双螺杆转子端面型线的制作方法

1.本技术涉及双螺杆机械的转子端面型线相关技术领域，具体涉及一种双螺杆转子端面型线。


背景技术：

2.对于双螺杆机械来说，包括双螺杆压缩机、双螺杆膨胀机、螺杆真空泵或螺杆鼓风机等，双螺杆机械是通过两个转子(即阴转子和阳转子)相互啮合作用，形成齿间容积变化，来实现压缩或膨胀。
3.转子啮合运动过程中，理论上存在一条接触线，接触线在端面的投影一般称为啮合线。通常设计的转子端面型线，要求啮合线光滑、连续，转子运转过程相对较为平稳。
4.接触线在转子啮合运动过程中，起到密封作用。理想情况下，转子完全贴合，接触线位置的间隙为0，则不存在泄漏。实际情况下，因为加工误差、间隙配合等原因，接触线位置的间隙不完全为0，必然存在泄漏现象。通常，接触线位置的间隙为均匀间隙或渐变间隙，泄漏通道显得较为平直。
5.因此，亟需提供一种双螺杆转子端面型线，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本技术提供的双螺杆转子端面型线，通过在平直的泄漏通道位置添加“密封筋”和“密封槽”，形成气流的折返和不同压力的滞留空间，从而减少转子啮合运动过程中总的泄漏量。
7.为达上述目的，本技术提供的双螺杆转子端面型线，包括阳转子型线和阴转子型线，采用齿廓法线法设计，将所述阴转子型线和所述阳转子型线分为六段光滑连接的型线，其中，所述阴转子的外径和所述阳转子的外径大致相等，所述阴转子或所述阳转子中的一者的型线上设有密封筋、另一者的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽。
8.在本技术的一些实施例中，
9.所述阴转子的各齿形的端面型线包括依次光滑连接的椭圆弧段a1b1、直线段b1c1、圆弧段c1d1、圆弧包络线段d1e1、椭圆弧段e1f1、圆弧段f1g1；
10.所述阳转子的各齿形的端面型线包括依次光滑连接的椭圆弧包络线段a2b2、摆线段b2c2、圆弧段c2d2、圆弧段d2e2、椭圆弧包络线段e2f2、圆弧段f2g2。
11.在本技术的一些实施例中，
12.所述阴转子端面的各齿形的型线具体组成如下：
13.椭圆弧段a1b1：在所述阴转子上，以o1点为椭圆心，a1点到o1点的距离为r
a1
，b1点到o1点的距离为r
b1
，r
a1
＝(0.05～0.1)a，r
b1
＝(0.05～0.1)a，a为所述阴转子和所述阳转子的中心距；
14.直线段b1c1：公切所述椭圆弧段a1b1与所述圆弧段c1d1；
15.圆弧段c1d1：以o2为圆心，半径为r2，r2＝r
m-r
mt
，rm为阳转子的齿顶半径，r
mt
为阳转
子的节圆半径；
16.圆弧包络线段d1e1：由所述阳转子中的所述圆弧段d2e2的共轭曲线形成；
17.椭圆弧段e1f1：以o4点为椭圆心，e1点到o4点的距离为r
e1
，f1点到o4点的距离为r
f1
，r
e1
＝(0.03～0.08)a，r
f1
＝(0.03～0.08)a；
18.圆弧段f1g1：以点of为圆心，半径为所述阴转子的齿顶半径rf，弧度为bf，of为所述阴转子的圆心；
19.所述阳转子端面的各齿形的型线具体组成如下：
20.椭圆弧包络线段a2b2：由所述阴转子中的所述椭圆弧段a1b1的共轭曲线形成；
21.摆线段b2c2：由所述阴转子中的所述直线段b1c1的共轭曲线形成；
22.圆弧段c2d2：以o
2m
为圆心，半径为r
2m
，r
2m
＝r2＝r
m-r
mt
，rm为阳转子的齿顶半径，r
mt
为阳转子的节圆半径；
23.圆弧段d2e2：以o3为圆心，半径为r3，r3＝(0.01～0.05)a；
24.椭圆弧包络线段e2f2：由所述阴转子中的所述椭圆弧段e1f1的共轭曲线形成；
25.圆弧段f2g2：以点om为圆心，半径为所述阳转子的齿顶半径rm，弧度为bm，om为所述阳转子的圆心。
26.在本技术的一些实施例中，所述阳转子端面的型线中的所述椭圆弧包络线段a2b2、所述摆线段b2c2和所述圆弧段c2d2段上均设置有多个所述密封筋，所述密封槽的数量与所述密封筋的数量相等、且其型线由对应的所述密封筋的包络曲线形成。
27.在本技术的一些实施例中，
28.所述密封筋的密封筋宽度w
seal
＝(0.5％～3％)a,a为所述阴转子和所述阳转子的中心距；
29.所述密封筋的密封筋高度w
seal
＝(0.1％～1％)a；
30.所述密封筋的密封筋圆角r
seal
＝(0.1％～1％)a。
31.在本技术的一些实施例中，所述密封筋的中心为以om点为圆心，半径为ri的圆与所述阳转子端面的型线的交点，i为所述密封筋的数量。
