CN102536830B

CN102536830B - 自共轭转子

Info

Publication number: CN102536830B
Application number: CN201210034049.XA
Authority: CN
Inventors: 王新华; 刘晋浩; 刘维甲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: CN102536830A

Abstract

本发明公开了一种自共轭转子，包括两个相同并相互共轭啮合的自共轭转子，两个自共轭转子互为定义转子和共轭转子。在相互共轭啮合时，除了在相位上，左转子比右转子超前π/2外，转子形状是完全相同的。转子之间没有定义转子与共轭转子之分，即互为定义转子与共轭转子。每个转子可以分为四部分，部分之间相互反对称，每个部分都是转子的四分之一的外形曲线，由定义曲部分和共轭曲线部分组成，且定义曲线部分决定了共轭曲线部分。当这种自共轭转子被应用到进行周期性循环膨胀、压缩运动的机械上时，可以降低工作腔室的泄漏量，减少噪音和振动，进一步提高压缩比与输送容积，达到高效节能的目的。在循环转动过程中，流体是被强制地从输入端转运到输出端。

Description

自共轭转子

技术领域

本发明涉及一种共轭转子，尤其涉及一种自共轭转子。

背景技术

目前，虽然有关应用于周期性循环膨胀、压缩运动的机械如真空泵、空压机、压缩机、增压器等的专利已经很多，但大都是从各个机械本身出发，从整体构造上去解决或提升密封、膨胀、压缩的问题，从单个零件或部件去解决这一问题的还并不是很多，转子作为其重要工作组成部分，它的性能很大程度上决定了机械的整体性能，转子的形式可以分为很多种，外形来看，转子有齿式转子、爪式转子等，其中齿式转子的应用已经十分广泛，但存在着泄露问题，爪式转子是一种新型的转子，如申请号为1,426,820、4,138,848、4,224,016、4,324,538、4,406,601、4,430,050、5,149,256的美国专利等，公开的爪式转子的构造都存在着两爪曲线在尖部形成不连续，左右两个转子形状尺寸不同，相差较大。导致当其被应用于进行膨胀、压缩周期性循环运动的机械上时，该定义转子、共轭转子及腔室，在两转子啮合转动产生膨胀压缩的过程中，两爪会在尖部运转不顺畅，啮合不佳，产生噪音和振动甚至是磨损，从而降低使用寿命；同时，与本专利所定义的转子构造相比，输送容积偏小。再如申请号为200510088855.5、200510097134.0、200610000459.7、200610000458.2的中国专利等，能够由不同参数定义取得的相互啮合的定义转子与共轭转子，当它应用于进行周期性膨胀、压缩运动的机械上时，虽然在膨胀压缩过程通过不同线形作平滑连接，使得进、排气过程顺畅，解决了在运转过程中噪音和振动的问题，但也存在着曲线复杂，加工不易，压缩比提升有限，输送容积偏小等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以提高输送容积，强制输送，并降低工作腔室的泄漏量、减少噪音和振动、进一步提高压缩比、高效节能的自共轭转子。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的自共轭转子，包括两个相同并相互共轭啮合的自共轭转子，两个自共轭转子互为定义转子和共轭转子，两个自共轭转子啮合时，左转子的相位比右转子的相位超前π/2；

所述自共轭转子的外形曲线包括相同的四部分，各部分之间相互对称，每个部分是转子的四分之一外形曲线；

所述转子的四分之一外形曲线位于通过转子节圆圆心的竖直直线和水平直线之间，包括定义曲线部分和由其决定的共轭曲线部分，所述定义曲线部分和共轭曲线部分以通过转子节圆圆心的45°线隔开；

所述定义曲线部分包含依次连接的第一圆弧、直线、第二圆弧，所述共轭曲线部分包括依次连接的第一曲线、第二曲线、第三曲线；

所述第一圆弧的圆心位于所述竖直直线上，所述第二圆弧的圆心与转子节圆的圆心重合，所述第二圆弧的半径与转子节圆的半径相同，所述直线与所述第一圆弧和第二圆弧分别相切。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的自共轭转子，由于包括两个相同并相互共轭啮合的自共轭转子，两个自共轭转子互为定义转子和共轭转子，在相互共轭啮合时，除了在相位上，左转子比右转子超前π/2外，转子是相同的，转子之间没有定义转子与共轭转子之分，互为定义转子与共轭转子，每个转子可以分为四部分，部分之间相互对称，每个部分都是转子的四分之一的外形曲线，由定义曲部分和共轭曲线部分组成，且定义曲线部分决定了共轭曲线部分，两段曲线以通过转子节圆圆心的45°线隔开。当这种自共轭转子被应用到进行周期性循环膨胀、压缩运动的机械上时，可以降低工作腔室的泄漏量，减少噪音和振动，进一步提高压缩比与输送容积，达到高效节能的目的。

