CN212454804U - 一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子 - Google Patents

一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子 Download PDF

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CN212454804U CN202021252311.4U CN202021252311U CN212454804U CN 212454804 U CN212454804 U CN 212454804U CN 202021252311 U CN202021252311 U CN 202021252311U CN 212454804 U CN212454804 U CN 212454804U
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董丽宁
谈庆朋
王君
刘译阳
赵胜
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Abstract

本实用新型公开了一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，包括变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)；变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)分两段布置，螺距分段线性减小，从入口端面(Ⅰ‑Ⅰ)到出口端面(Ⅲ‑Ⅲ)，各截面型线保持偏心距不变，其截圆半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，各截面均能够实现完全正确啮合；所公开的气液混输泵不但增大了单螺杆气液混输泵的入口流量，而且存在内压缩过程，提高了内容积比，使得出口压力更大，适用范围和应用领域更广；同时，在气液比升高的情况下，仍然能够有效避免形成气塞；在相同的出、入口参数下，螺杆的长度大大减小，摩擦磨损、泄漏也随之减小，螺杆寿命更长。

Description

一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子
技术领域
本实用新型涉及单螺杆泵，尤其涉及锥形单螺杆泵，特别是一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子。
背景技术
单螺杆泵是一种回转式容积泵，主要工作部件由具有双头凹的内螺旋空腔的定子和具有单头凸的外螺旋曲面的曲面体转子组成。在定点行星回转运动下，螺杆转子和定子之间相互啮合，形成能够实现周期性容积变化的封闭工作腔，将工质从一端输送到另一端。单螺杆泵具有工质适应能力强、流量平稳、应用领域广泛的优点，被广泛应用于石油、化工、环保及食品领域。
在单螺杆泵的工作过程中，振动对整个系统有极大的影响，现有的等截面单螺杆泵为了减小泵的振动常将泵的转速调低，泵的流量因此被减小，运输效率降低。同时，当被输送介质中含有气体时，现有的等截面单螺杆泵容易形成气塞，影响工质的正常输送。另外，现有的等截面单螺杆泵对于介质的增压效果不明显。中国专利，公布号CN103775334B，公开了一种锥螺杆—衬套副，其特点是：属于单螺杆水压泵应用领域，该锥螺杆在衬套内做平行行星运动，不存在轴向位移，提高了锥螺杆的效率，但该衬套副采用变截面等螺距的成形方式，对内容积比的增大效果有限，导致出口压力不够高，应用领域和范围不够广泛。
实用新型内容
本实用新型为了最大限度地提高单螺杆泵螺杆转子与衬套定子所形成的内容积比，进而提高单螺杆泵的出口压力，以满足单螺杆泵大流量、高压力和长寿命的使用需求，本实用新型提出了一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子。本实用新型变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)分两段布置，螺距分段线性减小，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，各截面型线保持偏心距不变，其截圆半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，各截面均能够实现完全正确啮合；在相同的轴向尺寸下，在吸入端有较大的容积，在输出端有较大的出口压力，输送效率得到了提升，适用范围和应用领域也得以扩展；在相同的出、入口参数下，螺杆的轴向长度大大减小，摩擦磨损、泄漏也随之减小，螺杆寿命更长。本实用新型在气液比升高的情况下，仍然能够有效避免形成气塞，对提高锥形单螺杆泵的综合性能具有重要意义。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，包括：变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形转子(1)分段式变螺距布置，共有三个轴向截面，依次为入口端面(Ⅰ-Ⅰ)、第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)、出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)为第一锥形转子等螺距段(101)，从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)为第二锥形转子等螺距段(102)，从第一锥形转子等螺距段(101)到第二锥形转子等螺距段(102)，转子螺距分段线性减小；
从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形定子(2)分段式布置，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)为第一锥形定子等螺距段(201)，从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)为第二锥形定子等螺距段(202)，从第一锥形定子等螺距段(201)到第二锥形定子等螺距段(202)，定子螺距分段线性减小；
变螺距锥形转子(1)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线是半径为R，偏心距为e的圆，变螺距锥形转子(1)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线是半径为r，偏心距为e的圆，变螺距锥形转子(1)从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，截面型线半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，偏心距e保持不变；
变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第一圆弧ABC、第一直线段CD、第二圆弧DEF和第二直线段FA，两圆弧半径均为R，直线段长度均为4e，变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第三圆弧abc、第三直线段cd、第四圆弧def和第四直线段fa，两圆弧半径均为r，直线段长度均为4e，变螺距锥形定子(2)从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，截面型线半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，偏心距e保持不变；
变螺距锥形转子(1)的外凸表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成；
变螺距锥形定子(2)内腔的内凹表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成；
变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)彼此之间能够实现正确啮合，在定点行星回转运动下，变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)之间形成容积连续变化的封闭工作腔，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)封闭工作腔容积逐渐减小。
