CN102493848B - 涡旋膨胀机涡旋盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋盘中心起始端为圆弧，涡旋盘外壁为与涡旋盘中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线型，涡旋盘内壁包括与涡旋盘外壁相平行的渐开线段和直线段，渐开线段起始端和涡旋盘中心起始端圆弧的内端点通过直线段相连，且直线段分别与渐开线段起始端以及涡旋盘中心起始端圆弧的内端点相切，增大了涡旋盘中心腔的体积，即增大了涡旋膨胀机的吸气容积，从而提高了涡旋膨胀机的输出功率。

Description

涡旋膨胀机涡旋盘
技术领域
本发明涉及一种机械零部件领域，尤其涉及一种涡旋膨胀机涡旋盘。
背景技术
气动控制装置在近年来得到了较快的发展，与电气设备相比，气动控制装置具有更强的抗干扰能力、抗辐射能力及牢固性，而且随着无油气动系统的发展，使其特别适用于防火防爆要求很高的场合。
涡旋膨胀机的工作原理可以看成是一台反向运行的涡旋压缩机：高压气体通过固定涡旋盘中心开设的进气孔进入膨胀腔，随着气体的膨胀，运动涡旋盘旋转完成气动过程，它既能利用高压空气的传动力，又能利用高压空气的膨胀力，因此其能量转化效率要比传统的气缸式或轮叶式等气动机的转化效率要高得多。
到目前为止涡旋膨胀机还没有商业化的产品出现，由涡旋压缩机改造而成，且并未改动涡旋压缩机内部结构，仅对外部辅助设施进行改进：如去除涡旋压缩机主轴上的制冷风扇来减少不必要的功率消耗，以及在涡旋压缩机外部加一封闭机壳用以降低因外泄漏而造成的气体能量损失。
通过对其性能进行深入研究，发现涡旋膨胀机继承了涡旋压缩机高能量转化效率的优点，目前尚未有对涡旋压缩机内部结构进行改造以提高涡旋膨胀机输出功率和能量转化效率的报道。
由于在进行涡旋压缩机的设计时，为了得到较大的压缩比，会对型线的起始段进行修正，在渐开线的起始段用圆弧代替，从而增大了开始排气角，而这一修正反而导致了涡旋式膨胀机吸气容积的减小，而吸气容积的大小直接决定着气体输入功率的大小，在相同的效率下，输出功率与输入功率成正比，因此为了提高涡旋膨胀机的输出能力，增大吸气容积是重要途径。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种涡旋膨胀机涡旋盘，它具有增大了涡旋盘中心腔吸气容积，提高输出功率的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋盘中心起始端为圆弧，涡旋盘外壁为与涡旋盘中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线型，涡旋盘内壁包括与涡旋盘外壁相平行的渐开线段和直线段，渐开线段起始端和涡旋盘中心起始端圆弧的内端点通过直线段相连，且直线段分别与渐开线段起始端以及涡旋盘中心起始端圆弧的内端点相切。
圆弧方程：(x-4.7732)2+(y-2.018)2＝1.5359圆弧的半径为：1.2393mm，弧长为：2.1694。
涡旋盘内壁渐开线型的方程为：
Figure BDA0000124425290000021
其中：
Figure BDA0000124425290000022
基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。
涡旋盘内壁直线段的方程为：
y＝-1.8125x+8.5487
其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074。
涡旋盘外壁渐开线型的方程为：
Figure BDA0000124425290000023
其中：
Figure BDA0000124425290000024
基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。
以基圆圆心为坐标原点建立直角坐标系，基圆半径r＝2.8，渐开线发生角α＝0.6，涡旋盘渐开线圈数为2.18。
涡旋盘内壁渐开线方程为：
Figure BDA0000124425290000025
其中：
涡旋盘外壁渐开线方程为：
Figure BDA0000124425290000027
其中：
Figure BDA0000124425290000028
A点渐开线展开角：
Figure BDA0000124425290000029
B点渐开线展开角：
Figure BDA00001244252900000210
则A点坐标为：(5.9945，1.8074)，B点坐标为：(-11.3488，0.8661)。
圆弧AD的方程为：
(x-4.7732)2+(y-2.018)2＝1.5359       (3)
其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074
D点坐标为：(4.2132，0.9125)
为了保持型线连续性和光滑性，过点D作BF渐开线的切线，设点F的渐开线展开角为
Figure BDA0000124425290000031
则F和G坐标分别表示为：
Figure BDA0000124425290000032
Figure BDA0000124425290000033
设直线GF的斜率为k1，直线段DF的斜率为k2。
因为直线GF与直线段DF垂直，则k1·k2＝-1，由此可求出
