SK9402Y1

SK9402Y1 - Roots - type blower rotor or pump with cycloidal profile

Info

Publication number: SK9402Y1
Application number: SK552021U
Authority: SK
Inventors: Ing. Gasper Vladimír
Original assignee: Ing. Gasper Vladimír
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2021-12-20
Also published as: SK552021U1

Abstract

The technical solution solves the increase of production possibilities and design of the blower rotor or pump. The profile is formed by an array of epicycloid (E) and hypocycloid (H) in a symmetrical pattern formed by twice the number of curves symmetrical around the vertices of the curves and contact of the rotors (1, 2). The intersection of the epicycloid (E) is the point of the top of the tooth of the outer circle of the rotor and the point of intersection of the hypocycloid (H) is the point of the heel of the tooth of the inner circle, where the rounding is used to increase tightness - correction radius (Rkor). The curves connecting to each other and forming a tooth by omitting half of the curves and joining the adjoining epicycloids (E) and hypocycloid (H). The rounding-correction radius (Rkor) and changing the angle of mutual position of the curves being the most used for correction. This technical solution provides a number of production variations and simplicity of design in current computer CAD systems.

Description

SK 9402 Υ1SK 9402 Υ1

Oblasť technikyThe field of technology

Technické riešenie sa týka rotora dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom. Technické riešenie patrí do oblasti strojárstva dúchadiel s hlavným zameraním na Rootsov typ, prípadne čerpadiel.The technical solution concerns a Roots-type blower rotor or a pump with a cycloidal profile. The technical solution belongs to the field of mechanical engineering of blowers with the main focus on the Roots type, or pumps.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Ako profil rotora Rootsovho dúchadla sa využívajú cykloidy, kružnice, evolventy, prípadne aj iné krivky.Cycloids, circles, involutes, or other curves are used as the rotor profile of the Roots blower.

V súčasnosti sa hlavne využívajú krivky v základnom prevedení záberu epicykloidy nadväzujúcej na hypocykloidu, prípadne sa využívajú iné krivky v spoločnom zábere, pričom je potrebné udržať tesnosť v deliacej rovine vzájomného záberu. Obdobne je to pri čerpadlách či už zubových alebo skrutkových.Currently, curves are mainly used in the basic design of the epicycloid engagement following the hypocycloid, or other curves are used in the joint engagement, while it is necessary to maintain tightness in the dividing plane of the mutual engagement. It is the same with pumps, whether gear or screw.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Zvýšenie možností výroby rôznych druhov rotorov a grafický postup ich určenia rieši toto technické riešenie.Increasing the production possibilities of various types of rotors and the graphic procedure of their determination is solved by this technical solution.

Rootsove dúchadlo sa vyznačuje tesnosťou v deliacej rovine vzájomného záberu dvoch ozubených rotorov, načo sa na profil týchto rotorov využívajú hlavne epicykloidy a hypocykloidy. Ako je možné vidieť z profilu cykloíd, sú vzájomne symetrické vo vrchole cykloidy a v strede kružnice, po ktorej odvaľuje tvoriaca kružnica cykloidy. Pre epicykloidy a hypocykloidy platí: „R = r * k“, pričom „R“ je polomer pevnej kružnice, „r“ je polomer odvaľujúcej kružnice a „k“ je vzájomný pomer kružníc. Pokiaľ „k“ je celé číslo, je vytvorených „k“ násobok oblúkov krivky. Pre polohu a tvar platí: („t“ je parameter)The Roots blower is characterized by tightness in the dividing plane of the mutual engagement of two toothed rotors, which is why epicycloids and hypocycloids are mainly used for the profile of these rotors. As can be seen from the cycloid profile, they are mutually symmetrical at the top of the cycloid and in the center of the circle along which the forming circle of the cycloid rolls. For epicycloids and hypocycloids: "R = r * k", where "R" is the radius of the fixed circle, "r" is the radius of the rolling circle and "k" is the mutual ratio of the circles. If "k" is an integer, "k" multiples of curve arcs are created. For position and shape: ("t" is a parameter)

Epicykloida:Epicycloid:

x(ť) = r * (k + 1) * cos(í) - r * cos((fc + 1) * t), y(t) = r * (k + 1) * sin(í) - r * sin((fc + 1) * í)x(ť) = r * (k + 1) * cos(í) - r * cos((fc + 1) * t), y(t) = r * (k + 1) * sin(í) - r * sin((fc + 1) * í)

Hypocykloida:Hypocycloid:

x(t) = r * (k - 1) * cos(í) + r * cos((fc - 1) * t), y(t) = r * (k - 1) * sin(í) - r * sin ((k - 1) * í)x(t) = r * (k - 1) * cos(í) + r * cos((fc - 1) * t), y(t) = r * (k - 1) * sin(í) - r * sin ((k - 1) * í)

Pre jedno otočenie kružnice po povrchu pevnej kružnice, a tým vytvorenie jedného oblúka krivky, je parameter „t“ v rozmedzí í = (0, ± 2 * idk).For one rotation of the circle on the surface of the fixed circle, and thus the creation of one arc of the curve, the parameter "t" is in the range í = (0, ± 2 * idk).

