一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子
阅读说明：本技术 一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子 (Two-section type gradual-change pitch double-screw compressor rotor ) 是由 吴华根 申瑀琦 刘健康 粱梦桃 张倍毓 林侃隆 熊保顺 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子,包括阳转子、阴转子、阳转子轴颈和阴转子轴颈；阳转子通过阳转子轴颈与压缩机外壳两侧的轴承相连；阴转子通过阴转子轴颈与压缩机外壳两侧的轴承相连；阳转子轴颈通过阳转子轴头与联轴器相连；本发明在靠近吸气侧第一段采用等螺距,并在该段已经形成完整的接触线,从而避免了由于渐变螺距使得工作容积减小的问题,保证了压缩机的气量。本发明靠近排气侧第二段螺杆螺距逐渐变小,使得压缩过程增加了螺距变化的内压缩,增大了排气孔口面积,从而降低了排气时的流动损失,减小了排气噪音,提高了压缩机效率。(The invention discloses a two-section type gradual-change pitch double-screw compressor rotor, which comprises a male rotor, a female rotor, a male rotor shaft neck and a female rotor shaft neck; the male rotor is connected with bearings on two sides of the compressor shell through a male rotor shaft neck; the female rotor is connected with bearings on two sides of the compressor shell through a female rotor shaft neck; the shaft neck of the male rotor is connected with the coupling through a shaft head of the male rotor; the first section near the suction side adopts the equal pitch, and a complete contact line is formed at the section, so that the problem of reduction of the working volume due to the gradual pitch is avoided, and the gas quantity of the compressor is ensured. The screw pitch of the second section of the screw close to the exhaust side is gradually reduced, so that the internal compression of the change of the screw pitch is increased in the compression process, and the area of an exhaust hole is increased, thereby reducing the flow loss during exhaust, reducing the exhaust noise and improving the efficiency of the compressor.)
技术领域
本发明属于压缩机转子技术领域，涉及一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子。
背景技术
双螺杆压缩机由于其结构简单，安装方便，连续进、排气，既不需要像活塞式压缩机那样需要设计进、排气阀，同时也不用像风机那样考虑喘振问题，因此被越来越广泛的应用。而转子的特性对螺杆压缩机的性能影响很大，因此转子的设计对于双螺杆压缩机至关重要，而目前对于双螺杆压缩机转子的研究主要集中在转子型线方面的设计，而本发明着重表现在转子的第三方向的设计，创新的提出了两段式变螺距螺杆压缩机转子。
目前的螺杆压缩机转子，基本都是定常螺距，定常螺距的螺杆转子，这就导致在排气孔口的设计方面，由于是定常螺距的转子，因此可变范围小，导致排气孔口面积往往比较小，这就造成了排气时对于流体的阻力增加，造成了能量的损失，同时增大了流场的扰动，继而增加了排气侧的噪声，并且由于定常螺距转子在整个工质压缩的过程中压缩速率相同，这就导致排气侧的压缩速率过快，从而导致排气脉动较大，同时扭矩也较大。而本发明所述的两段式变螺距双螺杆压缩机转子在靠吸气口侧的第一段是不变螺距的，在靠近排气口侧的第二段是渐变螺距的，并且螺距从吸气结束的位置到轴向排气孔口的位置是逐渐减小的，这样在压缩过程中不但有啮合线向前推移的压缩过程同时还有因为螺距变小的内压缩过程，这样使得变螺距转子的排气孔口面积较于定长螺距螺杆转子的排气孔口面积变大，从而减少流动损失，降低噪声，同时在压缩过程减小螺距使得压缩速率变慢，这样使得压缩机压缩、排气更加平稳，同时使得工质压缩过程排气过程有更长的时间散热，使得工质的排气温度降低，并且减少了压缩过程的扭矩，使得电机的负载降低。
中国专利CN111878397A提出了一种两对变螺距转子同时压缩的发明，但是其转子螺距在整个过程中都是变化的，这会导致转子的工作容积较定常螺距转子要小一些，降低了压缩机的气量。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中压缩机排气孔口较小，排气侧流动损失大的问题，提供一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子，本发明两段式变螺距螺杆压缩机转子在吸气阶段是定常螺距的，解决了压缩机的气量减小的情况。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种两段式变螺距双螺杆压缩机转子，包括：