Figure BDA0000124425290000034
则直线段DF方程为：
y＝-1.8125x+8.5487
其中：2.2632≤x≤4.2132，0.9125≤y≤4.4467。
本发明涡旋膨胀机吸气容积Vs为中心腔室容积的大小，其体积可由公式获得
Vs＝2h(S1L-SL1-S1S)       (6)
其中：h为涡盘高度；S1L为涡旋盘内壁面型线所围面积，SL1是动静涡盘基圆之间所围面积，S1S为涡旋体壁厚部分投影面积；S1L和SL1完全取决于涡旋机结构参数，其值不易修正，可知涡旋齿端型线修正使得S1S增大，进而减小了涡旋膨胀机的吸气容积，同时膨胀开始角减小，直接导致涡旋膨胀机气体输入功率的减小，为此需对型线齿端重新修正，使膨胀开始角后移，以改善涡旋膨胀机的工作性能。
测绘获得的涡旋压缩机涡旋体齿端的坐标图，可知涡旋压缩机结构设计时采用了圆弧加直线的方法实现了排气角后移，但却导致了涡旋膨胀机吸气容积的降低，为此在保持型线连续性、光滑性以及系统稳定性的基础上，采用渐开线加直线的修正方法，完成涡旋膨胀机的型线修正，可使S1S减小阴影部分面积。
本发明的有益效果：
本发明增大了涡旋盘中心腔的体积，即增大了涡旋膨胀机的吸气容积，从而提高了涡旋膨胀机的输出功率。
附图说明
图1为涡旋压缩机涡旋盘线形图；
图2为涡旋盘起始段轮廓示意图；
图3为涡旋盘内壁面型线所围面积S1L示意图；
图4为动静涡盘基圆之间所围面积SL1示意图；
图5为涡旋体壁厚部分投影面积S1S示意图。
其中，1.圆弧AD，2.涡旋盘外壁，3.涡旋盘内壁，4.直线段DF。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋盘中心起始端为圆弧，涡旋盘外壁2为与涡旋盘中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线型，涡旋盘内壁3包括与涡旋盘外壁2相平行的渐开线段和直线段，渐开线段起始端和涡旋盘中心起始端圆弧的内端点通过直线段相连，且直线段分别与渐开线段起始端以及涡旋盘中心起始端圆弧的内端点相切。
圆弧方程：(x-4.7732)2+(y-2.018)2＝1.5359圆弧的半径为：1.2393mm，弧长为：21694。
涡旋盘内壁3渐开线型的方程为：
其中：
Figure BDA0000124425290000042
基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。
涡旋盘内壁3直线段的方程为：
y＝-1.8125x+8.5487
其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074)。
涡旋盘外壁2渐开线型的方程为：
Figure BDA0000124425290000043
其中：
Figure BDA0000124425290000044
基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。
以基圆圆心为坐标原点建立直角坐标系，基圆半径r＝2.8，渐开线发生角α＝0.6，涡旋盘渐开线圈数为2.18。
涡旋盘内壁3渐开线方程为：
Figure BDA0000124425290000045
其中：
Figure BDA0000124425290000046
涡旋盘外壁2渐开线方程为：
其中：
Figure BDA0000124425290000052
A点渐开线展开角：B点渐开线展开角：
Figure BDA0000124425290000054
则A点坐标为：(5.9945，1.8074)，B点坐标为：(-11.3488，0.8661)。
圆弧AD1的方程为：
(x-4.7732)2+(y-2.018)2＝1.5359(3)
其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074
D点坐标为：(4.2132，0.9125)
为了保持型线连续性和光滑性，过点D作BF渐开线的切线，设点F的渐开线展开角为
Figure BDA0000124425290000055
则F和G坐标分别表示为：
Figure BDA0000124425290000056
Figure BDA0000124425290000057
设直线GF的斜率为k1，直线段DF4的斜率为k2。
因为直线GF与直线段段DF4垂直，则k1·k2＝-1，由此可求出
Figure BDA0000124425290000058
则直线段DF4方程为：
y＝-1.8125x+8.5487
其中：2.2632≤x≤4.2132，0.9125≤y≤4.4467。
如图4、图5、所示，作为涡旋膨胀机吸气容积计算图，
涡旋膨胀机吸气容积Vs为中心腔室容积的大小，其体积可由公式获得
Vs＝2h(S1L-SL1-S1S)       (6)
其中：h为涡盘高度S1L为涡旋盘内壁3面型线所围面积，SL1是动静涡盘基圆之间所围面积，S1S为涡旋体壁厚部分投影面积S1L和SL1完全取决于涡旋机结构参数，其值不易修正，可知涡旋齿端型线修正使得S1S增大，进而减小了涡旋膨胀机的吸气容积，同时膨胀开始角减小，直接导致涡旋膨胀机气体输入功率的减小，为此需对型线齿端重新修正，使膨胀开始角后移，以改善涡旋膨胀机的工作性能。
