[发明专利]一种全光滑的爪式转子

说明书

技术领域

本发明涉及爪式真空泵，适用于爪式真空泵的一种全光滑的爪式转子。

背景技术

爪式真空泵属于容积式真空泵中的一种，具有干式无油、结构简单紧凑、抽速大等优点。爪式转子是爪式真空泵的关键部件；在工作中，通过2个形状相同且相互啮合的爪式转子的同步异向双回转运动，使工作腔的容积发生周期性的变化，完成对气体的吸入、压缩和排出过程。

转子型线的啮合特性直接决定着爪式转子的工作性能，常用的爪式转子型线由3段摆线和3段圆弧构成，为了提高其工作性能，中国专利(专利号：ZL201110308963.4)提出了一种新的爪式转子，该爪式转子的型线由5段圆弧和3段摆线的等距曲线构成，实现了爪尖圆弧与摆线等距曲线的啮合，以及爪尖圆弧与摆线和爪顶圆弧的光滑连接，然而仍然存在以下缺点：①在爪背EF与节圆圆弧FG连接处以及摆线GH与节圆圆弧FG连接处都存在尖点或不光滑连接点，并且在尖点处很容易产生应力集中和变形；②左侧转子爪背EF和右侧转子爪背ef在工作过程中并不参与啮合，导致密封性较差，会产生较大的泄漏，大大降低爪式真空泵的工作效率。中国专利(公开号：CN104929942A)提出了一种全啮合的爪式转子，该爪式转子的型线由5段圆弧、2段摆线的等距曲线、1段直线段和1段直线段的包络线组成，实现了2个作同步异向双回转运动的爪式转子之间的正确啮合；但是该爪式转子并没有实现其转子型线之间的全部光滑连接，仍然存在不光滑连接点，线段的包络线GH与摆线的等距曲线HI的连接点H为不光滑连接点。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种全光滑的爪式转子，在爪背处，采用短幅外摆线的等距曲线EF将节圆圆弧FG与后爪尖圆弧DE进行光滑连接；在爪尖处，采用底爪尖圆弧GH将后爪臂长幅外摆线的等距曲线HI与节圆圆弧FG进行光滑连接；同时使得短幅外摆线的等距曲线EF、底爪尖圆弧GH都能实现正确啮合，由此得到了一种能够实现正确啮合的、全光滑的爪式转子。所提出的一种全光滑的爪式转子消除了现有爪式转子存在尖点或不光滑点的缺陷，避免了易发生磨损和易产生应力集中的区域，有效地提高了爪式转子的力学性能、啮合性能和密封性能。

一种全光滑的爪式转子，其型线包括9段曲线，依次为：节圆圆弧FG、底爪尖圆弧GH、后爪臂长幅外摆线的等距曲线HI、爪底圆弧IA、前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB、前爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、后爪尖圆弧DE和短幅外摆线的等距曲线EF，相邻曲线之间全部光滑连接，不存在不光滑连接点；同时2个全光滑爪式转子(501)和(502)的型线完全相同，且在工作中能够实现正确啮合，全光滑爪式转子(501)中的前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB、前爪尖圆弧BC、爪顶圆弧CD、后爪尖圆弧DE、短幅外摆线的等距曲线EF、节圆圆弧FG、底爪尖圆弧GH、后爪臂长幅外摆线的等距曲线HI、爪底圆弧IA，分别与全光滑爪式转子(502)中的前爪尖圆弧bc、前爪臂长幅外摆线的等距曲线ab、爪底圆弧ia、后爪臂长幅外摆线的等距曲线hi、底爪尖圆弧gh、节圆圆弧fg、短幅外摆线的等距曲线ef、后爪尖圆弧de、爪顶圆弧cd能够实现正确啮合。

一种全光滑的爪式转子，其转子型线的生成方法如下：

①按以下方程生成爪顶圆(1)、节圆(2)、爪底圆(3)、长幅外摆线(4)和短幅外摆线(5)，各曲线的方程为：

爪顶圆(1)的方程：

节圆(2)的方程：

爪底圆(3)的方程：

长幅外摆线(4)的方程：

短幅外摆线(5)的方程：

②将长幅外摆线(4)向外侧等距偏移R₄，偏移后的曲线绕原点O顺时针旋转γ角度，得到前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB的所在曲线(6)，前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB的所在曲线(6)与爪底圆(3)相切，其切点为A；将长幅外摆线(4)向外侧等距偏移2R₄，偏移后的曲线绕原点O顺时针旋转γ角度，与以原点O为圆心、半径为R₁-R₄的圆相交，以其交点为圆心作半径为R₄的前爪尖圆(7)，前爪尖圆(7)同时与前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB的所在曲线(6)和爪顶圆(1)相切，其切点分别为：B、C，得到前爪臂长幅外摆线的等距曲线AB和前爪尖圆弧BC；