高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线的制作方法

本发明属于高压双螺杆压缩机，具体涉及一种高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线。

背景技术：

1、双螺杆压缩机型线大致经历了三次迭代升级。

2、第一代型线为单边对称圆弧型线，型线组成均为圆弧，第一代型线解决了从无到有的过程，但圆弧型线决定了其具有非常大的泄漏三角形，在喷油的情况下主机效率也非常低，目前已经完全淘汰。

3、第二代型线为单边不对称型线，型线组成除圆弧外含有点、直线、点生摆线等，第二代型线单边不对称的特点大幅度减小了泄漏三角形，使得主机容积效率显著提升了10％以上，因此喷油螺杆的性能得到了显著的提升，也能应用于干螺杆的工况，螺杆压缩机行业得到了快速发展。第二代型线需要定制专用的铣削刀具，由于各曲线段并不相切且含有尖点，并不能采用当前比较先进的磨削方式，目前主要应用于需求量相对比较少的干螺杆领域。

4、第三代型线为单边不对称型线，型线组成主要有圆弧、直线等曲线，不再含有点和点生摆线，使得阴阳转子共轭曲线之间形成了一定的密封带，转子齿面的密封从线密封变成了带密封，有利于油膜的形成，主机性能得到了进一步的提升，同时第三代型线可以采用磨削方式，大大提高了转子的加工精度和加工效率。第三代型线正在喷油螺杆领域，特别是在专业生产喷油螺杆主机的企业里广泛应用。

5、第二代、第三代型线均为单边型线，仍存在比较大的泄漏三角形，而且多为4-5齿或4-6齿，在运行过程中仅能形成4个工作腔，阴外圆一般比阳外圆小，而阴转子齿槽比阳转子多，造成阴转子齿形强度低，阴转子整体的刚性也低，挠度大，而且因为阴底圆比阳底圆小，轴伸端相应的轴径也要小，能够布置的轴承也比较小，只能应用于排气压力为1.0mpa以下的运行工况，强行提高排气压力至1.2mpa以上时，工作腔之间的压差增大，泄漏非常严重，特别是最后一个工作腔，压差达到0.8mpa左右，主机效率非常低，而且轴承承载能力不够寿命非常短，转子挠度大也经常造成转子与机壳碰擦甚至咬死。

6、目前市场上高压螺杆压缩机的需求不但增加，为了实现更高的排气压力，不得不采取多个螺杆主机串联多级压缩的方式或螺杆加活塞串联压缩的方式来响应市场。

7、随着螺杆压缩机企业的飞速发展，各企业也在积极的摸索第四代型线的组成，除了考虑型线接触线长度、泄漏三角形大小、封闭容积大小、面积利用系数、啮合间隙、齿顶间隙、排气间隙、内压比等，还需要考虑型线开发的成本、加工效率、加工精度、测量便捷等，以及排气压力的提高、长期运行的稳定性、零件的通用性等因素。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明专利提供高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线。具体的技术方案为：

2、高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，包括阳螺杆转子、阴螺杆转子，所述阳螺杆转子的端截面包括阳底圆、阳节圆与阳外圆，阳底圆、与阳外圆之间为阳转子齿；所述阴螺杆转子的端截面包括阴底圆、阴节圆与阴外圆，阴底圆与阴外圆之间为阴转子齿；

3、阳节圆、阴节圆相切，阳转子齿、阴转子齿的齿形型线分别分布在阳节圆、阴节圆的相切线两侧，型线相互啮合且外径相同；

4、阴转子齿的齿形型线依次包括以下型线段：一段阴ⅰ圆弧、一段阴ⅱ圆弧、一段阴ⅲ圆弧、一段阴ⅰ椭圆弧、一段阴圆弧包络线、一段阴ⅳ圆弧、一段阴ⅱ椭圆弧、一段阴直线、一段阴ⅴ圆弧；

5、阳转子齿的齿形型线依次包括以下型线段：一段阳ⅰ圆弧、一段阳ⅰ圆弧包络线、一段阳ⅱ圆弧包络线、一段阳ⅰ圆弧包络线、一段阳ⅱ圆弧、一段阳ⅲ圆弧、一段阳ⅱ椭圆弧包络线、一段阳直线包络线、一段阳ⅲ圆弧包络线。

