CN100365284C - 一种螺杆泵转子新齿型 - Google Patents

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Abstract

一种螺杆泵转子端面齿型，涉及主动转子和与其相啮合的从动转子，它们互相啮合作回转运动来输送流体，转子端面齿型由各种性质的型线和参数构成。本发明的技术特征是：转子端面齿型是包含四段、五段或六段圆弧性质的齿曲线；当为五段时，在转子的齿顶或齿根加上齿顶圆弧或齿根圆弧，当为六段时，在转子的齿顶和齿根同时加上齿顶圆弧和齿根圆弧，形成四种不同的齿型组合方案；相邻的两组成齿曲线的连接点处具有公切线，齿型光滑，没有尖点，耐磨性好，转子的使用寿命长，泄漏三角形小，密封性好。特别适合制造双螺杆泵和三螺杆泵。

Description

一种螺杆泵转子新齿型
一.技术领域
本发明涉及在机器腔内共轭啮合转动的螺杆泵的转子端面齿型，特别是涉及双螺杆泵和三螺杆泵的螺杆转子端面齿型。
二.技术背景
现有的密闭型螺杆泵转子端面齿型的密封面和传力面，一般由点啮合摆线组成，电有采用点啮合摆线和渐开线组成，组成齿曲线之间不是光滑连接，存在着尖点。也有使用径向直线对尖点进行修正的，但也只是将锐角尖点改进为钝角尖点，尖点依然存在，还有采用小圆弧对尖点进行修正，虽然提高了耐磨性，但此时点和摆线的共轭啮合关系已经被破坏，造成容积效率降低，实际上转子的密闭性已经被破坏。
三.发明内容
本发明的目的是：开发一种不带尖点的密闭型螺杆泵转子端面齿型，既能提高转子的耐磨性，延长转子的使用寿命，又能保持转子型线的共轭啮合关系，同时使转子的泄漏三角形小，以保证螺杆泵的密封性，从而提高泵的容积效率。
本发明的螺杆泵端面齿型包含四段圆弧性质的齿曲线，相邻的两段齿曲线在连接点处具有公切线。
当转子端面齿型只由这四段圆弧性质的曲线组成时，各段组成齿曲线如下：1从动转子的组成齿曲线依次为第一小圆弧1、第一圆弧包络线2、第二圆弧包络线3、第二小圆弧4；2主动转子的组成齿曲线依次为第一圆弧包络线5、第一小圆弧6、第二小圆弧7、第二圆弧包络线8，其中，主动转子上的第一圆弧包络线5是从动转子上的第一小圆弧1的共轭齿曲线，主动转子上的第二圆弧包络线8是从动转子上的第二小圆弧4的共轭齿曲线，从动转子上的第一圆弧包络线2是主动转子上的第一小圆弧6的共轭齿曲线，从动转子上的第二圆弧包络线3是主动转子上的第二小圆弧7的共轭齿曲线。
又可以在阳转子齿顶加上齿顶圆弧，在阴转子齿根加上齿根圆弧。此时螺杆转子的组成齿曲线为五段。
又可以在阴转子齿顶加上齿顶圆弧，在阳转子齿根加上齿根圆弧。此时螺杆转子的组成齿曲线为五段。
又可以在阴转子的齿顶和齿根同时加上齿顶圆弧和齿根圆弧，在阳转子的齿顶和齿根同时加上齿顶圆弧和齿根圆弧。此时螺杆转子的组成齿曲线为六段。此时，最适合用于双螺杆泵和三螺杆泵转子。
采用六段圆弧性质的型线组成转子的端面齿型，以节圆半径R2j的不同尺寸构成主动转子与从动转子的齿型系列，相邻型线的连接点处有公切线。
从动转子F和主动转子M的型线组成如下：
1从动转子F的型线组成：
从动转子第一齿曲线c2d2段：圆弧，是圆心O2为从动转子F的中心、半径R2g等于从动转子齿根圆半径的圆弧；
从动转子第二齿曲线d2e2段：圆弧包络线，是当主动转子节圆Mj沿从动转子节圆Fj作纯滚动时，由主动转子第二齿曲线d1e1段运动所形成轨迹的包络线；
从动转子第三齿曲线e2f2段：圆弧，是圆心O3在从动转子齿顶圆和从动转子中心的连线上、半径R3等于该圆心O3到从动转子齿顶距离的圆弧；
从动转子第四齿曲线f2a2段：圆弧，由在从动转子F上，圆心O2为从动转子F的中心、半径R2等于从动转子齿根圆半径的圆弧形成；
从动转子第五齿曲线a2b2段：圆弧，由在从动转子F上，与从动转子第三齿曲线e2f2段关于角c2O2d2的角平分线对称形成；
从动转子第六齿曲线b2c2段：圆弧包络线，由在从动转子F上，与从动转子第二齿曲线d2e2段关于角c2O2d2的角平分线对称形成；
