羅茨泵轉子的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種羅茨泵，特別涉及一種羅茨泵轉子，包括本體，本體為二葉式，本體型線包括依次設置的第一圓弧段、共軛曲線段、漸開線段、第二圓弧段、第三圓弧段，第一圓弧段、共軛曲線段、漸開線段、第二圓弧段、第三圓弧段之間平滑連接。本發明通過設置漸開線段、第二圓弧段，大大降低了嚙合點數，使轉子型線干涉幾率大大降低，避免轉子卡死，使加工和裝配更加容易。
【專利說明】羅茨泵轉子
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種羅茨泵轉子，特別涉及一種羅茨泵轉子型線。
【背景技術】
[0002]現有羅茨泵轉子多是采用圓弧-擺線-漸開線型轉子型線，如圖3中，TV段是以O為圓心半徑為Rm的圓弧，ET段是基圓半徑為r的漸開線，CE段為擺線，SC段是以O為圓心，以(2R-Rm)為半徑的圓弧，這種型線不是光滑曲線，存在角點，如圖3中的T點。一對轉子垂直嚙合過程中，其共軛關系如圖4所示，SlCl圓弧與V2T2圓弧共軛；C1E1擺線與T2點共軛；E1T1漸開線與T2E2漸開線共軛；T1點與E2C2擺線共軛；T1V1圓弧與C2S2圓弧共軛。由于角點的存在，在一對轉子同步嚙合過程中，在一段時間內會同時出現多點嚙合現象(如圖4中，嚙合點為中心點及上下兩端點、上下兩角點)，這似乎提高了兩轉子之間對氣流的阻力，但由于機械加工和裝配一定會出現誤差，多點嚙合就會顧此失彼，就會造成轉子型線干涉。同時由于轉子壓縮時均存在返流現象，這種型線一對轉子返流密封腔面積大，當轉子由排氣位置轉動到密封位置時，返流壓縮氣被封入返流密封腔內，并隨轉子的轉動返流到進氣口，返流密封腔越大，封入的返流壓縮氣越多，返流率越高。
【發明內容】
[0003]根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的技術問題是:提供一種羅茨泵轉子，減少嚙合點數，大大降低轉子型線干涉幾率，避免轉子卡死，易于加工及裝配，同時減小一對轉子返流密封腔面積，降低壓縮氣體返流率。
[0004]本發明所述的羅茨泵轉子，包括本體，本體為二葉式，本體型線包括依次設置的第一圓弧段、共軛曲線段、漸開線段、第二圓弧段、第三圓弧段，第一圓弧段、共軛曲線段、漸開線段、第二圓弧段、第三圓弧段之間平滑連接。
[0005]通過設置漸開線段、第二圓弧段替代原有的T點，消除了角點的存在，大大降低了嚙合點數，由原來的五點嚙合，降低為三點嚙合，使一對轉子同步嚙合過程中，轉子型線干涉幾率大大降低，避免轉子卡死，并且降低了機加工要求，使加工和裝配更加容易。一對轉子返流密封腔面積減小約30%?45%，大大降低了壓縮氣體返流率，提高了羅茨泵的工作效率。
[0006]所述的第一圓弧段是以本體中心點為圓心，以(2R-Rm)為半徑的圓弧，其中R為節圓半徑，Rm為12R?16R。節圓半徑為一對轉子中心點距離的一半。
[0007]所述的漸開線段是基圓半徑為r的漸開線，其中r=Rcos Θ，R為節圓半徑，Θ為壓力角，Θ根據實際設計要求取值。
[0008]所述的壓力角Θ取30?80。
[0009]所述的第三圓弧段是以本體中心點為圓心，以Rm為半徑的圓弧，Rm取1.2R?
1.6R，其中R為節圓半徑。
[0010]所述的第二圓弧段是以0.2R?0.5R為半徑，同時與漸開線段和第三圓弧段相切的圓弧，R為節圓半徑。
[0011]所述的共軛曲線段是與第二圓弧段共軛的曲線段。第二圓弧段由無數個點組成，每個點在另一轉子腰部的運動軌跡為長幅外擺線，無數個長幅外擺線的包絡線形成了這段共軛曲線。
[0012]所述的本體型線在以本體橫截面水平中心線為X軸，豎直中心線為Y軸的直角坐標系內，沿X軸上下對稱，沿Y軸左右對稱，第一圓弧段首部至第三圓弧段尾部組成的曲線段為本體位于該直角坐標系第一象限內的型線線段。
[0013]工作原理:
[0014]轉子嚙合時，由于不存在角點，嚙合點數由原來的五點嚙合，降低為三點嚙合，嚙合點數越少，機械加工誤差及裝配誤差造成的轉子型線干涉幾率越低，因此降低了機加工和裝配要求。一對轉子返流密封腔面積大大減少，減小面積約30%?45%,封入的返流壓縮氣大幅減少，降低返流率，提高了羅茨泵的工作效率。
[0015]本發明與現有技術相比所具有的有益效果是:
[0016]本發明通過設置漸開線段、第二圓弧段，大大降低了嚙合點數，使轉子型線干涉幾率大大降低，避免轉子卡死，使加工和裝配更加容易；降低壓縮氣體返流率，提高了羅茨泵的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明結構示意圖；
[0018]圖2是一對轉子嚙合狀態示意圖；
[0019]圖3是現有轉子結構示意圖；
[0020]圖4是現有一對轉子嚙合狀態示意圖；
[0021]圖5是本發明一對轉子返流密封腔示意圖；
[0022]圖6是圖5中a處放大圖；
[0023]圖7是現有一對轉子返流密封腔示意圖；
[0024]圖8是圖7中b處放大圖。
