本申请基于以下美国临时申请：于2015年10月30日提交的第62/248,811号申请、于2015年10月30日提交的第62/248,785号申请、于2015年10月30日提交的第62/248,832号申请和于2015年10月30日提交的第62/248,858号申请，要求这些申请的优先权且这些申请的公开内容通过引用整体并入本文。
各种示例性实施方式涉及用于压缩流体的螺杆式压缩机转子。
背景技术：
旋转螺杆式压缩机通常包括位于壳体中的两个或更多个互相啮合的转子。阳转子包括与阴转子的凹槽配合的一个或多个凸瓣(lobe)。壳体限定阳转子和阴转子所位于的腔室。腔室的尺寸制定为与阳转子和阴转子的外径紧密相关，大体成形为平行且相交的一对圆筒。设置入口以将流体引入转子，以及设置出口以排放压缩的流体。
转子包括驱动机构，例如齿轮，该驱动机构驱动阳转子和阴转子移动并使阳转子和阴转子的移动同步。在旋转期间，互相啮合的阳转子和阴转子形成不同尺寸的单元，以首先接纳注入的流体然后进行压缩，由于流体朝向出口移动，因此会增大流体的压力。干式压缩机可以利用连接至轴的一个或多个齿轮来驱动转子旋转并使转子的旋转同步。湿式压缩机可以利用流体(例如，油)来隔开和驱动转子。
阳转子和阴转子的轮廓可以以多种方式生成。一种方式是限定两个转子中的一个，然后使用共轭导出另一轮廓。另一方法包括限定用于转子的齿条曲线，以及使用齿条曲线来限定阳转子和阴转子。该方法例如在u.s.4,643,654、wo97/43550和gb2,418,455中进行了描述。通过包络齿条曲线限定阳转子轮廓和阴转子轮廓的另一方法在us8,702,409中进行了描述，该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术实现要素：
各种示例性实施方式涉及具有阴转子的螺杆式压缩机或扩张器，阴转子包括具有右向第一凹槽的第一段和具有左向第二凹槽的第二段。第一凹槽具有第一可变螺旋，第二凹槽具有第二可变螺旋，以及阴转子具有第一可变轮廓和第一可变外径。阳转子包括具有左向第一凸瓣的第三段和具有右向第二凸瓣的第四段。第一凸瓣具有第三可变螺旋，第二凸瓣具有第四可变螺旋，以及阳转子具有第二可变轮廓和第二可变外径。
各种示例性实施方式涉及具有阴转子的螺杆式压缩机或扩张器，阴转子包括第一段、第二段和第一中心段。第一段具有一组右向第一凹槽，第二段具有与所述一组第一凹槽相对应的一组左向第二凹槽。第一凹槽具有第一可变螺旋，第二凹槽具有第二可变螺旋，以及阴转子具有第一可变轮廓。阳转子包括第三段、第四段和位于第三段与第四段之间的第二中心段。第三段具有一组左向第一凸瓣，以及第四段具有与所述一组第一凸瓣相对应的一组右向第二凸瓣。第一凸瓣具有第三可变螺旋，第二凸瓣具有第四可变螺旋，以及阳转子具有第二可变轮廓。阴转子在第一中心段处转变为大致圆形截面，以及阳转子在第二中心段处转变为大致圆形截面。
各种示例性实施方式涉及具有阴转子的螺杆式压缩机或扩张器，阴转子包括具有第一凹槽的第一段和具有第二凹槽的第二段，第一凹槽具有右向第一可变螺旋形轮廓，以及第二凹槽具有左向第二可变螺旋形轮廓。阳转子包括具有第一凸瓣的第三段和具有第二凸瓣的第四段，第一凸瓣具有右向第三可变螺旋形轮廓，以及第二凸瓣具有左向第四可变螺旋形轮廓。
各种示例性实施方式涉及包括阳转子的螺杆式压缩机或扩张器，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，该组凸瓣具有沿着第一轴向长度延伸的可变轮廓。阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，以及该组凹槽具有沿着第二轴向长度延伸的可变轮廓。该组凹槽与该组凸瓣配合。阳转子和阴转子的至少一部分各自具有非圆柱形配置，所述非圆柱形配置具有非恒定的外径。
各种示例性实施方式涉及包括阳转子的螺杆式压缩机或扩张器，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，该组凸瓣具有沿着第一轴向长度的至少一部分延伸的可变轮廓。阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，以及该组凹槽具有沿着第二轴向长度的至少一部分延伸的可变轮廓，该组凹槽与该组凸瓣配合。阳转子和阴转子在出口部附近转变为大致圆形截面。
各种示例性实施方式涉及包括阳转子的螺杆式压缩机或扩张器，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，该组凸瓣沿着第一轴向长度的至少一部分延伸。阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，以及该组凹槽沿着第二轴向长度的至少一部分延伸，该组凹槽与该组凸瓣配合。阳转子和阴转子具有第一段和第二段，第一段具有由第一齿条限定的第一轮廓，该第一齿条具有第一组x坐标和y坐标，以及第二段具有由不同于第一齿条的第二齿条限定的第二轮廓，第二齿条具有第二组x坐标和y坐标。
各种示例性实施方式涉及设计一组螺杆式压缩机或扩张器转子的方法。建立用于阳转子和阴转子的第一齿条。第一齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第一波峰，该第一波峰具有第一组x坐标和y坐标。使第一齿条在x方向和y方向上缩放以产生具有至少一个曲线段的第二齿条，该至少一个曲线段具有第二波峰，该第二波峰具有第二组x坐标和y坐标。第二波峰的x坐标与第一波峰的x坐标间隔开。
各种示例性实施方式涉及设计一组螺杆式压缩机或扩张器转子的方法。建立用于阳转子和阴转子的第一齿条。第一齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第一波峰，该第一波峰具有第一组x坐标和y坐标。建立用于阳转子和阴转子的第二齿条。第二齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第二波峰，该第二波峰具有第二组x坐标和y坐标，其中，第二波峰的x坐标与第一波峰的x坐标间隔开。
各种示例性实施方式涉及包括阳转子的螺杆式压缩机或扩张器，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，该组凸瓣具有沿着第一轴向长度延伸的第一螺旋形轮廓。阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，该组凹槽具有沿着第二轴向长度延伸的第二螺旋形轮廓。该组凹槽与该组凸瓣配合。第一螺旋形轮廓在第一轴向长度上是非连续可变的。
各种示例性实施方式涉及包括阳转子的螺杆式压缩机或扩张器，阳转子具有凸瓣，该凸瓣具有在接近于入口部的第一位置与接近出口部的第二位置之间延伸的第一螺旋形轮廓。阴转子具有凹槽，该凹槽具有在接近入口部的第三位置与接近出口部的第四位置之间延伸的第二螺旋形轮廓，凹槽与凸瓣配合。阳转子凸瓣的包角曲线包括凸状部分。
各种示例性实施方式涉及包括阴转子的螺杆式压缩机或扩张器，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段和具有第一曲线过渡部的第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向螺旋形轮廓，以及第一曲线过渡部连接第一凹槽和第二凹槽。阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段和具有第二曲线过渡部的第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓，以及第二曲线过渡部连接第一凸瓣和第二凸瓣。