2主动转子M的型线组成：
主动转子第一齿曲线c1d1段：圆弧，是圆心O1为主动转子M的中心、半径R1等于主动转子齿顶圆半径的圆弧；
主动转子第二齿曲线d1e1段：圆弧，是圆心O4在主动转子、从动转子中心连线O1O2上的、半径R4等于该圆心O4到主动转子齿顶圆之间距离的圆弧；
主动转子第三齿曲线e1f1段：圆弧包络线，是当从动转子节圆Fj沿主动转子节圆Mj作纯滚动时，由从动转子第三齿曲线e2f2段运动所形成轨迹的包络线；
主动转子第四齿曲线f1a1段：圆弧，是圆心O1为主动转子M的中心、半径R1g等于主动转子齿根圆半径的圆弧形成；
主动转子第五齿曲线a1b1段：圆弧包络线，是当从动转子节圆Fj沿主动转子节圆Mj作纯滚动时，由从动转子第五齿曲线a2b2段运动所形成轨迹的包络线，它与圆弧包络线e1f1段关于角c1O1d1的角平分线对称；
主动转子第六齿曲线b1c1段：圆弧，由在主动转子M上的圆弧d1e1段关于角c1O1d1的角平分线对称形成。
从动转子F上的d2e2段与e2f2段的连接点e2点处，两曲线有公切线。主动转子M上的d1e1段与e1f1段的连接点e1点处，两曲线有公切线。
从动转子F上的e2f2段与f2a2段的连接点f2点处，两曲线有公切线。主动转子M上的e1f1段与f1a1段的连接点f1点处，两曲线有公切线。
从动转子F上的c2d2段与d2e2段的连接点d2点处，两曲线有公切线。主动转子M上的c1d1段与d1e1段的连接点d1点处，两曲线有公切线。
从动转子F和主动转子M上的a2、b2、c2、a1、b1、c1连接点处，相邻曲线均有公切线。
从动转子F上f2a2段圆心角φ2满足：i2/i1 φ2＝80°～100°，这里设从动转子齿数为i2，主动转子齿数为i1。
从动转子F上圆弧e2f2段的圆心O3点在从动转子节圆Fj内。
从动转子F节圆Fj内的点e2距节圆Fj的距离为0～0.12R2j。
主动转子M上圆弧d1e1段的半径R4为0～0.14R2j。
当用于螺杆泵时，主动转子M与从动转子F的齿数和不小于3，从动转子F齿数减主动转子M齿数的齿数差为0或1。
从动转子F与主动转子M的齿型可为单边对称型，也可为双边对称型。当齿型为单边对称时，从动转子F齿顶圆半径R2不大于从动转子节圆Fj半径R2j。当齿型为双边对称型时，从动转子F齿顶圆半径R2与从动转子节圆Fj半径R2j满足如下关系：R2-R2j＝0～0.12R2j。
从动转子与主动转子的中心距A为R2j+R1j。
主动转子M的根圆半径R1g为A-R2，从动转子F的根圆半径R2g为A-R1。
本发明的螺杆泵转子齿型由四段、五段或六段圆弧组成，其优点是型线没有尖点而光滑，耐磨性好，转子的使用寿命长，泄漏三角形小，密封性好。
四.附图说明
下面附图对从动转子F和主动转子M端面齿型的创生作详细说明：
图1为当转子端面齿型只由这四段圆弧性质的曲线组成时，螺杆泵转子端面齿型的组成示意图。
图2为双螺杆泵单边对称转子端面齿型示例。
图3为双螺杆泵双边转子对称端面齿型示例。
五.具体实施方式
根据图2、图3所示的螺杆泵转子端面齿型，从动转子F齿型由a2b2、b2c2、c2d2、d2e2、e2f2、f2a2六段组成，主动转子M齿型由a1b1、b1c1、c1d1、d1e1、e1f1、f1a1六段组成。
首先确定节圆半径R2j。再根据齿数比可确定R1j。然后根据条件：A＝R1j+R2j，可确定中心距A。根据条件：R2-R2j＝0～0.12R2j，在选定0～0.12R2j中一个数值后，可确定从动转子F齿顶圆半径R2。根据条件：R1/R2＝1～2，在选定1～2中一个数值后，可确定R1。根据条件：A＝R2g+R1，可确定R2g。根据条件：A＝R2+R1g，可确定主动转子M根圆半径R1g。
根据条件：R4＝0～0.14R2j，在选定0～0.14R2j中一个数后，可确定R4。在O1O2连线上，距主动转子M齿顶圆上d1点R4处可确定O4点位置，在主动转子M上，以O4点为圆心，以R4为半径，可确定圆弧d1e1段。
