CN1114009A - 压缩机螺旋齿形 - Google Patents

Abstract

一种压缩机螺旋齿形，涉及压缩机，包括公转子 和与其相啮合的母转子，它们的齿形曲线由若干段弧 线滑溜连接而成，具有这种齿形曲线的压缩机，由于 其能使公转子和母转子在工作过程中实现最佳啮合， 从而提高压缩机的工作效率，减少机械磨损，并在加 工过程中提高切削精度，延长刀具的寿命。

Description

本发明涉及一种压缩机，特别是压缩机螺旋转子的齿形。

现有的压缩机，有往复式活塞压缩机、滑片回转式压缩机、螺杆压缩机、罗茨鼓风机等多种结构形式。一般来讲，螺旋压缩机都是由公转子和母转子相互啮合，一个主动，一个从动旋转，以控制进、出口的流体介质。但此类螺旋转子由于其并非对称，故有较复杂的齿形，具有加工工艺复杂，安装技术要求高，振动噪声大，工作效率低等缺点。因此，为了提高转子的技术性能，在设计压缩机时，必须要对转子、壳体的尺寸及间隙公差、气封线的长度及吹孔的面积诸方面进行周密考虑。

常见的螺旋压缩机一般采用减少吹孔面积来提高工作效率，然而这种单因子的考虑是不全面的，首先，气封线（即转子间的接触线）的长度亦会影响工作效率，当其过长时，间隙就会加大，工作效率就会降低;而吹孔过大时，流体介质就容易从高压腔挤漏到低压腔，从而也会降低工作效率。也就是说，转子齿形将更影响工作效率。

至于生产技术需要具备的条件是：要有较佳的铣刀工具，要达到所需的精度，且成本要低，刀具的使用寿命要长等因素。

本发明的目的是要提供一种公转子与母转子最佳啮合齿形（用曲线来描述），而具有这种齿形曲线的压缩机转子，能提高工作效率，减少机械损失和震动噪声。

本发明是这样实现的，压缩机螺旋齿形，包括公转子与母转子，而公转子与母转子都按各自的轴线转动，其齿形相互啮合，转子的齿形曲线由数条弧线滑溜连接而成，其中：

母转子上有数个齿沟和齿顶，其齿形由顶圆、节圆、基圆及β、γ圆心角规定，齿形曲线由弧线：AB、BC、CD、DE、EF依次滑溜连接而成，具体是：

第一弧线-左侧齿顶曲线AB，是母转子顶圆的一部分圆弧;

第二圆弧BC，是左侧齿顶内与顶圆及齿沟曲线CD相切的圆R1的一部份圆弧所构成，圆R1的圆心在母转子的节圆内，连接第一弧线AB;

第三弧线-齿沟弧线CD，是双曲线6E右部曲线的上半部份（即Y＞θ），双曲线6E按迪卡尔座标定义，表达式为：（X-XC）²/a²-（Y-YC）2/b²＝1其中a为实轴长的一半，b为虚轴长的一半，（XC，YC）为双曲线中心，双曲线6E的实轴在公轴子，母转子的连心线（MC-FC）上，与第二弧线BC连接，且与公转子、母转子的连心线（MC-FC）相交，与母转子的基圆相切;

第四弧线为DE，是位于母转子齿沟底部，亦即公转子的顶部的圆R2所创成，圆R2的圆心在公转子母转子的连心线（MC-FC）上，DE与第三弧线CD相接;

第五弧线EF，是由圆R3所构成，且为圆R3的一部份，圆R3的圆心设于N直线上，与母转子的顶圆相切，并与DE相接;

公转子齿形曲线的构成为：

第六弧线A′B′，与母转子的圆弧AB所创成，它是公转子基圆的一部份;

第七弧线B′C′，是母转子BC圆弧所创成，与弧线A′B′连接;

第八弧线C′D′是母转子CD所创成，它与第七弧线B′C′相连接;

第九弧线D′E′，是一个小圆弧，该小圆弧是圆R2的一部份，圆R2的圆心是在公转子与母转子的连心线（MC-FC）上，该小圆弧与弧线C′D′相切于D′点，与弧线E′F′相切于E′点;

