專利名稱：螺桿式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于空氣或氣體的螺桿式壓縮機(jī)，尤其是用在加壓應(yīng)用(例如在顆?；蚍勰┑倪\(yùn)輸中、或是在水處理中)和真空應(yīng)用(例如在氣體、煙霧或蒸汽排放系統(tǒng)中)中的壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，螺桿式壓縮機(jī)包括至少一個(gè)陽(yáng)轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)陰轉(zhuǎn)子，它們?cè)诶@相應(yīng)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中相互嚙合，并被容納在殼體內(nèi)。兩個(gè)轉(zhuǎn)子中的每個(gè)轉(zhuǎn)子均具有與另一個(gè)轉(zhuǎn)子的各對(duì)應(yīng)的螺桿型凹槽嚙合的各螺桿型肋部。陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子在剖面上均示出預(yù)定數(shù)量的對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的肋部的凸部(或齒部)和對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的凹槽的凹部。陽(yáng)轉(zhuǎn)子的凸部數(shù)量可以不同于陰轉(zhuǎn)子的凸部數(shù)量。在20世紀(jì)70年代，轉(zhuǎn)子的凸部和凹部的對(duì)稱型面已經(jīng)被不對(duì)稱型面所替代，以便提高螺桿式壓縮機(jī)的容積效率。在所有的容積型壓縮機(jī)中，螺桿式壓縮機(jī)的容積效率取決于兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與圍住所述轉(zhuǎn)子的殼體(通過連接在一起的兩個(gè)圓筒形成)之間的間隙。此外，螺桿式壓縮機(jī)的容積效率在轉(zhuǎn)子開始嚙合時(shí)受到殼體尖端和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的頂部之間存在的開口影響。 通過該開口，使包含在轉(zhuǎn)子的凹部之間的氣體與壓縮機(jī)的進(jìn)口區(qū)域連通，因此，氣體朝壓縮機(jī)的進(jìn)口區(qū)域回流，因而容積效率降低。在剖視圖中，與該開口對(duì)應(yīng)地形成有氣孔區(qū)域，該氣孔區(qū)域的形狀為曲線邊的三角形，曲線邊由兩個(gè)轉(zhuǎn)子的凸部的頂端部形成。必須通過轉(zhuǎn)子的型面的精確設(shè)計(jì)來使氣孔區(qū)域最小化，以使容積效率最大化。從確定兩個(gè)轉(zhuǎn)子中的一個(gè)(例如陰轉(zhuǎn)子)的型面開始，運(yùn)用引自嚙合和齒輪裝置的理論的“共軛齒廓(conjugate profile) ”原理，能夠獲得另一轉(zhuǎn)子的型面(在該情況下是陽(yáng)轉(zhuǎn)子)。應(yīng)注意，為了完整起見，如果或是只有一個(gè)型面包絡(luò)另一型面在由兩個(gè)極線 (在轉(zhuǎn)子這樣的特定情況下，極線是圓周)定義的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中采取的不同位置的情況下，兩個(gè)型面才共軛，。例如，在專利文獻(xiàn)USMM701中，對(duì)應(yīng)用共軛型面的原理來產(chǎn)生螺桿式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了說明。用于產(chǎn)生兩個(gè)轉(zhuǎn)子的型面的另一種可能方式包括使用相同的齒條形刨齒刀 (generating rack)，例如示出在專利文獻(xiàn) W097/43550、US46436M 和 GB2418455 中。通過使齒條形刨齒刀的型面分別在陽(yáng)轉(zhuǎn)子的極線和陰轉(zhuǎn)子的極線上滾動(dòng)而不是滑動(dòng)，從而可以根據(jù)由刨齒刀型面本身采取的位置的包絡(luò)來確定兩個(gè)轉(zhuǎn)子的型面。在設(shè)計(jì)螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的型面時(shí)所要面對(duì)的一個(gè)問題是如何利用易于磨損的切割刀具確定轉(zhuǎn)子的型面。具體來說，由于陰轉(zhuǎn)子的凸部厚度的減少限制了在切割凸部過程中可耐受的應(yīng)力，因此，陰轉(zhuǎn)子的構(gòu)造尤為關(guān)鍵。在該上下文中，基于本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)在于提出一種能克服上述現(xiàn)有技術(shù)的限制的螺桿式壓縮機(jī)
發(fā)明內(nèi)容
