一种分段式变螺距转子及其形成方法与流程

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种分段式变螺距转子及其形成方法。


背景技术：

2.双螺杆压缩机是一种容积式回转压缩机，具有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子。双螺杆压缩机结构简单，机件数量相对少，没有类似于气阀、活塞环等易损件，从而，具有所需的材料及机加工量少、可靠运行周期长、维修简单等优点。因此，它在现代工业中被广泛的应用，例如，双螺杆压缩机通常被用于空气供应、制冷、余热回收等系统。
3.目前，市场上常见的双螺杆压缩机采用等螺距转子。等螺距转子的优势是加工方便，劣势是相对变螺距性能较差。目前亦有一些压缩机厂家生产有变螺距转子，变螺距的优势是性能较优，劣势是加工成本高、时间久。目前的变螺距转子是整段式，无法用常规等螺距转子的加工方式，通常采用五轴机床或车铣复合机床加工，加工效率较低。
4.另一方面，整体式的转子螺旋段不方便加工成有变化趋势的外径。例如吸排气温度变化较大的工况，转子外径在吸气侧和排气侧的设计值就可能不同，这时就需要加工成有变化趋势的外径，常规整体式的转子将会增加一定的加工时间。
5.已有一些现有技术提出了分段式变螺距转子的设计，但并未提出切实可行的结构和形成方法。
6.因此，本领域急需一种分段式变螺距转子及其形成方法。


