[发明专利]螺锥压缩机构

说明书

技术领域

本发明涉及气体压缩机械、流体机械、通用机械领域，属于一种用于可压缩工质的转子式变容机构。

背景技术

本发明基于容积式流体机械，如螺杆压缩机、罗茨风机、齿轮马达。在此类技术基础上建立一种能够形成封闭区域的平面共轭曲线，由此曲线延展的三维曲面螺锥零件形成连续变化封闭空间，从而得到不同于其它流体机械的转子式变容机构。

发明内容

螺锥压缩机构由图1所示，螺锥压缩机有两个螺旋曲面圆锥形转子2、3；一个双内锥面的外壳4，外壳上大端侧面有一个进气口；一个压气出口1与双内锥面外壳小端连接；一个同步箱10；输入轴6；悬臂轴5；轴承盖11、12等配件。同步箱中包括圆弧锥齿轮7、9；调整盘8。

螺锥副零件由图2所示，大端为进气方向，小端为压气出口。螺锥副的大端容积大、受力面大、力矩半径大，但压力低。螺锥副的小端压力高、温度也高，但容积小、受力面积小、力矩半径小，故输入轴功率不致增加很大。

两个螺锥零件不存在啮合受力传动，零件之间由气隙隔离。两个螺锥转子之间的运动关系由同步齿轮箱约束，两个同步齿轮的周向角度位置关系由调整盘一次性定位，保证两个齿轮的同步精度。

同步箱中的同步齿轮强制约束两个螺锥转子的运动关系，由于两个螺锥转子的轴线为交叉轴线，同步齿轮箱中的同步齿轮也须为交叉轴线且夹角相同。故同步齿轮采用圆弧锥齿轮，即格里森制齿轮。

螺锥零件的基础齿形来源于一对平面共轭曲线，见图3。这一对共轭曲线和两个交集的圆弧线构成了在平面上的连续变化封闭区域。可以看出，三条曲线在交汇处是严密的，不存在螺杆压缩机齿形曲线所固有的“泄漏三角形”问题。

将平面上的共轭曲线和外包络交集圆弧线由平面映射到一个基准半径球面上，形成球面上的连续变化封闭区域。

两组平面共轭曲线按照各自螺锥母线的函数规律分别向由基准球面派生的有限多个同心不同半径的衍生球面上映射，各自得到一簇曲线，由曲线簇所形成螺锥曲面，结果见图2。

两螺锥母线形成的方法相同，其中一条螺锥母线的图形见图4，螺锥母线函数关系式如下：

x＝α×θ×cos(θ)

y＝α×θ×sin(θ)

z＝β×θγ

式中：

x、y、z为母线的坐标点

α为螺锥大端直径系数

θ为螺锥旋转角度值

β为螺锥长度系数

γ为螺旋升角幂指数

螺锥母线向x-y平面上的投影符合阿基米德螺线规律，z-θ展开为幂指数关系。

得到螺锥母线的一簇平面坐标点后，分别将曲线线按不同的球面半径映射到相应的一系列衍生球面上，即可得到球面基准的螺锥零件外表面。为数控机床加工准备了数据。

平面曲线转换为球面上的曲线需要进行二次坐标变换。图4所示为在直角坐标系中球面簇上的螺锥母线。

附图说明

图1为螺锥压缩机构的产品装配图。

包括压气出口1、凸齿螺锥2、凹槽螺锥3、双内锥面外壳4、凸齿螺锥的悬臂轴5、输入轴6、圆锥小齿轮7、周向调整盘8、圆锥大齿轮9、同步箱箱体10、输入轴承盖11、悬臂轴承盖12。以及角接触球轴承、平键、螺栓等连接坚固标准件。

凹槽螺锥3为右手旋向，凸齿螺锥2为左手旋向。

签于螺锥零件小端空间结构的原因，及高温高压条件下不宜应用滚动轴承，固采用悬臂轴支承结构。

螺锥零件之间采用气隙隔离，使之不发生接触。两个螺锥零件和双内锥外壳之间的气隙能够产生动压润滑效应，支承螺锥转子的径向受力。

两个螺锥零件之间的周向位置精度和相互运动关系由同步箱中的同步齿轮强制约束。由于机构为交叉轴线，同步齿轮采用格里森制式的弧齿锥齿轮。同步齿轮的周向位置精度通过调整盘零件进行精密调整。

同步箱与双内锥外壳配合面为球面，其半径为基准球面的半径。

图2为两个螺锥零件的构造和工作配合状态。上侧零件为凹槽螺锥，下侧零件为凸齿螺锥。两个螺锥呈交叉轴布局，两个螺锥母线旋转方向相反。图示的凹槽螺锥为右手螺旋，凸齿螺锥为左手螺旋。

图3为共轭曲线所形成的构成连续变化封闭空间的齿形曲线。左侧为凸齿螺锥的齿形曲线，右侧为凹槽螺锥的齿形曲线，横8字形线为两个齿形曲线外径圆弧线的交集。

图4为凸齿螺锥的螺锥母线。按照螺锥母线的函数关系，由基准球面上的齿形曲线所衍生的相同球心的齿形曲线簇形成了图2所示的螺锥零件。

具体实施方式