旋转气缸式鼓风机

摘要

本发明公开了一种旋转气缸式鼓风机，它包括机体(7)，其特点是在机体(7)上设转子轴架(6)，转子轴架(6)上铰接气缸支撑架(8)和转子轴(1)，在气缸支撑架(8)上固定气缸(5)，在转子轴(1)上固定转子(2)，在转子轴(1)上通过键安装内齿轮(3)，在气缸支撑架(8)上安装外齿轮(4)；转子(2)和气缸(5)之间的相对运动是通过速比1∶2的齿轮传动，转子(2)和气缸(5)之间形成“进气、压缩、排气”工作室，进、排气口都在气缸(5)上，气缸的型线曲线方程为：转子的型线曲线方程为：其中，L为转子直径，β为转子的转角；是一种节省功耗、效率高的鼓风机。

权利要求

1.旋转气缸式鼓风机，它包括机体(7)，在机体(7)上设转子轴架(6)，转子轴架(6)上铰接气缸支撑架(8)和转子轴(1)，在气缸支撑架(8)上固定气缸(5)，在转子轴(1)上固定转子(2)，转子轴(1)和转子(2)为一体，并安放在气缸(5)内，气缸(5)在转子轴架(6)上旋转，在气缸支撑架(8)上安装外齿轮(4)；转子(2)和气缸(5)之间的相对运动是通过速比1∶2的齿轮传动，二者同方向旋转，转子(2)和气缸(5)之间形成“进气、压缩、排气”工作室，进、排气口都在气缸(5)上，转子轴线与气缸轴线是平行的，转子轴线与气缸轴线之间的距离为e，即为转子轴架偏心距；其特征在于：在转子轴(1)上通过键安装内齿轮(3)，气缸的型线曲线方程为： 其中，e为转子轴架偏心距，L为转子直

径，α为气缸的转角，β为转子的转角；

转子的型线曲线方程为： 其中，L为转子直径，β为转子的转角；

其中：

说明书

旋转气缸式鼓风机

技术领域：

[0001] 本发明涉及鼓风机或称气体压缩机技术领域，具体地讲是一种新型的旋转气缸式鼓风机，其转子和气缸之间的相对运动是通过速比1：2的齿轮传动，可以应用于各种气体的输送、机械制造、石油化工、金属冶炼、民用环保等需要低压压缩气体且介质不含油的场合。背景技术：

[0002] 目前常用的鼓风机，如罗茨式鼓风机，其工作过程“无内压缩”，其示功图为一矩形，因而功耗大。发明内容：

[0003] 本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种旋转气缸式鼓风机，主要解决现有的鼓风机功耗大的问题。

[0004] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的：旋转气缸式鼓风机，它包括机体，其特殊之处在于在机体上固定转子轴架，转子轴架上铰接气缸支撑架和转子轴，在气缸支撑架上固定气缸，在转子轴上固定转子，转子轴和转子为一体，并安放在气缸内，气缸在转子轴架上旋转，在转子轴上通过键安装内齿轮，在气缸支撑架上安装外齿轮；转子和气缸之间的相对运动是通过速比1∶2的齿轮传动，转子和气缸之间形成“进气、压缩、排气”工作室，进、排气口都在气缸上，转子轴线与气缸轴线是平行的，转子轴线与气缸轴线之间的距离为e，即为转子轴架偏心距；当转子轴架的偏心距e较小时，用内齿轮传动，当转子轴架的的偏心距e较大时，内齿轮传动改为外齿轮传动，同时保证转子和气缸之间的相对运动速比为1∶2，二者同方向旋转；

[0005] 气缸的型线曲线方程为： 其中，e为转子轴架偏心距，L为转子直径，α为气缸的转角，β为转子的转角； 转子的型线曲线方程为：
其中，L为转子直径，β为转子的转角。

[0006] 气缸型线的设计原理与计算方法见图9。

[0007] 按图9建立气缸型线曲线方程f(x1、y1)(小圆d的中心点轨迹)

[0008] 已知： (L为转子直径)

[0009] 建立f(x1、y1)方程式如下：

[0010]

[0011] 其中，e为转子轴架偏心距，L为转子直径，α为气缸的转角，β为转子的转角。 [0012] 小圆d选取时，应兼顾到转子的刚度以及转子和气缸的机械加工的工艺性，同时又保证不发生转子和气缸相刮碰或称干涉。

[0013] 小圆d的外切线即为气缸型线。

[0014] 转子型线的设计原理与计算方法见图10。

[0015] 已知条件：

[0016]

[0017]

[0018]

[0019]

[0020]

[0021] O4为圆d的中心点

[0022]

[0023]

[0024] O1、O2都是固定点

[0025] 按图10和已知条件建立转子型线曲线方程f(x2、y2)如下：(小圆d的中心点轨迹)

[0026] 说明：O4点为气缸上一个已知点或给定点f(x1、y1)，对转子而言，O4点又是转子外形上的1个任意点，其任意点O4要满足转子与气缸在任何相对位置时，转子上的O4点，即f(x2、y2)都要和气缸上的给定点O4f(x1、y1)接触。

[0027] 坐标系x2、O3、y2是个动坐标系，在制作转子时，坐标系x2轴，即O3x2为转子的长轴(转子的直径方向)，坐标系y2轴，即O3y2为转子的短轴(垂直于转子的直径方向) [0028] 建 立 转 子 型 线 曲 线 方 程f(x2、y2)：用 整 理 得：求y2的方程，由三角形EO2O4得：

[0029] y2＝Asin(β-θ)