各种示例性实施方式涉及包括阴转子的螺杆式压缩机或扩张器，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段以及第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，以及第二凹槽具有左向螺旋形轮廓。阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段以及第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，以及第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓。第一中心段和第二中心段中的一个包括穴(pocket)。
各种示例性实施方式涉及包括壳体的螺杆式压缩机或扩张器，该壳体具有入口端口、排放端口和本体，本体至少部分地限定具有第一部分和第二部分的压缩腔室。压缩腔室的第一部分中旋转地安置有阴转子，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段和具有第一曲线过渡部的第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向螺旋形轮廓，以及第一曲线过渡部连接第一凹槽和第二凹槽。压缩腔室的第一部分中旋转地安置有阳转子，阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段和具有第二曲线过渡部的第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓，以及第二曲线过渡部连接第一凸瓣和第二凸瓣。
附图说明
从参照附图对这些示例性实施方式的描述中，不同示例性实施方式的方面和特征将更加显而易见，在附图中：
图1是用于螺杆式压缩机的传统转子组的顶视图；
图2是图1的转子的剖视图；
图3是用于螺杆式压缩机的示例性可变转子组的顶视图；
图4是表示图3的阳转子和阴转子的外径的图示；
图5a至图5e是在图3中表示的位置处截取的图3的转子的剖视图；
图6是用于螺杆式压缩机的另一示例性可变转子组的顶视图；
图7是表示图6的阳转子和阴转子的外径的图示；
图8a至图8e是在图6中表示的位置处截取的图6的转子的剖视图；
图9是示出表示可变阳转子的不同实施方式的一组曲线图；
图10是示出体积与图1、图3和图6的阳转子的阳旋转角的关系的图表；
图11是示出压缩与图1、图3和图6的阳转子的阳旋转角的关系的图表；
图12是用于产生可变轮廓转子的三组齿条曲线；
图13是示出在x方向和y方向上尖端加宽进行齿条缩放的可变轮廓转子组；
图14示出通过使齿条在x方向和y方向上进行缩放产生的一组齿条曲线；以及
图15示出用于产生线性可变转子的一组齿条曲线和用于产生非线性可变转子的一组齿条曲线；
图16是连续可变阳转子和阴转子的立体图；
图17是图16的顶视图；
图18是示出图16和图17的阳转子的包角曲线的图示；
图19是快慢快式螺旋阳转子和阴转子的顶视图；
图20是示出图1、图16和图19的阳转子的包角曲线的图示；
图21是更快更慢更快式螺旋阳转子和阴转子的顶视图；
图22是示出图1、图16和图21的阳转子的包角曲线的图示；
图23是示出图1、图16的阳转子和慢快慢式螺旋阳转子的包角曲线的图示；
图24是示出图1、图16的阳转子和快慢式螺旋阳转子的包角曲线的图示；
图25是示出体积与阳旋转角的关系的图示；
图26是示出压缩与阳旋转角的关系的图示；
图27示出示例性双螺旋转子的顶视图；
图28示出示例性压缩机或扩张器壳体的侧视图；
图29示出具有曲线过渡部的示例性双螺旋转子组的顶视图；
图30示出图29的立体图；
图31示出具有曲线过渡部和穴的示例性双螺旋转子组的顶视图；
图32是图31的穴区域的放大图；
图33是处于第一位置中的图31的转子的侧截面；
图34是处于第二位置中的图31的转子的侧截面；
图35是示例性可变双螺旋转子组的顶视图；
图36是示例性双螺旋、可变轮廓转子组的立体图；
图37是图36的顶视图；
图38是示例性双螺旋可变轮廓转子组的顶视图，其中，凸瓣和凹槽具有偏移；
图38a是图38的左视图；
图38b是图38的右视图；
图39示出一组具有固定双螺旋和和圆锥形转子轮廓的转子的示例；
图40示出一组具有固定双螺旋和和圆形或拱形转子轮廓的转子的示例；
图41示出一组具有可变双螺旋和圆锥形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是具有凹形包角曲线的连续可变螺旋；
图42示出一组具有可变双螺旋和圆锥形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是具有凸形包角曲线的快慢式可变螺旋；
图43示出一组具有圆锥形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是慢快慢式非连续可变螺旋；
图44示出一组具有拱形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是慢快慢式非连续可变螺旋；
图45示出一组具有圆锥形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是快慢快式非连续可变螺旋；以及
图46示出一组具有拱形转子轮廓的转子的示例，其中，螺旋的两侧是快慢快式非连续可变螺旋。
具体实施方式
图1示出常规压缩机设计的示例性实施方式，常规压缩机设计包括阳转子10和阴转子14，其中，阳转子10具有一个或多个凸瓣12，阴转子14具有一个或多个凹槽或门16。阳转子10安装在第一轴18上，以及阴转子14安装在第二轴20上。阳转子10位于腔室的第一段中，以及阴转子14位于腔室的第二段中。流体在入口22处进入腔室，并且当转子被驱动时，阳转子10的凸瓣12装配到阴转子14的凹槽16中，导致流体朝向出口或排放端24的压缩和移动，其中，压缩的流体在出口或排放端24处进行排放。阳转子10和阴转子14具有恒定轮廓、恒定外径和沿着转子的长度延伸的恒定导程或螺距。因此，腔室由一对具有平行的纵向轴线的相交的圆柱体限定。
如图2中最佳所示，阳转子10围绕第一旋转轴a10旋转，而阴转子14围绕第二旋转轴a14旋转。具体地，第一轴线a10定位成与第二旋转轴a14间隔d1的距离(通常以术语“中心距”已知)。第一轴线a10和第二轴线a14相互平行，使得d1在转子的轴向长度上是常量。
阳转子10包括节圆圆周cp10。节圆圆周cp10的半径rp10与阳转子10的凸瓣12的数量成比例。阳转子10的每个凸瓣12均普遍地在对应节圆圆周cp10外部延伸，直到延伸到达阳转子10的外圆周ce10。阳转子10的凸瓣12的剩余部分在对应节圆圆周cp10内部延伸，直到延伸到达阳转子10的根圆周cf10。根圆周cf10的半径rf10小于节圆圆周cp10的半径rp10，其中，半径rf10依次小于阳转子10的外圆周ce10的半径re10。阳转子10的节圆圆周cp10与外圆周ce10之间的距离限定为阳转子10的齿顶高。阳齿顶高对应于阳转子10的外圆周ce10的半径re10值与节圆圆周cp10的半径rp10值之间的差值。阳转子10的每个凸瓣12均具有在相应的节圆圆周cp10上测量的第一厚度t10，其中，第一厚度t10从两个凸瓣之间的第一中点延伸到两个凸瓣之间的相邻中点，或者在120°的节圆圆周cp10的情况下，第一厚度t10为核心圆周cp10除以凸瓣的数量。
