CN116378817A - 一种转子气缸 - Google Patents

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牛德春
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Abstract

本发明公开了一种转子气缸，涉及转子压缩机、真空泵领域，包括气缸本体和气缸内腔，气缸内腔中设置有三角转子和偏心曲轴，三角转子通过滚针轴承与偏心曲轴转动连接，固定槽内部通过弹性销安装有内齿圈，偏心曲轴的前端伸入内齿圈的内圈中，并固接有相位齿轮；相位齿轮与内齿圈啮合传动；本发明通过利用三角转子与内齿圈和相位齿轮及偏心曲轴的配合，能够替代传统的往复式活塞，便于使三角转子与气缸内腔之间实现无接触式的公转加自转运动，大幅减少了三角转子在机械运动时的阻力，能够提高热效率和功率密度；通过三角转子与气缸内腔之间的无接触运动，便于使提高三角转子的耐久性和使用寿命，有效延长一种转子气缸的使用寿命。

Description

一种转子气缸
技术领域
本发明涉及转子压缩机、真空泵领域，尤其涉及一种转子气缸。
背景技术
由于转子气缸与往复活塞式内燃机相比，由于改直线往复运动为旋转运动，省去曲柄连杆机构，体积小，振动小，噪声小，而且功率大；在发动机中，由于气缸内壁的表面与转子表面之间会产生摩擦，摩擦会导致转子和气缸内壁的表面磨损和加热；这种磨损和加热会影响发动机的性能和寿命；尤其是三角转子气缸，其内部的三角转子的三个顶角边工作时始终与气缸壁线接触，虽然在顶角上有类似活塞环一样的密封件，导致密封件长期在无法良好润滑的条件下工作，磨损十分严重，转子寿命短。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在转子与气缸内壁摩擦较大，从而造成转子使用寿命缩短的缺点，而提出的一种转子气缸。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种转子气缸，包括气缸本体和气缸内腔，所述气缸内腔中设置有三角转子和偏心曲轴，所述三角转子通过滚针轴承与偏心曲轴转动连接，所述三角转子的前端面开设有圆形的固定槽，所述固定槽内部通过弹性销安装有内齿圈，所述三角转子的后端面开设有与偏心曲轴曲臂段配合的圆形槽；所述偏心曲轴的前端伸入内齿圈的内圈中，并固接有相位齿轮；所述相位齿轮与内齿圈啮合传动；
所述固定槽的前端面开设有与弹性销配合的插槽，所述内齿圈的前端面外壁上开设有与插槽对应的插接孔，所述弹性销插接在插接孔与插槽内部。
优选地，所述气缸内腔内圈的气缸型线计算如下，气缸型线即圆外旋轮线可用下列方程表示：
Figure BDA0004166664620000021
式中R—创成半径、e—偏心距、α—主轴转角、a—转子与气缸间隙；X，Y是三角转子顶点的坐标，其运动轨迹即为气缸型线。
优选地，所述三角转子的转子型线计算为：三角转子的型线是气缸内壁圆外旋轮线的内包络线其型线方程可解析如下：
Figure BDA0004166664620000022
式中u和v是两个不独立的变量，其关系为：
3esin3 v+Rsin(2v-u)＝0
式中e—偏心距，式中x、y是三角转子外壁的坐标。
优选地，所述弹性销的开口为波纹条口状。
优选地，所述三角转子的外壁棱角为弧面状，且所述三角转子的外壁与气缸内腔之间不发生接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过利用三角转子与内齿圈和相位齿轮及偏心曲轴的配合，使得三角转子可以自定中心，便于三角转子与气缸内腔之间实现无接触式的公转加自转运动，大幅减少了三角转子在机械运动时的阻力，能够提高热效率和功率密度；通过三角转子与气缸内腔之间的无接触运动，便于提高三角转子的耐久性和使用寿命，有效延长一种转子气缸的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的后视结构示意图；
图3为本发明的主视立体结构示意图；
图4为本发明的后视立体结构示意图；
图5为本发明的气缸型线与转子型线展示状态示意图；
图6为本发明的弹性销立体结构示意图
图7为本发明的型线原理示意图。
图中序号：1、气缸本体；2、气缸内腔；3、三角转子；4、偏心曲轴；5、滚针轴承；6、内齿圈；7、相位齿轮；8、弹性销。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例：参见图1至图7，一种转子气缸，包括气缸本体1和气缸内腔2，气缸内腔2中设置有三角转子3和偏心曲轴4，三角转子3通过滚针轴承5与偏心曲轴4转动连接，三角转子3的前端面开设有圆形的固定槽，固定槽内部通过弹性销8安装有内齿圈6，三角转子3的后端面开设有与偏心曲轴4曲臂段配合的圆形槽；偏心曲轴4的前端伸入内齿圈6的内圈中，并固接有相位齿轮7；偏心曲轴4中部轴体的轴线与三角转子3的轴心相同，相位齿轮7与内齿圈6啮合传动；固定槽的前端面开设有与弹性销8配合的插槽，内齿圈6的前端面外壁上开设有与插槽对应的插接孔，弹性销8插接在插接孔与插槽内部，弹性销8的开口为波纹条口状；通过弹性销8则可以保持内齿圈6和相位齿轮7的正确位置，确保发动机正常工作；通过利用三角转子3替代传统的往复式活塞，便于使三角转子3与气缸内腔2之间实现无接触式的公转加自转运动，大幅减少了三角转子3在机械运动时的阻力，能够提高热效率和功率密度；同时，采用滚针轴承5、内齿圈6、相位齿轮7等高精度部件，使得三角转子3在气缸内腔2中运转更加稳定和耐久。