第十弧线E′F′，是由母转子的弧线EF所创成，而F′点实际上是公转子基圆与E′F′的切点，而E′点又是E′F′曲线与D′E′小圆弧的切点。

由上述弧线构成的公转子与母转子的齿形为海波齿形。

另外，压缩机螺旋转子的齿形曲线中圆R2及圆R3的半径比例最好介于1-2;母转子上弧线AB的圆弧角α最好是1-5;曲线中圆R1的半径最好取公转子与母转子中心距的0.04-0.1倍。

本发明压缩机螺旋转子齿形曲线，由于其能使压缩机公转子、母转子的齿形构成为一完美啮合的转子齿形，从而达到减少吹孔面积、减少齿形间的机械损失，提高压缩效率及加工安装效率的目的。另外，在加工中，还能提高铣切精度，延长刀具使用寿命。

以下附图和实施例将对本发明的技术方案作进一步说明：

附图说明：

图1为本发明的公转子与母转子啮合齿形示图

图2为本发明的公转子齿形示图

图3为本发明的母转子齿形示图

图4为本发明的转子齿形成形示图

如图1所示，为压缩机的公转子1和母转子2啮合的情况，凭转子啮合转动来控制流体介质进、出口的流量。图2、图3分别为转子的齿瓣成形和齿沟成形部份示意图。母转子2上有顶圆21，节圆22及基圆23，使之形成有数个齿沟3及齿顶4，而齿沟3是由数条弧线滑溜连接而成;公转子1也有顶圆12，节圆13及基圆14，使之形成数个齿瓣，详见图4。

实施例：如图1、2、3、4所示，母转子2上有一顶圆21，节圆22及基圆23，其形成有数个齿沟3及齿顶4，齿沟3由数条弧线连接而成;公转子1有一顶圆12，节圆13，基圆14;

本发明压缩机螺旋转子齿形曲线，是用右手座标系来定义的，公转子1与母转子2都按各自的轴线转动，其齿形相互啮合的切面形状如图1及图4所示。左边为母转子2的齿形，母转子2的中心为FC，右边为公转子1的齿形，公转子1的中心为MC。

母转子2是由顶圆21、节圆22及基圆23构成母转子2上的完整沟状齿形。母转子2上有数个齿沟3及齿顶4，而齿沟3则由数条弧线滑溜连接而成，弧线CD为双曲线6E右部曲线的上半部份曲线（即Y＞θ），双曲线6E的形成，是按迪卡尔座标系定义的，左右开的双曲线（X-XC）^2/a2-（Y-YC）²/b²＝1，其中a为实轴长的一半，b为虚轴长的一半，（XC，YC）为双曲线中心，双曲线6E的实轴在公转子1、母转子2的连心线（MC-FC上）;

在连心线（MC-FC）的两侧，通过母转子2的中心分别作直线L、N。直线L交母转子顶圆21于A，再按直线L取适当的α角（1-5°）作一直线Q，使其交于母转子2的顶圆21于B，由B点，使直线Q与连心线（MC-FC）组成圆心角β;作圆R1，使圆R1的圆心位于直线Q上且切曲线CD于C点，圆R1的半径值约为0.04X～0.1X，X为两个转子的中心距;这样圆弧BC即构成母转子齿形的一部份，而齿顶弧线AB则是母转子2的顶圆21的一部份，弧线AB的圆弧角α最好为1-5°;DE曲线为公转子1圆弧D′E′（圆R2的一部份）所创成的曲线，EF圆弧是R3的一部份，圆R3的圆心在N直线上，线段N与母转子2和公转子1的连心线呈γ角，F点是母转子2顶圆21与圆R3的切点，而E点是为曲线DE与圆R3的切点，使圆弧EF是构成母转子2齿形的一部份。

公转子1有顶圆12、节圆13与基圆14，构成公转子1完整瓣状齿形为β1与γ1两个角度;A′B′为母转子2的圆弧AB所创成，它为公转子1基圆14的一部份，B′C′为母转子2上BC圆弧所组创成;C′D′为母转子2曲线CD所创成;D′E′为一个小圆弧（即圆R2的一部份），圆R2的圆心是在公转子1与母转子2的连心线（MC-FC）上，且此小圆弧切C′D′曲线于D′点及切E′F′曲线于E′点上，E′F′曲线是由母转子2上的圆弧EF所创成，而F′点实际上应为公转子1基圆14与曲线E′F′的切点，而E′点是为E′F′曲线与D′E′小圆弧的切点。