32.在本技术的一些实施例中，所述阴转子的转子齿型和所述阳转子的转子齿型均呈不对称状，所述密封筋设置在所述阳转子的齿的长边侧上、且朝远离所述阳转子的圆心外凸设置，所述密封槽设置在所述阴转子的齿的长边侧上、且朝靠近所述阴转子的圆心内凹设置。
33.在本技术的一些实施例中，所述阴转子的齿数多于所述阳转子的齿数。
34.在本技术的一些实施例中，所述双螺杆转子端面型线用于螺杆压缩机、螺杆膨胀机、螺杆真空泵或螺杆鼓风机。
35.相较于现有技术，本技术在所述阴转子或所述阳转子中的一者的型线上设有密封筋、另一者的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽，以使得平直的泄漏通道的间隙得到调节，即在平直的泄漏通道位置添加“密封筋”和“密封槽”，形成一种类似梳齿密封的结构，进而使得气流的折返，形成不同压力的滞留空间，从而减少双螺杆转子总的泄漏量。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本技术实施例中双螺杆转子端面型线示意图；
38.图2是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子的型线上设有密封筋的示意图；
39.图3是本技术实施例中双螺杆转子中阴转子的型线上设有密封槽的示意图
40.图4是本技术实施例中双螺杆转子中阴转子的型线示意图；
41.图5是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子的型线示意图；
42.图6是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子中密封筋的设置位置示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
44.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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技术和简化描述，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技术的限制。
45.术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
46.在本技术的描述中，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，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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
47.本技术提供一种双螺杆转子端面型线，以下进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本技术实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
48.图1是本技术实施例中双螺杆转子端面型线示意图；图2是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子的型线上设有密封筋的示意图；图3是本技术实施例中双螺杆转子中阴转子的型线上设有密封槽的示意图。参照图1～图3，本技术提供的双螺杆转子端面型线包括阳转子型线和阴转子型线，两者(阳转子型线和阴转子型线)均采用齿廓法线法设计，将所述阴转子型线和所述阳转子型线分为六段光滑连接的型线，其中，所述阴转子的外径和所述阳转子的外径大致相等，所述阴转子或所述阳转子中的一者的型线上设有密封筋、另一者的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽。
49.相较于现有技术，本技术在所述阴转子或所述阳转子中的一者的型线上设有密封筋、另一者的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽，以使得平直的泄漏通道的间隙得到
调节，即在平直的泄漏通道位置添加“密封筋”和“密封槽”，形成一种类似梳齿密封的结构，进而使得气流的折返产生节流效应，形成不同压力的滞留空间，从而减少双螺杆转子总的泄漏量。
50.需要说明的是，本技术图2和图3中仅示出了在所述阳转子的型线上设有密封筋(t1～t9)，阴转子的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽(g1～g9)的实施例。当然，也可以在所述阴转子的型线上设有密封筋，阳转子的型线上设有与所述密封筋对应的密封槽。其中，上述密封槽和密封齿的数量仅为示意，本技术对此不作具体限定。