在从动转子F上，可作出d1e1段的圆弧包络线d2e2段，根据e2点距节圆Fj的距离为0～0.12R2j，可确定e2点位置。
根据e2f2段圆弧与d2e2段相切于e2点，与从动转子F齿顶圆相切于f2点，可确定e2f2段圆弧的圆心位置O3点、半径R3、直线O2O3f2的位置角φO3，以O3点为圆心，以R3为半径，在从动转子F上可作出e2f2段。
在主动转子M上，可作出e2f2段的圆弧包络线e1f1段。
根据φ2满足：(i2/i1)φ2＝80°～100°，在选定80°～100°中一个角度后，可确定φ2值。在从动转子F上，以O2点为圆心，以R2为半径，可作出f2a2段，根据φ2可确定a2点位置。
在主动转子M上，以O1点为圆心，以R1g为半径，可作出圆弧f1a1段，根据圆心角(i2/i1)φ2可确定a1点位置。
根据：φ2+φ1+2φO3＝360°/i2(从动转子齿数)，可确定φ1值。在从动转子F上，以O2点为圆心，以R2g为半径，可作出c2d2段。
在主动转子M上，以O1为圆心，以R1为半径，可作出c1d1段圆弧，根据圆心角(i2/i1)φ1可确定c1点位置。
在从动转子F上，以角c2O2d2的平分线O2L2为对称轴，可作出d2e2段、e2f2段的对称型线b2c2段、a2b2段。
在主动转子M上，以角c1O1d1的平分线O1L1为对称轴，可作出d1e1段、e1f1段的对称型线b1c1段、a1b1段。
至此，双螺杆泵主动和从动转子的端面齿型已完全作出。
需要说明的是：以上所述附图和说明，仅为本发明的几种比较理想的实施示例，并非限制本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种螺杆泵转子端面齿型，螺杆端面齿型包含四段圆弧性质的齿曲线，相邻的两段齿曲线在连接点处具有公切线，其特征在于：当只由这四段圆弧性质的曲线组成时：(1)从动转子的组成齿曲线依次为第一小圆弧(1)、第一圆弧包络线(2)、第二圆弧包络线(3)、第二小圆弧(4)；(2)主动转子的组成齿曲线依次为第一圆弧包络线(5)、第一小圆弧(6)、第二小圆弧(7)、第二圆弧包络线(8)，其中，主动转子上的第一圆弧包络线(5)是从动转子上的第一小圆弧(1)的共轭齿曲线，主动转子上的第二圆弧包络线(8)是从动转子上的第二小圆弧(4)的共轭齿曲线，从动转子上的第一圆弧包络线(2)是主动转子上的第一小圆弧(6)的共轭齿曲线，从动转子上的第二圆弧包络线(3)是主动转子上的第二小圆弧(7)的共轭齿曲线。
2.根据权利要求1所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：在权利要求1的四段曲线基础上，在主动转子齿顶加上齿顶圆弧，在从动转子齿根加上齿根圆弧，这样组成齿曲线为五段。
3.根据权利要求1所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：在权利要求1的四段曲线基础上，在从动转子齿顶加上齿顶圆弧，在主动转子齿根加上齿根圆弧，这样组成齿曲线为五段。
4.根据权利要求1所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：在权利要求1的四段曲线基础上，在从动转子和主动转子的齿顶和齿根同时都加上齿顶圆弧和齿根圆弧，这样组成齿曲线为六段，具体如下：
(1)从动转子(F)的型线组成：
从动转子第一齿曲线(c2d2)段：圆弧，是圆心(O2)为从动转子(F)的中心、半径(R2g)等于从动转子齿根圆半径的圆弧；
从动转子第二齿曲线(d2e2)段：圆弧包络线，是当主动转子节圆(Mj)沿从动转子节圆(Fj)作纯滚动时，由主动转子第二齿曲线(d1e1)段运动所形成轨迹的包络线；
从动转子第三齿曲线(e2f2)段：圆弧，是圆心(O3)在从动转子齿顶圆和从动转子中心的连线上、半径(R3)等于该圆心(O3)到从动转子齿顶距离的圆弧；
