TWI296667B - - Google Patents

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1296667 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種爪式轉子之單爪及雙爪設計方法，其 係為台灣發明專利申請案第94124780號（美國發明專利申請 第11/214,876號）的追加專利申請，該方法能以參數化取得相 互共軛嗡合的定義轉子與共軛轉子之單爪或雙爪，且能以不同 參數定義並評估求出最佳共輛嚅合的轉子性能，藉以提供具有 • 較高壓縮比與輸送容積，及使得工作腔室膨脹、麼縮運動過程 順暢、降低洩漏，而於轉子運動過程不會產生噪音及震動之效 【先前技術】 按，習知有關爪式轉子的構造可參考美國專利案第 1，426,820、4,138,848、4,224·016、4,324,538、4,406,601、4,430,050 以及5，149,256號等。該等習知爪式轉子的構造共同的瑕疵在 φ 於爪式轉子的兩水曲線在尖部形成不連續，因而，當運用於須 進行膨脹、壓縮週期性循環運動的機械上，該定義轉子、共輛 轉子及腔壁間之工作腔室，藉由兩轉子嚼合轉動產生之膨脹壓 縮過程，兩爪會在該尖部運轉不順暢，而會有噪音與震動的現 象產生。間έ之’習知爪式轉子的兩爪在央部之曲線不順暢， 將造成兩爪相互售合性不佳，而在膨脹壓縮過程產生噪音與震 動，或造成因不當的嗡合所產生的摩耗，而降低使用壽命。 鑒於此，前台灣發明專利申請案第94124780號（美國發 1296667 " 明專利申請第U/214,876號）已揭露一種能夠藉不同參數定義 取知相互嚼合的定義轉子與共輊轉子，當運用於須進行膨脹、 壓縮週期性循環運動的機械上，於膨脹壓縮過程藉不同線形作 平滑連接，可以解決在運轉的過程會有噪音與震動的現象。 【發明内容】 本發明之目的，在於提供一種爪式轉子之單爪及雙爪設 計方法，該方法除能以參數化取得相互共輛嗡合的定義轉子與 φ 共輕轉子之單爪或雙爪，且，依該方法所設計出的單爪或雙爪 轉子，當運用於須進行膨脹、壓縮週期性循環運動的機械上， 工作腔室於運轉過程中可降低洩漏發生，而更能夠提高壓縮比 與輪送容積❶ 本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法係可設計包含： 曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F,及直線γ,以及圓弧c等 疋義轉子之雙外形轉，其特徵在於其巾該圓孤c • 之半徑，藉由後述公式取得，且該圓弧C的圓心位置是在該 定義轉子的節圓圓心至圓弧F端點的直線延伸線上： (註:下列公式中：&代表圓弧C之半徑；X代表定義轉 子的節11圓心至圓弧c之圓心距離；〜為圓孤F的半徑；1> 為疋義轉子的厚度；\為定義轉子的節圓半徑） rc = x + = jcsinyff-l·-— r 一 (D/2)-r

1-sin；?，c 1 - sin々 F 1296667 上式中，卜=2办一及（R為定義轉子的最大半徑> 依據上述之方法取得雙爪的定義轉子一半的外形曲線， 以對稱關可取得另一半的外形曲線，而得到雙爪的定義轉子。 依據本發明的方法取得雙爪的定義轉子一半的外形曲線 後，進一步將圓弧F端點p4對稱於節圓圓心tl，取得圓弧◦ 之對稱端點巧。並以圓弧C的半徑rc為半徑，在圓弧F端點户 及前述對稱端點A的直線連接線h3上V取得圓心t4相對於定 瞻 義轉子節圓圓心tl之對稱圓心t4’，再以圓弧c的半徑〜為半 徑’ t4’為圓心’取得與圓弧c對稱的圓孤c，，圓孤c，與直線 γ相切於C，圓弧c’之兩端點為巧及巧。另，以定義轉子t的 節圓圓心tl為圓心，半徑g為半徑，以圓孤c與圓弧c，的對 應端點6與/>8為圓弧G的兩端點，則可得圓弧g ,如是，該圓 弧C’平順的連接於直線γ，而圓弧g平順的連接圓派c，，定 義轉子之單爪外形即可由上述曲線E、圓弧A、圓弧b、圓弧 # F、圓旅C’、圓弧0、直線丫等組成。 【實施方式】 請參閱第一、二、三圖為本發明雙爪式轉子之設計方法， 圖上說明取得雙爪之定義轉子1與共軛轉子2，以先取得定義 轉子1的雙爪外形，再以共軛曲線取得共軛轉子2的雙爪外 形，如圖所示，該定義轉子1的雙爪外形取包括如下步驟·· 1.指定定義轉子最大半徑R、定義轉子寬度D、定義轉 子及共輛轉子之節圓半徑Rp，此二節圓之圓心分別為 、及 Rp小於R，且定義轉子最大半徑R與節圓 半控RP之比例採R=4Rp/3。 2.凊參閱第-圖，取節圓之圓心tl作為定義轉子的圓 心，通過一水平線hl，並在該水平線hl上取得一點 户。，此點pD與圓心tl之水平距離為R (即定義轉孑 最大半徑），由該點A繞節圓圓心tl產生共輛曲線 E ’曲線E’相對於節圓交點A之對稱曲線e (第二· 圖），取此曲線E作為轉子的葉片一部份。該曲線β 在水平線hi上的交點/>3。 3.請參閱第二圖，圓弧a的另一點6，由定義轉子圓心 tl以半徑R及所指定之圓心角α (ay)決定。連接 點尽與A可取得圓弧A。 4·取圓心角《的夾邊1!2，且在該央邊112上取得一圓心 點t2 ’半控為〜。 5·該半徑t由如下公式求得：（其中R =定義轉子的最大 半徑；即圓心tl至點A的長度） tb + - rB)sin a = -y- r = ^ / 2 - j； sin a 1 - sin a 6·求得半徑^再以圓心t2為圓心，取得圓弧b，該圓孤 B的一端點即為點A，另一端點為點P2在圓心t2上方 .1296667 之垂直位置。 7.以㈣之圓心tl為圓心，半徑〜=2办一及，圓派？的 -點Ρ3在水平線hi ±，另一點Λ由通過節圓之圓心u 之圓心角Θ決疋（β%。），連接前述點A與點A可取 得圓31F。 8·圓弧C之-個端點為^另一端點&在圓孤c的圓心 t4下方之垂直位置，該圓心t4之位置在節圓圓心tl