技术实现要素：

7.为弥补现有技术的不足，本技术之目的首先在于提供一种分段式变螺距转子，
8.本技术之目的还在于提供一种分段式变螺距转子的形成方法。
9.本技术另一方面在于提供一种分段式变螺距转子。分段式变螺距转子包括轴和至少两个相邻的等螺距转子段，至少两个相邻的等螺距转子段为可独立拆分的转子段，至少两个相邻的等螺距转子段设置于轴上。至少两个相邻的等螺距转子段均包括螺旋形状的转子型线，至少两个相邻的等螺距转子段的螺距不同。
10.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段分别通过胀紧套设置于轴上。
11.在一些实施例中，所述至少两个相邻的等螺距转子段彼此靠近的端面分别设置有至少两个定位孔，用于容纳连接件。
12.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段的转子型线光滑过度。
13.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段的相邻的端面型线相同。
14.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段的相邻的端面型线是srma46齿型线。
15.在一些实施例中，分段式变螺距转子包括三个依次相邻的等螺距转子段，三个等螺距转子段为第一等螺距转子段、第二等螺距转子段和第三等螺距转子段，第一等螺距转子段、第二等螺距转子段和第三等螺距转子段均设置于轴上，第二等螺距转子段的长度是
第一等螺距转子段的长度的1倍至2.5倍，第三等螺距转子段的长度是第二等螺距转子段的长度的1倍至5倍。
16.在一些实施例中，第二等螺距转子段的长度是第一等螺距转子段的长度的1倍至2倍，第三等螺距转子段的长度是第二等螺距转子段的长度的1倍至3倍。
17.在一些实施例中，轴上设置有止动环，至少两个相邻的等螺距转子段中的至少一个等螺距转子段紧贴止动环，止动环用于防止至少两个相邻的等螺距转子段在轴上轴向窜动。
18.本技术另一方面在于提供一种双螺杆真空泵，双螺杆真空泵包括上述任一分段式变螺距转子。
19.本技术另一方面在于提供一种分段式变螺距转子的形成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
20.s1：提供独立的轴和至少两个相邻的等螺距转子段，其中所述至少两个相邻的等螺距转子段的相邻的端面型线相同；
21.s2：通过胀紧套将所述至少两个相邻的等螺距转子段固定连接到所述轴。
22.在一种具体实施方式中，所述至少两个相邻的等螺距转子段彼此靠近的端面分别设置有至少两个用于容纳连接件定位孔，且所述方法还包括在步骤s2之前，将连接件插入至少两个相邻的等螺距转子段彼此靠近的端面的定位孔，对所述至少两个相邻的等螺距转子段进行定位。
23.本文所述的分段式变螺距转子包括可独立拆分的等螺距转子段，可以作出可适应不同工况的设计，采用不同的转子外径，能够更方便的匹配不同段的温度，有利于进一步提高压缩机的性能。同时，大大缩短所需的加工时间，提高加工效率。本文所述的分段式变螺距转子的各转子螺旋段可通过胀紧套与转子轴进行安装，必要时还可在不同转子螺旋段之间设置销钉进行定位，确保不同的转子螺旋段实现精准定位。
附图说明
24.通过结合附图对于本技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本技术，在附图中：
25.图1为本技术的一个实施例中的一种分段式变螺距转子的结构示意图；
26.图2显示图1中b-b面的剖视图；
27.图3为如图1所涉及的本技术的一个实施例中的一种分段式变螺距转子的剖面示意图。
28.图4为根据本技术的一种实施方式的阳转子安装角度示意图。
29.图5为根据本技术的一种实施方式的阴转子安装角度示意图。
30.图6为根据本技术的一种实施方式的分段式变螺距转子的阳转子和阴转子型线示意图。
31.附图标号说明：
32.110：轴；
33.120：第一等螺距转子段；
34.130：第二等螺距转子段；
35.140：第三等螺距转子段；
36.150：胀紧套；
37.151：胀紧螺栓
38.160：止动环；
39.170：定位孔。
具体实施方式
40.除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
41.本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。
46.本技术的实施例涉及一种如图1和图3所示的分段式变螺距转子。分段式变螺距转子包括轴110和第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130以及第三等螺距转子段140。等螺距转子段120,130,140为可独立拆分的转子段，并设置于轴110上。至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140均包括螺旋形状的转子型线，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140的螺距可以不同。本技术通过采用可独立拆分的等螺距转子段120,130,140，破除了整段式转子只能采用五轴机床或车铣复合机床加工的生产模式，大大提高了加工效率。此外，本技术通过采用可独立拆分的等螺距转子段120,130,140可以简便的加工有变化趋势的外径，以适应不同的工况需要。例如，在吸排气温度变化较大的工况下，转子外径在吸气侧和排气侧的设计值就可能不同以应对工况挑战。这时，就需要将转子加工成有变化趋势的外径，而常规的整段式转子的加工时间较长。而采用可独立拆分的等螺距转子段120,130,140则可以作出可适应不同工况的设计，采用不同的转子外径，能够更方便的匹配不同
段的温度，有利于进一步提高压缩机的性能。同时，大大缩短所需的加工时间，提高加工效率。
47.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140分别通过胀紧套150设置于轴110上。胀紧套150作为机械联结的部件，可以用于将等螺距转子段120,130,140与轴110相连接。在等螺距转子段120,130,140与轴110的连接承受负荷时,胀紧套150可以通过与等螺距转子段120,130,140和轴110的结合压力及相伴产生的摩擦力传递转矩或力。在一些实施例中，如图2所示，可通过胀紧螺栓5来实现轴110和胀紧套150的连接。
