[发明专利]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

说明书

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，双螺杆压缩机转子包括相互啮合的内转子和外转子，内转子型线为空间短幅外摆线的内等距线，外转子型线为空间短幅外摆线的共轭曲线，内外转子的型面分别由内外转子型线以变螺距的方式螺旋扫描而成；随着内外转子的旋转，基元容积由大端向小端方向逐渐减小，被压缩的流体从大端处吸入，从小端处排出。本发明以空间短幅外摆线的内等距线作为转子结构基础型线，使转子能够同时达到变螺距、内啮合以及锥形的要求。内啮合螺杆能够大幅度降低中心距的大小，且无需机壳就可以形成完整的封闭容积，减少了接触线的长度，能够有效减少泄露。本发明具有空间利用率高，结构简单，噪声低，高压比等优点。

技术领域

本发明属于压缩机转子设计领域，具体涉及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。

背景技术

双螺杆压缩机是一种容积式回转压缩机，用于获取高压力气体，在现代工业中有着广泛的应用。它继承了回转机械寿命长、运转可靠、振动小、噪音低、工作平稳以及无喘振现象等诸多优点，同时具有无气阀等易损件、强制吸排气以及加工简单等特点，是空气供应，制冷，余热回收等系统中的核心部件。

目前，为了便于加工，常用的双螺杆压缩机转子啮合关系为外啮合，这导致了转子间较大的中心距与较长的泄漏线长度，从而降低了空间利用率，并增加了泄漏强度，最终导致目前的螺杆转子无法小型化。为了使螺杆压缩机达到小型化、大压比以及低噪声，内啮合双螺杆、锥形螺杆以及变螺距螺杆等方案被提出来。内啮合形式可以缩短转子中心距，避免机壳与转子间的泄露。锥形螺杆采用空间啮合形式，可以使得转子截面积沿轴向连续变化，完成连续的内压缩过程。变螺距螺杆则可以进一步提高压缩比和空间利用率。随着加工技术的进步，使得这些技术在双螺杆压缩机上应用有了可能。目前存在困难的是符合这些技术要求的型线不多，空间啮合的求解也有难度，需要找到一种性能优良且相对简单的型线以同时达到变螺距、内啮合以及锥形的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供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，转子结构能够同时达到变螺距、内啮合以及锥形的要求。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子，包括相互啮合的内转子和外转子，内转子型线为空间短幅外摆线的内等距线，外转子型线为空间短幅外摆线的共轭曲线，内外转子的型面分别由内外转子型线以变螺距的方式螺旋扫描而成；随着内外转子的旋转，基元容积由大端向小端方向逐渐减小，被压缩的流体从大端处吸入，从小端处排出。

作为本发明的一种优选方案，内转子节圆锥的底面半径R₁，圆锥角δ₁与外转子节圆锥的底面半径R₂，圆锥角δ₂之间满足：

式中，Z₂为外转子的齿数，Z₁为内转子的齿数。

作为本发明的一种优选方案，所述的空间短幅外摆线为半径较小的滚圆锥E₁在自转的同时又绕着半径较大的发生圆锥E₂做相切公转时，滚圆锥E₁底面上一点M的轨迹；所述内转子的齿数Z₁等于发生圆锥E₂的底面半径R_f与滚圆锥E₁的底面半径R_g的比值；内转子型线C₁由空间短幅外摆线沿着其内法向方向移动等距距离d得到，所述的等距距离d为内转子节圆锥半径R的n倍。

作为本发明的一种优选方案，从坐标系OX₁Y₁Z₁变换到坐标系OX₂Y₂Z₂的变换矩阵为M₁₂，变换矩阵为M₁₂满足：