具體來說，本發(fā)明的目的在于提供一種能使用易于制造的切割工具來容易且經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造的螺桿式壓縮機(jī)，所述切割工具與現(xiàn)有技術(shù)方案相比磨損減少。本發(fā)明的另一目的在于提出一種能使容積效率最優(yōu)化(即使在兩個(gè)轉(zhuǎn)子的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中傳送的容積最大化)的螺桿式壓縮機(jī)。可以通過包括所附權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多相所描述的技術(shù)特征的螺桿式壓縮機(jī)來大致實(shí)現(xiàn)本發(fā)明定義的技術(shù)任務(wù)和特定目的。


從下文對(duì)附圖中示出的螺桿式壓縮機(jī)的一較佳但非排它性的實(shí)施例的近似且非局限性地描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1示出本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)的剖視圖；圖2示出圖1的螺桿式壓縮機(jī)的一部分(陽(yáng)轉(zhuǎn)子的凸部)的剖視圖；圖3示出圖1的螺桿式壓縮機(jī)的不同部分(陰轉(zhuǎn)子的凹部)的剖視圖；圖如示出用于構(gòu)造圖1的壓縮機(jī)的刨齒刀型面的第一實(shí)施例的圖；圖4b示出圖如的刨齒刀型面的一部分的放大圖。圖如示出用于構(gòu)造圖1的壓縮機(jī)的刨齒刀型面的第二實(shí)施例的圖；圖恥示出圖fe的刨齒刀型面的一部分的放大圖。圖6示出圖4及圖5的刨齒刀型面的一部分(第一曲線)和構(gòu)造圖4及圖5的刨齒刀型面的方法。圖7通過剖視圖以靠近的形態(tài)示出圖1的螺桿式壓縮機(jī)的氣孔區(qū)域。
具體實(shí)施例方式參照附圖，附圖標(biāo)記1指示螺桿式壓縮機(jī)，包括彼此共軛的至少一個(gè)陽(yáng)轉(zhuǎn)子2和至少一個(gè)陰轉(zhuǎn)子3。在此所描述且示出的實(shí)施例中，具有容納在殼體8內(nèi)(部分示出于圖7) 的單個(gè)陽(yáng)轉(zhuǎn)子2和單個(gè)陰轉(zhuǎn)子3。具體來說，通過將兩個(gè)相互連通的圓筒連結(jié)在一起以形成用于容納轉(zhuǎn)子2、3的單個(gè)容納室，由此得到所述殼體8。在可替代的實(shí)施例(未圖示)中， 設(shè)有多個(gè)成對(duì)的共軛陽(yáng)轉(zhuǎn)子2和陰轉(zhuǎn)子3。如圖1所示，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線01轉(zhuǎn)動(dòng)， 陰轉(zhuǎn)子3繞的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線02轉(zhuǎn)動(dòng)。具體來說，第一軸線01距第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線02的距離為 I (通常稱為術(shù)語(yǔ)“中心距”)。第一軸線01和第二軸線02相互平行。所述轉(zhuǎn)子2、3中的一個(gè)具有螺桿型肋部，該肋部與形成在另一轉(zhuǎn)子2、3的相應(yīng)的螺桿型肋部之間的螺桿型凹槽嚙合。因此，在剖視圖中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2示出與陰轉(zhuǎn)子3的相應(yīng)的凹部5及凸部7(或齒部)嚙合的凸部4(或齒部)及凹部。圖2示出表征陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的重要參數(shù)。具體來說，圖2示出陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的節(jié)圓圓周 (pitch circumferenceKpl，該節(jié)圓圓周Cpl還對(duì)應(yīng)于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的極線。陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的節(jié)圓圓周Cpl的半徑Rpl的尺寸與陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的數(shù)量成比例。陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的每個(gè)凸部 4普遍在對(duì)應(yīng)的節(jié)圓圓周Cpl外側(cè)延伸，一直延伸到陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的外周Cel。陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的剩余部分在對(duì)應(yīng)的節(jié)圓圓周Cpl內(nèi)側(cè)延伸，一直延伸到陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的齒根圓周(root circumference) Cfl。齒根圓周Cf 1的半徑Rfl小于節(jié)圓圓周Cpl的半徑Rpl，節(jié)圓圓周Cpl 的半徑Rpl又小于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的外周Cel的半徑Rel。