6、阳转子齿、阴转子齿的齿数分别为6齿、8齿。

7、所述的各型线段均具有一定的长度且在交点处相切，圆滑过渡。

8、所述的阳外圆、阴外圆直径相同。

9、齿形型线驱动侧的接触位置采用椭圆弧和椭圆弧包络线，密封侧的密封线位置采用椭圆弧和椭圆弧包络线。

10、本型线可应用于单级压缩排气压力在1.2～3.0mpa的工作场合。

11、本发明具有以下技术效果：

12、该发明齿形各型线段在交点处均圆滑过渡，易于高速磨削加工，可以实现更高的型面精度，不但提高了转子的加工效率，也提高了主机的机械效率，同时光洁的表面减少了对气流的扰动，降低了主机的噪声和振动，提高了产品的稳定性和可靠性；

13、该发明齿形在节圆内外侧均有型线段，齿形型线为双边不对称型线，且在驱动侧的接触位置和密封侧的密封线位置采用了椭圆弧及椭圆弧包络线，同样的圆心角，椭圆比圆的弧长更长，因此加宽了接触带和密封带，减小了泄漏三角形，使得在高压场合，齿面驱动侧接触力相对较小，避免了齿面的磨损，同时密封侧更容易形成较宽的厚度均匀的油膜，可以密封住更高压力的气体，减小了泄漏，提高了主机的效率，实现更高的能效。

14、该发明齿形采用6、8齿，可以形成6个吸气腔和6个压缩腔，大大降低了各工作腔之间的压差，同时工作腔之间的接触线变短，减少了各工作腔之间的泄漏，在高压场合，主机效率得到了显著提升。

15、该发明齿形阴阳转子外径相同，转子齿顶线速度更接近，提高了阴转子的刚度和密封性，阴转子侧轴径变大，可以配置更大的轴承用来承受更大的轴向和径向气体力，在高压场合，转子的刚性、轴承的寿命以及主机长期运行的可靠性都得到了保障。

16、该发明齿形型线既可用于高压双螺杆压缩机，也可用于常压双螺杆压缩机。

技术特征：

1.高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，其特征在于，包括阳螺杆转子(1)、阴螺杆转子(2)，所述阳螺杆转子(1)的端截面包括阳底圆(11)、阳节圆(12)与阳外圆(13)，阳底圆(11)与阳外圆(13)之间为阳转子齿(14)；所述阴螺杆转子(2)的端截面包括阴底圆(21)、阴节圆(22)与阴外圆(23)，阴底圆(21)与阴外圆(23)之间为阴转子齿(24)；

2.根据权利要求1所述的高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，其特征在于：所述的阳转子齿(14)、阴转子齿(24)的齿数分别为6齿、8齿。

3.根据权利要求1所述的高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，其特征在于：各型线段均具有设定的长度且在交点处相切，圆滑过渡。

4.根据权利要求1所述的高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，其特征在于：所述的阳外圆(13)、阴外圆(23)直径相同。

5.根据权利要求1所述的高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，其特征在于：齿形型线驱动侧的接触位置采用椭圆弧(g2-h2)和椭圆弧包络线(g1-h1)，密封侧的密封线位置采用椭圆弧(d2-e2)和椭圆弧包络线(d1-e1)。

技术总结
本发明提供一种高压双螺杆压缩机双边不对称转子型线，包括阳螺杆转子、阴螺杆转子，阳转子齿、阴转子齿的型线相互啮合且外径相同；阴转子齿的齿形型线依次包括：阴Ⅰ圆弧、阴Ⅱ圆弧、阴Ⅲ圆弧、阴Ⅰ椭圆弧、阴圆弧包络线、阴Ⅳ圆弧、阴Ⅱ椭圆弧、阴直线、阴Ⅴ圆弧；阳转子齿的齿形型线依次包括：阳Ⅰ圆弧、阳Ⅰ圆弧包络线、阳Ⅱ圆弧包络线、阳Ⅰ椭圆弧包络线、阳Ⅱ圆弧、阳Ⅲ圆弧、阳Ⅱ椭圆弧包络线、阳直线包络线、阳Ⅲ圆弧包络线。该发明齿形型线易于磨削加工，实现更高的型面精度，接触线短、密封面宽、泄漏三角形小，各工作腔之间压差小，提高了密封性，降低了主机的噪声和振动，提高了主机轴承的寿命和长期运行的可靠性。

技术研发人员：张开闯,滕士龙
受保护的技术使用者：无锡韦尔纳压缩机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14