[发明专利]一种变螺距螺杆的空压机和膨胀机

说明书

本发明涉及空气的压缩或膨胀技术领域，提供一种变螺距螺杆的空压机和膨胀机，包括气缸及位于气缸内的双螺杆转子组，所述的双螺杆转子组由两根相互啮合的螺杆转子组成，所述的螺杆转子由两段旋向相反的变螺距螺杆连接组成；变螺距螺杆的轴向位置与变螺距螺杆的转角的关系可以使得双螺杆转子组运转过程中减小对气体的流动阻力，降低噪音，提高转子的轴效率，提高气量；所述的螺杆转子由两段旋向相反的变螺距螺杆连接组成，可以平衡部分径向力，使转子满足动平衡，延长转子寿命，并进一步增加了吸气量，提高转子的容积效率，进一步提高空压机或膨胀机的工作效率。

技术领域

本发明涉及空气的压缩或膨胀技术领域，更确切地说涉及一种变螺距螺杆的空压机和膨胀机。

背景技术

螺杆转子又称螺旋转子，其齿面形状各异，双螺杆转子则是一对相互啮合、旋向相反的螺杆转子，是空压机和膨胀机的核心部件。双螺杆空压机用于压缩空气，将原动机的机械能转换成气体压力能，具有结构简单紧凑、运行稳定、机械振动噪音低、能效高等特点，被广泛应用于航空、电子、石油等领域，相互啮合的两个螺杆转子和壳体内腔之间形成多个周期性变化的压缩腔容积，实现气体的吸入、增压和排出，采用变螺距的螺杆转子使压缩腔容积逐渐减小，可以大大提高压缩效率。双螺杆膨胀机是一种容积式膨胀机，将气体的内能转化为机械能，是空压机的逆过程，具有组成零部件少、可靠性高和扭矩输出平稳的特点，被广泛应用于工业余热发电、地热能热发电和太阳能热发电的领域，相互啮合的两个螺杆转子和壳体内腔之间形成多个周期性变化的工作腔，实现气体的吸入、膨胀和排出，采用变螺距的螺杆转子使工作腔容积逐渐减大，可以大大提高膨胀效率。

由于气体在壳体内脉动及通过阀门等要受到流动阻力，气体在空压机或膨胀机内也会与运动部件摩擦，使得吸入的气体无论是经过压缩还是膨胀，都要消耗能量，这就削弱了空压机或膨胀机的工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种变螺距螺杆的空压机，使得空压机内的双螺杆转子组在相互啮合的时候，能减小对气体的流动阻力，提高转子的轴效率，还能平衡部分径向力，增加吸气量，提高气体压缩效率。

本发明的技术解决方案是，提供一种变螺距螺杆的空压机，包括气缸及位于气缸内的双螺杆转子组，所述的双螺杆转子组由两根相互啮合的螺杆转子组成，所述的螺杆转子由两段旋向相反的变螺距螺杆连接组成；所述的变螺距螺杆的螺距与变螺距螺杆的轴向位置之间的对应关系满足公式p=(p_e-p_s)/L²*z²+p_s，其中，p为变螺距螺杆的螺距，z为变螺距螺杆的轴向位置，p_s为变螺距螺杆的起始螺距，p_e为变螺距螺杆的结束螺距，L为变螺距螺杆的长度；所述的变螺距螺杆的轴向位置、变螺距螺杆的螺距及变螺距螺杆的转角三者间的对应关系满足公式z=p/(2π)*t，其中，t为变螺距螺杆的转角；所述的变螺距螺杆的轴向位置与变螺距螺杆的转角之间的对应关系满足公式z=-(L*((π²*L² +p_s²* t²-p_e*p_s*t²)^0.5- π*L))/( p_e*t -p_s*t)；两根相互啮合的螺杆转子包括阳转子和阴转子，其中阳转子的螺距和齿数分别为p₁和z₁，阴转子的螺距和齿数分别为p₂和z₂，阳转子与阴转子之间的螺距与齿数的关系满足公式p₁/p₂=z₁/z₂。