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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113513476A(43)申请公布日2021.10.19(21)申请号202110786685.7(22)申请日2021.07.12(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人胡汪锋何志龙吴伟烽邢子文(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人房鑫(51)Int.Cl.F04C29/00(2006.01)F04C18/107(2006.01)F04C29/06(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称一种变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机(57)摘要一种变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子及压缩机,双螺杆压缩机转子包括相互啮合的内转子和外转子,内转子型线为空间短幅外摆线的内等距线,外转子型线为空间短幅外摆线的共轭曲线,内外转子的型面分别由内外转子型线以变螺距的方式螺旋扫描而成;随着内外转子的旋转,基元容积由大端向小端方向逐渐减小,被压缩的流体从大端处吸入,从小端处排出。本发明以空间短幅外摆线的内等距线作为转子结构基础型线,使转子能够同时达到变螺距、内啮合以及锥形的要求。内啮合螺杆能够大幅度降低中心距的大小,且无需机壳就可以形成完整的封闭容积,减少了接触线的长度,能够有效减少泄露。本发明具有空间利用率高,结构简单,噪声低,高压比等优点。CN113513476ACN113513476A权利要求书1/3页1.一种变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于:包括相互啮合的内转子和外转子,内转子型线为空间短幅外摆线的内等距线,外转子型线为空间短幅外摆线的共轭曲线,内外转子的型面分别由内外转子型线以变螺距的方式螺旋扫描而成;随着内外转子的旋转,基元容积由大端向小端方向逐渐减小,被压缩的流体从大端处吸入,从小端处排出。2.根据权利要求1所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于,内转子节圆锥的底面半径R1,圆锥角δ1与外转子节圆锥的底面半径R2,圆锥角δ2之间满足:式中,Z2为外转子的齿数,Z1为内转子的齿数。3.根据权利要求2所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于:所述的空间短幅外摆线为半径较小的滚圆锥E1在自转的同时又绕着半径较大的发生圆锥E2做相切公转时,滚圆锥E1底面上一点M的轨迹;所述内转子的齿数Z1等于发生圆锥E2的底面半径Rf与滚圆锥E1的底面半径Rg的比值;内转子型线C1由空间短幅外摆线沿着其内法向方向移动等距距离d得到,所述的等距距离d为内转子节圆锥半径R的n倍。4.根据权利要求2所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于,从坐标系OX1Y1Z1变换到坐标系OX2Y2Z2的变换矩阵为M12,变换矩阵为M12满足:式中,坐标系OX1Y1Z1与坐标系OX2Y2Z2为固定在机架上的坐标系,坐标系OX2Y2Z2是坐标系OX1Y1Z1绕着OY1旋转θ而生成的,θ=δ2‑δ1;在内外转子上分别建立动坐标系ox1y1z1和ox2y2z2,则从坐标系ox1y1z1变换到坐标系OX1Y1Z1的变换矩阵为Mm1,从坐标系OX2Y2Z2变换到坐标系ox2y2z2的变换矩阵为M2m;变换矩阵Mm1与变换矩阵M2m满足下式:M点在滚圆锥E1所在坐标系的动坐标为:其中:q=mθsinQ=Z1sinqR为内转子节圆锥任意截面上的半径,满足:2CN113513476A权利要求书2/3页其中,P为内转子的螺距,为内转子螺旋转过的角度,其值从0变化到γ1。5.根据权利要求4所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于,所述M点运动后所形成的空间短幅外摆线的方程为:其法线向量N为:内转子型线C1的方程为:其中:d=nR即:其中,t从0变化到2π的Z1倍,从0变化到γ1。6.根据权利要求5所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于,将内转子型线C1的方程通过坐标变换从动坐标系ox1y1z1转换到动坐标系ox2y2z2,得到其共轭曲线族C(Φ);该共轭曲线族C(Φ)的坐标为:即:其中Φ=Φ1,Φ1,Φ2满足:故有:3CN113513476A权利要求书3/3页利用空间啮合的啮合方程确定参数Φ从而确定内转子齿顶型面的共轭曲线,啮合方程为:联立内转子型线的共轭曲线族C(Φ)方程和啮合方程,则外转子型线C2的方程为:7.根据权利要求5所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于:内外转子的型面内外转子型线C1和C2沿着轴向方向以变螺距的方式螺旋扫描得到。8.根据权利要求1所述变螺距的空间内啮合锥形双螺杆压缩机转子,其特征在于,外转子的齿数Z2比内转子齿数Z1多1,则内外转子的螺旋角γ1与γ2满足:内外转子的螺距P与L满足