用于空气动力、制冷空调行业，具有结构简单紧凑、可靠性高和运转平稳的优点。涡旋压缩机依靠动静涡旋盘上的涡旋齿之间的啮合，实现工作腔容积的周期性变化，完成气体的吸入、压缩和排出过程，完成整个工作循环；因此涡旋齿的型线设计至关重要，对涡旋压缩机的工作性能影响极大。
随着涡旋压缩机应用领域的扩大，对其排气量要求逐渐提高，对于传统的单涡旋齿涡旋压缩机，采用增加涡旋盘直径的方法来提高排气量，这将带来压缩机整机尺寸的增大；也可采用提高涡旋压缩机转速的方法来提高排气量，这种方法将导致动静涡旋盘摩擦面之间的相对滑动速度增大，进而使得磨损加剧，压缩机的寿命和可靠性降低。
与单涡旋齿结构相比，采用双涡旋齿结构，在相同涡旋盘外形尺寸和相对滑动速度的前提下，能够显著地提高涡旋压缩机的排气量；但是双涡旋齿结构具有内容积比小的缺点，因此设计新型全啮合的、具有较大内容积比的不对称双涡旋齿的啮合型线具有重要的意义。
发明内容
针对以上问题，为了进一步提高内容积比、为了增大排气口的开设面积以减小排气损失，本发明提出一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，在齿头处构建能够实现正确啮合的型线，由两段半径不同的圆弧和圆渐开线组成；除第一啮合点L1和第二啮合点L2之外相邻曲线之间均光滑连接；第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离大于第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离，因此，与对称双涡旋齿相比，所提出的不对称双涡旋齿允许开设较大直径的排气口，对于丰富涡旋压缩机的双涡旋齿型线类型和促进涡旋压缩机的发展具有重要的意义。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，包括：第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)、第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)；第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)和排气口(5)位于静涡旋盘Ⅰ上，第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)位于动涡旋盘Ⅱ上；第一静涡旋齿(1)的组成型线包括6段曲线，为：第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1和第二圆渐开线I1Q1，其中第一圆弧L1M1与第三圆弧L1S1的交点为第一啮合点L1；第一圆弧L1M1与第二圆弧M1N1、第二圆弧M1N1与第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1与第四圆弧S1I1、第四圆弧S1I1与第二圆渐开线I1Q1之间均光滑连接；第一动涡旋齿(2)的组成型线包括6段曲线，为：第五圆弧L2M2、第六圆弧M2N2、第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2和第四圆渐开线I2Q2，其中第五圆弧L2M2与第七圆弧L2S2的交点为第二啮合点L2；第五圆弧L2M2与第六圆弧M2N2、第六圆弧M2N2与第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2与第八圆弧S2I2、第八圆弧S2I2与第四圆渐开线I2Q2之间均光滑连接；所述的第一静涡旋齿(1)上的第一圆渐开线N1P1与第二圆渐开线I1Q1有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；所述的第一动涡旋齿(2)上的第三圆渐开线N2P2与第四圆渐开线I2Q2有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；所述的第一静涡旋齿(1)的第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离为第一动涡旋齿(2)的第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离为在第一啮合点L1处相邻曲线切线的夹角为π-α，在第二啮合点L2处相邻曲线切线的夹角为α；其中Ror为回转半径，α的取值范围是10°＜α＜80°。
一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，所述的第一静涡旋齿(1)与第二静涡旋齿(3)的组成型线相同，第一静涡旋齿(1)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二静涡旋齿(3)完全重合；第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)的组成型线相同，第一动涡旋齿(2)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二动涡旋齿(4)完全重合；所述的排气口(5)与第一啮合点L1和第二啮合点L2相切。
一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，第二动涡旋齿(4)的组成型线包括6段曲线，为：第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4、第十五圆弧L4S4、第十六圆弧S4I4和第八圆渐开线I4Q4；所述的静涡旋盘Ⅰ上的第一静涡旋齿(1)的组成型线中的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1在公转平动的工作过程中都能够实现正确的啮合；即第一静涡旋齿(1)的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1分别与第一动涡旋齿(2)的第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2、第四圆渐开线I2Q2能够实现正确的啮合；第一静涡旋齿(1)的第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1、第二圆渐开线I1Q1分别与第二动涡旋齿(4)上的第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4能够实现正确的啮合；动涡旋盘Ⅱ上的第一动涡旋齿(2)、第二动涡旋齿(4)的组成型线分别与静涡旋盘Ⅰ上的第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)的组成型线能够实现正确的啮合。