51.并且，上述阴转子的齿形大致呈内凹状，即朝着靠近其圆心of的方向内凹，上述阳转子的齿形大致呈外凸状，即朝着远离其圆心om的方向外凸，由此将外凸的密封筋设置在阳转子上，将内凹的密封槽设置在阴转子上，从而有利于实现密封筋和密封槽的加工制造。
52.图4是本技术实施例中双螺杆转子中阴转子的型线示意图，图5是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子的型线示意图，参照图4和图5，所述阴转子端面的各齿形的型线包括依次光滑连接的椭圆弧段a1b1、直线段b1c1、圆弧段c1d1、圆弧包络线段d1e1、椭圆弧段e1f1、圆弧段f1g1；所述阳转子端面的各齿形的型线包括依次光滑连接的椭圆弧包络线段a2b2、摆线段b2c2、圆弧段c2d2、圆弧段d2e2、椭圆弧包络线段e2f2、圆弧段f2g2。其中，阴转子和阳转子分别包括六段型线段，保证每一段型线段可以一一对应，满足齿轮啮合原理、且两者相互共轭，各个型线段依次光滑连接后即可得到完整的转子端面型线。
53.更具体地讲，所述阴转子端面的各齿形的型线具体组成如下：
54.椭圆弧段a1b1：在所述阴转子上，以o1点为椭圆心，a1点到o1点的距离为r
a1
，b1点到o1点的距离为r
b1
，r
a1
＝(0.05～0.1)a，r
b1
＝(0.05～0.1)a，a为所述阴转子和所述阳转子的中心距，在该范围内转子的性能较优。示例地，上述a1点到o1点的距离为r
a1
的尺寸等于以o1点为椭圆心的椭圆的长轴的一半，并且b1点到o1点的距离为r
b1
小于a1点到o1点的距离为r
a1
。
55.直线段b1c1公切所述椭圆弧段a1b1与所述圆弧段c1d1。椭圆弧段a1b1和直线段b1c1在b1点处光滑连接，并且该直线段b1c1为一倾斜直线。
56.圆弧段c1d1：以o2为圆心，半径为r2，r2＝r
m-r
mt
，rm为阳转子的齿顶半径，r
mt
为阳转子的节圆半径。直线段b1c1和圆弧段c1d1在c1点处相切连接。其中，d1点和圆心o2之间连线为一水平直线。
57.圆弧包络线段d1e1由所述阳转子中的所述圆弧段d2e2的共轭曲线形成。
58.椭圆弧段e1f1：以o4点为椭圆心，e1点到o4点的距离为r
e1
，f1点到o4点的距离为r
f1
，r
e1
＝(0.03～0.08)a，r
f1
＝(0.03～0.08)a，在该范围内转子的性能较优。示例地，上述e1点到o4点的距离r
e1
小于f1点到o4点的距离r
f1
。
59.圆弧段f1g1：以点of为圆心，半径为所述阴转子的齿顶半径rf，弧度为bf，of为所述阴转子的圆心。
60.由此，阴转子中的一个齿的端面型线被构建出来，然后根据阴转子的齿数z1绕着其圆心of点圆周均匀排布即可得到上述阴转子的端面型线。
61.进一步地，所述阳转子端面的各齿形的型线具体组成如下：
62.椭圆弧包络线段a2b2：由所述阴转子中的所述椭圆弧段a1b1的共轭曲线形成。
63.摆线段b2c2：由所述阴转子中的所述直线段b1c1的共轭曲线形成。
64.圆弧段c2d2：以o
2m
为圆心，半径为r
2m
，r
2m
＝r2＝r
m-r
mt
，rm为阳转子的齿顶半径，r
mt
为阳转子的节圆半径。其中，圆心o
2m
与d2点之间的连线为一水平直线。
65.圆弧段d2e2：以o3为圆心，半径为r3，r3＝(0.01～0.05)a。该圆心o3位于圆心o
2m
与d2点之间的连线上，圆弧段c2d2和圆弧段d2e2在d2点处相切连接。
66.椭圆弧包络线段e2f2：由所述阴转子中的所述椭圆弧段e1f1的共轭曲线形成。
67.圆弧段f2g2：以点om为圆心，半径为所述阳转子的齿顶半径rm，弧度为bm，om为所述阳转子的圆心。
68.其中，需要说明的是，阴转子中的某段型线和阳转子中与该段型线对应的型线为共轭曲线，以保证阴转子和阳转子在互相啮合旋转运动的时候保持相切关系，即两者之间没有间隙。并且，上述椭圆弧段a1b1、直线段b1c1、圆弧段c1d1、圆弧包络线段d1e1、椭圆弧段e1f1、圆弧段f1g1均圆滑过渡连接，其上无明显的尖点。同理，椭圆弧包络线段a2b2、摆线段b2c2、圆弧段c2d2、圆弧段d2e2、椭圆弧包络线段e2f2、圆弧段f2g2均圆滑过渡连接，其上无明显的尖点。
69.由此，阳转子中的一个齿的端面型线被构建出来，然后根据阳转子的齿数z2绕着圆心om沿圆周方向均匀排布即可得到上述阳转子的端面型线。
70.以上，对阴转子和阳转子的端面型线的结构的构建参数进行了详细说明，具有上述构建参数的端面型线具有较高的面积利用系数(约5.0)，具有较佳的性能，例如提高排气量。随后，在该端面型线的基础上在阳转子上添加密封齿，在阴转子上添加与所述密封齿对应的密封槽，以减少泄露损失。