至圓旅F上點/>4的直線延伸線沾上，其半徑~可由下 式求得：

rc =x^rF (Z)/2)-rr w (狗工· 2 l-ύηβ ’ rc = 上式中’ = 2办—及 9.連接點ρ2及點/>5的對稱點&而形成水平直線γ ;連接 上述之曲線Ε、圓弧Α、圓弧Β、

直線Υ等組成定義轉子之雙爪之—半外形曲線，相對 另半之外形曲線與上述各定義曲線成對稱關係（如 第二圖虛線），即可取得雙爪的定義轉子b 另，該共浦子2係彻上述步驟決定定義轉子i之雙 爪之外形轉後，再蚊義轉子巾各定義曲線之共輛曲線组成 共輛轉子2之雙爪外形（第三圖）。是以，藉由上述的步驟， 可取得具有兩爪的定義轉子i與雜轉子2。 1296667 續請參閱第四®為本發明雙爪式轉子之設計方法，其中 定義轉子最大半徑R採6〇晒、節圓半徑Rp採、定義 轉子寬度D值分別採55,60.…犯咖、圓心角^為5度圓心 角々為5度的雙爪的應用例，如圖所示在如是條件下定義轉 子1與共轭轉子2的外形變化，依共輛嚷合的特性，該定 =的寬度D值最較小者（S1)，所對應的共輕轉子2的外形 是為最大者（L1)，如此類推，實際應用上可以視需要作對應 的調整。 另’有關單爪的定義轉子的取得，請參閱第五圖，依據 上述本發_方法取得雙爪蚊義轉子—半的外形曲線後 (即，第二圖的實線部份），進一步以圓弧？端點續稱於節 圓圓心tl，取得圓弧C，之對稱端點Pg。並在圓弧F端點^及前 述對稱端點p8的直線連接線於上，取得圓心t4相對於定義轉 子節圓圓心U之對稱圓心t4,，再以圓弧c的半·為半徑， t4為圓心’取得與圓弧c對稱的圓弧c，，並與直線γ相切於 A ’圓紙C’的兩端點即為々及^。另，以定義轉子χ的節圓 圓心tl為圓心，半徑〜為半徑，以圓弧c與圓孤c的對應端 點Λ與A為圓弧〇 _端點，則可得圓孤G，如是，該圓孤c， 平順的連接於直線γ，而g^G平獅連接圓紙c，如是， 連接上述之曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧c，、圓 弧G、直線Y等組成定義轉子之單爪之外形曲線。 1296667 同理’利用上述步驟決定定義轉子r之單爪之外形曲線 後再由疋義轉子中各定義曲線之共輛曲線組成共輊轉子r 之單爪外形（第六圖）。 職是’藉本㈣的方法所製㈣單爪或雙爪之定義轉子 與共輛轉子’ m胁須断驗、壓縮職雜環運動的機 械上，定義轉子與共輛轉子及腔壁間之工作腔室藉由轉子對嚷 合轉動產生之膨脹壓縮過程，因為以不同曲線經平滑連接，故 _ 而’能夠使得兩轉子在運轉的過程不會有噪音與震動的現象產 生，且共概轉子外型曲線上相對於定義轉子圓弧F或圓弧G 所產生之共軛曲線為一圓弧，於轉子對運轉時可以有效增加工 作腔室密封性，更能夠在工作腔室膨脹壓縮過程中降低洩漏發 生，而更可以提高壓縮比與輸送容積。 综上所述，本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法確能 達到創作之目的，符合發明專利要件，惟，以上所述者僅為本 _ 發明之較佳實施例而已，大凡依據本發明所為之各種修飾與變 化，仍應包含於本案專利申請範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法形成端點共 概曲線的不意圖。 第二圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法形成定義轉 子之雙爪外形的示意圖。 第三圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法形成共軛轉 11 1296667 子之雙爪外形的示意圖。 第四圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法中定義轉子 的厚度D為55,60…··80mm ;圓心角α為5度、圓心角 々為5度時，定義轉子輿共輛轉子之雙爪外形變化的示 意圖。 第五圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法形成定義轉 子之單爪外形的示意圖。