阴转子14包括节圆圆周cp14。阴转子14的圆周cp14的半径rp14测量与阴转子的凹槽16的数量成比例。每个凹槽16均普遍地在对应节圆圆周cp14内部延伸，直到延伸到达阴转子14的根圆周cf14。阴转子14的凹槽16的剩余部分在对应节圆圆周cp14外部延伸，直到延伸到达阴转子14的外圆周ce14。根圆周cf14的半径rf14小于节圆圆周cp14的半径rp14，其进而小于阴转子14的外圆周ce14的半径re14。阴转子14的节圆圆周cp14与外圆周ce14之间的距离限定为阴转子14的齿顶高。阴齿顶高对应于阴转子14的外圆周ce14的半径re14值与节圆圆周cp14的半径rp14值之间的差值。阴转子14的每个凹槽16之间的空间均具有在相应的节圆圆周cp14上测量的第二厚度t14，其中，第二厚度t14从两个凹槽之间的第一中点延伸到两个凹槽之间的·中点，或者在720的节圆圆周cp14的情况下，第二厚度t14为核心圆周cp14除以凹槽16的数量。
可变轮廓
各种示例性实施方式涉及转子组合，在转子组合中，转子中的至少一个具有变化的轮廓和/或外径。图3示出压缩机设计的示例性实施方式，该压缩机设计包括阳转子110和阴转子114，其中，阳转子110具有一个或多个凸瓣112，阴转子114具有一个或多个凹槽116。转子110、114具有入口侧118和出口侧120，其中，转子110、114在入口侧118与出口侧120之间延伸轴向长度。凸瓣112和凹槽116的轮廓在入口侧118与出口侧120之间变化，如阳转子110与阴转子112的外径一样。
图4示出表示阳转子110和阴转子114的外径与轴向位置的关系的图表。如图4所示，阳转子110和阴转子114的外径以基本上线性的形式递减。阳转子110和阴转子114的外径朝向保持恒定的节圆直径递减，以及在一些实施方式中，阳转子110和阴转子114两者的最终外径基本上等于各自的节圆直径。由此，阳转子110和阴转子114的旋转轴基本上保持平行。因为阳转子具有更大的起始齿顶高，所以阳转子110的外径将与阴转子114的外径成比例的递减更多。另外，压缩腔室的阳转子部分和阴转子部分将具有随转子110、114的外径一起递减的直径。这导致转子110、114和各自的压缩机腔室部分具有大致截头圆锥形的配置。
图5a至图5e分别示出阳转子110和阴转子114的轮廓在从入口侧118到出口侧120的变化。如图所示，阳转子110和阴转子114从类似于更加传统的凸瓣和凹槽轮廓的形式变化为大致圆柱形轮廓。阳齿顶高和阴齿顶高随着朝向各自的节圆半径移动的外半径的值而递减。在某些示例性实施方式中，在出口侧120处，阳外半径可基本上等于阳节圆半径以及阴外半径可基本上等于阴节圆半径，导致近乎为零的齿顶高。阳转子110和阴转子114的齿根直径和尖端宽度朝向出口侧120增大。
图6示出压缩机设计的示例性实施方式，该压缩机设计包括阳转子210和阴转子214，其中，阳转子210具有一个或多个凸瓣212，阴转子214具有一个或多个凹槽216。转子210、214具有入口侧218和出口侧220，其中，转子210、214在入口侧218与出口侧220之间延伸轴向长度。凸瓣212和凹槽216的轮廓在入口侧218与出口侧220之间变化。凸瓣212和凹槽216的轮廓在入口侧218与出口侧220之间变化，如阳转子210与阴转子212的外径一样。
图7示出表示阳转子210和阴转子214的外径与轴向位置的关系的图表。如图7所示，阳转子210和阴转子214的外径以非线性的形式递减。如这个示例中所示，外径在第一部分中基本上保持恒定，以及然后以形成具有弧度的弯曲部分的速率递减。类似于图3中的阳转子110和阴转子114，阳转子110和阴转子114的外径朝向各自的节圆直径递减，从而允许阳转子210和阴转子214的旋转轴基本上保持平行。另外，压缩腔室的阳转子部分和阴转子部分将具有随转子110、114的外径一起递减的直径。这导致转子110、114和各自的压缩机腔室部分具有大致截头拱形(frusto-ogive)的配置。
图8a至图8e分别示出阳转子210和阴转子214的轮廓从入口侧218到出口侧220的变化。如图所示，阳转子210和阴转子214从类似于更加传统的凸瓣和凹槽轮廓的形式变化为大致圆柱形轮廓。阳齿顶高和阴齿顶高随着朝向各自的节圆半径移动的外半径的值而递减。在某些示例性实施方式中，在出口侧220处，阳外半径可基本上等于阳节圆半径以及阴外半径可基本上等于阴节圆半径，导致近乎为零的齿顶高。阳转子210和阴转子214的齿根直径的尖端宽度朝向出口侧220增大。当比较图5a至图5e和图8a至图8e时，显示出对于图5a至图5e中所示的转子部分转变步骤基本上恒定，而在图8a至图8e中朝向转子的出口侧的转变显著得多。
图3中所示的转子110、114仅是阳转子的外径线性转变的一个示例，以及图6中所示的转子210、214仅是阳转子的外径曲线转变的一个示例。图9示出阳转子外径与转子长度的关系的不同曲线。曲线包括具有快速转变(较大的或更明显的)或缓慢转变(较小的或较不明显的)的各种部分。可以使用阳转子和阴转子的外径的其它变化，包括各种线性和曲线组合，以及更复杂的曲线具有非恒定的拱形或具有不同曲率半径的不同段。
可变轮廓可导致压缩机中较低的径向泄露和短的密封线。在某些实施方式中，轮廓可改变以消除排放端上的气孔。压缩机还可制作成具有很少或没有出料端余隙以及没有捕获穴。变化的轮廓还可以导致大的排放端口。使用可变轮廓配置的一些示例性优点可包括更快的压缩、更低的泄露和更高的性能。可变轮廓配置还可以导致更高的效率、更高的速度、在最大速度下减小的端口损耗，以及来自单个阶段的较高的内压力。
图10示出流体的体积与阳转子10、110、210的旋转角的关系。一旦入口在最大体积关闭且流体开始压缩时，对于可变轮廓转子110、210，注入体积增加地更快且减小地更快。图11示出内部压缩与阳转子10、110、210的旋转角的关系。在任意给出的旋转角度，可变轮廓转子110、210的压缩速率大于传统的转子10。
齿条缩放
各种示例性实施方式涉及设计和制作具有可变轮廓的转子。在一个示例性方法中，制作了齿条曲线，该齿条曲线用于为给定的转子段制作阳凸瓣和阴凹槽。齿条基本上等于图2中所示的凸瓣厚度t10和凹槽厚度t14。制作了可限定第一段处的凸瓣和凹槽的第一齿条。在示例性实施方式中，第一段可以是转子的真正起始端或入口端。然后制作一个或多个附加齿条，以与沿着转子的轴向长度的不同段相对应。齿条制作成具有不同的曲线，例如具有不同的波峰。然后，转子的轮廓可以基于这组齿条进行制作。齿条之间的段可以使用不同的方法确定，包括线性插值或不同的曲线拟合技术。
一个示例性实施方式包括通过缩放齿条的x坐标和y坐标来制作可变轮廓转子。图12示出一系列齿条曲线r1、r2和r3。齿条基本上等于图2中所示的凸瓣厚度t10和凹槽厚度t14。初始齿条曲线r1a是基于压缩机的工作特性确定的，具有顶端点和底端点。在示例性实施方式中，剩余的齿条曲线r1b、r1c、r1d、r1e然后在x方向和y方向上缩小至一定的水平，例如缩小至表示完全竖直的齿条线的单个点r1e(因此，是圆柱形的表面)。在x方向和y方向上的缩放导致y方向上的高度减小，这使得每个中间曲线r1b至r1d的顶端点和底端点朝向最终的点r1e移动。在某些实施方式中，必须维持原始齿条高度，以维持在转子长度上的恒定槽直径。如第二组齿条曲线r2所示，非初始齿条曲线r2b至r2e在某一点分开并间隔开，形成如以中间第二齿条曲线r2b至r2d的较薄线段所示的第一内点与第二内点之间的开口断面。曲线可以在各自曲线在x方向上的波峰或峰处分开。然后，第一内点和第二内点可以连接，以及顶端点和底端点可以延伸至如第三组齿条曲线r3所示的原始顶部y值和底部y值。如图13中最佳所示，当齿条曲线间隔开以维持一致的y高度时，阳转子尖端250加宽为阳转子252，以及阴转子254从入口侧256行进至出口侧258。这可有助于减小压缩机的尖端泄漏率。可以改变缩放量和所选择的步骤的量，以产生如以上所讨论的不同类型和数量的转变。尽管这个过程描述了选择朝向入口侧的初始齿条曲线r1，但是可以选择任一点处的初始齿条曲线，然后适当地按比例放大或缩小。