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陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的節(jié)圓圓周Cpl與外周Cel的距離定義為陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的齒頂高(addendum) hi。陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的所述齒頂高h(yuǎn)i對(duì)應(yīng)于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的外周Cel的半徑Rel值與節(jié)圓圓周Cpl 的半徑Rpl值之差。圖3示出表征陰轉(zhuǎn)子3的重要參數(shù)。具體來說，圖3標(biāo)出陰轉(zhuǎn)子3的節(jié)圓圓周Cp2， 該節(jié)圓圓周Cp2還對(duì)應(yīng)于陰轉(zhuǎn)子3的極線。陰轉(zhuǎn)子3的節(jié)圓圓周Cp2的半徑Rp2的尺寸與陰轉(zhuǎn)子3的凸部7的數(shù)量成比例。較佳地，陰轉(zhuǎn)子3的凸部7的數(shù)量不同于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的數(shù)量。在此所描述且示出的實(shí)施例中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的數(shù)量為三個(gè)，陰轉(zhuǎn)子3的凸部7的數(shù)量為五個(gè)。陰轉(zhuǎn)子3的各凹部5普遍在對(duì)應(yīng)的節(jié)圓圓周Cp2內(nèi)側(cè)延伸，一直延伸到陰轉(zhuǎn)子3 的齒根圓周Cf2。陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的剩余部分在對(duì)應(yīng)的節(jié)圓圓周Cp2外側(cè)延伸，一直延伸到陰轉(zhuǎn)子3的外周Ce2。齒根圓周Cf2的半徑Rf2小于節(jié)圓圓周Cp2的半徑Rp2，節(jié)圓圓周 Cp2的半徑Rp2又小于陰轉(zhuǎn)子3的外周Ce2的半徑Re2。陰轉(zhuǎn)子3的節(jié)圓圓周Cp2與外周Ce2的距離定義為陰轉(zhuǎn)子3的齒頂高h(yuǎn)2。陰轉(zhuǎn)子 3的所述齒頂高h(yuǎn)2對(duì)應(yīng)于陰轉(zhuǎn)子3的外周Ce2的半徑Re2值與節(jié)圓圓周Cp2的半徑Rp2值之差。由圖1可知，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的每個(gè)凸部4具有在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cpl上測(cè)量的第一厚度T01，陰轉(zhuǎn)子3的每個(gè)凸部7具有在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cp2上測(cè)量的第二厚度T02。陰轉(zhuǎn)子3的每個(gè)凹部5有至少一側(cè)FS2通過半徑為預(yù)定長(zhǎng)度RT2的第一弧線“a” 而與陰轉(zhuǎn)子3的連續(xù)凸部7 (即與陰轉(zhuǎn)子3的外周Ce2)連結(jié)。較佳地，第一弧線“a”的半徑長(zhǎng)度RT2在等于陰轉(zhuǎn)子3的齒頂高h(yuǎn)2乘以1. 1的最小值與等于陰轉(zhuǎn)子3的齒頂高h(yuǎn)2乘以1.5的最大值之間變動(dòng)。由圖3可知，陰轉(zhuǎn)子3的每個(gè)凹部5具有不同延伸長(zhǎng)度的兩側(cè)FA2、FS2，這兩側(cè) FA2、FS2與陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的兩個(gè)相應(yīng)側(cè)FA1、FS1 (同樣也具有不同延伸長(zhǎng)度)共軛。在此所描述且示出的實(shí)施例中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的較大延伸長(zhǎng)度一側(cè)FAl是沿所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子 2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向領(lǐng)先的一側(cè)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的較小延伸長(zhǎng)度的一側(cè)FSl是沿陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向落后的一側(cè)。陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的較大延伸長(zhǎng)度的一側(cè)FA2是沿所述陰轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向領(lǐng)先的一側(cè)，陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的較小延伸長(zhǎng)度的一側(cè)FS2是沿陰轉(zhuǎn)子3本身的轉(zhuǎn)動(dòng)方向落后的一側(cè)。較佳地，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的每個(gè)凸部4的兩側(cè)FA1、FSl通過具有預(yù)定長(zhǎng)度 RTl的第二弧線b連結(jié)。較佳地，第二弧線b的半徑長(zhǎng)度RTl在等于所述第一弧線“a”的半徑的預(yù)定長(zhǎng)度RT2兩倍的最小值與等于所述第一弧線“a”的半徑的預(yù)定長(zhǎng)度RT2乘以2. 5 的最大值之間變動(dòng)。如圖3所示，所述第一弧線“a”將陰轉(zhuǎn)子3的每個(gè)凹部5的較小延伸長(zhǎng)度的一側(cè) FS2與陰轉(zhuǎn)子3的連續(xù)凸部7連結(jié)。陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的較大延伸長(zhǎng)度一側(cè)FA2通過連結(jié)曲線c2與陰轉(zhuǎn)子3的連續(xù)凸部7 (即與陰轉(zhuǎn)子3的外周Ce2)連結(jié)。陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4和陰轉(zhuǎn)子3的凹部5具有如下型面，該型面至少部分地通過包絡(luò)示出在笛卡爾坐標(biāo)系(Χ，γ)中且有與縱坐標(biāo)軸Y重合的極線的刨齒刀型面P而產(chǎn)生。在該上下文中，術(shù)語(yǔ)“至少部分地”意圖指出通過包絡(luò)所述刨齒刀型面P來形成陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cpl外側(cè)延伸的各型面部分，以及陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cp2內(nèi)側(cè)延伸的各型面部分。較佳地，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4和陰轉(zhuǎn)子3的凹部5具有通過包絡(luò)所述刨齒刀型面P而整體產(chǎn)生的型面。這意味著甚至能通過包絡(luò)所述刨齒刀型面P來使陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cpl內(nèi)側(cè)延伸的各型面部分，以及陰轉(zhuǎn)子 3的凹部5的在相應(yīng)的節(jié)圓圓周Cp2外側(cè)延伸的各型面部分。在刨齒刀型面ρ的極線(即縱坐標(biāo)軸Y)在陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的極線上(即在節(jié)圓圓周Cpl 上)滾動(dòng)而沒有滑動(dòng)時(shí)，通過包括由刨齒刀型面P采取的位置，就會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的型面。 在刨齒刀型面P的極線(即縱坐標(biāo)軸Y)在陰轉(zhuǎn)子3的極線上(即在節(jié)圓圓周Cp2上)滾動(dòng)而沒有滑動(dòng)時(shí)，通過包絡(luò)由刨齒刀型面P采取的位置，就會(huì)產(chǎn)生陰轉(zhuǎn)子3的型面。具體來說，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4和陰轉(zhuǎn)子3的凹部5的型面具有通過包絡(luò)刨齒刀型面P的第一曲線Zl而產(chǎn)生的各部分(參照?qǐng)D如、仙、^1和恥)。所述第一曲線zl在笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)中的第一點(diǎn)H與第二點(diǎn)Q之間延伸。所述第一點(diǎn)H位于笛卡爾坐標(biāo)系(Χ，Υ) 的橫坐標(biāo)軸X上，距原點(diǎn)0的距離等于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的齒頂高h(yuǎn)i。有利的是，所述第一曲線zl 具有沿橫坐標(biāo)軸X的正向的凸度。較佳地，所述第一曲線Zl是雙曲線的一個(gè)分支，其中，泛點(diǎn)S具有通過以下方程式確定的坐標(biāo)(xs, YS)。XS = (hl+RA)_RA/cosOYS = -HBtgO.所述方程式是多參數(shù)的方程式，例如表示成第一參數(shù)RA、第二參數(shù)HB和第三參數(shù) Φ的函數(shù)。有利的是，如圖6所示，所述第一曲線zl是通過輔助圓周u和輔助線r來作圖而成的。具體來說，輔助圓周u具有位于橫坐標(biāo)軸X上的中心C，并在所述第一點(diǎn)H與刨齒刀型面P相切。輔助線r與縱坐標(biāo)軸Y平行，且在所述第一點(diǎn)H與輔助圓周u的中心C之間與橫坐標(biāo)軸X相交。第一參數(shù)RA表示輔助圓周u的半徑的尺寸。