[0025]圖中:1、本體；2、第一圓弧段；3、共軛曲線段；4、漸開線段；5、第二圓弧段；6、第三圓弧段；7、返流密封腔。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述:
[0027]如圖1、圖2及圖5、圖6所示，本羅茨泵轉子包括本體1，本體I為二葉式，本體I型線在以本體橫截面水平中心線為X軸,豎直中心線為Y軸的直角坐標系內，沿X軸上下對稱，沿Y軸左右對稱，該直角坐標系第一象限內型線包括依次設置的第一圓弧段2、共軛曲線段3、漸開線段4、第二圓弧段5、第三圓弧段6，第一圓弧段2、共軛曲線段3、漸開線段4、第二圓弧段5、第三圓弧段6之間平滑連接。本體節圓半徑為R，即相互嚙合的一對轉子中心點距離的一半，本體中心點為O點，第一圓弧段2是以O為圓心，以2R-Rm為半徑的圓弧，Rm為1.2R?1.6R，第一圓弧段2對應AB段、AlBl段、A2B2段；漸開線段4是基圓半徑為r的漸開線，其中r=RCOS0，Θ為壓力角，根據實際設計需要取值，取值范圍為30?80，漸開線段4對應⑶段、ClDl段、C2D2段；所述的第二圓弧段5是以0.2R~0.5R為半徑，同時與漸開線段4和第三圓弧段6相切的圓弧，第二圓弧段5對應DE段、DlEl段、D2E2段；第三圓弧段6是以O點為圓心，以Rm為半徑的圓弧，第三圓弧段6對應EF段、ElFl段、E2F2段；共軛曲線段3是與第二圓弧段5共軛的曲線段，共軛曲線段3由以下方式生成:在第二圓弧段上均勻取N個點，其中N ^ 10，每個點在另一轉子腰部的運動軌跡為長幅外擺線，N個長幅外擺線的包絡線形成了這段共軛曲線段3。共軛曲線段3對應BC段、BlCl段、B2C2段。
[0028]如圖2所示，其共軛關系為AlBl圓弧與F2E2圓弧共軛；B1C1曲線與E2D2圓弧共軛；C1D1漸開線與D2C2漸開線共軛；D1E1圓弧與C2B2曲線共軛；E1F1圓弧與B2A2圓弧共軛。
[0029]如圖5、6所示,本實施例中，取R=54mm ; Θ =50, Rm=80mm ;rl=20mm,經計算返流密封腔7的最小返流面積約為14.3mm2。
[0030]如圖3、圖4及圖7、圖8所示，現有轉子型線TV段以01為圓心半徑為Rm的圓弧；ET段是基圓半徑為r的漸開線；CE段為擺線；SC段是以01為圓心，以2R-Rm為半徑的圓弧。取值同上，經計算其返流密封腔7的最小返流面積約為23.5mm2。對比可知，本羅茨泵轉子型線比原有型線的返流密封腔7的面積降低了約39%。
[0031]轉子嚙合時，由于不存在角點，嚙合點數由原來的五點嚙合，降低為三點嚙合，嚙合點數越少，機械加工誤差及裝配誤差造成的轉子型線干涉幾率越低，因此降低了機加工和裝配要求。一對轉子返流密封 腔7面積降低30~45%，壓縮氣體返流率隨之降低，提高了羅茨泵的工作效率。
【權利要求】
1.一種羅茨泵轉子，包括本體(1)，本體(I)為二葉式，其特征在于:本體(I)型線包括依次設置的第一圓弧段(2)、共軛曲線段(3)、漸開線段(4)、第二圓弧段(5)、第三圓弧段(6)，第一圓弧段(2)、共軛曲線段(3)、漸開線段(4)、第二圓弧段(5)、第三圓弧段(6)之間平滑連接。
2.根據權利要求1所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的第一圓弧段(2)是以本體Cl)中心點為圓心，以(2R-Rm)為半徑的圓弧，其中R為節圓半徑，Rm為1.2R?1.6R。
3.根據權利要求1所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的漸開線段(4)是基圓半徑為r的漸開線,其中r=Rcos Θ，R為節圓半徑，Θ為壓力角。
4.根據權利要求3所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的壓力角Θ取30?80。
5.根據權利要求1所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的第三圓弧段(6)是以本體中心點為圓心，以Rm為半徑的圓弧，Rm取1.2R?1.6R，其中R為節圓半徑。
6.根據權利要求3或5所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的第二圓弧段(5)是以0.2R?0.5R為半徑，同時與漸開線段(4)和第三圓弧段(6)相切的圓弧，R為節圓半徑。
7.根據權利要求6所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的共軛曲線段(3)是與第二圓弧段(5)共軛的曲線段。
8.根據權利要求1?5所述的羅茨泵轉子，其特征在于:所述的本體(I)型線在以本體橫截面水平中心線為X軸，豎直中心線為Y軸的直角坐標系內，沿X軸上下對稱，沿Y軸左右對稱，第一圓弧段(2)首部至第三圓弧段(6)尾部組成的曲線段為本體(I)位于該直角坐標系第一象限內的型線線段。
【文檔編號】F04C18/14GK103486041SQ201310479887
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】張東慶, 陳宗武, 徐元蕾, 邱延亮 申請人:山東伯仲真空設備股份有限公司