在某些实施方式中，将已知的仅是沿着齿条曲线的离散点，以及可使用不同的插值和/或曲线拟合方法来确定这些点之间的连接。例如，可使用线性插值、多项式插值和样条插值来确定齿条曲线。
图14示出缩放的齿条曲线a至j的示例性系列以及它们沿着转子的轴向长度的位置。图15示出一组线性可变的齿条曲线r110和一组非线性可变的齿条曲线r210，其中，齿条曲线r110例如用于产生具有类似于图3中所示的转子110的大致圆锥形配置的阳转子，齿条曲线r210例如用于产生具有类似于图6中所示的转子210的大致拱形配置的阳转子。如图15中可见，第一组曲线r110具有基本上平均的缩放比例，而第二组曲线r210具有变化的缩放比例，初始曲线缩放较小的量以及后面的曲线缩放较大的量。
可变螺旋
其它示例性实施方式涉及具有可变螺旋的转子组。图1示出压缩机设计的示例性实施方式，该压缩机设计包括阳转子10和阴转子14，其中，阳转子10具有一个或多个凸瓣12，阴转子14具有一个或多个凹槽或门16。阳转子10安装在第一轴18上，以及阴转子14安装在第二轴20上。流体在入口部22处进入，并且当转子驱动时，阳转子10的凸瓣12装配到阴转子14的凹槽16中，导致流体朝向出口部或排放部24的压缩和移动，其中，压缩的流体在出口部或排放部24处进行排放。阳转子10和阴转子14具有沿着转子的长度延伸的恒定导程或螺距。
图16和图17示出具有螺旋形轮廓的阳转子310和阴转子314的示例性实施方式，其中，该螺旋形轮廓具有连续可变的导程，这意味着螺旋形导程以基本上恒定的速率变化。阳转子310包括多个凸瓣312。阴转子314包括多个凹槽316。凸瓣312和凹槽316的旋转从入口部322至出口部324以基本上连续的速率增大，从而允许转子310、314在出口部324处啮合更多。
图18示出包角曲线轮廓旋转与恒定螺旋形阳转子c10的轴向定位和连续可变螺旋形阳转子c310的包角曲线的关系的图示。如图所示，对于恒定导程，包角曲线c10是具有基本上恒定斜率的直线。对于连续可变螺旋形轮廓，包角曲线c310形成凹曲线，在该凹曲线中，曲线上的点的切线具有以恒定速率缓慢增大的斜率，即，斜率变化的增大以沿着转子的长度的基本上恒定的速率发生。由于包角曲线从入口部移动至出口部，所以这些转子310、314的斜率的变化始终是正的。阴转子曲线将具有不同的值，但是遵循相似的趋势。
图19示出具有螺旋形轮廓的阳转子410和阴转子414的示例性实施方式，其中，该螺旋形轮廓具有非连续可变的导程，这意味着螺旋形导程在转子的长度上以不同的速率变化。阳转子410包括多个凸瓣412，以及阴转子414包括多个凹槽416。在这个示例性实施方式中，凸瓣412和凹槽416的间距从入口部422至出口部424以快-慢-快(fsf)的速率变化，这意味着转子410、414的内部部分中的变化速率小于朝向入口端和排放端的部分中的变化速率。
图20示出恒定螺旋形阳转子c10的包角、连续可变螺旋形阳转子c310的包角曲线和fsf非连续可变螺旋形阳转子c410的包角曲线的图示。如图所示，fsf曲线c410包括初始凸状部分，该初始凸状部分转变为凹状部分。因此，斜率的变化最初是负的，然后转变为正的斜率的变化。如以上所讨论的，对于fsf曲线c410，朝向起始部和端部的斜率的变化大于中间部分。
图21示出具有螺旋形轮廓的阳转子510和阴转子514的另一示例性实施方式，其中，该螺旋形轮廓具有非连续可变的导程，这意味着螺旋形导程在转子的长度上以不同的速率变化。阳转子510包括多个凸瓣512，以及阴转子514包括多个凹槽516。在这个示例性实施方式中，凸瓣512和凹槽516的间距从入口部522至出口部524以更快的-更慢的-更快的(frsrfr)的速率变化，这意味着转子510、514的内部部分中的变化速率小于朝向入口端和排放端的部分中的变化速率，且该变化速率快于fsf转子510、514的变化速率。
图22示出恒定螺旋形阳转子c10的包角、连续可变螺旋形阳转子c310的包角曲线和frsrfr非连续可变螺旋形阳转子c510的包角曲线的图示。如图所示，frsrfr曲线c510包括初始凸状部分，该初始凸状部分转变为凹状部分。因此，斜率的变化最初是负的，然后转变为正的斜率的变化。如以上所讨论的，对于frsrf曲线c510，朝向起始部和端部的斜率的变化大于中间部分。
图23示出恒定螺旋形阳转子c10的包角、连续可变螺旋形阳转子c110的包角曲线和非连续可变慢-快-慢(sfs)式螺旋形阳转子c530的包角曲线的图示。如图所示，sfs曲线c530包括初始凸状部分，该初始凸状部分转变为凹状部分。因此，斜率的变化最初是负的，然后斜率的变化转变为正的。对于sfs曲线c530，朝向起始部和端部的斜率的变化慢于中间部分。
图24示出恒定螺旋形阳转子c10的包角、连续可变螺旋形阳转子c310的包角曲线和快慢式(fs)可变螺旋形转子c540的包角曲线的图示。如图所示，fs曲线c540具有凸状曲线，该凸状曲线朝向水平线慢慢地下降。因此，fs可变螺旋形转子在沿着曲线c540的长度上，具有负的斜率变化。斜率变化的速率可以以恒定速率或非恒定的速率变化。
如以上所讨论的改变转子的螺旋形图案，可以提供许多优于恒定螺旋形转子或连续可变螺旋形转子的优点。图25示出流体的体积与用于恒定螺旋10、fsf螺旋410和frsrfr螺旋510的阳转子的旋转角的关系。对于可变轮廓转子410、510，注入体积增加地更快且在最大的体积和流体开始压缩之后减小地更快。图26示出内部压缩与恒定螺旋10、连续可变螺旋310和fsf螺旋410的阳转子的旋转角的关系。当单元在入口端余隙之内时，fsf螺旋410具有较少的压力，导致较低的泄露。fsf螺旋510还为给定的旋转角保持较低的单元压力以降低泄露。图26还示出可以早于恒定螺旋10到达排放压力。
其它的优点可以包括由于密封线长度的减小而导致的泄露减少。转子的密封线被认为是互相啮合的凸瓣和凹槽之间最接近的线。因为转子不是直接互相接触，所以密封线表示接触的闭合点，并且确定在互相啮合的转子之间将发生的泄露量。可变螺旋形轮廓从压缩机的入口端至排放端具有递减的密封线长度。对于相同的凹槽旋转角，用于可变螺旋转子中的给定单元的密封线短于固定螺旋转子中的密封线，这导致较少的泄露。密封线长度在发展有更大的压力和气体泄漏最关键的位置中减小。转子的其它优点包括增大的排放端口面积和改善的高速度性能。
双螺旋
其它示例性实施方式涉及一组具有双螺旋配置的转子。图27示出压缩机设计的示例性实施方式，该压缩机设计包括阳转子610和阴转子614，其中，阳转子610具有一个或多个凸瓣612，阴转子614具有一个或多个凹槽或门616。阳转子610和阴转子614可以安装在可旋转地定位于壳体620中的轴上，其中，壳体620至少部分地限定压缩腔室。阳转子610位于压缩腔室的第一段中，以及阴转子614位于压缩腔室的第二段中。