Na vytvorenie potrebného profilu rotora sa využíva vlastnosť symetrie profilu menovaných cykloíd. Vykreslí sa jeden oblúk epicykloidy a jeden oblúk hypocykloidy s parametrom podľa menovaného rozmedzia. Okolo stredu pevnej kružnice sa vytvorí kruhové pole týchto kriviek s dvojnásobkom pomeru otáčajúcej sa kružnice k pevnej kružnici. To znamená, že vznikne obrazec tvorený dvojnásobným počtom oblúkov obidvoch kriviek, tieto krivky sú vzájomne posunuté o polovicu uhla, ktorý je vytvorený pri jednom odvalení otáčajúcej kružnice. Vzniká symetrický obrazec poľa epicykloíd a hypocykloíd, ktoré je tvorené pomocou kružníc R a odvaľujúcej kružnice r s pomerom R = r * k, pričom k je celé číslo, vzniká zložením dvojnásobku k epicykloíd E a hypocykloíd H posunutých o 180/k stupňov, tým vytvoreného dvojnásobným počtom kriviek oproti k vytvorených odvaľujúcou kružnicou r, symetrických okolo vrcholov kriviek a stredu pevnej kružnice R. V mieste priesečníka epicykloíd je bod vrcholu zuba - vonkajšej kružnice rotora dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom. V mieste priesečníka hypocykloíd je bod päty zuba - vnútornej kružnice rotora dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom, na seba nadväzujúce krivky týmto vytvárajú spoločný dotyk rotorov, vytvárajú zub vynechaním polovice kriviek tvoriacich vrcholy a päty zuba, a to tak, že od vrcholu zuba - priesečníka epicykloíd, časť epicykloidy od vrcholu zuba po pevnú kružnicu nadväzuje na časť hypocykloidy od pevnej kružnice po pätu zuba - priesečník hypocykloíd a naopak v druhom smere, tým vzniknutá časť je tvarom zuba rotora, keďže takto vzniknutý tvar rotora má dve rovnaké riešenia, využije sa iba polovica. Ak epicykloida alebo hypocykloida nie je skrátená alebo predĺžená, krivky na seba nadväzujú a vytvárajú zub tým, že sa vynechá polovica kriviek a spoja sa na seba nadväzujúce krivky. Týmto vzniká profil dúchadla, pričom krivky udržiavajú spoločne prevodový pomer jedna k jednej. Profil čerpadla vzniká vyčlenením iba časti epicykloíd alebo hypocykloíd, epicykloidný profil tvorí mužský tvar rotora, v mieste, kde nadväzujú krivky medzi epicykloidou a hypocykloidou, je umiestnená dotyková pevná kružnica rotorov, hypocykloidný profil tvorí ženský tvar, dotyková pevná kružnica je opätovne v bode nadväzovania epicykloidy na hypocykloidu. Prevodový pomer je opätovne jedna k jednej. Pričom pomer „k“ patrí celý číslam. Ak ide o rotor, ktorého profil je ťahaný po závitovke, je veľkosť stúpania opäť jedna k jednej.To create the necessary profile of the rotor, the property of symmetry of the profile of the named cycloids is used. One arc of the epicycloid and one arc of the hypocycloid are drawn with the parameter according to the named range. A circular field of these curves is created around the center of the fixed circle with twice the ratio of the rotating circle to the fixed circle. This means that a figure formed by twice the number of arcs of both curves will be created, these curves are shifted from each other by half the angle that is created during one rolling of the rotating circle. A symmetrical pattern of a field of epicycloids and hypocycloids is formed, which is formed by means of circles R and a rolling circle r with the ratio R = r * k, where k is an integer. by the number of curves against k formed by the rolling circle r, symmetrical around the peaks of the curves and the center of the fixed circle R. At the point of intersection of the epicycloids is the point of the apex of the tooth - the outer circle of the rotor of the Roots-type blower or pump with a cycloidal profile. At the point of intersection of the hypocycloids is the point of the heel of the tooth - the inner circle of the rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile, the following curves thereby create a common contact of the rotors, they create a tooth by omitting half of the curves forming the tops and bottoms of the tooth, so that from the top of the tooth - the intersection of the epicycloids, the part of the epicycloid from the top of the tooth to the fixed circle connects to the part of the hypocycloid from the fixed circle to the bottom of the tooth - the intersection of the hypocycloid and vice versa in the other direction, the resulting part is the shape of the rotor tooth, since the shape of the rotor created in this way has two identical solutions, it will use with only half. If the epicycloid or hypocycloid is not shortened or elongated, the curves connect to each other and form a tooth by omitting half of the curves and connecting the following curves. This creates a blower profile, with the curves working together to maintain a one-to-one gear ratio. The pump profile is created by separating only a part of the epicycloids or hypocycloids, the epicycloid profile forms the male shape of the rotor, where the curves between the epicycloid and the hypocycloid connect, there is a touching fixed circle of the rotors, the hypocycloid profile forms a female shape, the touching fixed circle is again at the point of connecting the epicycloid on the hypocycloid. The gear ratio is again one to one. While the ratio "k" belongs to whole numbers. If it is a rotor whose profile is dragged along the worm, the pitch size is again one to one.

Pre iný prevodový pomer platí, že pomer pevných kružníc „R“ jednotlivých rotorov sa musí rovnať preFor a different gear ratio, the ratio of the fixed circles "R" of the individual rotors must be equal to for

SK 9402 Υ1 vodovému pomeru a musí to byť pomer dvoch celých čísiel. To isté platí pre pomer „k“, to znamená, že kružnica „r“ odvaľujúca po pevných kružniciach „R“ tvoriacich profil rotorov musí byť rovnaká. Postup vytvorenia profilu rotora je zhodný ako pri prevodovom pomere jedna k jednej. Pri profiloch ťahaných po závitovke je nutné zachovať pomer stúpam rovnajúci sa prevodovému pomem. Obdobne ako je známe z teórie ozubení.SK 9402 Υ1 of the water ratio and it must be a ratio of two whole numbers. The same applies to the "k" ratio, that is, the circle "r" rolling over the fixed circles "R" forming the profile of the rotors must be the same. The procedure for creating a rotor profile is the same as for a one-to-one gear ratio. In the case of profiles pulled along a worm, it is necessary to maintain a ratio of steps equal to the gear ratio. Similar to what is known from gear theory.

