具有高效率齿型曲线之转子组的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有高效率齿型曲线之转子组，其为具有高效率齿型曲线且相啮合之转子组，由创成设计可使转子组之公转子和母转子具备较佳的齿型曲线。各转子的齿型曲线系由复数条弧线依序相连而成，且相邻之弧线为相切连接。使其在啮合运转时能提升压缩机工作效率，并减少机械损失。
【专利说明】
具有高效率齿型曲线之转子组
技术领域
[0001]本发明涉及一种压缩机的公转子与母转子，尤其涉及该压缩机的公转子与母转子的齿型曲线。
【背景技术】
[0002]一般而言，螺旋压缩机之转子组包括有公转子和母转子，公转子和母转子相互啮接旋转，以控制进、出口的流体介质，由于此螺旋转子并非对称，故有较复杂的齿型曲线。为了改进此种压缩机之工作续效和生产技术，而有不同的问题产生；举例而言，为了改进转子的工作效率，转子、壳体的尺寸及间隙公差、气封线的长度及回吹口的面积皆需列入考虑。
[0003]现有技术之螺旋压缩机系以减少回吹口面积来增进工作效率，然而提高工作效率与生产技术并未考虑周全；首先，气封线的长度亦会影响工作效率，气封线是指转子间的接触线，当气封线过长时，间隙增加，即会降低工作效率；而回吹口之面积过大时，流体亦会从高压室泄漏至低压室，工作效率亦会随之降低。
[0004]再者，转子组是以公转子为主动转子，当作为从动转子之母转子具有较大的反向力矩时，则母转子于运转过程中会产生追撞公转子之情形，使转子组于运转过程中会产生异音及不正常振动，进而使压缩机的耗功增加。
[0005]综观前所述，有必要设计一种具有高效率齿型曲线之转子组，以针对现有技术之缺失加以改善，进而增进产业上之实施利用。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的技术问题是提供了一种具有高效率齿型曲线之转子组，旨在解决上述的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明为具有一高效率齿型曲线且相啮合之一转子组，该转子组包含一公转子及一母转子，该高效率齿型曲线其特征在于:
[0009]该母转子之齿型曲线是由一第一弧线、一第二弧线、一第三弧线、一第四弧线、一第五弧线及一第六弧线所依序连结构成；其中该第一弧线是由圆Rl所形成且形成于该母转子的顶圆上，该第二弧线为双曲线之部分线段并相切于该第一弧线，该第三弧线是由位于该公转子上之圆R2的部分圆弧所创成，且与该第二弧线相切，该第四弧线是为位于该公转子之圆R3的部分圆弧所创成，且与该第三弧线相切，该第五弧线是由圆R4所形成且连接于该母转子的顶圆上，并相切于该第四弧线，该第六弧线是为该母转子的顶圆之部分圆弧且相切于该第五弧线；
[0010]该公转子之齿型曲线是由一第七弧线、一第八弧线、一第九弧线、一第十弧线、一第十一弧线及一第十二弧线所依序连结构成；该第七弧线是为该第一弧线所创成，该第八弧线是为该第二弧线所创成且相切于该第七弧线，该第九弧线是为由圆R3所形成且连接于该公转子的顶圆上，并相切于该第八弧线，该第十弧线是由圆R4所形成且形成于该公转子的顶圆上，并相切于该第九弧线，该第十一弧线是为该第五弧线所创成且相切于该第十弧线，该第十二弧线是为该第六弧线所创成且相切于该第十一弧线；
[0011]其中该公转子及该母转子之齿数比为5对6。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:提高压缩效率:利用不同齿型曲线的组合可提高容积效率，更可兼顾转子组间的运转流畅性，以提升压缩机的运转效率。
【附图说明】
[0013]图1为本发明之具有高效率齿型曲线之转子组之转子组啮合示意图。
[0014]图2为本发明之具有高效率齿型曲线之转子组之母转子示意图。
[0015]图3为本发明之具有高效率齿型曲线之转子组之公转子示意图。
[0016]图4为本发明之具有高效率齿型曲线之转子组之齿型曲线示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0018]本发明之目的提出一种具有高效率齿型曲线之转子组，使公转子和母转子之齿瓣构成为一完美吻合之转子齿型，其能减少回吹口面积，以提升压缩效率及生产效率。