一种涡旋压缩机，使用所述的一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿。
本发明的有益效果为：
①所提出的一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿能够实现正确的啮合，其型线由渐开线和两对圆弧组成，有利于涡旋齿的设计和加工。
②与单涡旋齿相比，在相同涡旋盘外形尺寸和相对滑动速度下，所提出的不对称双涡旋齿提高了排气量。
③与对称双涡旋齿相比，所提出的不对称双涡旋齿第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离大于第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离，能够开设较大面积的排气口的，从而减小排气损失。
附图说明
图1是一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿图。
图2是静涡旋盘Ⅰ三维图。
图3是动涡旋盘Ⅱ三维图。
图4是第一静涡旋齿(1)型线组成图。
图5是第一动涡旋齿(2)型线组成图。
图6是第一静涡旋齿(1)与第二动涡旋齿(4)啮合图。
图7是第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)啮合图。
图8是第一静涡旋齿(1)与第一动涡旋齿(2)啮合图。
图9是第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)啮合图。
图10是第一动涡旋齿(2)的啮合图。
图中：1—第一静涡旋齿(1)；2—第一动涡旋齿(2)；3—第二静涡旋齿(3)；4—第二动涡旋齿(4)；5—排气口(5)；曲线L1M1—第一圆弧；曲线M1N1—第二圆弧；曲线N1P1—第一圆渐开线；曲线L1S1—第三圆弧；曲线S1I1—第四圆弧；曲线I1Q1—第二圆渐开线；曲线L2M2—第五圆弧；曲线M2N2—第六圆弧；曲线N2P2—第三圆渐开线；曲线L2S2—第七圆弧；曲线S2I2—第八圆弧；曲线I2Q2—第四圆渐开线；Ⅰ—静涡旋盘；Ⅱ—动涡旋盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，为一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿图，包括：第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)、第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)；第一静涡旋齿(1)与第二静涡旋齿(3)的组成型线相同，第一静涡旋齿(1)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二静涡旋齿(3)完全重合；第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)的组成型线相同，第一动涡旋齿(2)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二动涡旋齿(4)完全重合；所述的排气口(5)与第一啮合点L1和第二啮合点L2相切；第二动涡旋齿(4)的组成型线包括6段曲线，为：第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4、第十五圆弧L4S4、第十六圆弧S4I4和第八圆渐开线I4Q4；第一静涡旋齿(1)的组成型线中的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1在公转平动的工作过程中都能够实现正确的啮合；即第一静涡旋齿(1)的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1分别与第一动涡旋齿(2)的第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2、第四圆渐开线I2Q2能够实现正确的啮合；第一静涡旋齿(1)的第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1、第二圆渐开线I1Q1分别与第二动涡旋齿(4)上的第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4能够实现正确的啮合。动涡旋盘Ⅱ上的第一动涡旋齿(2)、第二动涡旋齿(4)的组成型线分别与静涡旋盘Ⅰ上的第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)的组成型线能够实现正确的啮合。
如图2所示，为静涡旋盘Ⅰ三维图，第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)和排气口(5)位于静涡旋盘Ⅰ上。
如图3所示，为动涡旋盘Ⅱ三维图，第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)位于动涡旋盘Ⅱ上。
如图4所示，为第一静涡旋齿(1)型线组成图，第一静涡旋齿(1)的组成型线包括6段曲线，为：第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1和第二圆渐开线I1Q1，其中第一圆弧L1M1与第三圆弧L1S1的交点为第一啮合点L1；第一圆弧L1M1与第二圆弧M1N1、第二圆弧M1N1与第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1与第四圆弧S1I1、第四圆弧S1I1与第二圆渐开线I1Q1之间均光滑连接；第一静涡旋齿(1)上的第一圆渐开线N1P1与第二圆渐开线I1Q1有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；第一静涡旋齿(1)的第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离为在第一啮合点L1处相邻曲线切线的夹角为π-α，其中Ror为回转半径，α的取值范围是10°＜α＜80°。