Korekcia rotora dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom je možná viacerými spôsobmi, prvým spôsobom je korekcia zmenšením alebo zväčšením priemeru odvaľujúcej kružnice po pevnej kružnici, z epicykloidy alebo hypocykloidy sa stane trochoida, je to vhodné hlavne pre dúchadlá Rootsovho typu, ale tento spôsob prináša nevýhody v riešení, a to hlavne v zmene prevodového pomeru vzájomného záberu rotorov, vzniknuté obrazce profilu sú neúplné a ťažšie je určiť správny profil, prípadne vzniká odchýlka od presného dotyku a vzájomný záber je čiastkovo s presahom alebo zväčšenou vôľou a sú potrebné ďalšie geometrické úpravy.The correction of the rotor of a Roots-type blower or a pump with a cycloidal profile is possible in several ways, the first way is the correction by reducing or increasing the diameter of the rolling circle after a fixed circle, the epicycloid or hypocycloid becomes a trochoid, it is mainly suitable for Roots-type blowers, but this method brings disadvantages in the solution, mainly in the change of the gear ratio of the mutual engagement of the rotors, the resulting profile shapes are incomplete and it is more difficult to determine the correct profile, or there is a deviation from the exact contact and the mutual engagement is partly with an overlap or increased play and further geometric adjustments are necessary.

Jednoduchší a viac využiteľný je spôsob korekcie posunutím polohy cykloíd zmenou veľkosti uhla, ktorý zvierajú krivky vo vzájomnom zábere, to znamená, že krivka sa pootočí o uhol proti osi rotora, pričom korekčný uhol otočenia jednotlivých kriviek je zhodný pri prevodovom pomere jedna k jednej, a pomer uhlov pri iných prevodových pomeroch sa rovná veľkosti prevodového pomeru. Obdobne ako je známe z teórie ozubení. Týmto spôsobom korekcie je zachovaný prevodový pomer, správny geometrický tvar kriviek, vzájomná tesnosť rotorov, výhodou tejto korekcie je vhodnosť na optimalizáciu pevnostných a objemových parametrov pre čerpadlá.A simpler and more usable method of correction is by shifting the position of the cycloids by changing the size of the angle formed by the curves in mutual engagement, that is, the curve is rotated by an angle against the axis of the rotor, while the correction angle of rotation of the individual curves is the same at a one-to-one gear ratio, and the ratio of the angles at other gear ratios is equal to the size of the gear ratio. Similar to what is known from gear theory. This method of correction preserves the gear ratio, the correct geometric shape of the curves, the mutual tightness of the rotors, the advantage of this correction is its suitability for optimizing strength and volume parameters for pumps.

Pri rotore dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom podľa tohto princípu vytvorenia geometrie často vzniká netesnosť medzi hlavou a pätou zuba, túto netesnosť je najjednoduchšie odstrániť použitím korekčným rádiusom - zaoblením päty zuba tak, že hlava zuba opačného rotora sa dotýka zaoblenia a veľkosť rádiusaje obálka dotyčníc otáčajúcej sa hlavy zuba opačného rotora. Takýto spôsob je výhodný aj z dôvodu výroby, nakoľko nie je nutné vyrábať ostrú hranu v oblasti päty zuba rotora tvoreného priesečníkom hypocykloíd.With the rotor of a Roots-type blower or a pump with a cycloidal profile according to this principle of creating a geometry, a leak often occurs between the head and the heel of the tooth, this leak is easiest to remove by using a correction radius - rounding the heel of the tooth so that the head of the tooth of the opposite rotor touches the rounding and the size of the envelope radius the tangent of the rotating head of the tooth of the opposite rotor. Such a method is also advantageous for production reasons, as it is not necessary to produce a sharp edge in the area of the heel of the rotor tooth formed by the intersection of hypocycloids.

Zmenou veľkosti uhla, ktoiý zvierajú krivky vo vzájomnom zábere proti osi rotora tak, že hypocykloidný a epicykloidný záber sa vzájomne posunie, pri veľkej zmene uhla korekcie, vzniká zub s opačnou geometriou. Zub s opačnou geometriou je konkávny na bokoch zuba, oproti konvexnému pôvodnému zubu, to znamená, že ženský tvar rotora je na bokoch zuba konvexný a mužský tvar zuba konkávny, pričom vzájomné odvaľovanie epicykloíd a hypocykloíd sa nemení. Tento zub je výhodný práve tým, že päta zuba sa rozširuje, čím vzniká geometria veľmi výhodná pre pevnostné a objemové vlastnosti, driek zuba sa rozširuje a ak sa využije aj korekčný rádius zuba, je zvýšená aj vrubová pevnosť päty. Obdobne ako je známe z teórie ozubení. Objemové vlastnosti sa zväčšujú - medzizubný priestor narastá.By changing the size of the angle formed by the curves in the mutual engagement against the rotor axis, so that the hypocycloid and epicycloid engagement are mutually shifted, with a large change in the correction angle, a tooth with the opposite geometry is created. A tooth with the opposite geometry is concave on the sides of the tooth, compared to the convex original tooth, that is, the female shape of the rotor is convex on the sides of the tooth and the male shape of the tooth is concave, while the mutual rolling of epicycloids and hypocycloids does not change. This tooth is advantageous precisely because the heel of the tooth expands, which creates a geometry that is very advantageous for strength and volume properties, the shank of the tooth expands, and if the correction radius of the tooth is also used, the notch strength of the heel is also increased. Similar to what is known from gear theory. The volumetric properties increase - the interdental space increases.

Rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom je možné využiť aj na skrutkové kompresory, kde nie sú nároky na ekonomiku prevádzky vysoké, pretože tento profil je symetrický, oproti dnes hlavne využívaným asymetrickým profilom, hlavné využitie je ako pri dúchadlách obdobných skratovým kompresorom, tento profil je jednoduchšie skonštruovateľný, nevýhoda je značná netesnosť medzi zubami v hornej polovici zábem, ktorá narastá so zmenšovaním stúpania, kompresia nie je v medzizubnom priestore - oproti asymetrickým kompresorom, veľkou výhodou je oproti asymetrickým profilom, jednoduchosť návrhu a veľká variabilnosť parametrov, z hľadiska programovania cnc strojov pre výrobu je vhodnou vlastnosťou symetrickosť profilu. Pri tomto riešení profilu nie je nutné počítať zdĺhavé derivačné rovnice. Profil je ľahko skonštruovateľný pomocou CAD programov.The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloid profile can also be used for screw compressors, where the demands on the economy of operation are not high, because this profile is symmetrical, compared to the asymmetric profiles that are mainly used today, the main use is the same as for blowers similar to shunt compressors, this the profile is easier to construct, the disadvantage is a significant leak between the teeth in the upper half of the jaw, which increases as the pitch decreases, the compression is not in the space between the teeth - compared to asymmetric compressors, a big advantage compared to asymmetric profiles is the simplicity of the design and the great variability of parameters, from the point of view of programming the symmetry of the profile is a suitable feature of cnc machines for production. With this profile solution, it is not necessary to calculate lengthy derivative equations. The profile can be easily constructed using CAD programs.

Rotor s profilom pre Rootsovo dúchadlo, ktorý je tvorený pomocou kružníc s pomerom „R = r * 2“ vzniká zložením dvoch epicykloíd - nefroíd a dvoch hypocykloíd - úsečiek posunutých o 90 stupňov, z dôvodu vzniknutej nulovej hrúbky v strede je umiestnený korekčný rádius, tento rádius svojou veľkosťou je určený dotykom hlavy drahého rotora, a ktorého korekčný rádius má rovnakú dĺžku oblúka na vonkajšej strane ako korekčný rádius v strede profilu, nakoľko je potrebné nezmeniť prevodový pomer. Tento profil je významný tým, že jeho výroba je možná obrábaním pomocou rovinného nástroja - a to úsečku, ako aj nefroidu - súčasným posunom nástroja a súčasnou rotáciou obrobku, prípadne opačne. Pre profil čerpadla je nefroida využitá pre mužský rotor a úsečka ako ženský rotor. Profil je možné na zvýšenie tesnosti v oblasti päty zuba ženského rotora upraviť korekčným rádiusom.A rotor with a profile for a Roots fan, which is formed using circles with the ratio "R = r * 2", is created by the composition of two epicycloids - nephroids and two hypocycloids - line segments shifted by 90 degrees, due to the resulting zero thickness, a correction radius is placed in the center, this the size of the radius is determined by touching the head of the expensive rotor, and whose correction radius has the same arc length on the outside as the correction radius in the middle of the profile, as it is necessary not to change the gear ratio. This profile is significant in that its production is possible by machining with a plane tool - namely a line segment as well as a nephroid - with simultaneous displacement of the tool and simultaneous rotation of the workpiece, or vice versa. For the pump profile, the nephroid is used for the male rotor and the segment as the female rotor. The profile can be adjusted with a correction radius to increase tightness in the area of the heel of the female rotor tooth.

Rotor s profilom pre Rootsovo dúchadlo, ktorý je tvorený pomocou kružníc s pomerom „R = r * k“, pričom „k“ je celé číslo, vzniká zložením dvojnásobku „k“ epicykloíd a hypocykloíd posunutých o „180/k“ stupňov, pričom sú na profil vyčlenené iba krivky, ktoré sú vo vzájomnom zábere, to znamená - epicykloida odvaľuje po hypocykloide a naopak. Vzniknutú malú vôľu v oblasti päty zuba rotora je na zvýšenie tesnosti možné upraviť zaoblením - korekčným rádiusom. Pre profil rotora čerpadla je epicykloidná časť využitá pre mužský rotor a hypocykloidná časť ako ženský rotor. Profily je možné na zvýšenie tesnosti v oblasti päty zuba ženského rotora upraviť korekčným zaoblením alebo upraviť uhol medzi epicykloidami a hypocykloidami.A rotor with a profile for a Roots fan, which is formed using circles with the ratio "R = r * k", where "k" is an integer, is formed by adding twice "k" epicycloids and hypocycloids shifted by "180/k" degrees, where on the profile, only curves are allocated that are in mutual engagement, that means - the epicycloid rolls after the hypocycloid and vice versa. The resulting small play in the area of the heel of the rotor tooth can be adjusted by rounding - a correction radius to increase tightness. For the profile of the pump rotor, the epicycloid part is used for the male rotor and the hypocycloid part as the female rotor. The profiles can be modified by corrective rounding or the angle between the epicycloids and hypocycloids to increase tightness in the area of the heel of the female rotor tooth.

