[实用新型]一种高效爪式转子

说明书

本实用新型公开了一种高效爪式转子，该转子的型线采用了渐开线和渐开线的包络线，渐开线与爪顶圆和节圆都相切，渐开线的包络线与爪底圆和节圆都相切，简化了爪式转子的型线组成，优化了爪式流体机械的混合过程，使得爪式流体机械混合过程中的气体只发生1次再压缩和1次膨胀过程，降低了爪式转子的工作能耗，同时减少了爪式转子工作过程中形成的余隙容积，提高了爪式转子的容积效率。

技术领域

本实用新型涉及爪式转子，特别涉及适用于爪式流体机械的一种高效爪式转子。

背景技术

爪式流体机械是一种容积式流体机械，可作为真空泵和压缩机使用；爪式流体机械通过一对相互啮合的爪式转子的同步异向双回转运动，使工作腔容积发生周期性变化来实现气体的吸入、压缩和排出过程；具有结构简单、运行平稳、噪音低和干式无油的优点，在电子、石油化工行业有着广泛的应用。

爪式转子作为爪式流体机械的核心部件，其型线的设计好坏直接影响到爪式流体机械的性能，如密封性、面积利用率、工作效率和使用寿命。现有常用的爪式转子为曲爪转子，其型线由3段摆线和3段圆弧组成，根据文献(Wang J,Song Y,Jiang X,et al.Ananalytical model of claw rotor profiles and working process model with themixing process for claw vacuum pumps[J].Vacuum,2015,114:66-77.)对曲爪转子工作过程的研究可知，该爪式转子型线存在以下缺点：该爪式转子在排气结束后和吸气开始前存在一混合过程，该混合过程复杂，在混合过程中，多次出现：工作腔的分割和合并、以及工作腔的重新形成；工作腔中的气体发生2次再压缩和2次膨胀过程，在混合过程中工作腔内气体的反复再压缩和膨胀为不可逆过程，造成了较大的能耗损失，降低了爪式转子的工作效率；因而需要减少爪式转子在混合过程中的不可逆过程，减少再压缩和膨胀的次数，提高其工作效率。

发明内容

为了解决上述爪式转子的问题，同时为了丰富爪式转子的型线类型，本实用新型采用渐开线以及渐开线的包络线作为爪式转子的型线，提出了一种高效爪式转子；将爪式转子的节圆和爪顶圆弧用渐开线进行光滑连接，将爪式转子的节圆和爪底圆弧用渐开线的包络线进行光滑连接，使得爪式转子在混合过程中的气体只发生1次再压缩和1次膨胀过程，减少了爪式转子在混合过程中的不可逆过程，降低了混合过程中的耗功；同时减小了余隙容积，提高了爪式转子的工作效率，扩大了爪式转子适用范围，对促进爪式真空泵、爪式压缩机的发展都有重要的意义。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效爪式转子，其组成型线包括3段圆弧、1段摆线、1段渐开线和1段渐开线的包络线；沿逆时针方向依次为摆线AB、爪顶圆弧BC、渐开线CD、节圆DE、渐开线的包络线EF和爪底圆弧FA；渐开线CD同时与爪顶圆弧BC和节圆DE相切，实现了从爪顶到节圆的光滑连接；渐开线的包络线EF同时与节圆DE和爪底圆弧FA相切，实现了从爪底到节圆的光滑连接；工作中2个形状完全相同的左侧转子(1)和右侧转子(2)做同步异向双回转运动，其组成型线全部能够实现正确的啮合，左侧转子(1)的点B、摆线AB、爪顶圆弧BC、渐开线CD、节圆DE、渐开线的包络线EF、爪底圆弧FA依次与右侧转子(2)的摆线ab、点b、爪底圆弧fa、渐开线的包络线ef、节圆de、渐开线cd、爪顶圆弧bc相啮合。

一种高效爪式转子，以回转中心点O为原点建立直角坐标系，其组成型线的方程如下：

(1)摆线AB的方程为：

(2)爪顶圆弧BC的方程为：

(3)渐开线CD由基圆圆心在原点的渐开线相对节圆圆心O偏移距离h并绕自身基圆圆心O_b旋转角度γ后得到的,渐开线CD的方程为：