专利名称：罗茨泵转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械泵的转子，特别是节圆内曲线为圆或直线、节圆外曲线为共轭曲线的转子型线的罗茨泵转子。
在已掌握的现有可比技术中1.《机械工程手册》第77篇泵、真空泵第77-124页中2·3机械增压泵(罗茨真空泵)，转子型线种类很多，如圆弧型、渐开线型、摆线型等。目前转子型线多用渐开线。其型线设计类似罗茨鼓风机。
2.《机械产品目录》第7册阀门、风机第593页(四)罗茨鼓风机和叶氏鼓风机，罗茨鼓风机，其转子断面几何形状为渐开线的∞型。
3.《真空科学与技术学报》第十一卷第四期第228页《一种新的系列化罗茨泵转子型线》(1990年12月28日收到)，转子型线以节圆为界、节圆外的称峰型曲线，节圆内的称谷型曲线。如整个型线是一条光滑的曲线，则这两部份型线互为共轭曲线。文中提出系列化的椭圆包络线型型线，其峰型曲线为椭圆曲线，谷型曲线即为其包络线。文中提及椭圆长短轴之比为1时，即成为圆包络线型型线，为国外普遍采用的线型。而摆线型型线必须保证D/C＝1.5，D是转子长度，C是节圆直径，C值等于两转子中心距值。
4.《机械工程手册》第77篇第8章液环泵，液环泵的缺点是效率较低，一般为30-50%，最高至55%。工作介质为液体，其水力效率在0.50-0.70之间。
从上述介绍的几种转子型线可见，除圆包络线型转子外，其余渐开线型、摆线线型及椭圆包络线型转子，不论是峰型线，还是谷型线，加工制造均困难，因为不能采用轨迹法或范成法切削加工;而圆包络线型转子，其加工工艺比其余几种容易得多，显示出工艺性好，设计容易的特点，该线型转子谷型线可以采用范成法加工，峰型线可以用轨迹法加工，但是，用轨迹法加工峰型圆弧线时，必须十分小心“过切”，在两段不同曲线的交点处，不是切削不到位，就是切削过量，发生过切，因为实际刀具不是以点作切削刃的。
本发明的目的在于提出以圆弧或直线作为转子的谷型曲线，以峰型曲线为其共轭曲线的罗茨泵转子型线，这种型线的转子、其制造方法简单、加工精度高，因而可获得高转速，使流体得到大的抽排量。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的该转子型线以圆线作为谷型曲线，以峰型曲线为其共轭曲线;该共轭曲线满足如下方程 该转子型线以直线作为谷型曲线，以峰型曲线作为其共轭曲线;该共轭曲线满足如下方程
x＝xθ-1/2x′θsin2θcos2θ-1/2y′θsin22θ;
y＝yθ+1/2y′θsin2θcos2θ+1/2x′θcos22θ。
本发明的优点与效果是1.系列化转子型线的设计比较容易根据峰型曲线的参量方程可以作出峰型曲线。或由作图法均可得出峰型曲线。
当两转子中心距确定之后，转子的整个型线只取决于零件的强度要求及结构要求。
2.用本技术设计的转子，其制造工艺原理正确，工艺方法简单。
其谷型线用轨迹法加工。当为圆弧时，可以车削或镗削，高要求时还可以磨削;其峰型曲线可以用和谷型线圆弧一致的刀具范成切削。谷型曲线和峰型曲线在加工过程中互不干涉。当谷型线为直线时，加工更为容易，可以刨削或磨削，其峰型曲线可以范成切削或磨削。
3.由于制造容易，容易获得高精度转子，并在装配后获得高转速，因而容易获得大的抽速或大的排量。
如下图1为转子谷型线为圆弧线的曲线族方程图;
图2为转子谷型线为直线的直线族方程图;
图3为转子谷型线为圆弧线的工作状态图;
图4为转子谷型线为直线的工作状态图。
下面将结合附图所示实施例，对本发明做进一步公式推导及理论说明。
1.以圆弧作为谷型曲线图1中两转子A和B分别以O、O′为圆心在相等直径的节圆上作相对纯滚动，若转子A的峰型曲线和转子B的谷型线总是保持相切状态，则转子A的峰型曲线和转子B的谷型线互为共轭曲线，两转子形状大小完全相同。
当转子A的节圆圆心O和坐标系原点重合，转子B的节圆圆心O′在x轴上时，两转子中心距OO′＝L，两节圆直径C＝L，节圆半径R＝L/2。谷型线为圆时，转子B谷型线的圆心在x轴上取为g，h点为转子B谷型线与峰型曲线的一点交点，gh即为谷型线的一条半径，令gh＝r，又令m＝go′，则m=go′=r2-2/2R2+2/2R]]>，L、C、R、r、m均为常数。
