一種新型螺杆壓縮機端面齒形的製作方法

2023-06-11 15:34:56 1

專利名稱：一種新型螺杆壓縮機端面齒形的製作方法
技術領域：
本發明涉及螺杆壓縮機的關鍵技術。螺杆壓縮機廣泛應用於空氣壓縮、 製冷、空調、工藝氣體壓縮等領域，在中低壓工況下佔有絕大部分市場分 額。
背景技術：
螺杆壓縮機端面齒形的好壞，將直接影響到螺杆壓縮機的性能，例如密 封性、效率、面積利用係數等。目前市場上流行的齒形有GHH齒形、日立 齒形、SRM齒形等，它們都有自己的優缺點。

發明內容
本發明是在吸取國內外現有螺杆壓縮機齒形優點的基礎上，研製出一種 新型螺杆壓縮機轉子齒形，使轉子除了具有接觸線短、洩漏三角形小、過 流面積大、轉子型線呈流線型、減小氣動阻力優點外，更重要的是，本發 明提供了一種方案，用來改善陽轉子齒頂圓與轉子腔內壁間隙的密封性能， 使原來的線密封更接近帶密封，從而提高螺杆壓縮機的密封性能和效率。
本發明的螺杆壓縮機轉子端面齒形上的橢圓弧d山段，不同於圓弧段， 通過調整橢圓長短軸長度的比，可以使陽轉子齒頂與壓縮腔內壁的間隙更 接近於帶密封，從而提高了壓縮機的密封性能，提高了壓縮機的內效率。
本發明的齒形可為單邊不對稱和雙邊不對稱型。當齒形是單邊不對稱時，陰轉子(F)的半徑R2等於陰轉子節圓(Fj)的半徑R2j。當齒形是雙邊不 對稱時，陰轉子(F)齒頂圓的半徑R2滿足R2-R2j=(T0.04(A)。

圖1是螺杆壓縮機陰陽轉子雙邊不對稱齒形。圖2是圖1中橢圓弧段 d山附近結構的放大圖。
本發明分別採用五段形線組成陰、陽轉子端面齒形。以陰、陽轉子中 心距A的不同尺寸來構成螺杆壓縮機的陰、陽轉子的齒形系列，各段形線 之間在連接點處具有公切線，是光滑過渡的。陰轉子(F)和陽轉子(M)的形 線組成如下。
陰轉子(F)的形線組成 a2b2段由在陰轉子(F)上，中心在節圓Fj內的05點上，長半軸為05&， 短半軸為o5 b2的四分之一橢圓形成(見圖1)。
b2C2段由在陰轉子(F)上，中心在兩節圓Fj、Mj的交點p上，半徑為(Rr-Ru) 的圓弧形成(見圖1)。
C2d2段由在陽轉子(M)上，中心在0102連線上04點，以d04線段為短軸，
以04h線段為長軸的橢圓弧d山(見圖2)的橢圓包絡線形成。 山e2段由在陰轉子(F)上，圓心為c)3點，半徑為線段0:5 d2長的圓弧形成 (見圖1)。
e2f2段由在陰轉子(F)上，圓心為02點，半徑為R2的齒頂圓弧形成(見圖 1)。
陽轉子(M)的形線組成(見圖1): a山,段由陰轉子(F)上，四分之一橢圓a2b2的橢圓包絡線形成。 b《,段由陽轉子(M)上，圓心在p點，半徑為(R廣Ru)的圓弧形成。d山段由陽轉子(M)上，中心在0102連線上04點，以Cl 04線段為短軸，
以oji線段為長軸的一段橢圓弧(見圖2)形成。
山ei段由在陰轉子(F)上的圓弧d2e2段的圓弧包絡線形成。
e,fi段由陽轉子(M)上，圓心在01點，半徑為(A-R2)的圓弧形成。
陰轉子(F)的C2d2段與(^2段的連接點山點處，兩曲線有公切線。(52點 在陰轉子節圓(Fj)內，距節圓(Fj)的距離為0.01 0.05(R2j)。 d2e2段的圓心
O:,點在節圓(Fj)內。
陽轉子(M)的d山段與山"段的連接點山點上，兩曲線有公切線。Clo4 線段的長度為0.01Rr0.06 Rn o4h線段的長度為Cl 04線段長度的廣1.5 倍。