Takto vzniknuté rotory je možné spájať do rôznych variácií v rámci prevodového pomeru jedna k jednejThe resulting rotors can be combined into different variations within the one-to-one gear ratio

SK 9402 Υ1 aj v rámci iných prevodových pomerov, pri dodržaní všetkých zásad z oblasti teórie ozubení, dosiahnutie rôzneho prevodového pomeru sa rovná podielu tvoriacich pevných kružníc a zhodnej odvaľujúcej kružnice pre obidva rotory, a aj vytvoriť jednak vonkajšie ozubenie aj vnútorné ozubenie. Problematické je to napríklad pri riešení vzájomného pomeru rotorov vzájomne zaberajúcich s pomerom kružníc „R = r * 2“, kde je potrebné riešiť nulovú hrúbku profilu v strede, je to však možné ľahko odstrániť korekčnými rádiusmi, ako je opísané pri danom pomere.SK 9402 Υ1 also within other gear ratios, while observing all principles from the field of gear theory, achieving a different gear ratio is equal to the proportion of forming solid circles and the same rolling circle for both rotors, and also to create both external gearing and internal gearing. This is problematic, for example, when solving the mutual ratio of the rotors engaging with each other with the ratio of circles "R = r * 2", where it is necessary to solve for the zero thickness of the profile in the center, but this can be easily removed with correction radii, as described for the given ratio.

Rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom je v tomto prevedení ľahšie navrhnuteľný a zvyšuje možnosti výroby rôznych druhov dúchadiel a čerpadiel, nie je nutné riešiť addendum alebo dedendum na cykloidných profiloch, cieľom tohto technického riešenia je zjednodušiť návrh.The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile is easier to design in this version and increases the production possibilities of various types of blowers and pumps, it is not necessary to solve addendum or dedendum on cycloidal profiles, the goal of this technical solution is to simplify the design.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom je zobrazený vo viaceíých realizáciách na obrázkoch, kde na obr. 1 je znázornený vznik profilu pomocou epicykloíd a hypocykloíd a vznik obrazca pre profil s pomerom kružníc dva k jednej. Na obr. 2 je znázornený rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom - zhora obrazec a profil rotora, v strede spoločný záber dvoch rotorov pre dúchadlo Rootsovho typu, naspodku rotor čerpadla pre pomer kružníc dva k jednej. Na obr. 3, obr. 4, obr. 5, obr. 6 je znázornený rotor možným vyhotovením pomocou cykloíd zhora obrazec a profil rotora, v strede spoločný záber dvoch rotorov pre dúchadlo Rootsovho typu, naspodku rotor čerpadla pre postupne narastajúci pomer kružníc od tri po šesť k jednej, v prevodovom pomere jedna k jednej. Na obr. 7 je znázornený vznik profilu rotora pre prevodový pomer dva k trom, s pomermi kružníc jedna k trom a jedna k dvom, s potrebnými korekčnými rádiusmi. Na obr. 8 je znázornený vznik profilu rotora pre prevodový pomer jedna k jednej, s pomermi kružníc jedna k štyrom, rotor je korigovaný zväčšenou odvaľujúcou kružnicou - vznik predĺženej epicykloidy a hypocykloidy. Na obr. 9 je znázornený vznik profilu rotora pre prevodový pomer jedna k jednej, s pomermi kružníc jedna k päť, rotor je korigovaný zväčšenou a zmenšenou odvaľujúcou kružnicou - epicykloida a hypocykloida sa vzájomne dotýkajú. Na obr. 10 je znázornený rotor Rootsovho dúchadla pre prevodový pomer zhora tri k štyrom, tri k päť, štyri k päť, štyri k šesť. Na obr. 11 je znázornený rotor pre rôzne druhy prevodových pomerov čerpadiel. Na obr. 12 je znázornená možná korekcia profilu rotora pomocou zmeny uhla polohy cykloíd v profile rotora alebo v obrazci a vznik upraveného profilu, ďalej je tu znázornená korekcia za vzniku zuba s opačnou geometriou. Na obr. 13 je znázornený rotor s profilom korigovaného dúchadla so zubom s opačnou geometriou pre prevodový pomer zhora tri k štyrom, tri k päť, štyri k päť, štyri k šesť. Na obr. 14 je znázornený rotor s profilom korigovaného dúchadla so zubom s opačnou geometriou pre prevodový pomer zhora tri k trom, štyri k štyrom, päť k päť, šesť k šesť.The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile is shown in several implementations in the figures, where in fig. 1 shows the creation of a profile using epicycloids and hypocycloids and the creation of a shape for a profile with a two-to-one ratio of circles. In fig. 2 shows the rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile - from above, the shape and profile of the rotor, in the middle, a joint shot of two rotors for a Roots-type blower, at the bottom, the pump rotor for a two-to-one circle ratio. In fig. 3, fig. 4, fig. 5, fig. 6 shows a rotor with a possible design using cycloids. From above, the shape and profile of the rotor, in the middle, a joint shot of two rotors for a Roots-type blower, at the bottom, a pump rotor for a gradually increasing ratio of circles from three to six to one, in a gear ratio of one to one. In fig. 7 shows the formation of the rotor profile for a two-to-three gear ratio, with one-to-three and one-to-two circle ratios, with the necessary correction radii. In fig. 8 shows the formation of the rotor profile for a one-to-one gear ratio, with one-to-four circle ratios, the rotor is corrected by an enlarged rolling circle - the formation of an elongated epicycloid and hypocycloid. In fig. 9 shows the formation of a rotor profile for a gear ratio of one to one, with circle ratios of one to five, the rotor is corrected by an enlarged and reduced rolling circle - the epicycloid and hypocycloid touch each other. In fig. 10 shows a Roots blower rotor for top gear ratios of three to four, three to five, four to five, four to six. In fig. 11 shows the rotor for different types of pump gear ratios. In fig. 12 shows a possible correction of the rotor profile using a change in the angle of the position of the cycloids in the rotor profile or in the figure and the creation of a modified profile, the correction for the formation of a tooth with the opposite geometry is also shown here. In fig. 13 shows a rotor with a corrected fan profile with a tooth with opposite geometry for a gear ratio from above three to four, three to five, four to five, four to six. In fig. 14 shows a rotor with a corrected fan profile with a tooth with opposite geometry for a gear ratio from above three to three, four to four, five to five, six to six.