[0019]本发明之次一目的提出一种具有高效率齿型曲线之转子组，由创成设计可获得相啮合的齿型曲线，进而减少转子组啮合运转时的机械损失。
[0020]本发明之再一目的提出一种具有高效率齿型曲线之转子组，设计出具有良好气密性且有较小回吹口面积的曲线组合，以获得具有更高效率的齿型曲线。
[0021]本发明之又一目的提出一种具有高效率齿型曲线之转子组，在加工时可使刀具获得有良好的支撑以提高切削精度，并延长刀具使用寿命。
[0022]本发明之另一目的提出一种具有高效率齿型曲线之转子组，设计出较佳的接触线形状，可降低母转子的反向力矩，以提升运转过程中的稳定性进而减少压缩机的功耗。
[0023]本发明提供一种具有高效率齿型曲线之转子组，转子组包含一公转子及一母转子，其中高效率齿型曲线的特征在于:母转子之齿型曲线系由第一弧线、第二弧线、第三弧线、第四弧线、第五弧线及第六弧线所依序连结构成，第一弧线系由圆Rl所形成且形成于母转子之顶圆上，第二弧线为双曲线之部分线段并相切于第一弧线，第三弧线系由位于公转子上之圆R2的部分圆弧所创成，且与第二弧线相切，第四弧线可为位于公转子之圆R3的部分圆弧所创成，且与第三弧线相切，第五弧线系由圆R4所形成且连接于母转子之顶圆上，并相切于第四弧线，第六弧线可为母转子顶圆之部分圆弧且相切于第五弧线。
[0024]公转子之齿型曲线系由第七弧线、第八弧线、第九弧线、第十弧线、第十一弧线及第十二弧线所依序连结构成，第七弧线可为第一弧线所创成，第八弧线可为第二弧线所创成且相切于第七弧线，第九弧线可为由圆R3所形成且连接于公转子之顶圆上，并相切于第八弧线，第十弧线系由圆R4所形成且形成于公转子之顶圆上，并相切于第九弧线，第十一弧线可为第五弧线所创成且相切于第十弧线，第十二弧线可为第六弧线所创成且相切于第十一弧线。其中公转子及母转子之齿数比为5对6。
[0025]较佳地，第三弧线是与母转子之底圆相切。
[0026]较佳地，第三弧线与第四弧线之连接点是位于该转子组之中心距联机上。
[0027]较佳地，第六弧线之圆弧度是介于0.5°?6°。
[0028]较佳地，第十二弧线可为公转子底圆之部分圆弧。
[0029]较佳地，圆Rl之半径是介于转子组之中心距的0.04?0.12倍。
[0030]较佳地，公转子之顶圆外径是介于转子组之中心距的0.8?1.6倍。
[0031]较佳地，公转子之顶圆外径是介于转子组之中心距的I?1.4倍。
[0032]较佳地，母转子之顶圆外径是介于转子组之中心距的0.8?1.4倍。
[0033]较佳地，母转子之顶圆外径是介于转子组之中心距的I?1.2倍。
[0034]本发明之主要目的是在于提供一种具有高效率齿型曲线之转子组，其可具有下述多个优点:
[0035]1.较短的气封线:由本发明的齿型曲线创成方式可使转子组之曲线的相对曲率较小，使两转子的啮合齿型更加贴近，可缩短转子组的接触作用线，以明显提升密封效果进而增加压缩效率。
[0036]2.较小的回吹口:由本发明的的齿型曲线创成方式可获得较佳的相对齿型曲线，以获得较小的回吹口面积进而提升压缩效率。
[0037]3.较小的气动力矩:由本发明所创成的高效率齿型曲线具有较佳的接触线形状，其接触点的气动力矩总和相对较小，以降低母转子的反向力矩，使转子组于运转过程中较为稳定以减少不必要的运转震动及异音产生，进而减少运转磨耗的产生机率以延长转子组的使用期限。
[0038]5.提高压缩效率:利用不同齿型曲线的组合可提高容积效率，更可兼顾转子组间的运转流畅性，以提升压缩机的运转效率。
[0039]本发明之优点、特征以及达到之技术方法将参照例示性实施例及所附图式进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对所属技术领域具有通常知识者而言，所提供的实施例将使本揭露更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴，且本发明将仅为所附加的申请专利范围所定义。
[0040]螺旋压缩机的压缩效率主要取决于转子组的齿间面积、封闭容积、气封线及回吹口等参数，然而各参数均为转子组的齿型曲线啮合时之几何关系参数，且各参数间更会相互影响，故如何设计出适当的齿型曲线是提升压缩效率的重点课题。