因此，輔助圓周u的中心C位于距笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)的原點(diǎn)0有一定距離的位置，該距離等于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的齒頂高h(yuǎn)i與輔助圓周u的半徑的尺寸RA之和。較佳地，第一參數(shù)RA在等于中心距I的最小值與等于中心距I五倍的最大值之間變動(dòng)。第二參數(shù)HB表示輔助線r距輔助圓周u的中心C的距離。使用T表示輔助點(diǎn)，該輔助點(diǎn)位于輔助線r上，且具有與雙曲線一分支的泛點(diǎn)S的縱坐標(biāo)YS相同的縱坐標(biāo)YT。第三參數(shù)φ表示由橫坐標(biāo)軸X和輔助圓周U的經(jīng)過輔助點(diǎn)T 的半徑確定的輔助銳角。具體來說，第三參數(shù)Φ在0°至90°的范圍內(nèi)變動(dòng)。在第一實(shí)施例中，如圖如所示，刨齒刀型面P除了包括第一曲線zl之外，還包括第二曲線ζ2、第三曲線ζ3、第四曲線ζ4、第五曲線ζ5和第六曲線ζ6。刨齒刀型面ρ的第二曲線ζ2包括在第二點(diǎn)Q與第三點(diǎn)P之間延伸的直線段。具體來說，所述第二曲線ζ2在第二點(diǎn)Q與第一曲線zl相切。第二曲線ζ2的延長(zhǎng)線(即直線段的延長(zhǎng)線)與縱坐標(biāo)軸Y相交于第四點(diǎn)J(參照?qǐng)D4b)，由此與縱坐標(biāo)軸Y形成主銳角a。 較佳地，所述主銳角α是10°至50°之間的值。刨齒刀型面ρ的第三曲線ζ3包括在所述第三點(diǎn)P與第五點(diǎn)N之間延伸的弧線。具體來說，所述第三曲線ζ3在第三點(diǎn)P與第二曲線ζ2相切。第三曲線ζ3的半徑尺寸被設(shè)定成使在第五點(diǎn)N與所述第三曲線ζ3相切的切線和縱坐標(biāo)軸Y平行。刨齒刀型面ρ的第四曲線ζ4包括在所述第一點(diǎn)H與第六點(diǎn)G之間延伸的次擺線 (trochoid)。具體來說，所述第四曲線z4在第一點(diǎn)H與第一曲線zl相切。通過包絡(luò)陽(yáng)轉(zhuǎn)子2，第四曲線z4產(chǎn)生連結(jié)陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的側(cè)部FA1、FSl的第二弧線b。刨齒刀型面ρ的第五曲線z5在所述第六點(diǎn)G與距縱坐標(biāo)軸Y的距離等于陰轉(zhuǎn)子3 的齒頂高h(yuǎn)2的第七點(diǎn)M之間延伸。具體來說，所述第五曲線z5在第六點(diǎn)G與第四曲線z4 相切。通過包絡(luò)陰轉(zhuǎn)子3，所述第五曲線z5產(chǎn)生所述第一弧線“a”。刨齒刀型面ρ的第六曲線z6包括與縱坐標(biāo)軸Y平行且在第七點(diǎn)M與第八點(diǎn)L之間延伸的直線段。具體來說，第八點(diǎn)L與第五點(diǎn)N之間的距離等于陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的第一厚度TOl和陰轉(zhuǎn)子3的凸部7的第二厚度T02之和(在圖如中將兩者之和表示成TO)。 以上描述的六個(gè)曲線形成復(fù)合曲線，該復(fù)合曲線復(fù)制無(wú)限次(使復(fù)合曲線的第五點(diǎn)N與后續(xù)的復(fù)合曲線的第八點(diǎn)L重合)產(chǎn)生刨齒刀型面ρ。在第二實(shí)施例中，如圖fe所示，刨齒刀型面P除了包括第一曲線Zl之外，還包括第三曲線z3、第四曲線z4、第五曲線z5和第六曲線z6。在該第二實(shí)施例中，第三曲線z3包括在所述第二點(diǎn)P與第五點(diǎn)N之間延伸的弧線。第三曲線z3的半徑尺寸被設(shè)定成使在第五點(diǎn)N與所述第三曲線z3相切的切線和縱坐標(biāo)軸Y平行。第三曲線z3和第一曲線Zl在第二點(diǎn)Q上具有相同的切線w (參照?qǐng)D恥)，該切線 W在第四點(diǎn)J與縱坐標(biāo)軸Y相交由此與縱坐標(biāo)軸Y形成主銳角a。較佳地，所述主銳角α 是10°至50°之間的值。刨齒刀型面P的第二實(shí)施例中的第四曲線ζ4、第五曲線ζ5及第六曲線ζ6分別與刨齒刀型面ρ的第一實(shí)施例中的第四曲線ζ4、第五曲線ζ5及第六曲線ζ6 相同。使用所選的笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)，第一曲線Zl和第二曲線ζ2位于笛卡爾坐標(biāo)系 (X，Y)的第四象限。在兩個(gè)實(shí)施例(圖4和圖5)中，第三曲線Ζ3—部分位于笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)的第三象限，一部分位于第四象限。第四曲線ζ4位于笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)的第一象限。第五曲線ζ5—部分位于笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)的第一象限，一部分位于第二象限。 第六曲線ζ6位于笛卡爾坐標(biāo)系(Χ，Υ)的第二象限。