71.图6是本技术实施例中双螺杆转子中阳转子中密封筋的设置位置示意图，参照图5和图6，所述阳转子的端面型线中的所述椭圆弧包络线段a2b2、所述摆线段b2c2和所述圆弧段c2d2段上均设置有多个所述密封筋，所述密封槽的数量与所述密封筋的数量相等、且其型线由对应的所述密封筋的包络曲线形成。亦即，上述阴转子的端面型线中的所述椭圆弧段a1b1、所述摆线段b1c1和所述圆弧段c1d1段上均设置有多个所述密封槽，并且所述密封槽和密封筋一一对应设置。
72.其中，所述阴转子的转子齿型和所述阳转子的转子齿型均呈不对称状，即两者分别具有长边侧和短边侧。亦即，上述密封筋设置在阳转子的啮合齿的长边侧(即椭圆弧包络线段a2b2、摆线段b2c2和圆弧段c2d2连接后形成的一侧)上，上述密封槽设置在阴转子的啮合齿的长边侧(即椭圆弧段a1b1、直线段b1c1和圆弧段c1d1连接后形成的一侧)上，由此方便密封槽和密封槽的加工。
73.当然，也可以在所述阳转子的端面型线的任意位置添加上述密封筋，同理，在所述阴转子的端面型线上添加与所述密封筋对应的密封槽。亦或者，也可以在所述阴转子的端面型线的任意位置添加上述密封筋，同理，在所述阳转子的端面型线上添加与所述密封筋对应的密封槽。
74.为了进一步实现降低泄漏量的功能，所述阳转子端面的型线中的所述椭圆弧包络线段a2b2、所述摆线段b2c2和所述圆弧段c2d2段上均设置有多个所述密封筋，所述密封槽的数量与所述密封筋的数量相等、且其型线由对应的所述密封筋的包络曲线形成。
75.具体地说，所述密封筋的密封筋宽度w
seal
＝(0.5％～3％)a，a为所述阴转子和所述阳转子的中心距，密封筋宽度w
seal
即为密封筋在阳转子的型线上的跨度；所述密封筋的
密封筋高度h
seal
＝(0.1％～1％)a，密封筋高度h
seal
即为密封筋在阳转子的型线上凸出的距离；所述密封筋的密封筋圆角r
seal
＝(0.1％～1％)a，密封筋凸出于阳转子的型线、且与该阳转子的型线圆弧过渡连接，密封筋圆角r
seal
即为密封筋上述圆弧过渡连接处圆弧的大小，由此以保证上述密封筋的密封性能较优。
76.其中，如图6所示，所述密封筋的中心(例如密封筋在阳转子的型线上的投影尺寸的中间位置)为以om点为圆心，半径为ri的圆与所述阳转子端面的型线的交点，i为所述密封筋的数量，示例地，上述密封筋的数量i为9。
77.在本技术的一些实施例中，所述阴转子的齿数z1多于所述阳转子的齿数z2。例如，阴转子的齿数z1＝6，阳转子的齿数z2＝4。本技术实施例中的双螺杆转子端面型线能够用于螺杆压缩机、螺杆膨胀机、螺杆真空泵或螺杆鼓风机。
78.为了使阴阳转子外径保持一致，本专利给出如下实施例，对上述参数进行详细说明。
79.阴转子的齿数z1＝6；
80.阳转子的齿数z2＝4；
81.转子的中心距a＝160mm；
82.阳转子的外径dm＝2rm＝204mm；
83.阴转子的外径df＝2rf＝203.2mm；
84.阳转子的底径dm＝116.8mm；
85.阴转子的底径df＝116mm；
86.阳转子的节圆直径d
mt
＝2r
mt
＝128mm；
87.阴转子的节圆直径d
ft
＝2r
ft
＝192mm；
88.椭圆弧段a1b1的起点a1到椭圆心o1距离r
a1
＝11.176mm；
89.椭圆弧段a1b1的终点b1到椭圆心o1距离r
b1
＝9.652mm；
90.圆弧段c1d1的半径r2＝38mm；圆弧段c2d2的半径r
2m
＝38mm＝r2；
91.圆弧段d2e2的半径r3＝5.32mm；
92.椭圆弧段e1f1的起点e1到椭圆心o4距离r
e1
＝7mm；
93.椭圆弧段e1f1的终点f1到椭圆心o4距离r
f1
＝10mm；
94.阴转子的圆弧段f1g1的弧度bf＝3.0
°
；
95.阳转子的圆弧段f2g2的弧度bm＝4.5
°
；
96.阳转子的密封筋宽度w
seal
＝1mm；
97.阳转子的密封筋高度h
seal
＝0.35mm；
98.阳转子的密封筋圆角r
seal
＝0.5mm；
99.阳转子的密封筋的设置位置半径ri＝[63.2、65.4、69.4、74.2、79.7、86.2、92.7、98.7、101.4]，每一个半径ri表示一条密封筋的中心所处的位置。
[0100]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0101]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
此外，说明书中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。