附图说明

图1为本发明实施例中自共轭转子四分之一外形曲线示意图；

图2为本发明实施例中自共轭转子外形曲线示意图；

图3为本发明实施例中自共轭转子啮合示意图；

图4为本发明实施例中不同参数r、yr、R时，自共轭转子外形曲线的变化示意图。

附图标记说明：

左转子节圆圆心O；右转子节圆圆心O’；节圆半径R；

直线L1，L2，BC，B’C’，B”’C”’，B”C”；

点A，B，C，D，E，F，G；点B’，C’，D’，E’，F’，G’；

点A”’，B”’，C”’，D”’，E”’，F”’；点B”，C”，D”，E”，F”；

圆弧AB，AB’，A”’B”’，A”’B”，CD，C’D’，C”’D”’，C”D”；

曲线DE，D’E’，D”’E”’，D”E”，EF，E”F”，E”’F”’，E’F’，FG，F’G’，F”G’，F”’G；

夹角α；

五个具体实施例的自共轭转子外形曲线示意1，2，3，4，5。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的自共轭转子，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括两个相同并相互共轭啮合的自共轭转子，两个自共轭转子互为定义转子和共轭转子，两个自共轭转子啮合时，左转子的相位比右转子的相位超前π/2；

所述定义曲线部分包含依次连接的第一圆弧AB、直线BC、第二圆弧CD，所述共轭曲线部分包括依次连接的第一曲线DE、第二曲线EF、第三曲线FG；

所述第一圆弧AB的圆心位于所述竖直直线上，所述第二圆弧CD的圆心与转子节圆的圆心重合，所述第二圆弧CD的半径与转子节圆的半径相同，所述直线BC与所述第一圆弧AB和第二圆弧CD分别相切。

所述定义曲线部分满足公式：α＝arcsin((R-r)/yr)，式中：

α为直线BC与第二圆弧CD的切点C与转子节圆的圆心的连线与所述水平直线的夹角；

R为转子节圆的半径；

r为第一圆弧AB的半径；

yr为第一圆弧AB的圆心与转子节圆的圆心之间的距离。

具体实施例：

如图1、图2、图3所示：

鉴于自共轭转子对称和自共轭的特点，每个转子可以分为四部分，部分之间相互对称，每个部分都是转子的四分之一的外形曲线，自共轭转子外形曲线可以通过先取得自共轭转子四分之一外形曲线，再由对称取得。自共轭转子四分之一外形曲线由定义曲部分和共轭曲线部分组成，以参数化取得相互共轭啮合的一对转子，转子是相同的，转子之间没有定义转子与共轭转子之分，互为定义转子与共轭转子，定义曲线部分决定了共轭曲线部分，两段曲线以通过转子节圆圆心的45°线隔开。

具体自共轭转子四分之一外形曲线的取得包括如下步骤：

如图1所示，指定左、右两啮合的转子节圆半径是R，两节圆的圆心分为O、O’，中心距为2R。

通过圆心O点作竖直直线L1，作水平直线L2；

指定左转子四分之一外形曲线中定义曲线部分的第一圆弧AB的半径r，并保证第一圆弧AB的圆心自左转子节圆圆心O沿L1向上平移yr，与L1交于A点；

指定第二圆弧CD的半径R，且第二圆弧CD的圆心与左转子节圆的圆心O重合；

在第一圆弧AB与第二圆弧CD之间构造一条直线BC分别相切第一圆弧AB于B点，第二圆弧CD于C点，连接CO，直线CO与水平直线L2的夹角为α，α＞45°，上述所指定的参数之间满足α＝arcsin((R-r)/yr)。