陰轉子(F)與陽轉子(M)上的圓弧^2段與b^段的半徑(Ri-R丄滿足如 下條件(R「R")/ R2=0. 45 0. 55。
另外，陰陽轉子的a2、 b2、 c2、 e2、 ai、 Cl、 ^點處，相鄰曲線有公 切線。
陰陽轉子端面齒形的中心距為A。陽轉子齒數為^，陰轉子齒數為Z2， 選擇Zl 、 Z2所依據的原則是對用於低壓工況的壓縮機，z^Z2可取3/4 等；對用於中高壓工況的壓縮機，z〃Z2可取4/5、 4/6、 5/6、 5/7、 6/8等。 然後，可確定陽轉子節圓Mj的半徑R^和陰轉子節圓Fj的半徑R2j，所依據 的原則是A-Ru+R" Zl/z2。然後，可確定陰轉子齒頂圓半徑R,，
依據的原則是(R2-R2j)/R2=0 0.03。然後，可確定陽轉子齒頂圓半徑R,， 依據的原則是(R廣Ru)/ R2=0.45 0.55。 具體實施例方式
下面就附圖對轉子端面齒形的構建作詳細說明。圖1是螺杆壓縮機陰陽轉子雙邊不對稱齒形。圖2是圖1中橢圓弧段d山附近結構的放大圖。
根據圖l、圖2所示的螺杆壓縮機轉子齒形，陰轉子(F)的型線由a2b2、 b2c2、 c2d2、 d2e2、 e2f2五段組成，陽轉子(M)的型線由a山^ blCl、 d山、diei、 e,ft五段組成。
首先，確定陰陽轉子端面齒形的中心距A。然後，確定陰陽轉子的齒 數，陽轉子齒數為Zl，陰轉子齒數為z"所依據的原則是對用於低壓工 況的壓縮機，zyz2可取3/4等；對用於中高壓工況的壓縮機，zyz2可取4/5、 4/6、 5/6、 5/7、 6/8等。然後，確定陽轉子節圓Mj的半徑％和陰轉子節 圓Fj的半徑R2j，所依據的原則是A:Ru+R2j， R,j/R2屍Zl/z2。然後，確定陰 轉子齒頂圓半徑R"依據的原則是(R2- RJ/ R2=0 0.03。然後，確定陽 轉子齒頂圓半徑R,，依據的原則是(Rr-Ru)/ R2=0.45 0.55。
在陽陰轉子中心連線0102上，在陽齒頂圓與線段0102的交點d與陽轉 子中心o,之間，靠近d點附近取04點，使d04線段的長度為0.01Rr0.06 &。然後，過04點作o^2直線的垂線04h (見圖2)，選04h線段的長度為c, 04線段長度的1 1.5倍。以d 04線段為短軸，以oJi線段為長軸作四分之 一橢圓弧d山h (山是該弧上的點，見圖2)，山點的位置如何確定在後面 說明。
將陽轉子節圓Mj在陰轉子節圓Fj上作純滾動，陽轉子節圓Mj的自轉角 速度與公轉角速度之比為z2/ z,，固結在陽轉子上的橢圓弧Cl山h的軌跡 就可形成一條包絡線C2d2 (見圖1)，其中，C2點與d點嚙合，d2點與ch點
嚙合。(12點是C2d2包絡線與圓心在02點半徑為線段02山長的圓弧的交點，
線段02d2的長度選擇為0.95R2j 0.99R2j。 (12點位置確定後，山點的位置也就 確定了。在d2點作C2d2包絡線的法線d203，在法線d203上選擇一點0"使得以 03點為中心以線段03山長為半徑所作的圓弧d2e2，與C2d2包絡線相切於d2
點，與陰轉子齒頂圓相切於e2點(見圖l)。注意，ch點必須落在陰轉子節 圓Fj內。這樣，陰轉子齒形上的圓弧d2e2段就確定了。