从动转子第四齿曲线(f2a2)段：圆弧，由在从动转子(F)上，圆心(O2)为从动转子(F)的中心、半径(R2)等于从动转子齿根圆半径的圆弧形成；
从动转子第五齿曲线(a2b2)段：圆弧，由在从动转子(F)上，与从动转子第三齿曲线(e2f2)段关于角c2O2d2的角平分线对称形成；
从动转子第六齿曲线(b2c2)段：圆弧包络线，由在从动转子(F)上，与从动转子第二齿曲线(d2e2)段关于角c2O2d2的角平分线对称形成；
(2)主动转子(M)的型线组成：
主动转子第一齿曲线(c1d1)段：圆弧，是圆心(O1)为主动转子(M)的中心、半径(R1)等于主动转子齿顶圆半径的圆弧；
主动转子第二齿曲线(d1e1)段：圆弧，是圆心(O4)在主动转子、从动转子中心连线(O1O2)上的、半径(R4)等于该圆心(O4)到主动转子齿顶圆之间距离的圆弧；
主动转子第三齿曲线(e1f1)段：圆弧包络线，是当从动转子节圆(Fj)沿主动转子节圆(Mj)作纯滚动时，由从动转子第三齿曲线(e2f2)段运动所形成轨迹的包络线；
主动转子第四齿曲线(f1a1)段：圆弧，是圆心(O1)为主动转子(M)的中心、半径(R1g)等于主动转子齿根圆半径的圆弧形成；
主动转子第五齿曲线(a1b1)段：圆弧包络线，是当从动转子节圆(Fj)沿主动转子节圆(Mj)作纯滚动时，由从动转子第五齿曲线(a2b2)段运动所形成轨迹的包络线，它与圆弧包络线(e1f1)段关于角c1O1d1的角平分线对称；
主动转子第六齿曲线(b1c1)段：圆弧，由在主动转子(M)上的圆弧(d1e1)段关于角c1O1d1的角平分线对称形成。
5.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：从动转子(F)和主动转子(M)上的相邻齿曲线的连接点处光滑过渡，具有公切线。
6.根据权利要求4所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：从动转子(F)上齿顶圆弧圆心角(φ2)满足：(i2/i1)×φ2＝80°～100°，这里i2为从动转子齿数，i1为主动转子齿数。
7.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：与齿顶和圆弧包络线均相连的小圆弧的圆心(O3)点在从动转子节圆(Fj)内。
8.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：在从动转子(F)上，与齿顶和圆弧包络线均相连的小圆弧在节圆(Fj)内的端点(e2)距节圆(Fj)的距离为0～0.12R2j，R2j为从动转子节圆(Fj)半径。
9.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：主动转子(M)上圆弧(d1e1)段的半径(R4)为0～0.14R2j，R2j为从动转子节圆(Fj)半径。
10.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：主动转子(M)与从动转子(F)的齿数和不小于3，从动转子(F)齿数减主动转子(M)齿数的齿数差为0或1。
11.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：从动转子(F)与主动转子(M)的齿型有单边对称型和双边对称型两种类型；当齿型为单边对称时，从动转子齿顶圆半径(R2)不大于从动转子节圆(Fj)半径(R2j)；当齿型为双边对称型时，满足如下关系：R2-R2j＝0～0.12R2j，R2为从动转子齿顶圆半径，R2j为从动转子节圆(Fj)半径。
12.根据权利要求1至4之一所述的螺杆泵转子端面齿型，其特征在于：也被用于制造螺杆压缩机转子，主动转子(M)与从动转子(F)的齿数和不小于5，从动转子(F)齿数减主动转子(M)齿数的齿数差不大于2。
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