第六圖為本發明爪式轉子之單爪及雙爪設計方法形成共輛轉 子之單爪外形的示意圖° 2,2， D Y hi 山 2，h3 【主要元件符號說明】 定義轉子 1，1， 共軛轉子 最大半徑 r 定義轉子寬度 節圓半徑 Rp 直線 圓心 tl，t2，t3，t4水平線 點

A，B，C，C，，F，G 圓心角 a，fi 半徑 曲線 e，E， 圓孤

Claims (1)

1296667 十、申請專利範圍： 1·一種爪式轉子之單爪及雙爪設计方法，該方法用於製造相互 共輛嚷合的定義轉子與共軛轉子，以參數化設計出包含曲線 E、圓旅A、圓弧B、圓狐F、圓弧C、直線γ等之定義轉子 的雙爪之一半曲線外形，藉以再由對稱關係取得單爪或雙爪 的定義轉子，藉定義轉子之單爪或雙爪各定義曲線決定後， 再由單爪或雙爪的定義轉子中各定義曲線之共軛曲線組成單 爪或雙爪的共扼轉子’其中取得該定義轉子的雙爪之一半曲 線外形的方法包括： 指定定義轉子最大半徑R、定義轉子的寬度D、定義轉子 與共輛轉子之節圓半徑Rp及此二節圓之圓心u，t3，此 二節圓中心距為2Rp，Rp小於r，且r與Rp二者有一 適當比例； 取節圓之圓心tl作為定義轉子的圓心，通過另一節圓之圓 心t3作水平線hi，並在該水平線hl上取得一點p•，此 點尽與圓心ti之水平距離為R，由該點巧繞節圓圓心 產生共輛曲線E’，曲線E，相對於二節圓交點P7之對稱曲 線E，並於該曲線E的水平線jji上取得交點巧； 由該水平線hi以定義轉子圓々tl為圓心，半徑為尺的圓 心角《，決定定義轉子運動曲線的另一點?，連接前述 點戽與/^可取得定義轉子的葉片外形曲線之圓弧A，且 與曲線E平順連接； 13 1296667 於該圓心角α的夾邊h2上取得第二圓心點12，並經甴如下 公式求得第二圓心點t2的半徑〜，即： rB + (Λ - rB)sin a = 2 r 一 D I 2 - K sin a 及 一―— 以點6作為圓弧b的一端點，依半徑〜取得一圓弧以 以第二圓心點t2上方之垂直位置獲得該圓弧B的另— 端點匕，圓弧B即為定義轉子的葉片外形曲線一部份； 圓弧F以節圓之圓心ti為圓心，圓狐F的一端點為點^， 另一端點&可由通過節圓之圓心tl之圓心角p決定，半 徑〜=2彻—/?，連接前述點/>3與點巧可取得圓弧1?; 圓弧C之一個端點為p4，另一端點'在圓弧c的圓心t4 下方之垂直位置，該圓心t4之位置在節圓圓心tl至圓 弧F之點p4的直線延伸線沾上，其半徑&可由下式求得： rc = jc + rF = «xsin 夕+2 1 一si眵， 上式中 ’ rF=2/^p — 連接點P2及點?5的對稱點巧而形成水平直線γ ;連接上述 之曲線Ε、圓弧Α、圓弧Β、圓弧F、圓弧c、直線γ 等組成定義轉子之雙爪的一半外形曲線。 2·如申請專職圍第1項崎爪式轉子之單纽雙爪設計方 法，其中以對稱關係取得定義轉子之單爪的另一部份外形曲 14

1296667 , 線的方法，包括：以_F端點n對稱 圓孤c，之對稱輸•，並在圓弧F端點⑽ 線沾上’取棚心t4相對於定義轉子節圓圓心^ 之對_心t4’，再以圓弧c _咖徑，μ，為圓心取 得與圓弧C對稱關弧C，，並與直線γ相切於A，圓弧C， 的兩端點即為叫，另，以定義轉子i的節圓圓心tl為圓 心’半徑〜為半徑’賴弧a· c，的對應端點味“ 圓弧G的兩端點，則可得圓弧G，如是，棚弧c，平順的 連接於直線Y，而圓弧(3平順的連接圓弧C，，則可取得包含 曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧c，、圓弧直線γ 等單爪的定義轉子。 3·如申請專利範圍第1項所述爪式轉子之單爪及雙爪設計方 法’其中以對稱關係取得雙爪的另一部份外形曲線方法，係 將已形成定義轉子之雙爪的一半外形各定義曲線，以對稱關 係而得到雙爪的定義轉子。 4·如申請專利範圍第2或3項所述爪式轉子之單爪及雙爪設计 方法，其中定義轉子最大半徑R與節圓半徑RP之比例採 ^4Rp/3 〇 15