具體來說，刨齒刀型面ρ在橫坐標(biāo)軸X 上的投影具有由陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的齒頂高h(yuǎn)i和陰轉(zhuǎn)子3的齒頂高h(yuǎn)2之和給出的尺寸。刨齒刀型面ρ在縱坐標(biāo)軸Y上的投影具有由陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的凸部4的第一厚度TOl和陰轉(zhuǎn)子3的凸部7 的第二厚度T02之和給出的尺寸(在圖fe中將兩者之和表示成TO)。下面將描述本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)的功能。通過包絡(luò)刨齒刀型面ρ來產(chǎn)生兩個(gè)轉(zhuǎn)子2、3的型面。在刨齒刀型面ρ的極線(即縱坐標(biāo)軸Y)在陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的極線上(即在節(jié)圓圓周Cpl 上)滾動(dòng)而沒有滑動(dòng)時(shí)，通過包絡(luò)由刨齒刀型面P采取的位置，就會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的型面。 在刨齒刀型面P的極線(即縱坐標(biāo)軸Y)在陰轉(zhuǎn)子3的極線上(即在節(jié)圓圓周Cp2上)滾動(dòng)而沒有滑動(dòng)時(shí)，通過包絡(luò)由刨齒刀型面P采取的位置，就會(huì)產(chǎn)生陰轉(zhuǎn)子3的型面。一旦構(gòu)造完轉(zhuǎn)子2、3，就可使轉(zhuǎn)子2、3繞相應(yīng)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。具體來說，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線01轉(zhuǎn)動(dòng)，而陰轉(zhuǎn)子3繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線02轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子2的螺桿型肋部與陰轉(zhuǎn)子3的螺桿型凹槽嚙合且反之亦然。圖7示出轉(zhuǎn)子2、3在開始嚙合時(shí)的位置，其中，殼體8、陰轉(zhuǎn)子3和陽(yáng)轉(zhuǎn)子2處于彼此最靠近的構(gòu)造。字母A表示設(shè)置在陰轉(zhuǎn)子3的距殼體8較小距離的第一點(diǎn)。具體來說， 所述第一點(diǎn)A位于距殼體8的第一側(cè)1較小距離的位置(考慮剖面圖中的壓縮機(jī)1)。將殼體8的所述第一側(cè)1的延長(zhǎng)線稱為q，其在第二點(diǎn)B與陽(yáng)轉(zhuǎn)子2相交。字母C表示陰轉(zhuǎn)子3 的設(shè)置在距陽(yáng)轉(zhuǎn)子2較小距離的第三點(diǎn)(至少所述第三點(diǎn)是兩個(gè)轉(zhuǎn)子2、3的接觸點(diǎn))。字母D表示通過將第一點(diǎn)A投影在殼體8的第一側(cè)1上而得到的第四點(diǎn)。氣孔區(qū)域AP被定義成由第一點(diǎn)A、第四點(diǎn)D、第二點(diǎn)B、第三點(diǎn)C界定、且位于陰轉(zhuǎn)子3、陽(yáng)轉(zhuǎn)子2、殼體8的第一側(cè)1與所述經(jīng)過第二點(diǎn)B的延長(zhǎng)線q之間的區(qū)域。應(yīng)注意，在油冷型螺桿式壓縮機(jī)1的情況下，第三點(diǎn)C實(shí)際上是兩個(gè)轉(zhuǎn)子2、3之間的接觸點(diǎn)。在干燥型螺桿式壓縮機(jī)1的情況下，第三點(diǎn)C上兩個(gè)轉(zhuǎn)子2、3沒有接觸。從所提供的說明書中，本發(fā)明的螺桿式壓縮機(jī)的特征及其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。具體來說，由于第一曲線具有如上所述的形態(tài)，因此，可以獲得陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒頂高和陽(yáng)轉(zhuǎn)子的凸部厚度的很高值。事實(shí)上，眾所周知，為了使由轉(zhuǎn)子的型面產(chǎn)生的體積最大化， 必須使齒型與其極線之間的區(qū)域最大化。陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒頂高和凸部的厚度是對(duì)計(jì)算所述區(qū)域有著最大影響的參數(shù)，因而使齒頂高和凸部的厚度與第一曲線(雙曲線)的選擇相適地最大化，以起到避免轉(zhuǎn)子型面的構(gòu)造和共軛方面的問題的作用?？梢酝ㄟ^在變動(dòng)范圍內(nèi)選擇確定雙曲線的第一參數(shù)和主銳角來使陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒頂面和凸部的厚度的最大化得以實(shí)現(xiàn)。這種選擇也可以使轉(zhuǎn)子的凸部厚度之間的關(guān)系最優(yōu)化，進(jìn)而減少用于切割轉(zhuǎn)子型面的工具的磨損。因此，能使所述工具的兩次銳化之間的間隔時(shí)間和壽命都增長(zhǎng)，這樣可以明顯有利于減少整體成本。此外，由于第一弧線的半徑長(zhǎng)度與第二弧線的半徑長(zhǎng)度之間的比例是預(yù)先選擇的要素，因此可以使氣孔區(qū)域的減少最優(yōu)化，進(jìn)而使壓縮機(jī)的容積效率最大化。此外，由于第四曲線和第五曲線的結(jié)構(gòu)，能使在陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)陽(yáng)轉(zhuǎn)子的較小延伸長(zhǎng)度側(cè)與陰轉(zhuǎn)子的較小延伸長(zhǎng)度側(cè)之間產(chǎn)生的氣窩(gas pocket)尺寸最小化。這種選擇有利于使所提出的螺桿式壓縮機(jī)的容積效率最大化。