当将xoy坐标系固定于转子A上时，则两转子中心连线OO′成为系杆，OO′绕O旋转，转子B则随OO′绕O作公转，以自身节圆中心O′作自转。当系杆OO′转动θ角度时，转子B中心旋转到O′θ，转子B自身相对于系杆OO′转动角度仍为θ，相对于xoy坐标则转动角度为2θ，此时转子B谷型线圆心位置为gθ(xθ、yθ)，根据图1，可得xθ＝Lcosθ-mcos2θyθ＝Lsinθ-msin2θ以gθ(xθ，yθ)为圆心，r为半径的圆为
(x-xθ)2+(y-yθ)2＝r2，当gθ(xθ，yθ)随θ变化时，该方程表示一圆族。
求出该圆族的共轭曲线(包络线)，即为转子A的峰型曲线。该共轭曲线(包络线)的参量方程为 其中x′θ＝-Lsinθ+2msin2θy′θ＝Lcosθ-2mcos2θ当θ取值范围为(0，π/4)时，得峰型包络线在x轴上方的部分，该包络线以x轴为对称。
2.以直线线段作为谷型线当图1中谷型曲线的半径无限增大时，该曲线成为垂直于x轴的直线，成为图2，谷型直线在x轴上方部为hH段，此时HO′＝2/2R]]>，令为m，则m＝2/2R]]>。
当转子B仍以直径为C的节圆绕转子A的节圆作纯滚动时，转子B的谷型直线的包络线就是转子A的峰型线。当系杆转动θ角度时，转子B节圆中心旋转到O′θ位置，谷型直线hH旋转到hθHθ位置，Hθ坐标为(xθ、yθ)，由图2得xθ＝Lcosθ-mcos2θyθ＝Lsinθ-msin2θ直线hθHθ的方程为y-yθ＝-(x-xθ)ctg2θ，当θ值变化时，该方程表示一直线族。
求出该直线族的共轭曲线(包络线)，即为转子A的峰型曲线。该共轭曲线(包络线)的参量方程为x＝xθ-1/2x′θsin2θcos2θ-1/2y′θsin22θ;
y＝yθ+1/2y′θsin2θcos2θ+1/2x′θcos22θ。
其中x′θ＝-Lsinθ+2msin2θy′θ＝Lcosθ-2mcos2θ当θ取值范围为(0，π/4)时，得峰型包络线在x轴上方的部分，该包络线以x轴为对称。
本罗茨泵转子可应用于罗茨液压泵，罗茨真空泵和罗茨鼓风机，用来对流体进行输送、或获得真空、或获得高压。
目前罗茨泵转子全部应用于罗茨真空泵和罗茨鼓风机。罗茨真空泵主要用于较高真空度时的低压差条件下工作。少数型号用于高压差的直排大气的抽气工作，作为代替液化真空泵的节能设备使用。
本技术应用于罗茨真空泵中的直排大气泵因其不用液体工作介质，故无水力损失，可以得到较高的机械效率，可以在真空蒸发、干燥脱水、水泵引水方面代替液环真空泵，获得较高的社会效益。
本技术中的直线型转子，由于其强度、刚度、容积利用率等相对于所有回转式容积泵来说都具有不可比拟的优点。直线型转子应用于液压泵，将容易获得大的排量和高压，其机械效率也较高。
作为回转式容积泵，其水力损失小，机械效率将高于离心泵，在某些场合将能取代离心泵。
作为液压泵、真空泵、鼓风机，可视其工况条件确定其所用材料。
图3、4为真空泵、鼓风机转子的工作图。一对转子1置于机壳3内，当工作时，两转子1按节圆线2作相对纯滚动，这时的流体则按图中所示箭头方向被输送。
权利要求
1.罗茨泵转子，其特征在于该转子型线以圆线作为谷型曲线，以峰型曲线为其共轭曲线。
2.如权利要求1所述的罗茨泵转子，其特征在于该共轭曲线满足如下方程x=xθ-r·yθ′xθ′2+yθ′2;]]>y=yθ-r·xθ′xθ′2+yθ′2]]>
3.罗茨泵转子，其特征在于该转子型线以直线作为谷型曲线，以峰型曲线作为其共轭曲线。
4.如权利要求3所述的罗茨泵转子，其特征在于该共轭曲线满足如下方程x＝xθ-1/2x′θsin2θcos2θ-1/2y′θsin22θ;y＝yθ+1/2y′θsin2θcos2θ+1/2x′θcos22θ。
全文摘要
本发明涉及一种机械泵的转子，特别是节圆内曲线为圆或直线、节圆外曲线为共轭曲线的转子型线的罗茨泵转子。这种型线的转子，其制造方法简单、加工精度高，因而可获得高转速，使流体得到大的抽排量。
文档编号F04C2/18GK1100780SQ9311582
公开日1995年3月29日 申请日期1993年9月25日 优先权日1993年9月25日
发明者周必忠 申请人:周必忠