[0030] 则方程式 即是已知转子外形曲线方程f(x2、y2)，

[0031] 实质上是f(α)的方程，因此给出α值，即可得到x2、y2坐标值。

[0032] 转子外形曲线方程：

[0033] 其中，L为转子直径，β为转子的转角，其它参数见图10。小圆d的外切线即为转子型线，该小圆d与气缸型线的小圆d大小一致。

[0034] 下面说明参数n和m的取定方法：

[0035] 1、在α＝0-64°(见图10)时，n＝0，m＝e+2e/3

[0036] 2、在α＝65°-69°(见图10)时，n取α＝360-10°时的x1值，m取360-10°时的y1值

[0037] 3、在α＝70°-150°(见图10)时，n取α＝360-30°时的x1值，m取360-30°时的y1值

[0038] 这样出现3处没有函数值的空白区，解决办法如下：

[0039] 1、64-65°以及69-70°两处空白区，加工制作时取直线联接，即把64°和65°两个已知点，中间用直线连接，同理69°和70°两个已知点，也用直线连接；

[0040] 2、出现150-180°没有函数值，小圆d上的相应轨迹正好满足150-180°时转子与气缸轨迹的接触，即转子与气缸的接触点O4(n，m)自动渐进地回到n＝0，m＝e+2e/3的接触点；

[0041] 3、气缸转过0-180°、转子转90°，此时转子已做出1/4外形，那么余下的3/4用对称图形即可得到一条完整的转子型线轨迹图。

[0042] 本发明的旋转气缸式鼓风机，转子的气缸分别绕自身的固定不动的轴线旋转，通过改变转子直径和长度，同时气缸做相应尺寸改变，即可得到不同排气量的鼓风机。转子和气缸之间的相对运动是通过速比1∶2的齿轮传动，实现气缸转两圈，转子转1圈。转子和气缸之间形成“进气、压缩、排气”工作室。转子和气缸之间没有磨擦运动，不需要对气缸进行润滑。转子和气缸之间留有必要的相对运动间隙，“进、排气口”都在气缸上。 改变气缸上排气口的位置即可得到气体压缩终了时不同的“内压缩”压力P内，没有“进、排气阀门”。 [0043] 附图说明：

[0044] 本发明的旋转气缸式鼓风机与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、现有的罗茨式鼓风机的工作过程“无内压缩”，其示功图为一矩形；本发明的鼓风机工作过程有“内压缩”，因而比罗茨式鼓风机节省功耗；2、由于进、排气口都在气缸上，气缸旋转，气缸上的进、排气口也随气缸一起旋转，应用透平鼓风机(或称离心式鼓风机，轴流式鼓风机)气体动力学原理，可以设计得使鼓风机增加气体的进气压力，减少气体排出的阻力，其结果是提高了鼓风机的效率。

[0045] 图1是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0046] 图2是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0047] 图3是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0048] 图4是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0049] 图5是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0050] 图6是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0051] 图7是转子和气缸旋转过程工作室进排气示意图；

[0052] 图8是本发明的结构连接示意图；

[0053] 图9是气缸的型线坐标示意图；

[0054] 图10是转子的型线坐标示意图。具体实施方式：

[0055] 为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明旋转气缸式鼓风机。

[0056] 实施例1，参见图8，在机体7上固定安装转子轴架6，转子轴架6上铰接气缸支撑架8和转子轴1，在气缸支撑架8固定安装气缸5，在转子轴1上固定转子2，转子轴1和转子2为一体，并安放在气缸5内，气缸支撑架8在转子轴架6上旋转，在转子轴1上通过键安装内齿轮3，在气缸支撑架8上固定安装外齿轮4；转子2和气缸5之间的相对运动是通过速比1∶2的齿轮传动，二者转向相同，转子2和气缸5之间形成“进气、 压缩、排气”工作室，进气口13和排气口14都在气缸5上，转子轴线与气缸轴线是平行的，转子轴线与气缸轴线之间的距离为e，即为转子轴架偏心距；

[0057] 气缸的型线曲线方程为： 其中，e为转子轴架偏心距，

[0058] L为转子直径，α为气缸的转角，β为转子的转角；

[0059] 转子的型线曲线方程为： 其中，L为转子直径，β为转子的转角，其它参数见图10。

[0060] 本发明的旋转气缸式鼓风机的工作原理，如图1-7：

[0061] 转子和气缸旋转至图1位置时，第三工作室11与排气口14相通，第三工作室11的气体处于排气状态，第二工作室10和第一工作室9与进气口13相通，第二工作室10气体处于进气状态，第一工作室9气体处于进气终了和压缩开始状态；

[0062] 转子和气缸在图2位置时，第一工作室9气体在压缩状态，第二工作室10气体在进气状态，第三工作室11气体在排气状态；

[0063] 转子和气缸在图3位置时，第一工作室9气体在压缩终了，开始排气状态，第二工作室10为进气状态，第三工作室11不存在；

[0064] 转子和气缸在图4位置时，第一工作室9气体在排气状态，第二工作室10在进气状态，第三工作室11此位置不存在；

[0065] 转子和气缸在图5位置时，第一工作室9气体在排气状态，第二工作室10在进气状态；

[0066] 转子和气缸在图6位置时，第一工作室9在排气状态，第二工作室10在进气状态，第三工作室12在进气状态；

[0067] 转子和气缸在图7位置时，第一工作室9在排气状态，第二工作室10进气终了开始压缩状态，第三工作室12在进气状态。

[0068] 本发明所述的旋转气缸式鼓风机也可做为真空泵用。