如图5所示，为第一动涡旋齿(2)型线组成图，第一动涡旋齿(2)的组成型线包括6段曲线，为：第五圆弧L2M2、第六圆弧M2N2、第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2和第四圆渐开线I2Q2，其中第五圆弧L2M2与第七圆弧L2S2的交点为第二啮合点L2；第五圆弧L2M2与第六圆弧M2N2、第六圆弧M2N2与第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2与第八圆弧S2I2、第八圆弧S2I2与第四圆渐开线I2Q2之间均光滑连接；所述的第一动涡旋齿(2)上的第三圆渐开线N2P2与第四圆渐开线I2Q2有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；第一动涡旋齿(2)的第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离为
如图6所示，为第一静涡旋齿(1)与第二动涡旋齿(4)啮合图，第一静涡旋齿(1)与第二动涡旋齿(4)能够实现正确的啮合。
如图7所示，为第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)啮合图，第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)能够实现正确的啮合。
如图8所示，为第一静涡旋齿(1)与第一动涡旋齿(2)啮合图，第一静涡旋齿(1)与第一动涡旋齿(2)能够实现正确的啮合。
如图9所示，为第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)啮合图，第一动涡旋齿(2)与第二静涡旋齿(3)能够实现正确的啮合。
如图10所示，为第一动涡旋齿(2)的啮合图，第一动涡旋齿(2)分别与第一静涡旋齿(1)和第二静涡旋齿(3)能够实现正确的啮合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，其特征是：包括：第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)、第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)；第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)和排气口(5)位于静涡旋盘Ⅰ上，第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)位于动涡旋盘Ⅱ上；第一静涡旋齿(1)的组成型线包括6段曲线，为：第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1和第二圆渐开线I1Q1，其中第一圆弧L1M1与第三圆弧L1S1的交点为第一啮合点L1；第一圆弧L1M1与第二圆弧M1N1、第二圆弧M1N1与第一圆渐开线N1P1、第三圆弧L1S1与第四圆弧S1I1、第四圆弧S1I1与第二圆渐开线I1Q1之间均光滑连接；第一动涡旋齿(2)的组成型线包括6段曲线，为：第五圆弧L2M2、第六圆弧M2N2、第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2和第四圆渐开线I2Q2，其中第五圆弧L2M2与第七圆弧L2S2的交点为第二啮合点L2；第五圆弧L2M2与第六圆弧M2N2、第六圆弧M2N2与第三圆渐开线N2P2、第七圆弧L2S2与第八圆弧S2I2、第八圆弧S2I2与第四圆渐开线I2Q2之间均光滑连接；所述的第一静涡旋齿(1)上的第一圆渐开线N1P1与第二圆渐开线I1Q1有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；所述的第一动涡旋齿(2)上的第三圆渐开线N2P2与第四圆渐开线I2Q2有相同的基圆，基圆圆心点为O，基圆半径为Rb；所述的第一静涡旋齿(1)的第一啮合点L1到基圆圆心点O的距离为第一动涡旋齿(2)的第二啮合点L2到基圆圆心点O的距离为在第一啮合点L1处相邻曲线切线的夹角为π-α，在第二啮合点L2处相邻曲线切线的夹角为α；其中Ror为回转半径，α的取值范围是10°＜α＜80°。
2.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，其特征是：所述的第一静涡旋齿(1)与第二静涡旋齿(3)的组成型线相同，第一静涡旋齿(1)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二静涡旋齿(3)完全重合；第一动涡旋齿(2)和第二动涡旋齿(4)的组成型线相同，第一动涡旋齿(2)相对基圆圆心点O旋转180°后与第二动涡旋齿(4)完全重合；所述的排气口(5)与第一啮合点L1和第二啮合点L2相切。
3.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿，其特征是：第二动涡旋齿(4)的组成型线包括6段曲线，为：第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4、第十五圆弧L4S4、第十六圆弧S4I4和第八圆渐开线I4Q4；所述的静涡旋盘Ⅰ上的第一静涡旋齿(1)的组成型线中的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1在公转平动的工作过程中都能够实现正确的啮合；即第一静涡旋齿(1)的第一圆弧L1M1、第二圆弧M1N1、第一圆渐开线N1P1分别与第一动涡旋齿(2)的第七圆弧L2S2、第八圆弧S2I2、第四圆渐开线I2Q2能够实现正确的啮合；第一静涡旋齿(1)的第三圆弧L1S1、第四圆弧S1I1、第二圆渐开线I1Q1分别与第二动涡旋齿(4)上的第十三圆弧L4M4、第十四圆弧M4N4、第七圆渐开线N4P4能够实现正确的啮合；动涡旋盘Ⅱ上的第一动涡旋齿(2)、第二动涡旋齿(4)的组成型线分别与静涡旋盘Ⅰ上的第一静涡旋齿(1)、第二静涡旋齿(3)的组成型线能够实现正确的啮合。
4.一种涡旋压缩机，其特征是：使用如权利要求1所述的一种涡旋压缩机的不对称双涡旋齿。
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