一种罗茨泵用的双曲线转子制造技术

本实用新型专利技术公开了一种罗茨泵用的双曲线转子，由2叶或3叶或4叶的一对双曲线转子副构成，其半叶理论轮廓均由节圆外侧的圆弧段12、过渡圆弧段23、过渡圆弧段34、双曲线段45，节圆内侧的曲线段56、曲线段67和圆弧段78，共首尾相连的7段轮廓段组成。由双曲线转子的质心系数、脉动系数最小，容积利用系数最大，得双曲线转子叶的重心明显偏向谷部，转子系统的动平衡性能好，且容积利用系数高、脉动质量好。本实用新型专利技术的双曲线转子泵的容积利用率高，综合性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种罗茨泵用的双曲线转子
本专利技术涉及一种罗茨泵用的双曲线转子，特别涉及到以高容积利用率为主的2叶或3叶或4叶的高性能双曲线转子。
技术介绍
罗茨泵是一种回转式容积泵，具有原理简单、体积小、重量轻、成本低、密封性好、无污染等特点，广泛应用于介质输送、抽真空、鼓风等方面。罗茨泵一般采用非接触式凸转子，转子间的内泄漏(即共轭泄漏)比较明显。因此，在转子轮廓的构造方面，一方面要尽量采用最大的形状系数，另一方面要尽量降低径向的、轴向的、共轭的泄漏，从而实现泵的轻量化。其中，节圆半径是影响轴向泄漏主要因素，转子轮廓对其的影响不大，但对径向泄漏、共轭泄漏的影响却很大，而径向泄漏、共轭泄漏则主要由构成泄漏通道轮廓间的综合曲率半径所决定。目前，转子常见轮廓为渐开线、摆线、圆弧。其中，渐开线属于全“凸-凸”共轭模式，如图1所示，虽然共轭泄漏最大，但优点是形状系数高。摆线属于全“凸-凹”共轭模式，虽然共轭泄漏最小，但缺点是形状系数低，多用于内啮合转子。圆弧属于“凸-凸”+“凸-凹”的混合共轭模式，虽然形状系数最高，共轭泄漏介于渐开线和摆线之间，但转子质心偏顶部，系统动平衡性能差。双曲线作为一种准“平-凸”的共轭轮廓，具有啮合平顺性好、减速比大等特点，广泛地应用于汽车后桥主减速器的齿轮传动中。至于其齿间所存在的大滑动系数的接触式缺点，对于非接触式的罗茨转子而言，也就无所谓缺点了。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
中的内容，在基于容积利用率所要求的大形状系数、低内泄漏率两方面需求的基础上，提出一种双曲线转子，并带来其它方面的性能提高。为实现上述目的，本专利技术技术解决方案如下：一种罗茨泵用的双曲线转子，由2叶或3叶或4叶的一对双曲线转子副构成，其半叶理论轮廓均由节圆外侧的圆弧段一12、过渡圆弧段一23、过渡圆弧段二34、双曲线段45，节圆内侧的曲线段一56、曲线段二67和圆弧段二78，共首尾相连的7段轮廓段组成。进一步地，所述圆弧段一12的圆心为转子中心o，其半径由控制径向泄漏所给定的与泵壳内腔同心的圆心角σ和刚好避让对偶转子上轮廓点6的几何关系所唯一确定。进一步地，构造所述过渡圆弧段一23、过渡圆弧段二34的目的在于转子副旋转时能完全避让对偶转子上轮廓点6，其圆心分别为o2、o1，由彼此半径相等、外切于点一3处、过转子轮廓点2、与双曲线段45相切于点二4、o1为顶轴与节圆的交点所唯一确定。进一步地，所述双曲线段45的起点法线4o1过转子顶轴与节圆的交点o1，终点5位于节圆上，其陡峭程度由起点法线4o1与转子顶轴间的起始夹角α所唯一控制。进一步地，所述曲线段一56由对偶转子上的双曲线段45通过彼此间的共轭关系所唯一确定；曲线段二67由对偶转子上轮廓点6通过彼此间的共轭关系所唯一确定；圆弧段二78的圆心为转子中心o，大小由对偶转子上圆弧段一12通过彼此间的共轭关系所唯一确定。进一步地，起始夹角α控制着双曲线段45的陡峭程度，陡峭程度和圆心角σ决定着转子的形状系数，α越大，转子越陡峭，形状系数越大；σ越小，形状系数越大，其关键在于确定出大形状系数所对应的起始夹角α。当α的取值超过某一极限值时，曲线段一56在对偶转子上轮廓点6处将会出现所谓“角点”的轮廓干涉，故起始夹角α取该极限值。再由给定的σ和确定的α，计算圆弧段一12的半径，进而求出形状系数ε。附图说明图1为转子轮廓间的三种缝隙型式示意图。图2为双曲线转子和对偶转子的轮廓示意图。图3为3叶双曲线转子的半叶轮廓示意图。图4为转子轮廓点2刚好避让对偶转子轮廓点6的示意图。图5为曲线段56在点6处出现角点的轮廓干涉示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例罗茨泵用的2叶或3叶或4叶双曲线转子本专利技术由2叶或3叶或4叶的一对双曲线转子副构成，分别称为转子与对偶转子，且彼此的轮廓完全相同，如图2所示。