[0041]请同时参阅图1到图4，由图中可知悉，螺旋压缩机的转子组100包含公转子10与母转子20，其中转子齿型曲线大部分凸出于转子节圆之外的称为公转子10，而大部分齿型曲线在转子节圆内且为凹齿的称为母转子20。螺旋压缩机是利用公转子10与母转子20各自的端面型线经由导程的旋转与平移以建构出相啮合的立体转子，其中转子组100是通过其啮合运转以控制流体的进、出流量。再者，利用不对称齿型的设计可提升密封效果、利于润滑膜形成并减少磨损。
[0042]然而转子的齿型曲线在设计时须依循啮合定律，即任何经过接触点与公转子10、母转子20建立的公法线必须经过节点。且依其效率需求选择不同的弧线依序连接，更于两弧线的相连处设定为最少为相切连续的限制条件，以使齿型曲线于避免运转时产生震动。
[0043]本发明提供一种具有高效率齿型曲线之转子组，为相啮合之一转子组100，转子组100包含公转子10及母转子20，其中公转子10及母转子20之齿数比为5对6。由图中可知悉，无论是公转子10或母转子20的齿型曲线均是利用多条的弧线相依连接而成，且两相邻的弧线系以相切连接。实施上，由本发明之齿型曲线设计，相对于现有齿型会使母转子之节圆22位置更偏向于母转子之顶圆23，同时会使公转子之节圆12往公转子之底圆11位置偏移。
[0044]进一步说明，本发明的高效率齿型曲线其特征在于:母转子20的单一齿型之齿型曲线是由第一弧线AB、第二弧线BC、第三弧线⑶、第四弧线DE、第五弧线EF及第六弧线FG所依序连结构成。
[0045]其中第一弧线AB是由圆Rl所形成且形成于母转子之顶圆23上，即表示A点为母转子之顶圆23上的一点，且圆Rl的圆心是位于母转子之节圆22的内侧，其中圆Rl之半径是介于转子组100之中心距(MC-FC)的0.04?0.12倍。第二弧线BC为双曲线之部分线段并相切于第一弧线AB，实施上第二弧线BC可为双曲线之上半部曲线的部分线段。
[0046]第三弧线⑶是由位于公转子10上之圆R2的部分圆弧所创成，且与第二弧线BC相切，较佳地，第三弧线⑶是与母转子之底圆21相切。第四弧线DE可为位于公转子10之圆R3的部分圆弧所创成，且与第三弧线⑶相切，实施上，D点是位于转子组100之中心距(MC-FC)联机上。
[0047]第五弧线EF是由圆R4所形成且连接于母转子之顶圆23上，并相切于第四弧线DE,即表示第五弧线EF是延伸至母转子之顶圆23的曲线上。第六弧线FG可为母转子之顶圆23的部分圆弧且相切于第五弧线EF,实施上,第六弧线FG之圆弧度是介于0.5°?6° ,较佳地，第六弧线FG之圆弧度系是为1°?5。，可使齿型曲线的成型刀具获得较佳的支撑效果以降低制程震荡，可减低刀具磨耗并提升加工精度。
[0048]再者，母转子之顶圆23外径是可介于转子组100之中心距(MC-FC)的I?1.2倍，进一步说明，在齿型设计时根据不同的效率需求，母转子之顶圆23外径系可为转子组100之中心距(MC-FC)的0.8?1.4倍。
[0049]同理，公转子10的单一齿型之齿型曲线系由第七弧线A’B’、第八弧线B’C’、第九弧线C’ D’、第十弧线D’ E’、第十一弧线E’ F’及第十二弧线F’ G’所依序连结构成。
[0050]第七弧线A’ B’可为第一弧线AB所创成，是利用圆Rl的部分线段与公转子10相对运转时所移动的轨迹以创成而得。第八弧线B’C’可为第二弧线BC所创成且相切于第七弧线A’ B’，实施上第二弧线BC与第八弧线B’ C’为转子组100的圆边啮合线段，即代表为转子间系为完全啮合，以提供较佳的传输带动效率，进而确保压缩机的压缩效率。
[0051]第九弧线C’D’可为由圆R3所形成且连接于公转子之顶圆13上，并相切于第八弧线8’(:’，即第九弧线(:’0’是以公转子之顶圆13上的C’点开始延伸。第十弧线D’E’是由圆R4所形成且形成于公转子之顶圆13上，并相切于第九弧线C’ D’。实施上，D’点亦位于于转子组100之中心距(MC-FC)联机上。
[0052]第^^一弧线E’ F’可为第五弧线EF所创成切相切于第十弧线D’ E’。第十二弧线F’G’可为第六弧线FG所创成且相切于第十一弧线E’F’，其中第十二弧线F’G’可为公转子之底圆11的部分圆弧。
