[发明专利]一种双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子

说明书

本发明公开了一种双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子，左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)呈锥形，齿数比为5:3；从进气端(Ⅰ‑Ⅰ)到排气端(Ⅴ‑Ⅴ)，左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)的齿高逐渐增大，螺距逐渐增大，中心距保持不变；左螺杆转子(1)的左截面型线(101)和右螺杆转子(2)的右截面型线(201)在任意轴向位置处都不相同，但两截面型线组成曲线的类型和数目相同，且相邻两段曲线之间光滑连接；左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)能够实现正确的啮合，同时所形成的工作腔容积从进气端(Ⅰ‑Ⅰ)到排气端(Ⅴ‑Ⅴ)逐渐增大；所提出的锥形螺杆转子具有较大的内容积比和膨胀比，其适用范围和领域更广。

技术领域

本发明涉及双螺杆膨胀机，特别涉及一种适用于双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子。

背景技术

双螺杆膨胀机是一种容积式膨胀机，因其结构简单、可靠性高和扭矩输出平稳的特点，被广泛应用于工业余热发电、地热能热发电和太阳能热发电领域；双螺杆膨胀机的核心部件是一对相互啮合的螺杆转子，在异步双回转运动中形成周期性变化的工作腔容积，实现工作介质的进入、膨胀和排出过程，由此工作介质的内能转化为机械能；螺杆转子及其截面型线的几何特性，对双螺杆膨胀机内容积比的大小起到至关重要的影响，直接决定了双螺杆膨胀机的工作性能。

中国专利，公布号CN206129323U，公开了一种用于低温余热回收系统的双螺杆膨胀机；该双螺杆膨胀机的特点是：双螺杆膨胀机的螺杆转子是等螺距的，并且在不同轴向位置处各截面的端面型线不变，因而该双螺杆膨胀机的内容积比小、膨胀比小；中国专利，公布号CN204024716U公开了一种双螺杆膨胀机，该双螺杆膨胀机的特点是：其螺杆转子根部整体呈锥形，工作腔容积设计成逐渐变大的形式，但是该螺杆转子由于仅齿根圆半径减小，而齿顶圆半径不变，其型线啮合性较差，工作中气体泄漏严重。

发明内容

为了提高双螺杆膨胀机的内容积比和膨胀比，本发明提出一种双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子，包括左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)；两螺杆转子呈锥形，从进气端(Ⅰ-Ⅰ)到排气端(Ⅴ-Ⅴ)，左螺杆转子(1)的左截面型线(101)和右螺杆转子(2)的右截面型线(201)都连续变化，但是在任意轴向位置处两截面型线组成曲线的类型和数目相同，中心距保持不变，且都能实现正确的啮合；两螺杆转子的螺距变化方式为变螺距；从进气端(Ⅰ-Ⅰ)到排气端(Ⅴ-Ⅴ)，螺杆转子工作腔容积逐渐增大，具有较大的内容积比和膨胀比，在工作过程中能够使内能更大程度地转化为机械能；两螺杆转子所采用的截面型线是完全光滑的，消除不光滑连接点的不良影响，改善了螺杆转子的受力特性，所提出的一种双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子，对于扩大双螺杆膨胀机的适用范围和领域以及提高双螺杆膨胀机的工作性能具有重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双螺杆膨胀机的变截面螺杆转子，包括左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)；左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)呈锥形，齿数比为5:3；从进气端(Ⅰ-Ⅰ)到排气端(Ⅴ-Ⅴ)，左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)的齿高逐渐增大，螺距逐渐增大，两螺杆转子的中心距不变；从进气端(Ⅰ-Ⅰ)到排气端(Ⅴ-Ⅴ)，左螺杆转子(1)的左截面型线(101)和右螺杆转子(2)的右截面型线(201)都连续变化，但是在任意轴向位置处两截面型线组成曲线的类型和数目相同；左螺杆转子(1)的左截面型线(101)上的齿型包括5段曲线，分别为：第一连接圆弧AB、第一摆线等距曲线BC、第二摆线等距曲线CD、第二连接圆弧DE和左齿顶圆弧EF，都在节圆以内，齿型对称，齿数为5，相邻两段曲线之间光滑连接，不存在不光滑连接点；从进气端(Ⅰ-Ⅰ)到排气端(Ⅴ-Ⅴ)，左螺杆转子(1)的左截面型线(101)上的左齿根圆半径R_1c逐渐减小，左齿根圆半径R_1c随左螺旋展开角τ₁的变化而连续变化，满足以下方程：