CN206017138U - 一种椭圆弧型罗茨转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种椭圆弧型罗茨转子，属于罗茨真空泵技术领域；本实用新型的左侧罗茨转子(1)的型线由4段曲线首尾光滑连接组成，依次为：第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1和第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1；2个相同的罗茨转子在同步异向双回转运动过程中能够实现正确的啮合；所提出的一种椭圆弧型罗茨转子具有气密性好、面积利用率高、转子外圆半径R1与节圆半径R2之比的范围大和便于加工的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及罗茨真空泵，特别涉及适用于罗茨真空泵的一种椭圆弧型罗茨转子。
背景技术
罗茨真空泵是一种回转式流体机械，通过2个能够相互啮合的罗茨转子进行同步异向双回转运动，在吸入端产生真空，形成压力差，从而实现气体的吸入和排出；罗茨转子的组成型线及其共轭啮合特性对转子的面积利用率和罗茨真空泵的密封性能、运行效率影响很大，因此罗茨转子型线的合理设计是至关重要的。
目前常用的罗茨转子型线有圆弧和圆渐开线的组合型线、摆线型转子型线、圆弧型转子型线；为了进一步提高其性能，申请号为200610155911.7、201310479887.2、201310122325.2的中国专利对常用的罗茨转子型线进行了改进，虽然改进后转子的面积利用率得到提高，但是出现了曲线之间不能光滑连接和组成曲线段过多的问题，进而导致转子在工作过程中泄漏增加和转子加工复杂的问题。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种椭圆弧型罗茨转子，该转子的型线由2段椭圆弧和2段椭圆弧共轭包络线组成，4段曲线之间光滑连接；椭圆弧型转子型线不仅能够实现全部型线的正确啮合，而且提高了转子的面积利用率，扩大了转子外圆半径R1与节圆半径R2之比的范围；对于丰富罗茨转子型线和促进罗茨真空泵、罗茨风机和凸轮转子泵的发展具有重要的意义。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种椭圆弧型罗茨转子，左侧罗茨转子(1)的型线由4段曲线首尾光滑连接组成，依次为：第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1和第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1，其特征是：连接点A1、C1、E1、G1均位于节圆上，∠A1O1B1＝∠C1O1B1＝45°，∠E1O1B1＝∠G1O1B1＝135°；第一椭圆弧段A1B1C1关于x轴对称，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1关于y轴对称，第一椭圆弧段A1B1C1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧段E1F1G1重合，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1重合。
一种椭圆弧型罗茨转子，左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)完全相同；左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)在同步异向双回转运动过程中能够实现正确的啮合；左侧罗茨转子(1)中的第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1、第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1分别与右侧罗茨转子(2)中的第三椭圆弧共轭包络线A2B2C2、第三椭圆弧段C2D2E2、第四椭圆弧共轭包络线E2F2G2、第四椭圆弧段G2H2A2进行正确的啮合。
一种椭圆弧型罗茨转子，左侧罗茨转子(1)中的5个参数满足以下关系：
R1＝a+l
l＜0.93958R2
以上：a—第一椭圆弧段A1B1C1的长半轴长度，mm；b—第一椭圆弧段A1B1C1的短半轴长度，mm；R1—转子外圆半径，mm；R2—节圆半径，mm；l—节圆圆心O1到第一椭圆弧段A1B1C1中心O3的位移，mm。
一种椭圆弧型罗茨转子，左侧罗茨转子(1)中各段曲线的方程如下：
①第一椭圆弧段A1B1C1的方程为：
当时，t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
其中：
②第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1的方程为：
其中：
当时，t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
③第二椭圆弧段E1F1G1的方程为：
④第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1的方程为：
以上：t—角度参数，rad。
一种罗茨真空泵，使用上述椭圆弧型罗茨转子。
一种罗茨风机，使用上述椭圆弧型罗茨转子。
一种凸轮转子泵，使用上述椭圆弧型罗茨转子。
本实用新型的有益效果为：
①椭圆弧型罗茨转子的型线由4段首尾依次光滑连接的曲线构成，2个相同的转子在同步异向双回转运动过程中能够实现正确的啮合，具有设计加工简单和气密性好的优点。
②椭圆弧型罗茨转子的面积利用率高。
③椭圆弧型罗茨转子中，转子外圆半径R1与节圆半径R2之比的范围大。
附图说明
图1是所提出的一种椭圆弧型罗茨转子图。
图2是所提出的2个椭圆弧型罗茨转子的啮合图。
图3是所提出的4个不同的椭圆弧型罗茨转子图。
图4是所提出的2个椭圆弧型罗茨转子在不同角度的啮合图。
图中：R1—转子外圆半径；R2—节圆半径；a—第一椭圆弧段A1B1C1的长半轴长度；b—第一椭圆弧段A1B1C1的短半轴长度；O3—第一椭圆弧段A1B1C1的中心；1—左侧罗茨转子；2—右侧罗茨转子。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，为所提出的椭圆弧型罗茨转子图，左侧罗茨转子(1)的型线由4段曲线首尾光滑连接组成，依次为：第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1和第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1，其特征是：连接点A1、C1、E1、G1均位于节圆上，∠A1O1B1＝∠C1O1B1＝45°，∠E1O1B1＝∠G1O1B1＝135°；第一椭圆弧段A1B1C1关于x轴对称，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1关于y轴对称，第一椭圆弧段A1B1C1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧段E1F1G1重合，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1重合。