權(quán)利要求
1.一種螺桿式壓縮機(jī)(1)，包括分別繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(01)和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(0 轉(zhuǎn)動(dòng)的至少一個(gè)陽(yáng)轉(zhuǎn)子( 和至少一個(gè)陰轉(zhuǎn)子(3)，所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子( 在剖面上示出與所述陰轉(zhuǎn)子 ⑶的各對(duì)應(yīng)凹部(5)及凸部(7)嚙合的各凸部⑷及凹部(6)，所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子⑵的所述凸部(4)和所述陰轉(zhuǎn)子(3)的所述凹部( 具有至少部分地通過包絡(luò)刨齒刀型面(ρ)而產(chǎn)生的型面，其特征在于，所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子( 的各所述凸部(4)和所述陰轉(zhuǎn)子C3)的各所述凹部(5)的型面具有通過包絡(luò)所述刨齒刀型面(P)的第一曲線(zl)而產(chǎn)生的部分，所述第一曲線(zl) 在笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)中在第一點(diǎn)(H)與第二點(diǎn)(Q)之間延伸且具有沿橫坐標(biāo)軸(X)正向的凸度，所述第一點(diǎn)(H)位于橫坐標(biāo)軸(X)上，距笛卡爾坐標(biāo)系(Χ，Υ)的原點(diǎn)(0)的距離等于所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子O)的齒頂高(hi)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述第一曲線(zl)是雙曲線的一個(gè)分支，其中，泛點(diǎn)( 具有通過以下方程式確定的坐標(biāo)(XS，YS)XS = (hl+RA)-RA/cosOYS = -HB tg Φ，所述方程式是多參數(shù)的方程式，且依賴于第一參數(shù)(RA)、第二參數(shù)(HB)和第三參數(shù) (Φ)，所述第一參數(shù)(RA)是在所述第一點(diǎn)(H)與所述刨齒刀型面(ρ)相切且圓心(C)位于橫坐標(biāo)軸(X)上的輔助圓周(u)的半徑的尺寸，所述第二參數(shù)(HB)是所述輔助圓周(u)的所述圓心(C)與輔助線(r)的距離，所述輔助線(r)與縱坐標(biāo)軸(Y)平行且在所述第一點(diǎn) (H)與所述輔助圓周(u)的所述圓心(C)之間穿過的橫坐標(biāo)軸(X)，所述第三參數(shù)(Φ)表示輔助銳角，所述輔助銳角由橫坐標(biāo)軸(X)和所述輔助圓周(U)的穿過輔助點(diǎn)(T)的半徑界定，所述輔助點(diǎn)(T)位于所述輔助線(r)上且具有與位于所述雙曲線的一分支上的所述泛點(diǎn)(S)的縱坐標(biāo)(YS)相同的縱坐標(biāo)(YT)。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述第一參數(shù)(RA)在等于轉(zhuǎn)子(2、3) 的所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(01)與所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(02)間的距離(I)的最小值與等于所述轉(zhuǎn)子0、3)的所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(01、02)間的距離(I)的五倍的最大值之間變動(dòng)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述陰轉(zhuǎn)子(3)的各所述凹部( 中的每個(gè)凹部具有通過半徑為預(yù)定長(zhǎng)度(RD)的第一弧線(a)而與所述陰轉(zhuǎn)子 (3)的連續(xù)凸部(7)連結(jié)的至少一側(cè)(FS2)，其中，所述預(yù)定長(zhǎng)度(RT2)在等于所述陰轉(zhuǎn)子 (3)的齒頂高(h2)乘以1. 1的最小值與等于所述陰轉(zhuǎn)子(3)的所述齒頂高(h2)乘以1. 