阳转子610和阴转子614每个均具有双螺旋配置。阳转子610包括具有左向螺旋形轮廓的第一段610a和具有右向螺旋形轮廓的第二段610b。阳转子610的第一段610a和第二段610b在中心段610c处会合。类似地，阴转子614包括具有右向螺旋形轮廓的第一段614a和具有左向螺旋形轮廓的第二段614b，其中，第一段614a和第二段614b在中心段614c处会合。在转子610、614的两端处设置入口部622，以及排放部624位于在转子610、614的中心段610c、614c中。
图28示出可以与双螺旋转子一起使用的壳体620的示例性实施方式。壳体620包括位于每个端部附近的一对入口端口626和位于中心区域中的排放端口628，例如，该排放端口628与阳转子610和阴转子614的排放部624对齐。流体在入口端口626处进入腔室，并且当转子驱动时，阳转子610的凸瓣612装配到阴转子614的凹槽616中，导致流体朝向出口部或排放部624的压缩和移动，其中，压缩的流体在出口部或排放部624中通过排放端口628进行排放。阳转子610和阴转子614具有恒定轮廓、恒定外径和沿着转子的长度延伸的恒定导程或螺距。因此，腔室由一对具有平行的纵向轴线的相交的圆柱体限定。
图29和图30示出双螺旋设计，其中，阳转子710包括具有左向螺旋形轮廓的第一段710a和具有右向螺旋形轮廓的第二段710b。阳转子710的第一段710a和第二段710b在中心段710c处会合。类似地，阴转子714包括具有右向螺旋形轮廓的第一段714a和具有左向螺旋形轮廓的第二段714b，其中，第一段714a和第二段714b在中心段714c处会合。阳转子中心段710c包括在第一段710a与第二段710b之间的一组曲线过渡部718，以及阴转子714包括在第一段714a与第二段714b之间的一组曲线过渡部720。曲线过渡部718、720可以根据转子710、714的螺旋形轮廓具有圆形或u形配置。这与图28中所示的双螺旋设计610成对比，在双螺旋设计610中，阳转子和阴转子的中心段610c、614c在两个段会合的地方基本上是直线，这提供了第一段610a、614a与第二段610b、614b之间的尖锐过渡。
图31至图34示出双螺旋设计，其中，阳转子810包括具有左向螺旋形轮廓的第一段810a和具有右向螺旋形轮廓的第二段810b。阳转子810的第一段810a和第二段810b在中心段810c处会合。类似地，阴转子814包括具有右向螺旋形轮廓的第一段814a和具有左向螺旋形轮廓的第二段814b，其中，第一段814a和第二段814b在中心段814c处会合。阳转子中心段810c包括在第一段810a与第二段810b之间的一组曲线过渡部818，以及阴转子814包括在第一段814a与第二段814b之间的一组曲线过渡部820。根据各种示例性实施方式，曲线过渡部818、820中的至少一个可以包括提供滞留的空气气口的穴。图31至图34示出了示例，在该示例中阴转子814的中心段814c包括一组曲线过渡部820，每个曲线过渡部20均具有穴822。由于流体通过阳转子810和阴转子814压缩，因此流体的一部分可能被截留，导致扭矩峰值以及高压和高温区域。穴822允许流体导引到排放部，这有助于减小或防止滞留的空气扰乱操作。穴822可以仅在每个凹槽816的一部分中形成，例如，如图33和图34中最佳所示，在凹槽816的上半部或后半部中形成。
使用如上所示的双螺旋可以提供许多的优点。对于给定的转子中心距离，可以实现较大的移位。将空气入口设置在具有单个的中心排放点的压缩机的两侧上，可消除对排放端余隙的需要，这可以减少泄露和提高性能。双螺旋配置可以减小或消除转子上的轴向载荷，转子上的轴向载荷通常来源于压缩空气在单个方向上的挤压。两侧上的空气入口还可以冷却轴承，以及由于减少的热量和压力而简化转子的端部处的密封。在各种示例性实施方式中，使用人字齿轮来维持无轴向载荷，例如使用干式压缩机或鼓风机。由于两个端部可以互相镜像以及可以消除轴向轴承，壳体还可以简化。转子可以从任一端部处驱动。在各种实施方式中，单个进入端口可以将流体传送至两个端部。
使用双螺旋配置的优点可以包括较低的泄露和较高的性能。双螺旋配置还可以产生较高的效率、成本降低，例如由于简化了组件以及更容易维护。
组合转子
各种示例性实施方式涉及组合上面讨论的转子特征中的一个或多个。例如，就图16至图26讨论的可变螺旋特征和就图27至图34讨论的双螺旋特征的组合，可以组合以产生具有可变双螺旋的转子组合。图35示出可变双螺旋设计的示例性实施方式，其中，阳转子910包括具有右向螺旋形轮廓的第一段910a和具有左向螺旋形轮廓的第二段910b。阳转子910的第一段910a和第二段910b在中心段910c处会合。类似地，阴转子914包括具有左向螺旋形轮廓的第一段914a和具有右向螺旋形轮廓的第二段914b，其中，第一段914a和第二段914b在中心段914c处会合。阳转子中心段910c包括在第一段910a与第二段910b之间的一组曲线过渡部918，以及阴转子914包括在第一段914a与第二段914b之间的一组曲线过渡部920。曲线过渡部918、920可以具有圆形或u形配置。右向螺旋段910a、914a和左向螺旋段910b、914b可以具有上面讨论的可变螺旋轮廓或可以从本文的教导中发展的其它螺旋形轮廓中的任一种。
在其它实施方式中，就图1至图15讨论的可变轮廓特征和就图27至图34讨论的双螺旋特征，可以组合以产生具有双螺旋的转子组合，其中该双螺旋具有可变轮廓。图36和图37示出具有可变轮廓的双螺旋转子组合的示例性实施方式，其中，阳转子1010包括具有左向螺旋形轮廓的第一段1010a和具有右向螺旋形轮廓的第二段1010b。阳转子1010的第一段1010a和第二段1010b在中心段1010c处会合。类似地，阴转子14包括具有右向螺旋形轮廓的第一段1014a和具有左向螺旋形轮廓的第二段1014b，其中，第一段1014a和第二段1014b在中心段1014c处会合。阳转子1010安装在第一轴1018上，以及阴转子1014安装在第二轴1020上。转子具有第一和第二入口部1022以及在中心段1010c、1014c中的出口部1024。
凸瓣1012和凹槽1016的轮廓在第一和第二入口部1022与出口部1024之间变化，如阳转子1010和阴转子1012的外径一样，而两个转子的旋转轴基本上维持平行。在圆锥形配置、拱形配置、复合曲线配置或根据本文教导的任意其它类型配置中，阳转子和阴转子的外径可以减小。
在示例性实施方式中，阳转子1010轮廓变化为大致圆柱形部分1026，以及阴转子变化为大致圆柱形部分1028。在一些示例性实施方式中，阳转子1010和阴转子1014的齿顶高缩小到基本上为零，以及外径基本上等于节圆直径。阳圆柱形部分1026和阴圆柱形部分1028可用作为用于壳体中的颈轴承支座的轴承表面。
图38示出具有可变轮廓的双螺旋转子组合的另一示例性实施方式，其中，阳转子1110包括具有左向螺旋形轮廓的第一段1110a和具有右向螺旋形轮廓的第二段1110b。阳转子1110的第一段1110a和第二段1110b在中心段1110c处会合。类似地，阴转子1114包括具有右向螺旋形轮廓的第一段1114a和具有左向螺旋形轮廓的第二段1114b，其中，第一段1114a和第二段1114b在中心段1114c处会合。