一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形转子(1)的螺旋展开角τ1由0至4π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ1＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ1＝2π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ1＝4π，随着螺旋展开角τ1由0至4π，变螺距锥心转子(1)的螺距变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形转子等螺距段(101)的螺距P11(τ1)保持不变，满足：
P11(τ1)＝H1，0≤τ1≤2π
式中，H1为第一锥形转子等螺距段(101)的转子高度；
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形转子等螺距段(102)的螺距P12(τ1)保持不变，满足：
Figure BDA0002564686410000031
式中，H为变螺距锥形转子(1)的高度，满足H1＜H，P11＝αP12，α为螺距缩放系数，α＞1；
从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形定子(2)的螺旋展开角τ2由0至2π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ2＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ2＝π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ2＝2π，随着螺旋展开角τ2由0至2π，变螺距锥心转子(1)螺距的变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形定子等螺距段(201)的螺距P21(τ2)保持不变，满足：
P21(τ2)＝2H1，0≤τ2≤π
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形定子等螺距段(202)的螺距P22(τ2)保持不变，满足：
Figure BDA0002564686410000032
两螺距P21(τ2)与P22(τ2)之间满足P21＝αP22。
一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，变螺距锥形转子(1)第一锥形转子等螺距段(101)齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000041
式中，τ0为角度参数，0≤τ0≤2π；
变螺距锥形转子(1)第二锥形转子等螺距段(102)齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000042
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000043
式中，τ3为角度参数，
Figure BDA0002564686410000044
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)直线段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000045
式中τ4为角度参数，0≤τ4≤π；
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000051
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)直线段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000052
一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，变螺距锥形转子(1)的螺旋线L1由发生圆O1逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P11(τ1)、P12(τ1)，螺旋线L1的方程为：
Figure BDA0002564686410000053
变螺距锥形定子(2)的螺旋线L2由半径呈线性锥形变化的发生圆O2逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P21(τ2)、P21(τ2)，满足P21(τ2)＝2P11(τ1)、P22(τ2)＝2P12(τ1)，螺旋线L2的方程为：
Figure BDA0002564686410000054
Figure BDA0002564686410000061
一种分段式变螺距单螺杆气液混输泵的转子和定子，分段数范围为2-8段。
本实用新型的有益效果为：
①所提出的一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)均分段布置，螺距从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)分段式线性减小，在相同的结构参数下，内容积比明显增加，出口压力更高，拓宽了锥形单螺杆泵的应用领域；
②分段式变螺距的锥形单螺杆气液混输泵，在气液比升高的情况下，仍然能够避免形成气塞，从而保证了气液混输泵的正常工作，适用范围更加广泛；
③螺杆转子和定子的螺距分段变化，连续过渡，并分段转子的长度决定了螺距的变化方式，有利于螺杆转子的设计和加工；
④在相同的出、入口参数下，螺杆的轴向尺寸大大减小，转子和定子之间的摩擦及泄漏通道也因此减小，螺杆泵寿命更长。
附图说明
图1为变螺距锥形转子(1)的二维图。
图2为变螺距锥形转子(1)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)(入口端面(Ⅰ-Ⅰ))处的截面型线图。
图3为变螺距锥形转子(1)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)(出口端面(Ⅲ-Ⅲ))处的截面型线图。
图4为变螺距锥形定子(2)的二维剖面图。
图5为变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)(入口端面(Ⅰ-Ⅰ))处的截面型线图。
图6为变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)(出口端面(Ⅲ-Ⅲ))处的截面型线图。
图7为入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图。
图8为第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图。
图9为出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图。
图10为变螺距锥形转子(1)在变螺距锥形定子(2)内的装配图。
图中：1—变螺距锥形转子；2—变螺距锥形定子；L1—变螺距锥形转子(1)的螺旋线；L2—变螺距锥形定子(2)的螺旋线；R—变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线圆弧半径；e—变螺距锥形转子(1)的偏心距；r—变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线圆弧半径；H1—第一转子等螺距段(101)的转子高度；H—变螺距锥形转子(1)的高度；点O1、O2—分别为变螺距锥形转子(1)的截面型线的几何中心点和回转中心点；O—变螺距锥形定子(2)的截面型线的回转中心点，两回转中心点所在的轴线分别为螺杆转子和定子的回转中心线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，为变螺距锥形转子(1)的二维图。变螺距锥形转子(1)的外凸表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成。
变螺距锥形转子(1)的螺旋展开角τ1由0至4π连续变化，螺距变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形转子等螺距段(101)的螺距P11(τ1)保持不变，满足：
P11(τ1)＝H1，0≤τ1≤2π