5 的最大值之間變動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子(2)的各所述凸部⑷中的每個(gè)凸部具有通過半徑為預(yù)定長(zhǎng)度(RTl)的第二弧線(b)而連結(jié)的兩側(cè)(FA1、FS1)，其中，所述預(yù)定長(zhǎng)度(RTl)在等于所述第一弧線(a)的半徑的規(guī)定長(zhǎng)度(RD)兩倍的最小值與等于所述第一弧線(a)的半徑的規(guī)定長(zhǎng)度(RD)乘以2. 5的最大值之間變動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(P)還包括由在所述第二點(diǎn)(Q)與第三點(diǎn)(P)之間延伸的直線段構(gòu)成的第二曲線(z2)，所述第二曲線(z2)在所述第二點(diǎn)(Q)與第一曲線(zl)相切，且延長(zhǎng)線在第四點(diǎn)(J)與縱坐標(biāo)軸(Y)相交，由此與所述縱坐標(biāo)軸(Y)形成主銳角(α )。
7.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(P)還包括由在所述第二點(diǎn)(Q)與第五點(diǎn)(N)之間延伸的弧線構(gòu)成的第三曲線(z3)，所述第三曲線(z3)和所述第一曲線(zl)在所述第二點(diǎn)(Q)上具有相同切線(w)，所述相同切線(w)在所述第四點(diǎn) (J)與縱坐標(biāo)軸⑴相交，由此與所述縱坐標(biāo)軸⑴形成主銳角(α)。
8.如權(quán)利要求6所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(ρ)還包括由在所述第三點(diǎn)(P)與第五點(diǎn)(N)之間延伸的弧線構(gòu)成的第三曲線(ζ3)，所述第三曲線(ζ3)在所述第三點(diǎn)(P)與所述第二曲線(ζ2)相切。
9.如權(quán)利要求6至8所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(ρ)還包括由在所述第一點(diǎn)(H)與第六點(diǎn)(G)之間延伸的次擺線構(gòu)成的第四曲線(ζ4)，所述第四曲線(ζ4) 在所述第一點(diǎn)(H)與所述第一曲線(zl)相切，且通過包絡(luò)所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子( 來產(chǎn)生連結(jié)所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子⑵的兩側(cè)(FA1、FS1)的第二弧線(b)。
10.如權(quán)利要求9所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(ρ)還包括在所述第六點(diǎn)(G)與第七點(diǎn)(M)之間延伸的第五曲線(z5)，所述第七點(diǎn)(M)距縱坐標(biāo)軸⑴的距離等于所述陰轉(zhuǎn)子(5)的齒頂高(h2)，所述第五曲線(z5)在所述第六點(diǎn)(G)與所述第四曲線(z4)相切，且通過包括所述陰轉(zhuǎn)子(3)來產(chǎn)生第一弧線(a)。
11.如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述刨齒刀型面(P)還包括由與縱坐標(biāo)軸(Y)平行且在所述第七點(diǎn)(M)與第八點(diǎn)(L)之間延伸的第六曲線(z6)，所述第八點(diǎn) (L)與第五點(diǎn)(N)的距離等于所述陽(yáng)轉(zhuǎn)子(2)的所述凸部⑷的第一厚度(TOl)與所述陰轉(zhuǎn)子(3)的所述凸部(7)的第二厚度(T(^)之和。
12.如權(quán)利要求6至11所述的壓縮機(jī)(1)，其特征在于，所述主銳角(α)的值在10° 至50°之間。
全文摘要
一種螺桿式壓縮機(jī)(1)，包括分別繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(O1)和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(O2)轉(zhuǎn)動(dòng)的陽(yáng)轉(zhuǎn)子(2)和陰轉(zhuǎn)子(3)，所述轉(zhuǎn)子(2、3)在剖面上示出嚙合的凸部(4)和凹部(6)，且具有通過包絡(luò)刨齒刀型面(p)而產(chǎn)生的型面，其中，所述刨齒刀型面(p)包括所述刨齒刀型面(p)的第一曲線(z1)，該第一曲線(z1)在笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)中的第一點(diǎn)(H)與第二點(diǎn)(Q)之間延伸且具有沿橫坐標(biāo)軸(X)正向的凸度，所述第一點(diǎn)(H)位于橫坐標(biāo)軸(X)上，距笛卡爾坐標(biāo)系(X，Y)的原點(diǎn)(O)的距離等于陽(yáng)轉(zhuǎn)子(2)的齒頂高(h1)。
文檔編號(hào)F04C18/08GK102197224SQ201080003013
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者P·卡瓦托塔, U·托梅 申請(qǐng)人:羅布斯基股份公司