凸瓣1112和凹槽1116的轮廓在第一和第二入口部1122与出口部1124之间变化，如阳转子1110和阴转子1112的外径一样，而两个转子的旋转轴基本上维持平行。阳转子1110轮廓变化为大致圆柱形部分1126，以及阴转子1114变化为大致圆柱形部分1128。在这个实施方式中，转子1110a、1114a的右向部分上的凸瓣1112和凹槽1116与转子1110b、1114b的左向部分上的对应凸瓣1112和凹槽1116相偏移。例如，阳转子第一段1110a和第二段1110b可以各自均包括五个等齿距的凸瓣1112。在图36和图37所示的配置中，第一段1010a中的凸瓣1012和第二段1010b中的凸瓣开始和结束于相等的角位置处。然而，在图38中，第一段1110a中的凸瓣1112和第二段1110b中的凸瓣1112结束于偏移的角位置中。在一些实施方式中，如图38a和图38b中最佳所示，凸瓣1112还可以开始于偏移的角位置中。图38a示出转子1110、1114的第一端部，而图38b示出转子1110、1114的第二端部，其中，转子处于如图38中所示的相同的相对位置中。在示例性实施方式中，偏移如图38中所示的近乎半个凸瓣，尽管也可以使用其它偏移程度或偏移量。该偏移可以有助于减少或消除可以产生不期望的噪声的压力和速度脉冲。
图39示出一组具有固定双螺旋和圆锥形转子轮廓的转子1200的示例。图40示出一组具有固定双螺旋和圆形或拱形转子轮廓的转子1300的示例。在其它实施方式中，就图1至图15讨论的可变轮廓特征、就图16至图26讨论的可变螺旋特征和就图27至图34讨论的双螺旋特征可以组合，以产生具有可变双螺旋及可变轮廓的转子组合。图41示出一组具有可变双螺旋和圆锥形转子轮廓的转子1400的示例，其中，螺旋的两侧是具有凹状包角曲线的连续可变螺旋。图42示出一组具有可变双螺旋和圆锥形转子轮廓的转子1500的示例，其中，螺旋的两侧是具有凸状包角曲线的fs可变螺旋。图43示出一组具有圆锥形转子轮廓的转子1600的示例，其中，螺旋的两侧是sfs非连续可变螺旋。图44示出一组具有拱形转子轮廓的转子1700的示例，其中，螺旋的两侧是sfs非连续可变螺旋。图45示出一组具有圆锥形转子轮廓的转子1800的示例，其中，螺旋的两侧是fsf非连续可变螺旋。图46示出一组具有拱形转子轮廓的转子1900的示例，其中，螺旋的两侧是fsf非连续可变螺旋。
图35至图46中所示的组合转子可以提供上面针对每个单独转子描述的优点中所有或一些。另外，可变轮廓和螺旋角允许排放端口适当地确定尺寸以用于双螺旋压缩机。
尽管具体地示出和描述了示例性实施方式的一些组合，但是申请人理解的是，还可以制定示例性实施方式的其它组合。
出于说明本申请的原理和实际实现的示例的目的，以上已经提供了某些示例性实施方式的详细描述，从而使得本领域的其他技术人员能够理解各种实施方式的公开内容，以及构思适于特定用途的各种修改。这些描述不一定旨在是详尽的，或将本申请限于所公开的示例性实施方式。本文中公开的实施方式和/或元件中的任一种可以互相结合，以形成未具体公开的各种附加实施方式。因此，附加实施方式是可能的，并且旨在包括在本说明书和所附权利要求的范围内。本说明书描述了具体示例以实现可以用另一方法实现的更一般目标。
如本申请中所使用的，术语“前部”、“后部”、“上”、“下”、“向上地”、“向下地”和其它方位描述语旨在促进对本申请的示例性实施方式的描述，并不旨在将示例性实施方式的结构限于任何特定的位置或方位。诸如“基本上”或“大约”的程度术语由本领域普通技术人员理解为涉及在给定值之外的合理范围，例如，与所描述的实施方式的制造、组装和使用相关联的一般公差。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阴转子和阳转子，其中，阴转子包括具有右向第一凹槽的第一段和具有左向第二凹槽的第二段，其中第一凹槽具有第一可变螺旋，第二凹槽具有第二可变螺旋，以及阴转子具有第一可变轮廓和第一可变外径；阳转子包括具有左向第一凸瓣的第三段和具有右向第二凸瓣的第四段，其中，第一凸瓣具有第三可变螺旋，第二凸瓣具有第四可变螺旋，以及阳转子具有第二可变轮廓和第二可变外径。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一可变螺旋和第三可变螺旋各自包括快-慢-快式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一可变螺旋和第三可变螺旋各自包括慢-快-慢式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一段的包角曲线包括凸状部分和凹状部分。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子包括位于第一段与第二段之间的第一中心段，以及阳转子包括位于第三段与第四段之间的第二中心段。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子的第一段和第二段以及阳转子的第三段和第四段各自具有圆锥形配置，在该圆锥形配置中，阴转子和阳转子的外径各自分别朝向第一中心段和第二中心段以线性的形式递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子的第一段和第二段以及阳转子的第三段和第四段各自具有曲线配置，在该曲线配置中，阴转子和阳转子的外径各自分别朝向第一中心段和第二中心段以曲线形式递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的外径在第二中心段处等于阳转子节圆直径。根据权利要求5所述的螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子在第一中心段处转变为大致圆形截面，以及阳转子在第二中心段处转变为大致圆形截面。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子具有第一旋转轴，以及阳转子具有与第一旋转轴平行的第二旋转轴。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一凸瓣和第二凸瓣是对应的凸瓣，以及第一凸瓣与第二凸瓣有角度地偏移。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阴转子和阳转子，其中，阴转子包括第一段、第二段和第一中心段，第一段具有一组右向第一凹槽，第二段具有与所述一组第一凹槽相对应的一组左向第二凹槽，其中，第一凹槽具有第一可变螺旋，第二凹槽具有第二可变螺旋，以及阴转子具有第一可变轮廓；阳转子包括第三段、第四段和第二中心段，第二中心段位于第三段与第四段之间，第三段具有一组左向第一凸瓣，以及第四段具有与所述一组第一凸瓣相对应的一组右向第二凸瓣，其中，第一凸瓣具有第三可变螺旋，第二凸瓣具有第四可变螺旋，以及阳转子具有第二可变轮廓，其中，阴转子在第一中心段处转变为大致圆形截面，以及阳转子在第二中心段处转变为大致圆形截面。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，与第二组凸瓣的凸瓣相对应的第一组凸瓣的凸瓣是有角度偏移的。螺杆式压缩机或扩张器，其中，与第二组凸瓣的凸瓣相对应的第一组凸瓣的凸瓣偏移旋转凸瓣的一半。螺杆式压缩机或扩张器，还包括具有颈轴承的壳体，其中，颈轴承至少接合第一中心段。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阴转子和阳转子，其中，阴转子包括具有第一凹槽的第一段和具有第二凹槽的第二段，第一凹槽具有右向第一可变螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向第二可变螺旋形轮廓；阳转子包括具有第一凸瓣的第三段和具有第二凸瓣的第四段，第一凸瓣具有右向第三可变螺旋形轮廓，以及第二凸瓣具有左向第四可变螺旋形轮廓。