Príklady uskutočneniaImplementation examples

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaný rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom s technologicky najjednoduchším riešením. Na obr. 2 je znázornený rotor s profilom Rootsovho dúchadla 1, tvorený časťami epicykloidy E - nefroidy a hypocykloidy H - úsečky spolu s korekčným rádiusom Rkor, rotor s profilom pre čerpadlo 2 ženskej časti je tvorený hypocykloidou H - úsečkou a korekčnými rádiusmi Rkor, mužská časť je tvorená časťami epicykloidy E - nefroidy.In this example of a concrete embodiment, the rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile is described with the technologically simplest solution. In fig. 2 shows the rotor with the profile of the Roots blower 1, formed by the parts of the epicycloid E - nephroid and the hypocycloid H - segment together with the correction radius Rkor, the rotor with the profile for the pump 2 of the female part is formed by the hypocycloid H - segment and the correction radii Rkor, the male part is formed parts of epicycloid E - nephroids.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je znázornený rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom na obr. 3, na obr. 4, na obr. 5 a na obr. 6 možným vyhotovením pomocou epicykloíd E a hypocykloíd H a ich poloha na pevnej kružnici R a súčasne aj dotykovej, zhora obrazec a výsledný profil, v strede spoločný záber dvoch rotorov s profilom Rootsovho dúchadla 1, naspodku rotor s profilom pre čerpadlo 2 pre postupne narastajúci pomer kružníc od tri po šesť k jednej, s prevodovým pomerom jedna k jednej, korekčné rádiusy nie sú vyznačené kvôli prehľadnosti.In this example of a particular embodiment, the rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile is shown in FIG. 3, in fig. 4, in fig. 5 and in fig. 6 with a possible design using epicycloids E and hypocycloids H and their position on the fixed circle R and at the same time the tangent one, from above the figure and the resulting profile, in the middle a joint shot of two rotors with the profile of the Roots blower 1, at the bottom the rotor with the profile for the pump 2 for a gradually increasing ratio circles from three to six to one, with a gear ratio of one to one, correction radii are not marked for clarity.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaný na obr. 7 rotor s profilom Rootsovho dúchadla 1 v strede, tvorený časťami epicykloidy E - nefroidy a hypocykloidy H - úsečkou spolu s korekčným rádiusom Rkor pre pomer kružníc dva k jednej spolu v zábere s rotorom tvoreným časťami epicykloidy E a hypocykloidy H spolu s korekčným rádiusom Rkor pre pomer kružníc tri k jednej, ďalej sú nižšie zobrazené príklady uskutočnenia pre rotor s profilom pre čerpadlo 2 s využitím jedného obrazca na vznik dvoch možných riešení rotorov, pričom je časť epicykloidy E, a časť hypocykloidy H s vyznačenými korekčnými rádiusmi Rkor,In this example of a specific embodiment, it is described in fig. 7 rotor with Roots blower profile 1 in the center, formed by parts of epicycloid E - nephroid and hypocycloid H - line segment together with correction radius Rkor for the ratio of circles two to one together with a rotor formed by parts of epicycloid E and hypocycloid H together with correction radius Rkor for the ratio of the circles is three to one, below are examples of the implementation for a rotor with a profile for pump 2 using one figure to create two possible solutions of the rotors, while there is a part of the epicycloid E and a part of the hypocycloid H with marked correction radii Rkor,

SK 9402 Υ1 pevná kružnica R.SK 9402 Υ1 solid circle R.

Príklad 4Example 4

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je znázornený rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom pomocou zmeny priemeru odvaľujúcej sa kružnice, na obr. 8 je znázornený vznik rotora s profilom Rootsovho dúchadla 1 pre prevodový pomer jedna k jednej, s pomermi kružníc jedna k štyrom, profil je korigovaný zväčšenou odvaľujúcou sa kružnicou - vznik predĺženej epicykloidy E a hypocykloidy H, pre rotor s profilom pre čerpadlo 2 sú vyznačené potrebné korekčné rádiusy Rkor.In this example of a particular embodiment, the rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile is shown by changing the diameter of the rolling circle, in Fig. 8 shows the formation of a rotor with the profile of the Roots blower 1 for a gear ratio of one to one, with a circle ratio of one to four, the profile is corrected by an enlarged rolling circle - the formation of an elongated epicycloid E and hypocycloid H, for a rotor with a profile for pump 2, the necessary correction radii Rkor.

Príklad 5Example 5

Na obr. 9 je znázornený príklad cykloidného profilu rotora s profilom Rootsovho dúchadla 1 alebo rotor s profilom pre čerpadlo 2 pre prevodový pomer jedna k jednej, s pomermi kružníc jedna k päť, profil je korigovaný zväčšenou a zmenšenou odvaľujúcou kružnicou - epicykloida E a hypocykloida H sa vzájomne dotýkajú.In fig. 9 shows an example of a cycloidal rotor profile with a Roots fan profile 1 or a profile rotor for a pump 2 for a one to one gear ratio, with circle ratios of one to five, the profile is corrected by an enlarged and reduced rolling circle - epicycloid E and hypocycloid H touching each other .

Príklad 6Example 6

V týchto príkladoch konkrétneho uskutočnenia sú znázornené rotory s profilom Rootsovho dúchadla 1 na obr. 10 pre prevodový pomer zhora tri k štyrom - rotor 3, tri k päť - rotor 4, štyri k päť - rotor 5, štyri k šesť - rotor 6.In these examples of a specific embodiment, the rotors with the profile of the Roots blower 1 are shown in fig. 10 for the top gear ratio three to four - rotor 3, three to five - rotor 4, four to five - rotor 5, four to six - rotor 6.