如图1所示，为所提出的一种椭圆弧型罗茨转子图，左侧罗茨转子(1)中的5个参数具有如下的关系：
R1＝a+l
l＜0.93958R2
如图1所示，为所提出的一种椭圆弧型罗茨转子图，左侧罗茨转子(1)的型线中，各段曲线的方程如下：
①第一椭圆弧段A1B1C1的方程为：
当时，t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
其中：
②第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1的方程为：
其中：
当时，t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
③第二椭圆弧段E1F1G1的方程为：
④第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1的方程为：
如图2所示，为所提出的2个椭圆弧型罗茨转子的啮合图，左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)相同；左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)在同步异向双回转运动过程中能够实现正确的啮合；左侧罗茨转子(1)中的第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1、第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1分别与右侧罗茨转子(2)中的第三椭圆弧共轭包络线A2B2C2、第三椭圆弧段C2D2E2、第四椭圆弧共轭包络线E2F2G2、第四椭圆弧段G2H2A2进行正确的啮合。
如图3所示，为所提出的4个不同的椭圆弧型罗茨转子图，当时，4个转子的面积利用率(面积利用率的值为其中S1为转子的横截面积，S2为转子外圆半径R1旋转一周所扫过的面积)依次为：(a)图中，第一椭圆弧段A1B1C1的短半轴长度与长半轴长度之比面积利用率为0.55095；(b)图中，面积利用率为0.55509；(c)图中，面积利用率为0.55901；(d)图中，面积利用率为0.56269；由此可知：合理减小的大小，可以提高转子的面积利用率。
如图4所示，为所提出的2个罗茨转子在不同角度的啮合图，(a)～(i)图中各相邻图所对应的主轴转角相错10°；即(a)图到(b)图左侧罗茨转子(1)逆时针旋转10°，右侧罗茨转子(2)顺时针旋转10°；(b)图到(c)图左侧罗茨转子(1)逆时针旋转10°，右侧罗茨转子(2)顺时针旋转10°；以此类推；在图中可以看出：两转子能够实现正确的啮合，具有良好的气密性。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种椭圆弧型罗茨转子，左侧罗茨转子(1)的型线由4段曲线首尾光滑连接组成，依次为：第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1和第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1，其特征是：连接点A1、C1、E1、G1均位于节圆上，∠A1O1B1＝∠C1O1B1＝45°，∠E1O1B1＝∠G1O1B1＝135°；第一椭圆弧段A1B1C1关于x轴对称，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1关于y轴对称，第一椭圆弧段A1B1C1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧段E1F1G1重合，第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1绕节圆圆心O1旋转180°后与第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1重合。
2.根据权利要求1中所述的一种椭圆弧型罗茨转子，其特征是：左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)完全相同；左侧罗茨转子(1)与右侧罗茨转子(2)在同步异向双回转运动过程中能够实现正确的啮合；左侧罗茨转子(1)中的第一椭圆弧段A1B1C1、第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1、第二椭圆弧段E1F1G1、第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1分别与右侧罗茨转子(2)中的第三椭圆弧共轭包络线A2B2C2、第三椭圆弧段C2D2E2、第四椭圆弧共轭包络线E2F2G2、第四椭圆弧段G2H2A2进行正确的啮合。
3.根据权利要求1中所述的一种椭圆弧型罗茨转子，其特征是：左侧罗茨转子(1)中的5个参数满足以下关系：
R1＝a+l
l＜0.93958R2
以上：a—第一椭圆弧段A1B1C1的长半轴长度，mm；b—第一椭圆弧段A1B1C1的短半轴长度，mm；R1—转子外圆半径，mm；R2—节圆半径，mm；l—节圆圆心O1到第一椭圆弧段A1B1C1中心O3的位移，mm。
4.根据权利要求1中所述的一种椭圆弧型罗茨转子，其特征是：左侧罗茨转子(1)中各段曲线的方程如下：
①第一椭圆弧段A1B1C1的方程为：
当R2时，t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
其中：
②第一椭圆弧共轭包络线C1D1E1的方程为：
其中：
当t的取值范围为：
-α≤t≤α
当时，t的取值范围为：
-π-α≤t≤π+α
③第二椭圆弧段E1F1G1的方程为：
④第二椭圆弧共轭包络线G1H1A1的方程为：
以上：t—角度参数，rad。
5.一种罗茨真空泵，其特征是：使用如权利要求1所述的一种椭圆弧型罗茨转子。
6.一种罗茨风机，其特征是：使用如权利要求1所述的一种椭圆弧型罗茨转子。
7.一种凸轮转子泵，其特征是：使用如权利要求1所述的一种椭圆弧型罗茨转子。
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