[發明專利]一種定點共軛的3扭葉容積轉子副和動力斜齒輪副

在審

• 申請號: 202110097501.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112815070A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 李玉龍;任茂文;臧勇;趙宏順
• 申請（專利權）人: 宿遷學院
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F04C18/18;F04C27/00;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 劉海莉

本發明公開一種定點共軛的3扭葉轉子容積副及斜齒動力副，3扭葉轉子容積副包括端面輪廓相同、螺旋方向相反、螺旋角相同的兩個非接觸式3扭葉轉子，所述斜齒動力副包括端面輪廓相同、螺旋方向相反、螺旋角相同的兩個接觸式標準漸開線圓柱斜齒輪，3扭葉轉子容積副和斜齒動力副的端面節圓半徑、螺旋角相等，同軸上3扭葉轉子與標準漸開線圓柱斜齒輪的螺旋方向相反。本發明具有最大化的形狀系數和容積利用系數、更小的徑向泄漏率和共軛泄漏率，無理論上的流量脈動和軸向力的有益效果。

技術領域

本發明屬于轉子泵技術領域，具體涉及作為容積副轉子的一種具有高容積效率和理論上無脈動的3扭葉輪廓構造，以及作為動力副斜齒輪就理論軸向力與容積副轉子相互抵消的耦合確定。

背景技術

轉子泵是利用兩個完全相同的轉子即轉子容積副，在非接觸共軛旋轉過程中，所產生的進口真空吸力將介質輸送到出口的一類容積設備，轉子副的旋轉動力由軸向另一具有8°～20°螺旋角的斜齒動力副提供。高容積效率和低噪音是轉子泵的兩個主要追求目標，美國石油協會API676標準和SH/T 3151-2013石油化工轉子泵工程技術規范對此也有明確要求。

高容積效率主要由容積利用系數最大化和內泄漏最小化的輪廓構造來實現，且容積利用系數最大化等價于轉子的形狀系數(＝轉子頂半徑/端面節圓半徑)的最大化輪廓構造。由輪廓構造所導致的流量脈動及壓力脈動是噪音產生的主要來源，雖然大葉數或扭葉均能降低流量脈動，但大葉數在脈動改善有限的同時也大幅度降低了轉子的形狀系數，往往屬于一種“得不償失”的間接方法；而扭葉雖然加工難度有所增加，卻能在不改變形狀系數的前提下，大幅度降低流量脈動及壓力脈動，甚至達到理論上的無脈動效果，屬于一種“快速有效”的直接方法。

就形狀系數完全由轉子共軛輪廓段唯一決定的普通轉子而言，目前具有最大化形狀系數的共軛輪廓段曲線類型為圓弧和漸開線，其上限分別為2葉、3葉、4葉下1.670、1.477、1.368和1.618、1.464、1.366，但至今尚沒有解決共軛輪廓段為何曲線類型時，普通轉子能取得所有曲線類型中的最大形狀系數問題。其中，共軛輪廓段常由節圓外共軛和節圓內共軛的兩部分輪廓段組成。

轉子泵內泄漏主要由徑向泄漏、軸向泄漏和共軛區泄漏三部分組成，雖然軸向泄漏受轉子輪廓構造影響很小，但通過與泵殼內圓面徑向的等縫隙密封和共軛區多點位密封(類似于重合度1齒輪傳動中的多嚙合點)的輪廓改進，是能有效抑制徑向泄漏及共軛泄漏的。

雖然直葉轉子副共軛區多點位密封易引起其內介質類似于齒輪泵困油現象的壓力沖擊，但扭葉轉子軸向的共軛縫隙長度是變化的，只要兩端輪廓的軸向錯角和寬徑比(＝軸向寬度/端面節圓直徑)設計得當，再加上轉子間存在的非接觸間隙和不太高的轉速，因此扭葉轉子副是不會造成所謂“困油現象”的，但其所產生的有害軸向力需加以抵消或部分抵消，否則會加大裝置中的摩擦損失和縮短工作壽命。

發明內容

本發明針對背景技術中轉子泵所期望的更高容積效率和無理論上的流量脈動及軸向力，由節圓內共軛輪廓段收縮聚集到節圓上的定點幾何關系和無理論流量脈動所需的轉子兩端輪廓60°扭葉錯角及泵殼包容角結構設計需要，提出了一種端面輪廓具有所有共軛輪廓曲線類型中的最大形狀系數、徑向等密封間隙、共軛區多點位密封及轉子兩端面輪廓60°扭葉錯角和17.5°～18.5°螺旋角的3扭葉轉子，以及就理論軸向力與容積副相互抵消的具有相同的17.5°～18.5°螺旋角的標準漸開線圓柱斜齒輪的確定。

為實現上述目的，本發明技術解決方案如下：

一種定點共軛的3扭葉轉子容積副及斜齒動力副，其特征在于：所述3扭葉轉子容積副包括端面輪廓相同、螺旋方向相反、螺旋角相同的兩個非接觸式3扭葉轉子，所述斜齒動力副包括端面輪廓相同、螺旋方向相反、螺旋角相同的兩個接觸式標準漸開線圓柱斜齒輪，3扭葉轉子容積副和斜齒動力副的端面節圓半徑、螺旋角相等，同軸上3扭葉轉子與標準漸開線圓柱斜齒輪的螺旋方向相反。