Príklad 7Example 7

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia sú znázornené na obr. 11 rotory s profilmi pre rôzne druhy prevodových pomerov čerpadiel. Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor z 3 epicykloíd - 7, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor zo 4 epicykloíd - 8, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor z 3 epicykloíd - 9, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor z 5 epicykloíd - 10, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor zo 4 epicykloíd - 11, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor z 5 epicykloíd - 12, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor zo 4 epicykloíd - 13, rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor zo 6 epicykloíd - 14.In this example of a specific embodiment, they are shown in fig. 11 rotors with profiles for different types of pump gear ratios. Pump rotor with a gear ratio of 3 to 4 - rotor from 3 epicycloids - 7, pump rotor with a gear ratio of 3 to 4 - rotor from 4 epicycloids - 8, pump rotor with a gear ratio of 3 to 5 - rotor from 3 epicycloids - 9, pump rotor with a gear ratio of 3 to 5 - rotor from 5 epicycloids - 10, pump rotor with a gear ratio of 4 to 5 - rotor from 4 epicycloids - 11, pump rotor with a gear ratio of 4 to 5 - rotor from 5 epicycloids - 12, pump rotor with a gear with a ratio of 4 to 6 - a rotor of 4 epicycloids - 13, a pump rotor with a transmission ratio of 4 to 6 - a rotor of 6 epicycloids - 14.

Príklad 8Example 8

V tomto príklade uskutočnenia je znázornený na obr. 12 hore rotor čerpadla so zmenou korekčného uhla U oproti počiatočnej polohe uhla bez korekcie Uo pre pomer kružníc dva k jednej, prevodový pomer jedna k jednej. Dole je príklad rotora čerpadla s so zmenou korekčného uhla U tak, že vzniká zub s opačnou geometriou pre prevodový pomer tri k trom.In this embodiment, it is shown in fig. 12 above, the pump rotor with the change of the correction angle U versus the initial position of the angle without correction Uo for a two-to-one circle ratio, a one-to-one gear ratio. Below is an example of a pump rotor with a change in the correction angle U so that a tooth with the opposite geometry is created for a gear ratio of three to three.

Príklad 9Example 9

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia sú znázornené na obr. 13 rotory pre rôzne druhy prevodových pomerov čerpadiel. Korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor z 3 epicykloíd - 15, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor zo 4 epicykloíd - 16, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor z 3 epicykloíd - 17, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor z 5 epicykloíd - 18, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor zo 4 epicykloíd - 19, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor z 5 epicykloíd - 20, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor zo 4 epicykloíd - 21, korigovaný rotor s opačnou geometriou zuba s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor z 6 epicykloíd - 22.In this example of a specific embodiment, they are shown in fig. 13 rotors for different types of pump gear ratios. Corrected rotor with opposite tooth geometry with a gear ratio of 3 to 4 - rotor from 3 epicycloids - 15, corrected rotor with opposite tooth geometry with a gear ratio of 3 to 4 - rotor from 4 epicycloids - 16, corrected rotor with opposite tooth geometry with a gear ratio of 3 k 5 - rotor from 3 epicycloids - 17, corrected rotor with opposite tooth geometry with a gear ratio of 3 to 5 - rotor from 5 epicycloids - 18, corrected rotor with opposite tooth geometry with a gear ratio of 4 to 5 - rotor from 4 epicycloids - 19, corrected rotor with the opposite tooth geometry with a gear ratio of 4 to 5 - rotor from 5 epicycloids - 20, corrected rotor with the opposite tooth geometry with a gear ratio of 4 to 6 - rotor from 4 epicycloids - 21, corrected rotor with the opposite tooth geometry with a gear ratio of 4 k 6 - rotor of 6 epicycloids - 22.

Príklad 10Example 10

V týchto príkladoch konkrétneho uskutočnenia sú znázornené rotory dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom na obr. 14 s korigovaným profilom s opačnou geometriou zuba pre prevodový pomer zhora tri k trom - rotor 23, štyri k štyrom - rotor 24, päť k päť - rotor 25, šesť k šesť - rotor 26.In these examples of a particular embodiment, the rotors of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile are shown in FIG. 14 with a corrected profile with the opposite tooth geometry for a gear ratio from above three to three - rotor 23, four to four - rotor 24, five to five - rotor 25, six to six - rotor 26.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Rotor dúchadla Rootsovho typu alebo čerpadla s cykloidným profilom je využiteľný pri výrobe kompresorov, dúchadiel, čerpadiel, čiastkovo aj ozubených prevodov pre domácnosti a priemysel. Využiteľnosť je hlavne vo zväčšení možností výroby rôznych dmhov Rootsových dúchadiel a zjednodušení návrhu čerpadiel v CAD programoch, nie je týmto spôsobom nutné počítať addendum a dedendum cykloidných profilov, pričom je záber kriviek v správnom prevodovom pomere.The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile can be used in the production of compressors, blowers, pumps, partially and gear transmissions for households and industry. Usability is mainly in increasing the production possibilities of various Roots blowers and simplifying the design of pumps in CAD programs, it is not necessary to calculate the addendum and dedendum of cycloidal profiles in this way, while the curves are in the correct gear ratio.