48.在另一种实施方式中，如图2和3所示，所述至少两个相邻的等螺距转子段彼此靠近的端面分别设置有至少两个定位孔170，用于容纳例如销钉的连接件。需要指出地是，第一等螺距转子段120和第二等螺距转子段130彼此靠近的端面可设置有定位孔，第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段彼此靠近的端面也可设置有定位孔。在一种优选的实施方式中，定位孔170可为盲孔。
49.如图4和5所示，等螺距转子段端面的定位孔可设置为2个，为了确保等螺距转子段的顺利装配，各段等螺距转子段的定位孔需满足特定位置关系。为了便于描述，在本技术中，通过术语“定位角度”来描述定位孔的安装角度。对于阳转子而言，定位角度指两个定位孔中心连线与阳转子的外径最大处连线之间的夹角，它们相交于圆心处。对于阴转子而言，定位角度指两个定位孔中心连线与阴转子的最底径位置处连线之间的夹角，它们相交于圆心处。将任一等螺距转子段端面的定位孔中心连线与前一段等螺距转子段的定位角度定义为βn，将任一等螺距转子段端面的定位孔中心连线与后一段等螺距转子段的定位角度定义为γn。两者满足以下关系：
50.βn＝γ
n-1
；
51.γn＝βn+an；
52.其中，n表示等螺距转子段的序号，an表示第n段等螺距转子段的扭转角。
53.本领域技术人员可以理解，当该等螺距转子段为端部的等螺距转子段时，它可能不包括前一段等螺距转子段或者后一段等螺距转子段。
54.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140的转子型线光滑过度。通过转子型线光滑过度可以使分段式变螺距转子工作过程的连续。
55.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140的相邻的端面型线相同。在另一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140的相邻的端面型线可以稍有偏差。例如，低压段可以采用适合低压段的端面型线，高压段可以采用适合高压段的端面型线。
56.在一些实施例中，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140的相邻的端面型线是srma46齿型线。
57.在一些实施例中，分段式变螺距转子包括三个依次相邻的等螺距转子段，三个等螺距转子段为第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段140，第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段140均设置于轴110上，第二等螺距转子段130的长度是第一等螺距转子段120的长度的1倍至2.5倍，第三等螺距转子段140的长度是第二等螺距转子段130的长度的1倍至5倍。
58.在一些实施例中，第二等螺距转子段130的长度是第一等螺距转子段120的长度的
1倍至2倍，第三等螺距转子段140的长度是第二等螺距转子段130的长度的1倍至3倍。
59.在一些实施例中，轴110上设置有止动环160，至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140中的至少一个等螺距转子段紧贴止动环160，止动环160用于防止至少两个相邻的等螺距转子段120,130,140在轴110上轴向窜动。
60.下面，就如何实现如图1和图2所示的分段式变螺距转子进行简要说明。
61.首先，根据工况和具体需求设计分段式变螺距转子，确定轴110和至少两个等螺距转子段120,130,140的各项设计参数，例如：转子型线。至少两个等螺距转子段120,130,140的螺距可以不同。
62.其次，按照常规等螺距转子的形成方法加工至少两个等螺距转子段120,130,140，加工完成后切割出至少两个等螺距转子段120,130,140需要的厚度。并加工轴110。
63.最后，在轴110和至少两个等螺距转子段120,130,140加工完成后，使用胀紧套150将至少两个等螺距转子段120,130,140与轴110进行安装。组装完成后，即可组成完整的分段式变螺距转子。
64.该分段式变螺距转子能够提高压缩机的性能、降低能耗，同时，易于加工，大大减少生产所需时间与成本。
65.下面，就如图1和图2所示的分段式变螺距转子的性能与传统的等螺距转子的性能的区别进行简要说明。
66.首先，为了比较分段式变螺距转子的性能与传统的等螺距转子的性能的区别，分别设计一个分段式变螺距转子和一个传统的等螺距转子，该分段式变螺距转子与该传统的等螺距转子具有类似的设计参数。
67.具体的说，分段式变螺距转子包括轴110和依次紧靠的第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段140，第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段140均通过胀紧套150设置于轴110上。第一等螺距转子段120的外径为203.8mm，底径为116mm，螺距为270mm，扭转角为90
°
，长度为67.5mm。第二等螺距转子段130的外径为203.9mm，底径为116mm，螺距为540mm，扭转角为90
°
，长度为135mm。第三等螺距转子段140的外径为204mm，底径为116mm，螺距为810mm，扭转角为90
°
，长度为270mm。对此对应的，胀紧套150的外径为85mm，底径为55mm。轴110安装胀紧套150部分的直径为55mm。如图6所示，端面型线采用srma46齿型线。
68.与此对应的，传统的等螺距转子的外径为203.8mm，底径为116mm，螺距为540mm，扭转角为315
°
，长度为472.5mm。端面型线采用srma46齿型线。
69.在分段式变螺距转子与传统的等螺距转子的端面型线同样采用srma46齿型线且转子总长度相等的情况下，通过计算流体力学仿真软件计算可以发现，相较于传统的等螺距转子，分段式变螺距转子的能效可提高5％～10％。分段式变螺距转子的性能优于传统的等螺距转子。
70.在另一种实施方式中，第一等螺距转子段120、第二等螺距转子段130和第三等螺距转子段140彼此靠近的端面还分别包括2个定位孔170。第二等螺距转子段130与第一等螺距转子段120的定位中心孔的定位角度β2为0
°
，且第三等螺距转子段140与第二等螺距转子段130的定位中心孔的定位角度β3为9
°
。第一等螺距转子段230与第二等螺距转子段120的定位中心孔的定位角度γ1为0
°
，且第二等螺距转子段130与第三等螺距转子段130的定位
中心孔的定位角度γ2为90
°
。
71.本技术的实施例还可涉及一种双螺杆真空泵，双螺杆真空泵包括上述任一分段式变螺距转子。
72.以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。