在陰轉子齒頂圓上選擇一段圓弧e2& (見圖1)，圓弧e2f2的弧長選為 0.8 2.0毫米。圓弧e2f2向圓心02點所張的圓心角為①2 (見圖1)。另外， 半徑o2 o3 e^與直線o2 (h的夾角為①03 (見圖1)。
過02點作半徑02 o5a2 (a2點在陰轉子齒頂圓上)，使半徑02 05 32與直 線o2 01的夾角005 (見圖1)為O05=2n/ z2-0)O3-02，過陰轉子節圓 Fj與陽轉子節圓Mj的交點p，作半徑02 05a2的垂線p o5， os點是垂足。以
節點P為圓心，以線段Pd長為半徑，作圓弧b2C2 (圓弧卜d與圓弧b2C2 重合)，它與垂線P 05交於b2點(h點與b2點重合)。
以05點為中心，以05b2線段為短軸，以05&2線段為長軸，作四分之
一橢圓弧a2 b2 (見圖1)。
到目前為止，我們完成了陰轉子端面齒形中一個單元齒形的構建工作，
一個單元齒形包括以下五段齒形a2b2、 b2c2、 c2d2、 d2e2、 e2f2。整個陰轉 子端面齒形由Z2個單元齒形，沿圓周方向周期性排列組成。
現在著手完成陽轉子端面齒形的構建工作。
橢圓弧d山的構建工作，前面已經完成。
將陰轉子節圓Fj在陽轉子節圓Mj上作純滾動，陰轉子節圓Fj的自轉角 速度與公轉角速度之比為Zl/ z2，固結在陰轉子上的圓弧(1262的運動軌跡 可以形成一條圓弧包絡線diei (見圖1)。其中，山點與d2點嚙合，^點與 e^點嚙合。還有，固結在陰轉子上的圓弧e2f2的運動軌跡可以形成一條圓弧包絡線e,f,(見圖1)。圓弧包絡線^f,是以o,點為圓心的圓弧。嚙合關 係為e,點與&點嚙合，f,點與f2點嚙合。還有，固結在陰轉子上的橢 圓a2b2的運動軌跡可以形成一條橢圓包絡線a&(見圖1)。嚙合關係為ai 點與&點嚙合，b,點與b2點嚙合。
另外，銷齒圓弧bid的構建工作，前面已經完成。
到目前為止，我們又完成了陽轉子端面齒形中一個單元齒形的構建工 作， 一個單元齒形包括以下五段齒形a山"blCl、 d山、diei、 eJi。整個 陽轉子端面齒形由L個單元齒形，沿圓周方向周期性排列組成。
這樣，陰陽轉子端面齒形就被完全構建出來了。
權利要求
1 一種改善陽轉子齒頂與轉子腔內壁間隙的密封性能的端面齒形結構陽轉子齒頂型線由銷齒圓弧和橢圓弧組成。橢圓弧的作用是提高陽轉子齒頂與轉子腔內壁間隙的密封性能，使間隙密封更接近帶密封。
2 陰陽轉子端面齒形的組成結構陰轉子端面齒形由四分之一橢圓、銷齒圓弧、橢圓包絡線、圓 弧、齒頂圓弧五段形線組成，陽轉子端面齒形由橢圓包絡線、銷齒圓弧、橢圓弧、圓弧包絡線、 齒根圓弧五段形線組成。
全文摘要
螺杆壓縮機由一對具有特殊端面齒形的螺旋形轉子，互相嚙合作迴轉運動來壓縮輸送氣體，轉子端面齒形由各種形式的型線構成。本發明提供了一種新型螺杆壓縮機端面齒形。本發明的技術特徵是轉子端面齒形由圓弧性質、橢圓性質的型線以及它們的包絡線分五段組成，相鄰兩段型線在連接點處光滑過渡，轉子接觸線短，洩漏三角形小，過流面積大，呈流線型，氣動阻力小。特別是，在陽轉子齒頂採用橢圓形線的設計方案，減小了陽轉子齒頂與轉子腔內壁的間隙，進一步改善了螺杆壓縮機的密封性能。
文檔編號F04C18/16GK101451527SQ20071017165
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月3日 優先權日2007年12月3日
發明者萬曉青 申請人:萬曉青