[发明专利]一种爪式真空泵的直爪转子及其型线设计方法

说明书

本发明公开了一种爪式真空泵的直爪转子及其型线设计方法；该转子由11段曲线组成：4段圆弧、2段椭圆弧、2段椭圆弧包络线、1段摆线的等距曲线、1段线段和1段线段的包络线；该转子在爪顶、爪尖处采用椭圆弧与椭圆弧的包络线构建型线，在爪底处采用圆弧与摆线的等距曲线构建型线，相邻曲线之间均光滑连接，不存在不光滑的连接点，提高了直爪转子的力学性能、啮合性能和密封性能；相互啮合的2个转子完全相同且能够实现型线的正确啮合；该转子具有更小的余隙容积，提高了爪式真空泵的压缩比；爪顶处更加平坦，啮合范围大，啮合线长，进一步减小了磨损；该转子丰富了爪式转子的型线类型并促进了爪式真空泵的发展。

技术领域

本发明涉及爪式真空泵，特别涉及一种爪式真空泵的直爪转子及其型线设计方法。

背景技术

爪式真空泵是一种在石化、医药、食品多领域中都有着广泛应用的干式真空泵，具有结构简单、运行平稳、噪音低的优点；爪式转子是爪式真空泵的核心部件，爪式转子由一对能够实现共轭啮合的转子组成，通过同步齿轮实现转子的同步异向双回转运动，实现工作腔容积的周期性变化，完成气体的吸入、压缩和排出过程，达到不断抽真空的目的。

爪式转子的组成型线和啮合性能直接决定了爪式真空泵的使用性能，常见的直爪转子型线由3段圆弧、2段摆线、1段线段和1段线段的包络线组成，直爪转子在爪臂处采用一段线段连接，提高了爪臂的力学性能，减小了爪臂处的应力集中，但是该转子型线存在3处尖点，造成直爪转子的力学性能和密封性能较差；为提高常见直爪转子的性能，中国专利(专利号：ZL201610880226.4)提出了一种全光滑的直爪爪式转子，该转子型线由6段圆弧、2段长幅外摆线的等距曲线、1段短幅外摆线的等距曲线、1段线段和1段线段的包络线组成，实现了所有曲线之间的光滑连接，不存在尖点，提高了转子的密封性能、力学性能和啮合性能；但是该对直爪转子在相互啮合时，由于余隙容积的存在，降低了爪式真空泵的效率，同时，爪顶处虽然由爪尖圆弧代替了尖点，但是啮合范围仍然不够平坦，啮合线较短，仍会导致一定程度的磨损。

发明内容

本发明为了进一步减小直爪转子的余隙容积，减小真空泵的压缩功耗，同时为了减小爪顶处的磨损，丰富直爪转子的型线类型，提出了一种爪式真空泵的直爪转子及其型线设计方法；本发明采用椭圆弧与椭圆弧的包络线以及圆弧和摆线的等距曲线构建直爪转子型线，实现了所有曲线之间的光滑连接，不存在尖点，有效避免了产生磨损、变形和应力集中的区域，同时提高了转子的密封性能、力学性能和啮合性能；在爪顶处采用1段椭圆弧连接爪顶圆弧和节圆圆弧，相比圆弧连接，椭圆弧连接使得爪顶处更为平坦，且啮合范围大，啮合线更长，减小了爪顶处的磨损；采用椭圆弧和椭圆弧包络线连接爪顶圆弧和爪底圆弧，有效减小了转子工作时产生的余隙容积，在减小真空泵压缩功耗的同时提高了爪式真空泵的压缩比；因此，该转子型线提高了转子的性能和使用寿命，使转子能够适用于更高转速、更高压力和更高温度的使用场合，对于丰富爪式转子型线类型和促进爪式真空泵的发展都具有重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：