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，阴转子包括在第一中心段中连接第一凹槽和第二凹槽的第一曲线过渡部，以及阳转子包括在第二中心段中连接第一凸瓣和第二凸瓣的第二曲线过渡部。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一、第二、第三和第四可变螺旋形轮廓每个均是非连续可变的。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一、第二、第三和第四可变螺旋形轮廓每个均是连续可变的。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阳转子和阴转子，其中，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凸瓣具有沿着第一轴向长度延伸的可变轮廓；阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凹槽具有沿着第二轴向长度延伸的可变轮廓，该组凹槽与该组凸瓣配合，其中，阳转子和阴转子中的至少一部分各自具有非圆柱形配置，所述非圆柱形配置具有非恒定的外径。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子和阴转子各自具有圆锥形配置，在该圆锥形配置中，阴转子和阳转子的外径各自沿着从入口部至出口部的相应轴向长度的至少一部分以线性的形式递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子和阴转子各自具有拱形配置，在该拱形配置中，转子的外径沿着从入口部至出口部的相应轴向长度的至少一部分以圆弧递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子和阴转子各自具有复合曲线配置，在该复合曲线配置中，转子的外径沿着从入口部至出口部的相应轴向长度的至少一部分以具有至少两个不同曲率半径的曲线递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子和阴转子的齿顶高沿着第一轴向长度递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的外径在出口部处等于阳转子节圆直径。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳凸瓣的尖端宽度沿着从入口部至出口部的轴向长度的至少一部分变宽。螺杆式压缩机或扩张器，还包括具有非圆柱形第一部分和非圆柱形第二部分的压缩腔室。螺杆式压缩机，其中，非圆柱形第二部分具有大致圆锥形配置。螺杆式压缩机，其中，非圆柱形第二部分具有大致拱形配置。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的旋转轴和阴转子的旋转轴是平行的。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阳转子和阴转子，其中，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凸瓣具有沿着第一轴向长度的至少一部分延伸的可变轮廓；阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凹槽具有沿着第二轴向长度的至少一部分延伸的可变轮廓，该组凹槽与该组凸瓣配合，其中，阳转子和阴转子在出口部附近转变为大致圆形截面。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子具有第一外径、第一节圆直径以及第二外径，在入口部附近第一节圆直径小于第一外径，在出口部处第二外径基本上等于第一节圆直径。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子具有非恒定的外径。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子具有圆锥形配置，在该圆锥形配置中，转子的外径沿着第一轴向长度的至少一部分以线性的形式递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子具有曲线配置，在该曲线配置中，转子的外径沿着第一轴向长度的至少一部分以曲线形式递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的旋转轴和阴转子的旋转轴是平行的。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阳转子和阴转子，其中，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，第一轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凸瓣沿着第一轴向长度的至少一部分延伸；阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，第二轴向长度从入口部延伸至出口部，所述一组凹槽沿着第二轴向长度的至少一部分延伸，该组凹槽与该组凸瓣配合，其中，阳转子和阴转子具有第一段和第二段，第一段具有由第一齿条限定的第一轮廓，第一齿条具有第一组x坐标和y坐标，第二段具有由不同于第一齿条的第二齿条限定的第二轮廓，第二齿条具有第二组x坐标和y坐标。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第二齿条是由第一齿条在x方向和y方向缩放得到的。
各种示例性实施方式涉及设计一组螺杆式压缩机或扩张器转子的方法，该方法包括：建立用于阳转子和阴转子的第一齿条，第一齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第一波峰，该第一波峰具有第一组x坐标和y坐标；以及使第一齿条在x方向和y方向上缩放，以产生具有至少一个曲线段的第二齿条，该至少一个曲线段具有第二波峰，该第二波峰具有第二组x坐标和y坐标，其中，第二波峰的x坐标与第一波峰的x坐标间隔开。
上述方法，还包括将第二齿条在沿曲线段的部分处分开，并且使第二齿条在y方向上偏移，以产生第一内点、第二内点、第一端点和第二端点。上述方法，还包括连接第一内点和第二内点以及延伸第一端点和第二端点，以使第二齿条的y高度延伸成基本上等于第一齿条的y高度。上述方法，还包括使用插值法来连接齿条上的点，以产生第二齿条曲线。上述方法，还包括将第一齿条或第二齿条在x和y两个方向上进行缩放，以产生具有基本上为零的x坐标的第三齿条。
各种示例性实施方式涉及设计一组螺杆式压缩机或扩张器转子的方法，该方法包括：建立用于阳转子和阴转子的第一齿条，第一齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第一波峰，该第一波峰具有第一组x坐标和y坐标；以及建立用于阳转子和阴转子的第二齿条，第二齿条具有至少一个曲线段，该至少一个曲线段具有第二波峰，该第二波峰具有第二组x坐标和y坐标，其中，第二波峰的x坐标与第一波峰的x坐标间隔开。