SK 9402 Υ1SK 9402 Υ1

Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags

- Rotor s profilom Rootsovho dúchadla- Rotor with a Roots blower profile

- Rotor s profilom pre čerpadlo- Rotor with a profile for the pump

- Rotor Rootsovho dúchadla s prevodovým pomerom 3k 4- Roots blower rotor with a gear ratio of 3 to 4

- Rotor Rootsovho dúchadla s prevodovým pomerom 3k 5- Roots blower rotor with a gear ratio of 3 to 5

- Rotor Rootsovho dúchadla s prevodovým pomerom 4k 5- Roots blower rotor with 4k 5 gear ratio

- Rotor Rootsovho dúchadla s prevodovým pomerom 4k 6- Roots blower rotor with 4k 6 gear ratio

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor zo 3 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 3 to 4 - rotor of 3 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 4 - rotor zo 4 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 3 to 4 - rotor of 4 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor zo 3 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 3 to 5 - rotor of 3 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 3 k 5 - rotor zo 5 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 3 to 5 - rotor of 5 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor zo 4 epicykloíd 12 - Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 5 - rotor zo 5 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 4 to 5 - rotor of 4 epicycloids 12 - Pump rotor with a gear ratio of 4 to 5 - rotor of 5 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor zo 4 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 4 to 6 - a rotor of 4 epicycloids

- Rotor čerpadla s prevodovým pomerom 4 k 6 - rotor zo 6 epicykloíd- Pump rotor with a gear ratio of 4 to 6 - a rotor of 6 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 3 k 4 - rotor z 3 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 3 to 4 - rotor of 3 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 3 k 4 - rotor z 4 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 3 to 4 - a rotor of 4 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 3 k 5 - rotor z 3 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 3 to 5 - a rotor of 3 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 3 k 5 - rotor z 5 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 3 to 5 - a rotor of 5 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 4 k 5 - rotor z 4 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 4 to 5 - a rotor of 4 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 4 k 5 - rotor z 5 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 4 to 5 - a rotor of 5 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 4 k 6 - rotor z 4 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 4 to 6 - a rotor of 4 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 4 k 6 - rotor z 6 epicykloíd- Corrected rotor with a ratio of 4 to 6 - a rotor of 6 epicycloids

- Korigovaný rotor s pomerom 3k 3- Corrected rotor with a ratio of 3 to 3

- Korigovaný rotor s pomerom 4k 4- Corrected rotor with 4k 4 ratio

- Korigovaný rotor s pomerom 5u 5- Corrected rotor with 5u 5 ratio

- Korigovaný rotor s pomerom 6k 6- Corrected rotor with a ratio of 6 to 6

R - Pevná kružnica r - Odvaľujúca kružnicaR - Fixed circle r - Rolling circle

E - EpicykloidaE - Epicycloid

H - HypocykloidaH - Hypocycloid

Sr - Stred kružniceSr - Center of the circle

Rkor - Korekčný rádiusRkor - Correction radius

Uo - Uhol bez korekcieUo - Angle without correction

U - Korekčný uholU - Correction angle

Claims

SK 9402 Υ1

CLAIMS FOR PROTECTION

1. Rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile, characterized by the fact that it is formed by an array of epicycloids (E) and hypocycloids (H) in a symmetrical pattern, which is formed by means of fixed circles (R) and a rolling circle (r) with the ratio R = r * k, where k is an integer, is formed by the composition of double k epicycloids (E) and hypocycloids (H) shifted by 180/k degrees, the one created by twice the number of curves compared to k created by the rolling circle (r), symmetrical around the peaks of the curves and the center of the fixed circle (R), while only the curves are allocated to the profile of the rotor, which are in a mutual engagement, which create a mutual contact of the rotors (1, 2) in the engagement, while the intersection of the epicycloids (E) is the point of the apex of the tooth of the outer circle of the rotor, and in at the point of intersection of the hypocycloids (H) is the point of the heel of the tooth of the inner circle of the rotor, where rounding is used to increase tightness - the correction radius (Rkor), while the curves connect to each other and form a tooth by omitting half of the curves forming the head and heel y of the tooth and the connection of connected epicycloids (E) and hypocycloids (H), while the correction radius (Rkor) and the change of the correction angle (U) of the mutual position of the curves are most used for correction.

2. The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that for pumps the rotor profile (2) is formed by separating only the epicycloidal (E) or hypocycloidal (H) part from the field, while the epicycloidal (E) profile it forms the male shape of the rotor, the hypocycloid (H) profile forms the female form, and at the point where the curves connect, a solid circle (R) is also touching at the same time.

3. The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that the achievement of a different transmission ratio is equal to the proportion of the forming solid circles (R) and the identical rolling circle (r) for both rotors (1, 2), while only curves that are in mutual engagement are allocated to the profile.

4. Roots-type blower or pump rotor with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that the field is formed by an epicycloid (E) nephroid and a hypocycloid (H) segment shifted by 90 degrees, and a correction radius (Rkor), this radius is determined touching the head of the second rotor (1, 2), and whose arc of the outer circle has the same length as the correction radius (Rkor) in the center of the rotor profile d, 2).

5. Roots-type blower or pump rotor with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that the rounding - correction radius (Rkor) of the heel of the tooth so that the head of the tooth of the opposite rotor (1, 2) touches the rounding - correction radius (Rkor) and the size of the radius (Rkor) is the envelope of the tangents of the rotating head of the opposite rotor tooth (1,2).

6. Rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that the correction by shifting the position of the epicycloids (E) and hypocycloids (H) by changing the size of the uncorrected angle (Uo), which the curves in the mutual engagement enclose, is a rotation o correction angle (U) against the rotor axis (1, 2) while maintaining the gear ratio.

7. The rotor of a Roots-type blower or pump with a cycloidal profile according to claim 1, characterized in that the correction by shifting the position of the epicycloids (E) and hypocycloids (H) by changing the size of the angle without correction (Uo), which the curves in the mutual engagement hold, is a rotation o correction angle (U) against the rotor axis (1, 2), has the opposite tooth geometry while maintaining the gear ratio.

14 drawings