阳转子，所述阳转子通过阳转子轴颈与压缩机外壳两侧的轴承相连；
阴转子，所述阴转子通过阴转子轴颈与压缩机外壳两侧的轴承相连；
阳转子轴颈，所述阳转子轴颈通过阳转子轴头与联轴器相连；
阴转子轴颈，所述阴转子轴颈在压缩机喷油时安装有同步齿轮。
本发明进一步的改进在于：
所述阳转子和阴转子均包括靠近吸气侧的等螺距段和靠近排气孔侧的渐变螺距段。
所述渐变螺距段的螺距逐渐减小。
所述阳转子轴头通过联轴器与电机相连。
所述渐变螺距段的渐变螺距的轴向距离与扭转角关系如下：
其中，ps为起始段螺距，pe为结束段螺距，L1为吸气端轴向长度，L为转子总长度。
所述渐变螺距段的排气口面积大于等螺距段的排气口面积。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在靠近排气侧第二段的螺杆转子螺距逐渐变小，使得压缩和排气过程的时间变长，使得压缩和排气过程更加平稳，减少了电机的负载，降低了工质的排气温度。本发明靠近排气侧第二段螺杆螺距逐渐变小，使得压缩过程增加了螺距变化的内压缩，使得排气孔口增大，从而降低了排气时的流动损失，减小了排气噪音，提高了压缩机效率。本发明在靠近吸气侧第一段采用等螺距，避免了由于渐变螺距使得工作容积减小的问题，保证了压缩机的气量。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1是本发明的转子俯视结构示意图；
图2是本发明的转子俯视结构剖面图；
图3是本发明的转子型线示意图；
图4是本发明的机壳进气口图；
图5是本发明的轴测图；
图6是本发明齿间容积随转角变化曲线图；
图7是变螺距轴向排气孔口与常螺距轴向排气孔口对比图。
其中：1-阳转子，2-阴转子，3-等螺距段，4-渐变螺距段，5、6-轴颈，7-轴头，8-两段式变螺距转子齿间容积，9-常螺距转子齿间容积，10-两段式变螺距转子排气孔口，11-常螺距转子排气孔口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明实施例公开了一种两段式渐变螺距双螺杆压缩机转子，包括靠近吸气侧等螺距段和靠近排气侧渐变螺距段，螺杆转子与压缩机外壳之间的轴承，和阳转子吸气侧轴通过联轴器与电机相连的部分。
本发明采用两段式转子设计，靠近吸气侧第一段为等螺距段目的在于避免渐变螺距的情况下使得螺杆齿间容积减小从而影响到压缩机的气量。在靠近排气侧第二段采用渐变螺距，其中渐变螺距的轴向距离与扭转角关系如下：
其中，ps为起始段螺距，pe为结束段螺距，L1为吸气端轴向长度，L为转子总长度。pe<ps，使得螺距在排气侧逐渐减小，从而使得渐变螺距转子的排气孔口面积较于等螺距螺杆转子的排气孔口面积变大，从而减少流动损失，降低噪声，同时在压缩过程减小螺距使得压缩速率变慢，这样使得压缩机压缩、排气更加平稳，同时使得工质压缩过程排气过程有更长的时间散热，使得工质的排气温度降低，并且减少了压缩过程的扭矩，使得电机的负载降低。
渐变螺距双螺杆转子压缩气体步骤如下：
(1)阴阳转子相向转动在齿间容积逐渐变大的时候开始吸气，当齿间容积达到最大的时候结束吸气，开始压缩阶段。
(2)在压缩阶段，随着转动齿间容积由于与排气端面相连致使齿间容积不断减小，并且随着螺距减小，齿间容积进一步减小，达到了压缩的过程，当工质压力达到排气压力，压缩阶段结束准备开始排气。
(3)当齿间容积与排气孔口相连时，随着齿间容积减小，将压缩机内部工质推向排气管道中完成排气动作，因为排气阶段螺距也是渐变小的，导致排气过程较缓慢，同时因为有因螺距减小所导致的齿间容积减小，使得轴向排气孔口变大，减少了排气过程的流动损失，降低了排气侧温度，降低了排气的噪声。
本发明的结构原理：
如图1、2所示，本实施例给出一种两段式双螺杆压缩机转子，该对转子在相向运动的过程中伴随着齿间容积的变化从而完成吸气、压缩、排气的动作。
本发明一种两段式双螺杆压缩机转子，包括等螺距段和渐变螺距段。等螺距段3采用大扭转角定常螺距设计，如图4所示可以看到进气口线在定常螺距段就已经闭合，如图6所示，本发明有效地避免变螺距情况下导致的吸气容积减少，影响压缩机的气量，因此该转子在进气量并没有与普通的转子有区别。靠近排气侧的第二段4采用渐变螺距，螺距逐渐减小，从而使得变螺距转子的排气孔口面积较于定长螺距螺杆转子的轴向排气孔口面积变大(如图7所示)，从而减少流动损失，降低噪声，同时在压缩过程减小螺距使得压缩速率变慢，这样使得压缩机压缩、排气更加平稳，同时使得工质压缩过程排气过程有更长的时间散热，使得工质的排气温度降低，并且减少了压缩过程的扭矩，使得电机的负载降低。
本发明阳转子1和阴转子2分别通过轴颈5与螺杆压缩机机壳两侧的轴承相连，轴颈6与同步齿轮相连接完成阴阳转子同步转动，轴头7与联轴器相连，电机通过联轴器驱动阳转子，进而驱动阴转子，从而实现双螺杆压缩机的工作。
本发明的工作过程如下所示：
电机通过联轴器与阳转子轴头7相连，驱动阳转子1转动，阳转子1通过同步齿轮驱动阴转子转动。伴随着阴、阳转子相向转动，其齿间容积不断变化，在一对齿的齿间容积逐渐增大，增加到最大时，压缩机完成吸气动作，此时该齿间容积的轴向距离便是图1中所示的定常螺距段，同时从图4的进气口螺旋线位置也能看出该转子在定常螺距段便完成了吸气。伴随着转子的继续转动，齿间容积向排气端推移，一方面受排气端面的阻挡，另一方面受螺距逐渐变小的影响，使得齿间容积减小，由于有两种压缩，比常螺距转子能够在更提前的位置达到排气压力，如图5所示，变螺距螺杆转子的轴向排气孔口要比常螺距转子的轴向排气孔口大。当该对齿间容积内的工质压力达到排气压力时，该齿间容积与排气孔口相连，完成排气动作。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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