本专利技术在于通过提供2叶或3叶或4叶双曲线转子的轮廓构造，从而实现泵的以高容积利用率为主的高综合性能。本专利技术的2叶或3叶或4叶双曲线转子，其半叶理论轮廓均由节圆外侧的圆弧段一12、过渡圆弧段一23、过渡圆弧段二34、双曲线段45，节圆内侧的曲线段一56、曲线段二67和圆弧段二78，共首尾相连的7段轮廓段组成，如图3所示。首先，基于双曲线段45与对偶转子上的曲线段一56存在共轭的几何关系，由曲线段一56不出现“角点”轮廓干涉(如图5所示)的极限关系，得N＝2时，双曲线段45为直线段，式中，N为转子叶数，ρ为起点法线4o1的长度。由此，根据双曲线的定义，构建出点4～点5之间的双曲线段45。其次，在圆心角σ给定的前提下，由图4所示的过转子轮廓点2刚好避让对偶转子上轮廓点6间的极限几何关系，得ε(σ)—σ的变化规律，如表1所示。注：N＝2时，双曲线段45变成直线段，造成了表1中ε(N＝2)<ε(N＝3)的情况。表1双曲线转子形状系数随圆心角的变化情况由表1知，形状系数ε(N)对叶数N的敏感度低，利于转子的多叶采用以利于提高脉动质量；ε(σ)—σ具有较强的负线性相关，圆心角σ越大，形状系数越小。则，双曲线转子形状系数的拟合式为经验算，误差不超过0.2％。最后，由给定的σ和确定的ε，计算圆弧段一12的半径并构建圆弧段一12。由确定的圆弧段一12和双曲线段45，依据半径相等、外切于点一3处、过转子轮廓点2、与双曲线段45相切于点4、圆心为o1的几何条件，构建过渡圆弧段23和过渡圆弧段34；再依据转子轮廓与对偶转子轮廓间的共轭几何关系，由对偶转子轮廓已经确定的双曲线段45、过转子轮廓点2、圆弧段一12，分别构建出转子轮廓上的曲线段一56、曲线段二67、圆弧段二78。以ε(N＝3、σ＝2°)＝1.4188的双曲线转子与常见的同形状系数圆弧转子、渐开线转子，做性能上的比较，如表2所示。表2性能参数比较表2中，质心系数为单叶质心到轮心的距离与节圆半径的比值，可由单叶的3D模型测出。由双曲线转子的质心系数、脉动系数最小，容积利用系数最大，得双曲线转子叶的重心明显偏向谷部，转子系统的动平衡性能好，且容积利用系数高、脉动质量好。另外，圆弧段12与泵壳内圆弧面构成了同心等缝隙泄漏结构，从而降低了径向泄漏，平-凸共轭型式降低了转子间的内泄漏。综上，本专利技术的双曲线转子泵的容积利用率高，综合性能好。以上显示和描述了本专利技术的其中一个实施例，基对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种罗茨泵用的双曲线转子，其特征在于：由2叶、3叶或4叶的一对双曲线转子副构成，分别为转子与对偶转子，其半叶轮廓均由节圆外侧的圆弧段一(12)、过渡圆弧段一(23)、过渡圆弧段二(34)、双曲线段(45)，节圆内侧的曲线段一(56)、曲线段二(67)和圆弧段二(78)，共首尾相连的7段轮廓段组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种罗茨泵用的双曲线转子，其特征在于：由2叶、3叶或4叶的一对双曲线转子副构成，分别为转子与对偶转子，其半叶轮廓均由节圆外侧的圆弧段一(12)、过渡圆弧段一(23)、过渡圆弧段二(34)、双曲线段(45)，节圆内侧的曲线段一(56)、曲线段二(67)和圆弧段二(78)，共首尾相连的7段轮廓段组成。


2.如权利要求1所述的一种罗茨泵用的双曲线转子，其特征在于：所述圆弧段一(12)的圆心为转子中心o，其半径由控制径向泄漏所给定的与泵壳内腔同心的圆心角σ和刚好避让对偶转子上轮廓点(6)的几何关系所唯一确定。


3.如权利要求1所述的一种罗茨泵用的双曲线转子，其特征在于：构造所述过渡圆弧段一(23)、过渡圆弧段二(34)的目的在于转子副旋转时能完全避让对偶转子上轮廓点(6)，其圆心分别为o2、o1，由彼此半径相等、外切于点一(3)处、过转子轮廓点(2)、与双曲线段(45)相切于点二(4)、o1为顶轴与节圆的交点所唯一确定。


4.如权利要求1所述的一种罗茨泵用的双曲线转子，其特征在于：所述双曲线段(45)的起点法线(4o1)过转子顶轴与节圆的交点o1，终点(5)位于节圆上，其陡峭程度由起点法线(4o1)与转子顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉龙，赵岩，刘萍，
申请(专利权)人：宿迁学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32