上述方法，其中，第一齿条在y方向上具有第一高度，以及第二齿条在y方向上具有等于第一高度的第二高度。上述方法，还包括使用插值以在第一齿条与第二齿条之间限定阳转子和阴转子。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阳转子和阴转子，其中，阳转子具有第一轴向长度和一组凸瓣，所述一组凸瓣具有沿着第一轴向长度延伸的第一螺旋形轮廓；阴转子具有第二轴向长度和一组凹槽，所述一组凹槽具有沿着第二轴向长度延伸的第二螺旋形轮廓，该组凹槽与该组凸瓣配合，其中，第一螺旋形轮廓在第一轴向长度上是非连续可变的。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一螺旋形轮廓包括快-慢-快式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一螺旋形轮廓包括慢-快-慢式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的包角曲线包括凸状部分和凹状部分。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子具有限定第一轴向长度的入口部和出口部。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子的包角曲线包括位于入口部与出口部之间的第一点和位于第一点与出口部之间的第二点，以及其中，与第一点相切的直线的斜率小于与第二点相切的直线的斜率。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子和阴转子可旋转地定位于具有入口端口和出口端口的壳体中。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阳转子和阴转子，其中，阳转子具有凸瓣，该凸瓣具有在接近于入口部的第一位置与接近出口部的第二位置之间延伸的第一螺旋形轮廓；阴转子具有凹槽，该凹槽具有在接近入口部的第三位置与接近出口部的第四位置之间延伸的第二螺旋形轮廓，凹槽与凸瓣配合，其中，阳转子凸瓣的包角曲线包括凸状部分。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，包角包括位于第一位置与第二位置之间的第一点和位于第一点与第二位置之间的第二点，以及其中，与第二点相切的直线的斜率小于与第一点相切的直线的斜率。螺杆式压缩机或扩张器，其中，与包角曲线上的各个点相切的直线的斜率从第一位置至第二位置递减。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一螺旋形轮廓包括慢-快式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，包角曲线还包括第三点和第四点，以及与第三点相切的直线的斜率大于与第二点相切的直线的斜率。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第三点位于第二点与第二位置之间，以及第四点位于第三点与第二位置之间。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一螺旋形轮廓包括快-慢-快式过渡。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一螺旋形轮廓包括慢-快-慢式过渡。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阴转子和阳转子，其中，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段和具有第一曲线过渡部的第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向螺旋形轮廓，第一曲线过渡部连接第一凹槽和第二凹槽；阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段和具有第二曲线过渡部的第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓，第二曲线过渡部连接第一凸瓣和第二凸瓣。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一曲线过渡部和第二曲线过渡部各自具有大致u形配置。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一曲线过渡部和第二曲线过渡部各自具有大致圆形配置。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一曲线过渡部和第二曲线过渡部中的至少一个包括穴。螺杆式压缩机或扩张器，其中，穴形成在第一曲线过渡部的表面中。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子包括第一入口部、第二入口部和排放部。螺杆式压缩机或扩张器，还包括至少部分地限定用于接纳阳转子和阴转子的压缩腔室的壳体。螺杆式压缩机或扩张器，其中，壳体包括第一入口端口、第二入口端口和排放端口。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括阴转子和阳转子，其中，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段以及第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向螺旋形轮廓；阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段以及第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓，其中，第一中心段和第二段中的一个包括穴。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一中心段包括连接第一凹槽和第二凹槽的第一曲线过渡部。螺杆式压缩机或扩张器，其中，穴形成在第一曲线过渡部中。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第二中心段包括连接第一凸瓣和第二凸瓣的第二曲线过渡部。螺杆式压缩机或扩张器，其中，阳转子包括第一入口部、第二入口部和排放部。螺杆式压缩机或扩张器，还包括至少部分地限定用于接纳阳转子和阴转子的压缩腔室的壳体。螺杆式压缩机或扩张器，其中，壳体包括第一入口端口、第二入口端口和排放端口。
各种示例性实施方式涉及螺杆式压缩机或扩张器，其包括壳体、阴转子和阳转子，其中，壳体具有入口端口、排放端口和本体，本体至少部分地限定具有第一部分和第二部分的压缩腔室；阴转子可旋转地定位于压缩腔室的第一部分中，阴转子包括具有第一凹槽的第一段、具有第二凹槽的第二段和具有第一曲线过渡部的第一中心段，第一凹槽具有右向螺旋形轮廓，第二凹槽具有左向螺旋形轮廓，第一曲线过渡部连接第一凹槽和第二凹槽；阳转子可旋转地定位于压缩腔室的第一部分中，阳转子包括具有第一凸瓣的第三段、具有第二凸瓣的第四段和具有第二曲线过渡部的第二中心段，第一凸瓣具有右向螺旋形轮廓，第二凸瓣具有左向螺旋形轮廓，第二曲线过渡部连接第一凸瓣和第二凸瓣。
螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一曲线过渡部和第二曲线过渡部中的至少一个包括穴。螺杆式压缩机或扩张器，其中，穴形成在第一曲线过渡部中。螺杆式压缩机或扩张器，其中，第一曲线过渡部和第二曲线过渡部具有大致u形配置。螺杆式压缩机或扩张器，其中，壳体包括第二入口端口。