式中，H1为第一锥形转子等螺距段(101)的转子高度；
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形转子等螺距段(102)的螺距P12(τ1)保持不变，满足：
Figure BDA0002564686410000071
式中，H为变螺距锥形转子(1)的高度，满足H1＜H，P11＝αP12，α为螺距缩放系数，α＞1；
随着螺旋展开角τ1由0至4π，变螺距锥形转子(1)第一锥形转子等螺距段(101)齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000081
式中，τ0为角度参数，0≤τ0≤2π；
变螺距锥形转子(1)第二锥形转子等螺距段(102)齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000082
变螺距锥形转子(1)的螺旋线L1由发生圆O1逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P11(τ1)、P12(τ1)，螺旋线L1的方程为：
Figure BDA0002564686410000083
如图2所示，为变螺距锥形转子(1)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线图，变螺距锥形转子(1)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线是半径为R，偏心距为e的圆。
如图3所示，为变螺距锥形转子(1)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线图，变螺距锥形转子(1)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线是半径为r，偏心距为e的圆。
如图4所示，为变螺距锥形定子(2)的二维剖面图，变螺距锥形定子(2)内腔的内凹表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成。
变螺距锥形定子(2)的螺旋展开角τ2由0至2π连续变化，螺距的变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形定子等螺距段(201)的螺距P21(τ2)保持不变，满足：
P21(τ2)＝2H1，0≤τ2≤π
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形定子等螺距段(202)的螺距P22(τ2)保持不变，满足：
Figure BDA0002564686410000091
两螺距P21(τ2)与P22(τ2)之间满足P21＝αP22。
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000092
式中，τ3为角度参数，
Figure BDA0002564686410000093
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)直线段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000094
式中τ4为角度参数，0≤τ4≤π；
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000101
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)直线段的齿形曲线方程为：
Figure BDA0002564686410000102
变螺距锥形定子(2)的螺旋线L2由半径呈线性锥形变化的发生圆O2逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P21(τ2)、P21(τ2)，满足P21(τ2)＝2P11(τ1)、P22(τ2)＝2P12(τ1)，螺旋线L2的方程为：
Figure BDA0002564686410000103
Figure BDA0002564686410000104
如图5所示，为变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线图，变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第一圆弧ABC、第一直线段CD、第二圆弧DEF和第二直线段FA，两圆弧半径均为R，直线段长度均为4e。
如图6所示，为变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线图，变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第三圆弧abc、第三直线段cd、第四圆弧def和第四直线段fa，两圆弧半径均为r，直线段长度均为4e。
如图7、图8、图9所示，分别为入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图、第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图和出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处转子截面型线和定子截面型线啮合图。从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形转子(1)的螺旋展开角τ1由0至4π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ1＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ1＝2π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ1＝4π；从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形定子(2)的螺旋展开角τ2由0至2π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ2＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ2＝π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ2＝2π，随着变螺距锥形转子(1)的螺旋展开角τ1由0至4π、变螺距锥形定子(2)的螺旋展开角τ2由0至2π连续变化，截面型线半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，偏心距e保持不变，变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)彼此之间能够实现正确啮合。
如图10所示，为变螺距锥形转子(1)在变螺距锥形定子(2)内的装配图，包括变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)，在定点行星回转运动下，变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)之间形成容积连续变化的封闭工作腔，封闭工作腔容积从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)逐渐减小。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，包括：变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)，其特征是：从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形转子(1)分段式变螺距布置，共有三个轴向截面，依次为入口端面(Ⅰ-Ⅰ)、第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)、出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)为第一锥形转子等螺距段(101)，从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)为第二锥形转子等螺距段(102)，从第一锥形转子等螺距段(101)到第二锥形转子等螺距段(102)，转子螺距分段线性减小；