[0053]再者，公转子之顶圆13外径是介于转子组100之中心距的I?1.4倍，且可根据不同的效率需求以调整中心距(MC-FC)的0.8?1.6倍为公转子之顶圆13。
[0054]进一步说明，无论是公转子10及母转子20的端面轮廓尺寸设定均再经由齿型的过切测试以进行齿型修改，且须考虑制造过程的加工裕度及允许间隙以对整体的齿型曲线进行细微修正。
[0055]以上所述之实施例仅系为说明本发明之技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺之人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以之限定本发明之专利范围，即大凡依本发明所揭示之精神所作之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明之专利范围内。
【主权项】
1.一种具有高效率齿型曲线之转子组，该转子组包含一公转子及一母转子，该高效率齿型曲线其特征在于: 该母转子之齿型曲线是由一第一弧线、一第二弧线、一第三弧线、一第四弧线、一第五弧线及一第六弧线所依序连结构成；其中该第一弧线是由圆Rl所形成且形成于该母转子的顶圆上，该第二弧线为双曲线之部分线段并相切于该第一弧线，该第三弧线是由位于该公转子上之圆R2的部分圆弧所创成，且与该第二弧线相切，该第四弧线是为位于该公转子之圆R3的部分圆弧所创成，且与该第三弧线相切，该第五弧线是由圆R4所形成且连接于该母转子的顶圆上，并相切于该第四弧线，该第六弧线是为该母转子的顶圆之部分圆弧且相切于该第五弧线； 该公转子之齿型曲线是由一第七弧线、一第八弧线、一第九弧线、一第十弧线、一第十一弧线及一第十二弧线所依序连结构成；该第七弧线是为该第一弧线所创成，该第八弧线是为该第二弧线所创成且相切于该第七弧线，该第九弧线是为由圆R3所形成且连接于该公转子的顶圆上，并相切于该第八弧线，该第十弧线是由圆R4所形成且形成于该公转子的顶圆上，并相切于该第九弧线，该第十一弧线是为该第五弧线所创成且相切于该第十弧线，该第十二弧线是为该第六弧线所创成且相切于该第十一弧线； 其中该公转子及该母转子之齿数比为5对6。2.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该第三弧线是与该母转子的底圆相切。3.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该第三弧线与该第四弧线之连接点是位于该转子组之中心距联机上。4.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该第六弧线之圆弧度是介于0.5°?6°。5.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该第十二弧线是为该公转子底圆之部分圆弧。6.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:圆Rl之半径是介于该转子组之中心距的0.04?0.12倍。7.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该公转子的顶圆外径是介于该转子组之中心距的0.8?1.6倍。8.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该公转子的顶圆外径是介于该转子组之中心距的I?1.4倍。9.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该母转子的顶圆外径是介于该转子组之中心距的0.8?1.4倍。10.根据权利要求1所述之具有高效率齿型曲线之转子组，其特征在于:该母转子的顶圆外径是介于该转子组之中心距的I?1.2倍。
【文档编号】F04C18/16GK105840505SQ201510019147
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月14日
【发明人】陈嘉兴, 蔡宗翰
【申请人】上海汉钟精机股份有限公司