[發明專利]一種扭葉羅茨鼓風機轉子型線的設計方法

有效

• 申請號: 201210286871.5
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102767523A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 張小萍;王君澤;王金華;瞿暢;肖芝
• 申請（專利權）人: 南通大學;南通天成機械有限公司
• 主分類號: F04C29/00
• 分類號: F04C29/00;F04C18/14
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及一種羅茨鼓風機轉子，特別是一種扭葉羅茨鼓風機轉子型線的設計方法。

背景技術

高效率、低噪音一直是羅茨鼓風機設計的發展方向。傳統扭葉羅茨鼓風機相比直葉羅茨鼓風機在降噪方面具有一定的優勢，但在效率方面差強人意。

羅茨鼓風機是一種雙轉子壓縮式機械，轉子在不斷的吸、排氣過程中，進、排氣腔的大小會發生周期性變化，由此產生不均勻氣流作用于周圍介質而引起壓力脈沖，當基元容積（機殼與轉子圍成的區間）與排氣口相連通時，回流沖擊造成的壓力脈沖更為劇烈，進而產生強烈噪音，成為制約羅茨鼓風機發展應用的主要因素之一，研究結果表明，扭葉型羅茨鼓風機因其轉子嚙合方式可使基元容積不完全同時與排氣口相通，延緩了回流時間，減少了回流強度，可明顯降低噪音，然而，傳統的扭葉型羅茨鼓風機效率相對較低，這使得它的應用明顯受到了限制。長期以來，轉子型線的改進一直是專家學者們尋求設計高效率羅茨鼓風機的主要途徑，相關研究成果也不斷涌現。

目前扭葉轉子型線常用的有外圓弧加包絡線型、內圓弧加包絡線型、漸開線型和擺線型四種。其中擺線型轉子雖運行平穩，但面積利用系數低（最高0.406），故很少應用；其它三種型線轉子面積利用系數相對較高(0.485~0.499)，而漸開線型轉子運行平穩度相比圓弧包絡線型轉子較差，噪音較高，故在實際應用中多為圓弧加包絡線型轉子。對于傳統的外圓弧加包絡線型線而言，徑距比（即R_m/2a）是影響其面積利用率系數的重要因素（2a為兩轉子的中心距，R_m為葉輪外徑），徑距比越大，葉型就顯得越瘦長，其面積利用系數也就越高，三葉圓弧包絡線型R_m/2a的適用取值范圍為：0.5589<R_m/2a<0.7358。當R_m/2a值小于0.5589時，會出現如圖1所示形狀，此時的型線不存在凹凸并存，轉子密封性差，而且葉型短胖，面積利用系數低，一般很少采用。當R_m/2a值大于0.7358時，則在G₀點處出現角點如圖2所示，這時面積利用系數雖有所提高，但出現干涉，去除角點后嚙合時密封性能也很差，無法使用。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上的不足，提供一種用漸開線代替轉子角點處的畸形型線，避免出現干涉現象，保證了密封性，提高面積利用系數，提高工作效率的扭葉羅茨鼓風機轉子型線的設計方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種扭葉羅茨鼓風機轉子型線的設計方法，包括以下步驟：

A、確定鼓風機的轉子個數以及兩個轉子的參數：設定兩個轉子，轉子繞其中心O₁順時針轉動α角，轉子繞其中心O₂逆時針轉動相同的角度，將兩個轉子和機架固定，這樣兩個轉子之間的相對運動就是整個機構繞著O₁逆時針轉動α角，兩個轉子的嚙合點為G點，兩個轉子的節圓相切點為P點，將O₁和O₂兩個點用直線相連，P點為直線的中點，兩個轉子的一對共軛曲線經過G點時的公法線經過P點，并經過轉子葉峰圓弧圓心F₂，將G點與F₂用直線相連，G點和F₂之間的直線為葉峰圓弧半徑r，F₂和轉子的中心O₂之間的距離為葉峰圓心與葉輪中心之間的距離b；

B、確定葉峰圓弧與包絡線段的型線參數方程：過O₁作GF₂的平行線，交O₂?F₂的延長線于點H，O₁H與O₁X軸的夾角為β，過點O₂作O₁Y軸的平行線，交O₁X軸于點K，過點F₂作O₁X軸的平行線交O₂K于點L，且點G在F₂L的垂足為點M，過點H作O₁X軸的平行線交O₂K的延長線于點J,作O₁X軸的垂直線HI，由其中的幾何關系可得出圓弧段型線的參數方程為：

????????????????????????????????????

式中=，,其中z為葉輪頭數，此處葉輪頭數為3，

因此：