为了考虑加工难易程度，刀具磨耗及较佳的效率（低磨耗及小吹回孔），R2及R3的半径选取RAT10＝Rr2/Rr3，约使1＜RAT10＜2会有较适当的结果。

根据附图4的构成，母转子2上的AB圆弧、BC圆弧、CD部份双曲线DE曲线及EF圆弧构成一个完整的母转子2的齿形;同时，A′B′曲线、B′C′曲线、C′D′曲线、D′E′小圆弧及E′F′曲线构成一个公转子1完整的齿瓣，两者为一完美啮合的转子齿形，这种齿形称之为海波齿形。

弧线AB的夹角α角（1-5°）可按照加工工艺的要求，使刀具在加工时得到良好的支撑，且刀具不易震动，从而提高切削的精度和延长刀具的使用寿命。

所要说明的是：以上所述附图及说明，仅为本发明的较佳实施例并非用以限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种压缩机螺旋齿形，包括公转子(1)与母转子(2)，而公转子(1)与母转子(2)都按各自的轴线转动，其齿形相互啮合，转子的齿形曲线由数条弧线滑溜连接而成，其特征在于：

母转子(2)上有数个齿沟(3)和齿顶(4)，其齿形由顶圆(21)、节圆(22)、基圆(23)及β、γ圆心角确定，齿形曲线由弧线：AB、BC、CD、DE、EF依次滑溜连接而成，其中：

第一弧线-左侧齿顶曲线AB，是母转子(2)顶圆(21)的一部分圆弧；

第二圆弧BC，是左侧齿顶(4)内与顶圆(21)及齿沟曲线CD相切的圆R1的一部份圆弧所构成，圆R1的圆心在母转子(2)的节圆(22)内，连接第一弧线AB；

第三弧线-齿沟弧线CD，是双曲线6E右部曲线的上半部份(即Y＞θ)，双曲线6E按迪卡尔座标定义，表达式为：(X-XC)²/a²-(Y-YC)2/b²=1其中a为实轴长的一半，b为虚轴长的一半，(XC，YC)为双曲线中心，双曲线6E的实轴在公转子(1)，母转子(2)的连心线(MC-FC)上，与第二弧线BC连接，且与公转子(1)、母转子(2)的连心线(MC-FC)相交，与母转子(2)的基圆相切；

第四弧线为DE，是位于母转子(2)齿沟(3)底部，亦即公转子(1)的顶部的圆R2所创成，圆R2的圆心在公转子(1)母转子(2)的连心线(MC-FC)上，DE与第三弧线CD相接；

第五弧线EF，是由圆R3所构成，且为圆R3的一部份，圆R3的圆心设于N直线上，与母转子(2)的顶圆(21)相切，并与DE相接；

公转子齿形曲线的构成为：

第六弧线A′B′，与母转子(2)的圆弧AB所创成，它是公转子(1)基圆(14)的一部份；

第七弧线B′C′，是母转子(2)BC圆弧所创成，与弧线A′B′连接；

第八弧线C′D′是母转子(2)弧线CD所创成，它与第七弧线B′C′相连接；

第九弧线D′E′，是一个小圆弧，该小圆弧是圆R2的一部份，圆R2的圆心是在公转子(1)与母转子(2)的连心线(MC-FC)上，该小圆弧与弧线C′D′相切于D′点，与弧线E′F′相切于E′点；

第十弧线E′F′，是由母转子(2)的弧线EF所创成，而F′点实际上是公转子(1)基圆14与E′F′的切点，而E′点又是E′F′曲线与D′E′小圆弧的切点。

由上述弧线构成的公转子(1)与母转子(2)的齿形为海波齿形。

2、根据权利要求1所述的压缩机螺旋齿形，其特征在于转子的齿形曲线中圆R2及圆R3的半径比例最好介于1-2。

3、根据权利要求1、2所述的压缩机螺旋齿形，其特征在于母转子（2）上弧线AB的圆弧角α最好是1-5°。

4、根据权利要求3所述的压缩机螺旋齿形，其特征在于曲线中圆R1的半径最好取公转子（1）与母转子（2）中心距的0.04-0.1倍。

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