一种涡旋膨胀机涡旋盘的制作方法

本发明属于涡旋膨胀机技术领域，具体涉及一种涡旋膨胀机涡旋盘。

背景技术：

涡旋机械是一种新型流体机械，涡旋压缩机具有效率高、环境友好、结构简单、可靠性高、防火防爆等优点。涡旋膨胀机的涡旋盘作为涡旋膨胀机的核心部件，其设计与加工对提高涡旋膨胀机的气动功率转化效率有影响。

涡旋压缩机与涡旋膨胀机的基本结构相同、有相逆的工作机理。目前使用的涡旋膨胀机主要是从涡旋压缩机改造而来，涡旋盘始端多为双圆弧、双圆弧加直线等形成涡旋齿，由双圆弧修正得到的涡旋齿在涡旋膨胀机正常工作时，由于在某一时刻膨胀机进气孔会被动涡旋盘遮挡，从而使进气孔功率损耗增加，进而影响涡旋膨胀机气动功率转化效率。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供一种涡旋膨胀机涡旋盘，避免涡旋盘正常工作时动涡旋盘齿头对定涡旋盘上进气孔的遮挡，大大减少膨胀进气口功率损耗，提高涡旋膨胀机气动功率转化效率。

为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种涡旋膨胀机涡旋盘，所述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，涡旋盘内壁为与涡旋盘中心起始端的圆弧内端点相切并且向外延伸的复合曲线，所述复合曲线由依次平滑连接的直线段ig、第一渐开线gh、第一圆弧hn、第二圆弧nm、第三圆弧md和第二渐开线构成，第二渐开线为从点d开始一直延伸到齿尾的渐开线；所述直线段ig为连接圆弧ci与第一渐开线gh的公切线，切点为点i和点g；所述涡旋盘正常工作时，涡旋型线mnhgic不参与涡旋盘的啮合。

所述涡旋盘外壁渐开线型的方程为：

其中：r为基圆半径，为圆渐开线展开角，-α为圆渐开线发生角，α为正数。

所述涡旋盘内壁第一渐开线gh和第二渐开线所在渐开线型的方程为：

其中：r为基圆半径，为圆渐开线展开角，α为圆渐开线发生角。

所述涡旋盘圆弧ci所在圆方程为：(x-xo1)²+(y-yo1)²＝r1²，其中：xo1、yo1为圆弧ci圆心o1的横坐标和纵坐标，r1为圆弧ci的半径；

xo1、yo1可由方程组得到，xc、yc为点c坐标。点c为涡旋盘外壁渐开线与涡旋盘圆弧ci相切的切点，r1为圆弧ci的半径，β为修正角，β也为涡旋盘外壁渐开线在点c的展开角，r为基圆半径。

点c坐标可由方程得到。

所述第一渐开线gh与第一圆弧hn相切，所述第三圆弧dm所在圆与圆弧hn所在圆的切点为f，所述第一圆弧hn的圆心o3、第三圆弧dm的圆心o2与点f在同一条直线上，所述第一圆弧hn的n点和第三圆弧md的m点通过圆弧nm相连，所述圆弧nm分别与第三圆弧md的m点和第一圆弧hn的n点相切，所述第三圆弧md与第二渐开线相切。

所述涡旋盘第三圆弧md所在圆方程为：(x-xo2)²+(y-yo2)²＝r2²，其中：xo2、yo2为圆弧md圆心o2的横坐标和纵坐标，r2为圆弧dm的半径。

xo2、yo2由方程组得到，xd、yd为点d坐标。点d为涡旋盘内壁渐开线与第三圆弧md相切的切点，r2为圆弧md的半径，r2满足关系r1+r2＝2r，β为修正角，β+π为涡旋盘内壁渐开线在点d的展开角，r为基圆半径；

点d坐标可由方程得到。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：

本发明提供的一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋型线的dm段为啮合型线，涡旋型线mnhgic部分不参与涡旋盘的啮合，为非完全啮合涡旋型线，在涡旋盘转动时能降低进气孔被遮挡的时间和面积，从而减少进气损失，大大提高涡旋膨胀机气动功率转化效率。

附图说明

图1为本发明涡旋齿型线形成原理图。

图2为本发明涡旋膨胀机进气孔位置示意图。

附图标记：1、进气孔；2、涡旋盘。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例进行详细说明。

参见附图1和附图2，一种涡旋膨胀机涡旋盘，所述涡旋盘1中心起始端为圆弧，涡旋盘1外壁为与涡旋盘1中心起始端的圆弧外端点相切并且向外延伸的渐开线，涡旋盘1内壁为与涡旋盘1中心起始端的圆弧内端点相切并且向外延伸的复合曲线，所述复合曲线由依次平滑连接的直线段ig、第一渐开线gh、第一圆弧hn、第二圆弧nm、第三圆弧md和第二渐开线构成，第二渐开线为从点d开始一直延伸到齿尾的渐开线；所述直线段ig为连接圆弧ci与第一渐开线gh的公切线，切点为点i和点g；所述涡旋盘1正常工作时，涡旋型线mnhgic不参与涡旋盘1的啮合。

所述涡旋盘1外壁渐开线型的方程为：

其中：r为基圆半径，为圆渐开线展开角，-α为圆渐开线发生角，α为正数。

所述涡旋盘1内壁第一渐开线gh和第二渐开线所在渐开线型的方程为：

其中：r为基圆半径，为圆渐开线展开角，α为圆渐开线发生角。

所述涡旋盘1圆弧ci所在圆方程为：(x-xo1)²+(y-yo1)²＝r1²，其中：xo1、yo1为圆弧ci圆心o1的横坐标和纵坐标，r1为圆弧ci的半径；

xo1、yo1可由方程组得到，xc、yc为点c坐标。点c为涡旋盘1外壁渐开线与涡旋盘1圆弧ci相切的切点，r1为圆弧ci的半径，β为修正角，β也为涡旋盘1外壁渐开线在点c的展开角，r为基圆半径。

点c坐标可由方程得到。

所述第一渐开线gh与第一圆弧hn相切，所述第三圆弧dm所在圆与圆弧hn所在圆的切点为f，所述第一圆弧hn的圆心o3、第三圆弧dm的圆心o2与点f在同一条直线上，所述第一圆弧hn的n点和第三圆弧md的m点通过圆弧nm相连，所述圆弧nm分别与第三圆弧md的m点和第一圆弧hn的n点相切，所述第三圆弧md与第二渐开线相切。

所述涡旋盘1第三圆弧md所在圆方程为：(x-xo2)²+(y-yo2)²＝r2²，其中：xo2、yo2为圆弧md圆心o2的横坐标和纵坐标，r2为圆弧dm的半径。

xo2、yo2由方程组得到，xd、yd为点d坐标。点d为涡旋盘1内壁渐开线与第三圆弧md相切的切点，r2为圆弧md的半径，r2满足关系r1+r2＝2r，β为修正角，β+π为涡旋盘1内壁渐开线在点d的展开角，r为基圆半径；

点d坐标可由方程得到。

一种涡旋膨胀机涡旋盘，涡旋型线的dm段为啮合型线，涡旋型线mnhgic部分不参与涡旋盘1的啮合，为非完全啮合涡旋型线，在涡旋盘1转动时能降低进气孔被遮挡的时间和面积，从而减少进气损失，大大提高涡旋膨胀机气动功率转化效率。

以上列举的仅是本发明的具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。