测绘获得的涡旋压缩机涡旋体齿端的坐标图，可知涡旋压缩机结构设计时采用了圆弧加直线的方法实现了排气角后移，但却导致了涡旋膨胀机吸气容积的降低，为此在保持型线连续性、光滑性以及系统稳定性的基础上，采用渐开线加直线的修正方法，完成涡旋膨胀机的型线修正，可使S1S减小阴影部分面积。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种涡旋膨胀机涡旋盘，其特征是，涡旋盘中心起始端为圆弧，涡旋盘外壁为与涡旋盘中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线型，涡旋盘内壁包括与涡旋盘外壁相平行的渐开线段和直线段，所述渐开线段起始端和涡旋盘中心起始端圆弧的内端点通过直线段相连，且直线段分别与渐开线段起始端以及涡旋盘中心起始端圆弧的内端点相切；
所述圆弧方程：(x-4.7732)2+(y-2.018)2＝1.5359，圆弧的半径为：1.2393mm，弧长为：2.1694；
所述涡旋盘内壁渐开线型的方程为：
Figure FDA00002818165900011
其中：
Figure FDA00002818165900012
基圆半径：r=2.8，渐开线发生角：α=0.6；
所述涡旋盘内壁直线段的方程为y=-1.8125x+8.5487
其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074；
所述涡旋盘外壁渐开线型的方程为：
Figure FDA00002818165900013
其中：
Figure FDA00002818165900014
基圆半径：r=2.8，渐开线发生角：α=0.6。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104121197B (zh) * 2013-12-05 2016-08-31 柳州易舟汽车空调有限公司 涡旋盘
CN105045204B (zh) * 2015-07-02 2017-11-21 天津航天长征火箭制造有限公司 正三角网格螺旋型加工轨迹生成方法
CN105298545B (zh) * 2015-11-16 2018-04-03 兰州理工大学 一种涡旋膨胀机涡旋盘
CN107829784B (zh) * 2017-05-12 2020-03-27 南昌大学 一种涡旋膨胀机涡旋盘
CN107178499B (zh) * 2017-05-15 2019-07-26 南昌大学 一种涡旋机排量型线修正方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994636A (en) * 1975-03-24 1976-11-30 Arthur D. Little, Inc. Axial compliance means with radial sealing for scroll-type apparatus
US6506512B1 (en) * 1999-09-28 2003-01-14 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Compression regenerative machine for fuel cell
CN1570390A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 重庆大学 涡旋压缩机
CN101691866A (zh) * 2009-09-18 2010-04-07 大富（深圳）科技有限公司 一种涡旋压缩机及其动静涡旋盘
CN201679720U (zh) * 2010-03-30 2010-12-22 安徽东升机电股份有限公司 改进的压缩机静涡旋盘渐开线起始角
CN202381124U (zh) * 2011-12-23 2012-08-15 山东大学 涡旋膨胀机涡旋盘

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994636A (en) * 1975-03-24 1976-11-30 Arthur D. Little, Inc. Axial compliance means with radial sealing for scroll-type apparatus
US6506512B1 (en) * 1999-09-28 2003-01-14 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Compression regenerative machine for fuel cell
CN1570390A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 重庆大学 涡旋压缩机
CN101691866A (zh) * 2009-09-18 2010-04-07 大富（深圳）科技有限公司 一种涡旋压缩机及其动静涡旋盘
CN201679720U (zh) * 2010-03-30 2010-12-22 安徽东升机电股份有限公司 改进的压缩机静涡旋盘渐开线起始角
CN202381124U (zh) * 2011-12-23 2012-08-15 山东大学 涡旋膨胀机涡旋盘

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