从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形定子(2)分段式布置，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)为第一锥形定子等螺距段(201)，从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)为第二锥形定子等螺距段(202)，从第一锥形定子等螺距段(201)到第二锥形定子等螺距段(202)，定子螺距分段线性减小；
所述的变螺距锥形转子(1)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线是半径为R，偏心距为e的圆，变螺距锥形转子(1)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线是半径为r，偏心距为e的圆，变螺距锥形转子(1)从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，截面型线半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，偏心距e保持不变；
所述的变螺距锥形定子(2)入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第一圆弧ABC、第一直线段CD、第二圆弧DEF和第二直线段FA，两圆弧半径均为R，直线段长度均为4e，变螺距锥形定子(2)出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处的截面型线由4段曲线顺次连接而成，依次为：第三圆弧abc、第三直线段cd、第四圆弧def和第四直线段fa，两圆弧半径均为r，直线段长度均为4e，变螺距锥形定子(2)从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，截面型线半径以自身几何中心为基点呈线性锥形减小，偏心距e保持不变；
所述的变螺距锥形转子(1)的外凸表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成；
所述的变螺距锥形定子(2)内腔的内凹表面为变螺距锥形螺旋面，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，由连续线性减小的截面型线边绕其中心线旋转，边按各自的螺距向前移动生成；
所述的变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)彼此之间能够实现正确啮合，在定点行星回转运动下，变螺距锥形转子(1)和变螺距锥形定子(2)之间形成容积连续变化的封闭工作腔，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)封闭工作腔容积逐渐减小。
2.如权利要求1所述的一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，其特征是：从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形转子(1)的螺旋展开角τ1由0至4π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ1＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ1＝2π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ1＝4π，随着螺旋展开角τ1由0至4π，变螺距锥形转子(1)的螺距变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形转子等螺距段(101)的螺距P11(τ1)保持不变，满足：
P11(τ1)＝H1，0≤τ1≤2π
式中，H1为第一锥形转子等螺距段(101)的转子高度；
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形转子等螺距段(102)的螺距P12(τ1)保持不变，满足：
Figure FDA0002564686400000021
2π≤τ1≤4π
式中，H为变螺距锥形转子(1)的高度，满足H1＜H，P11＝αP12，α为螺距缩放系数，α＞1；
从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，变螺距锥形定子(2)的螺旋展开角τ2由0至2π连续变化，在入口端面(Ⅰ-Ⅰ)处，螺旋展开角τ2＝0，在第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)处，螺旋展开角τ2＝π，在出口端面(Ⅲ-Ⅲ)处，螺旋展开角τ2＝2π，随着螺旋展开角τ2由0至2π，变螺距锥形转子(1)螺距的变化规律为，从入口端面(Ⅰ-Ⅰ)到第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)，第一锥形定子等螺距段(201)的螺距P21(τ2)保持不变，满足：
P21(τ2)＝2H1，0≤τ2≤π
从第一中间轴向截面(Ⅱ-Ⅱ)到出口端面(Ⅲ-Ⅲ)，第二锥形定子等螺距段(202)的螺距P22(τ2)保持不变，满足：
Figure FDA0002564686400000022
π≤τ2≤2π
两螺距P21(τ2)与P22(τ2)之间满足P21＝αP22。
3.如权利要求1所述的一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，其特征是：变螺距锥形转子(1)第一锥形转子等螺距段(101)齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000031
式中，τ0为角度参数，0≤τ0≤2π；
变螺距锥形转子(1)第二锥形转子等螺距段(102)齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000032
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000033
式中，τ3为角度参数，
Figure FDA0002564686400000034
变螺距锥形定子(2)第一锥形定子等螺距段(201)直线段的齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000035
式中τ4为角度参数，0≤τ4≤π；
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)圆弧段的齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000041
变螺距锥形定子(2)第二锥形定子等螺距段(202)直线段的齿形曲线方程为：
Figure FDA0002564686400000042
4.如权利要求1所述的一种变螺距的锥形单螺杆气液混输泵转子和定子，其特征是：变螺距锥形转子(1)的螺旋线L1由发生圆O1逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P11(τ1)、P12(τ1)，螺旋线L1的方程为：
Figure FDA0002564686400000043
变螺距锥形定子(2)的螺旋线L2由半径呈线性锥形变化的发生圆O2逆时针螺旋展开生成，两段螺距分别为P21(τ2)、P21(τ2)，满足P21(τ2)＝2P11(τ1)、P22(τ2)＝2P12(τ1)，螺旋线L2的方程为：
Figure FDA0002564686400000051
Figure FDA0002564686400000052
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CN113513476A (zh) * 2021-07-12 2021-10-19 西安交通大学 一种变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机
CN113530826A (zh) * 2021-07-12 2021-10-22 西安交通大学 多齿空间摆线式内啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机

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