通过圆心O作45°线与第二圆弧CD交于D点，此时，第一圆弧AB，直线BC，第二圆弧CD就组成了转子四分之一外形曲线的定义曲线部分ABCD。

以左转子节圆圆心O分别产生圆弧DC，直线CB，圆弧BA的共轭曲线，它们依次是第一曲线DE，第二曲线EF，第三曲线FG。第三曲线FG交水平直线L2于G。此时，第一曲线DE，第二曲线EF，第三曲线FG就组成了对应转子四分之一外形曲线中定义曲线部分的共轭第一曲线DEFG。

连接上述的第一圆弧AB，直线BC，第二圆弧CD，第一曲线DE，第二曲线EF，第三曲线FG就取得了包含定义曲线部分和共轭曲线部分的转子四分之一外形曲线ABCDEFG。

如图2所示，取得自共轭转子四分之一的外形曲线后，利用对称关系取得整个转子的外形曲线，它由四部分外形曲线组成分别是外形曲线ABCDDEFG、外形曲线AB’C’D’E’F’G’、A”’B”’C”’D”’E”’F”’G、A”’B”C”D”E”F”G’。其中，外形曲线ABCDDEFG和外形曲线AB’C’D’E’F’G’关于直线L1对称；外形曲线ABCDEFG和外形曲线A”’B”’C”’D”’E”’F”’G关于直线2对称；外形曲线A”’B”C”D”E”F”G’和外形曲线ABCDEFG关于圆心O对称。

如图3所示，为本发明自共轭转子的一对转子的啮合图，转子是相同的，转子之间没有定义转子与共轭转子之分，互为定义转子与共轭转子，不同的是，啮合时，在相位上左转子比右转子超前π/2。

如图4所示，为本发明自共轭转子的具体实施例，其中节圆半径R采用100mm、r则分别采用50mm、60mm、70mm、80mm、90mm，与r对应的yr则依次采用50mm、40mm、30mm、20mm、10mm。图4中所示的是在此条件下自共轭转子的外形变化，在图中按顺序依次标记为5、4、3、2、1。如此类推，实际应用时可以根据需要自行调整。

通过本发明设计出的自共轭转子，当应用于那些进行周期性循环膨胀、压缩运动的机械上，转子与腔壁之间组成的工作腔室的膨胀、压缩运动是通过自共轭转子之间的啮合实现的，因为自共轭转子的外形曲线是以不同曲线连接而成的，所以能够使得在运转的过程中不会有噪音和振动产生，且一对啮合的自共轭转子，除了在相位上，左转子比右转子超前π/2，转子是相同的，转子之间没有定义转子与共轭转子之分，互为定义转子与共轭转子，转子的外形曲线也比较简单，加工制造方便，互换性强，且具备了一般共轭啮合转子的定义转子外形曲线相对于共轭转子的外形曲线中的圆弧产生的共轭曲线为一圆弧，能有效的提高工作腔室的密封性，降低泄露，减少噪音和振动，进一步提高压缩比和输送容积，达到高效节能的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种自共轭转子，其特征在于，包括两个相同并相互共轭啮合的自共轭转子，两个自共轭转子互为定义转子和共轭转子，两个自共轭转子啮合时，左转子的相位比右转子的相位超前π/2；

每个自共轭转子的外形曲线包括相同的四部分，各部分之间相互对称，每个部分是转子的四分之一外形曲线；

所述转子的四分之一外形曲线位于通过转子节圆圆心的竖直直线和水平直线之间，包括定义曲线部分和由该定义曲线部分决定的共轭曲线部分，所述定义曲线部分和共轭曲线部分以通过转子节圆圆心的45°线隔开；

所述定义曲线部分包含依次连接的第一圆弧(AB)、直线(BC)、第二圆弧(CD)，所述共轭曲线部分包括依次连接的第一曲线(DE)、第二曲线(EF)、第三曲线(FG)；

所述第一圆弧(AB)的圆心位于所述竖直直线上，所述第二圆弧(CD)的圆心与转子节圆的圆心重合，所述第二圆弧(CD)的半径与转子节圆的半径相同，所述直线(BC)与所述第一圆弧(AB)和第二圆弧(CD)分别相切。

2.根据权利要求1所述的自共轭转子，其特征在于，所述定义曲线部分满足公式：α＝arcsin((R-r)/yr)，式中：

α为直线(BC)与第二圆弧(CD)的切点(C)与转子节圆的圆心的连线与所述水平直线的夹角；

R为转子节圆的半径；

r为第一圆弧(AB)的半径；

yr为第一圆弧(AB)的圆心与转子节圆的圆心之间的距离。