CN110762011A - 一种爪式泵转子及爪式泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爪式泵转子及爪式泵，转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，多项式曲线段A₃A₄，中间过渡圆弧段A₄A₅，多项式曲线的共轭曲线段A₅A₆以及齿根圆弧段A₆A₁组成；所述的多项式曲线段A₃A₄与齿顶圆弧段A₂A₃相切；两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。本发明增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了经过优化后的爪式泵的容积效率，节能性能，受力性能等。相比其他常规泵型，有易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

Description

一种爪式泵转子及爪式泵

技术领域

本发明属于机械设计领域，具体涉及一种爪式泵转子及爪式泵。

背景技术

爪式泵是一种容积式回转泵，多用于获得干燥、低污染的高真空环境、压缩洁净气体，在现代工业中有着广泛的应用。它继承了回转机械寿命长，运转可靠，振动小，噪音低，工作平稳，无喘振现象等诸多优点，同时具有无气阀等易损件，强制吸排气，加工简单等特点，近年来，成为中小干式泵的首选泵型。爪式泵中的核心部件为两个转子，转子型线的选取决定了转子的结构，从而影响着泵的整体运行性能。对转子的优化设计也是设计与制造高性能爪式泵的关键技术。然而，目前的爪式泵型线的形状参数可变空间不足，导致优化所能寻找到的型线形状单一，导致了采用该型线的爪式泵已经无法适应于当前多变的应用场合与多变的应用性能要求，而且增加形状参数的可变空间，还能有效的提高优化后的爪式泵性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中爪式泵形状可变空间不足及转子型线尖点导致应力集中较大的问题，提供一种爪式泵转子及爪式泵，能够扩展爪式泵型线的设计参数空间，消除转子型线中的尖点问题，也极大的增加了爪式泵转子形状的多样性。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

爪式泵转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，多项式曲线段A₃A₄，中间过渡圆弧段A₄A₅，多项式曲线的共轭曲线段A₅A₆以及齿根圆弧段A₆A₁组成；项式曲线段A₃A₄与齿顶圆弧段A₂A₃相切；两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。

转子型线的齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径r_p为：

转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

转子型线的圆弧段A₆A₁的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量。

转子型线的多项式曲线段A₃A₄的方程为：

其中，参数β与多项式次数m为可设计变量，m取＞1的任意实数。

转子型线的圆弧段A₄A₅的参数方程为：

转子型线的多项式共轭曲线段A₅A₆的参数方程为：

其中，中间变量

表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量θ表示为：

本发明还提供一种了爪式泵，具有所述的爪式泵转子。

相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

将原始转子型线的外摆线段A₃A₄改为与圆弧段A₂A₃相切的多项式曲线，相应的，与之啮合的曲线段A₅A₆改为多项式曲线的共轭曲线，从而增加了设计变量β，且通过改变多项式曲线段A₃A₄的次数也可以改变曲线段A₃A₄与曲线段A₅A₆的形状而改变转子型线形状。加之所选取的多项式曲线A₃A₄与圆弧段A₂A₃相切从而消除了尖点A₃。本发明增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了经过优化后的爪式泵的容积效率，节能性能，受力性能等。相比其他常规泵型，有易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

附图说明

图1原始转子型线示意图；

图2本发明转子型线示意图；

图3本发明转子型线啮合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，原始爪式泵型线由外摆线段A₁A₂，圆弧段A₂A₃，外摆线段A₃A₄，中间过渡圆弧段A₄A₅，可与外摆线段A₃A₄啮合的组成外摆线段A₅A₆以及圆弧段A₆A₁组成，其中

由图1可见，该类型线由参数r₁，r₂与α唯一决定，独立参数较少。且此类型线存在尖点A₂，A₃，A₄与A₅，导致其在运行过程中转子会产生较大的应力集中问题。

如图2-3所示，本发明将原始转子型线的外摆线段A₃A₄改为与圆弧段A₂A₃相切的多项式曲线，相应的，与之啮合的曲线段A₅A₆改为多项式曲线的共轭曲线，从而增加了设计变量β，且通过改变多项式曲线段A₃A₄的次数也可以改变曲线段A₃A₄与曲线段A₅A₆的形状而改变转子型线形状。加之所选取的多项式曲线A₃A₄与圆弧段A₂A₃相切从而解决了尖点A₃。

本发明的爪式泵转子型线由首尾依次连接的外摆线段，齿顶圆弧段，多项式曲线段，中间过渡圆弧段，多项式曲线的共轭曲线段，以及齿根圆弧段组成。

在转动啮合过程中，两个转子能够实现正确的啮合。

转子型线的齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径r_p为：

转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量。

转子型线的多项式曲线段A₃A₄的方程为：

其中，参数β与多项式次数m为可设计变量，m可取＞1的任意实数。

转子型线的圆弧段A₄A₅的参数方程为：

转子型线的多项式共轭曲线段A₅A₆的参数方程为：

其中，中间变量

表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量θ表示为：

转子型线的圆弧段A₆A₁的参数方程为：

转子型线可按上述参数方程所求取的曲线段依次首尾连接示出。

结合以上所述，型线由齿顶圆弧段半径r₂，齿根圆弧段半径r₁，齿顶圆弧段中心转角α，多项式曲线中心转角β与多项式曲线段的多项式次数m为唯一决定。

本发明具体应用时的设计过程如下：

1、由体积大小与抽气速率优选齿顶圆弧段半径r₂，齿根圆圆弧端半径r₁。

2、由气体的密封性要求优选齿顶宽参数α。

3、由受力性能与抽气速率多项式优选多项式曲线段的中心转角参数β与多项式次数m。

4、由确定中间过渡圆弧段半径。

本发明的意义在于，爪式泵转子采用该型线可以消除尖点A₃，增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了经过优化后的爪式泵的容积效率，节能性能，受力性能等。使得，相比其他常规泵型，有易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的条件下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均会落入权利要求所划定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种爪式泵转子，其特征在于：转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，多项式曲线段A₃A₄，中间过渡圆弧段A₄A₅，多项式曲线的共轭曲线段A₅A₆以及齿根圆弧段A₆A₁组成；所述的多项式曲线段A₃A₄与齿顶圆弧段A₂A₃相切；

两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。

2.根据权利要求1所述的爪式泵转子，其特征在于：

转子型线的齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径r_p为：

转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

3.根据权利要求2所述的爪式泵转子，其特征在于：

转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

转子型线的圆弧段A₆A₁的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量。

4.根据权利要求3所述的爪式泵转子，其特征在于：

转子型线的多项式曲线段A₃A₄的方程为：

其中，参数β与多项式次数m为可设计变量，m取＞1的任意实数。

5.根据权利要求4所述的爪式泵转子，其特征在于：

转子型线的圆弧段A₄A₅的参数方程为：

6.根据权利要求5所述的爪式泵转子，其特征在于：

转子型线的多项式共轭曲线段A₅A₆的参数方程为：

其中，中间变量

表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量θ表示为：

7.一种爪式泵，其特征在于：具有权利要求1-6中任意一项所述的爪式泵转子。

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