在本发明中，气缸内腔2内圈的气缸型线计算如下，气缸型线即圆外旋轮线可用下列方程表示：
Figure BDA0004166664620000041
式中R—创成半径、e—偏心距、α—主轴转角、a—转子与气缸间隙；X，Y是三角转子顶点的坐标；；P(X,Y)的参数方程如上式所示，下图中大圆Or绕小圆Ok滚动，P点为三角转子的其中的一个角，其参数方程的运动轨迹即为气缸型线。
在本发明中，三角转子3的转子型线计算为：三角转子3的型线是气缸内壁圆外旋轮线的内包络线其型线方程可解析如下：
Figure BDA0004166664620000051
式中u和v是两个不独立的变量，其关系为：
3esin3 v+Rsin(2v-u)＝0
式中e—偏心距，式中x、y是三角转子3外壁的坐标。
转子气缸的型线创成方法是：相位齿轮7不动，内齿圈6固定在三角转子3上，围绕相位齿轮7作滚动运动，所以三角转子3的坐标系发生转动，P(X,Y)的运动轨迹形成型线；三角转子3的型线创成方法是：固定三角转子3不动，气缸型线的坐标系转动，p(x,y)的运动轨迹为三角转子型线。
在本发明中，三角转子3的外壁棱角为弧面状，且三角转子3的外壁与气缸内腔2之间不发生接触，通过二者之间的无接触转子运动，便于提高三角转子3的耐久性和使用寿命，进而延长三角转子3发动机的使用寿命。
工作原理：在本实施例中，本发明中的三角转子3通过滚针轴承5固定在偏心曲轴4上，当偏心曲轴4转动时带动三角转子3实现公转，三角转子3上通过弹性销8将内齿圈6固定在三角转子3上，使得其与三角转子3一起绕偏心曲轴4公转；又因为，固定的相位齿轮7与三角转子3内齿圈6进行啮合，所以三角转子3和固定在三角转子3上的内齿圈6在公转的同时，通过相位齿轮7与内齿圈6的啮合实现三角转子3的自转；在三角转子3根据偏心曲轴4摆动路径在气缸内腔2中摆动时，通过转动连接的三角转子3因偏心曲轴4所产生的离心力，能够在内齿圈6与相位齿轮7的作用下使三角转子3在公转的同时自转，三角转子3的运动是自转与公转运动合成的结果，并且通过相位齿轮7与内齿圈6啮合能够防止三角转子3的外壁与气缸内腔2出现接触，进而达到无接触的转子运动状态，通过二者之间的无接触转子运动，便于使提高三角转子3的耐久性和使用寿命，进而延长一种转子气缸的使用寿命。
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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种转子气缸，包括气缸本体(1)和气缸内腔(2)，其特征在于：所述气缸内腔(2)中设置有三角转子(3)和偏心曲轴(4)，所述三角转子(3)与偏心曲轴(4)转动连接，所述三角转子(3)的前端面开设有圆形的固定槽，所述固定槽内部安装有内齿圈(6)，所述偏心曲轴(4)的前端伸入内齿圈(6)的内圈中，并固接有相位齿轮(7)；所述相位齿轮(7)与内齿圈(6)啮合传动用于三角转子(3)的转动定位。
2.根据权利要求1所述的一种转子气缸，其特征在于：所述三角转子(3)通过滚针轴承(5)与偏心曲轴(4)转动连接，所述内齿圈(6)通过弹性销(8)固定在固定槽内部，所述三角转子(3)的后端面开设有与偏心曲轴(4)曲臂段配合的圆形槽。
3.根据权利要求2所述的一种转子气缸，其特征在于：所述固定槽的前端面开设有与弹性销(8)配合的插槽，所述内齿圈(6)的前端面外壁上开设有与插槽对应的插接孔，所述弹性销(8)插接在插接孔与插槽内部。
4.根据权利要求1所述的一种转子气缸，其特征在于：所述气缸内腔(2)内圈的气缸型线计算如下，气缸型线即圆外旋轮线可用下列方程表示：
Figure FDA0004166664600000011
式中R—创成半径、e—偏心距、α—主轴转角、a—转子与气缸间隙；X，Y是三角转子顶点的坐标，其运动轨迹即为气缸型线。
5.根据权利要求1所述的一种转子气缸，其特征在于：所述三角转子(3)的转子型线计算为：三角转子的型线是气缸内壁圆外旋轮线的内包络线，其型线方程可解析如下：
Figure FDA0004166664600000021
式中u和v是两个不独立的变量，其关系为：
3esin3 v+Rsin(2v-u)＝0
式中e—偏心距，式中x、y是三角转子(3)外壁的坐标。
6.根据权利要求2所述的一种转子气缸，其特征在于：所述弹性销(8)的开口为波纹条口状。
7.根据权利要求1所述的一种转子气缸，其特征在于：所述三角转子(3)的外壁棱角为弧面状，且所述三角转子(3)的外壁与气缸内腔(2)之间不发生接触。
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