[实用新型]涡旋膨胀机涡旋盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械零部件领域，尤其涉及一种涡旋膨胀机涡旋盘。

背景技术

气动控制装置在近年来得到了较快的发展，与电气设备相比，气动控制装置具有更强的抗干扰能力、抗辐射能力及牢固性，而且随着无油气动系统的发展，使其特别适用于防火防爆要求很高的场合。

涡旋膨胀机的工作原理可以看成是一台反向运行的涡旋压缩机：高压气体通过固定涡旋盘中心开设的进气孔进入膨胀腔，随着气体的膨胀，运动涡旋盘旋转完成气动过程，它既能利用高压空气的传动力，又能利用高压空气的膨胀力，因此其能量转化效率要比传统的气缸式或轮叶式等气动机的转化效率要高得多。

到目前为止涡旋膨胀机还没有商业化的产品出现，由涡旋压缩机改造而成，且并未改动涡旋压缩机内部结构，仅对外部辅助设施进行改进：如去除涡旋压缩机主轴上的制冷风扇来减少不必要的功率消耗，以及在涡旋压缩机外部加一封闭机壳用以降低因外泄漏而造成的气体能量损失。

通过对其性能进行深入研究，发现涡旋膨胀机继承了涡旋压缩机高能量转化效率的优点，目前尚未有对涡旋压缩机内部结构进行改造以提高涡旋膨胀机输出功率和能量转化效率的报道。

由于在进行涡旋压缩机的设计时，为了得到较大的压缩比，会对型线的起始段进行修正，在渐开线的起始段用圆弧代替，从而增大了开始排气角，而这一修正反而导致了涡旋式膨胀机吸气容积的减小，而吸气容积的大小直接决定着气体输入功率的大小，在相同的效率下，输出功率与输入功率成正比，因此为了提高涡旋膨胀机的输出能力，增大吸气容积是重要途径。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种涡旋膨胀机涡旋盘，它具有增大了涡旋盘中心腔吸气容积，提高输出功率的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋盘中心起始端为圆弧，涡旋盘外壁为与涡旋盘中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线型，涡旋盘内壁包括与涡旋盘外壁相平行的渐开线段和直线段，渐开线段起始端和涡旋盘中心起始端圆弧的内端点通过直线段相连，且直线段分别与渐开线段起始端以及涡旋盘中心起始端圆弧的内端点相切。

圆弧方程：(x-4.7732)²+(y-2.018)²＝1.5359圆弧的半径为：1.2393mm，弧长为：2.1694。

涡旋盘内壁渐开线型的方程为：其中：基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。

涡旋盘内壁直线段的方程为：

y＝-1.8125x+8.5487

其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074。

涡旋盘外壁渐开线型的方程为：

其中：基圆半径：r＝2.8，渐开线发生角：α＝0.6。

以基圆圆心为坐标原点建立直角坐标系，基圆半径r＝2.8，渐开线发生角α＝0.6，涡旋盘渐开线圈数为2.18。

涡旋盘内壁渐开线方程为：

其中：

涡旋盘外壁渐开线方程为：

其中：

A点渐开线展开角：B点渐开线展开角：

则A点坐标为：(5.9945，1.8074)，B点坐标为：(-11.3488，0.8661)。

圆弧AD的方程为：

(x-4.7732)²+(y-2.018)²＝1.5359                            (3)

其中：4.2132≤x≤5.9945，0.7787≤y≤1.8074

D点坐标为：(4.2132，0.9125)

为了保持型线连续性和光滑性，过点D作BF渐开线的切线，设点F的渐开线展开角为则F和G坐标分别表示为：

设直线GF的斜率为k₁，直线段DF的斜率为k₂。

因为直线GF与直线段DF垂直，则k₁·k₂＝-1，由此可求出

则直线段DF方程为：

y＝-1.8125x+8.5487

其中：2.2632≤x≤4.2132，0.9125≤y≤4.4467。

本实用新型涡旋膨胀机吸气容积Vs为中心腔室容积的大小，其体积可由公式获得