專利名稱：異型腔壓氣泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異型腔壓氣泵，屬流體機(jī)械和壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓氣泵是產(chǎn)生壓縮氣體狀態(tài)的機(jī)械裝置，廣泛應(yīng)用于化工、石油、水泥建材、玻璃、紡織、冶金、機(jī)械、電力電子、車輛、船舶、采礦等領(lǐng)域。壓氣泵按工作原理的不同，劃分為容積式和速度式兩種類型。容積式壓氣泵主要有活塞式、螺桿式、滑片式、羅茨式幾種，其中滑片式壓氣泵的構(gòu)造最簡(jiǎn)單，綜合技術(shù)性能也比較好，是容積式壓氣泵發(fā)展的一個(gè)重要方向?；綁簹獗弥饕啥ㄗ雍鸵恢谎b有多個(gè)滑片的轉(zhuǎn)子組成，可以看作一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)滑片式壓氣泵處于壓氣工作狀態(tài)時(shí)，滑片依靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與定子內(nèi)腔保持接觸，形成若干個(gè)壓縮腔，并產(chǎn)生密封作用，阻止氣體在腔體內(nèi)的間隙泄露；當(dāng)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，滑片的離心力消失，壓縮腔和滑片·的密封作用均不能繼續(xù)維持，因此需要設(shè)置閥門來(lái)控制泵的開閉。很顯然，滑片式壓氣泵系統(tǒng)(壓縮機(jī))的設(shè)計(jì)和使用，必須適應(yīng)這一特性，但由此必然帶來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、工況范圍大小、可控性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等一系列問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該改變滑片的運(yùn)動(dòng)控制方式，建立與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，即不依賴滑片離心力的壓縮腔形成機(jī)制和間隙密封機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在任何工況下都能夠維持壓縮腔存在和內(nèi)腔間隙密封發(fā)揮作用的滑片轉(zhuǎn)子型壓氣泵一異型腔壓氣泵。本發(fā)明的異型腔壓氣泵包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口、出口、卸荷槽和壓力平衡槽的定子與安裝在定子兩端面上的上蓋板和下蓋板構(gòu)成密封腔，在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子；定子的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過(guò)渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸；過(guò)渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線0上；過(guò)渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，S卩Pmax=R' _=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即 Pmin=R' min=b ；四分之一圓弧面AB的半徑R與過(guò)渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a ；四分之一圓弧面CD的半徑r與過(guò)渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b ;過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過(guò)渡；過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過(guò)渡；限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過(guò)渡 ’轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過(guò)渡；限位曲面EA滿足以下條件過(guò)四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的公共軸線0且垂直于0的任意直線被限位曲面EA和過(guò)渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度Lee,大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的半徑之和，即Lce = R+r=a+b ；定子上的進(jìn)口開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，出口開設(shè)在過(guò)渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；卸荷槽開設(shè)在過(guò)渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)，一端起于過(guò)渡弧面BC的C端，另一端與出口聯(lián)通；壓力平衡槽開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，一端起于限位曲面EA的E端，另一端與進(jìn)口聯(lián)通；定子的上端面和下端面均為光滑平面，二者相互平行，并且垂直于異型柱面內(nèi)腔各弧面的母線.上蓋板和下蓋板均為平板，利用螺釘分別與定子的上端面和下端面固定，形成密封腔；上蓋板的中心加工有第一軸承孔，下蓋板的中心加工有第二軸承孔，第一軸承孔為通孔，第二軸承孔為盲孔；
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體、第一組合滑板和第二組合滑板構(gòu)成；轉(zhuǎn)子本體為中部加工有十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，圓柱體的上端同軸加工有傳動(dòng)軸，圓柱體的下端同軸加工有定心軸；轉(zhuǎn)子本體的半徑R1與四分之一圓弧面CD的半徑r相等，即R1=I";轉(zhuǎn)子本體的高度h與定子的高度H相等，即h=H ;轉(zhuǎn)子本體上的十字交叉導(dǎo)向槽由第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽組成，這兩個(gè)導(dǎo)向槽的導(dǎo)向面都平行于轉(zhuǎn)子本體的軸線0 ;第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽均為中心對(duì)稱，每個(gè)導(dǎo)向槽的兩翼均沿轉(zhuǎn)子本體的徑向切入轉(zhuǎn)子本體一定深度，切入段同時(shí)沿轉(zhuǎn)子本體的軸線方向貫通；第一導(dǎo)向槽的中部加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，該通孔使第一導(dǎo)向槽沿轉(zhuǎn)子本體的徑向貫通；第二導(dǎo)向槽在轉(zhuǎn)子本體的上端面和下端面處各加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，分別沿轉(zhuǎn)子本體的徑向貫通；轉(zhuǎn)子本體的圓柱體中部加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體的軸線0且與第二導(dǎo)向槽平行的中間導(dǎo)流孔，將第二導(dǎo)向槽位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通；轉(zhuǎn)子本體的圓柱體在傳動(dòng)軸根部附近和定心軸根部附近各加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體的軸線0且與第一導(dǎo)向槽平行的側(cè)翼導(dǎo)流孔，將第一導(dǎo)向槽位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通；第一組合滑板由兩塊形狀和尺寸完全相同的T形滑板和一個(gè)第一彈性元件組合而成；T形滑板的頂部為圓弧面，弧面半徑小于或等于轉(zhuǎn)子本體的半徑R1 ;在T形滑板的底部靠近邊緣處加工有一第一導(dǎo)流孔，在底部端面加工有第一彈性元件的定位容孔；兩塊T形滑板的底部相互正對(duì)，第一彈性元件位于兩塊T形滑板之間，使兩塊T形滑板產(chǎn)生相互推力；第二組合滑板由兩塊形狀和尺寸完全相同的槽形滑板和兩個(gè)第二彈性元件組合而成；槽形滑板頂部的形狀與T形滑板頂部的形狀相同，在槽形滑板兩只槽腿的底部靠近邊緣處各加工有一第二導(dǎo)流孔，在兩只槽腿的底部端面各加工有第二彈性元件的定位容孔；兩塊槽形滑板的槽腿相互正對(duì)，兩個(gè)第二彈性元件分別位于兩對(duì)槽腿之間，使兩塊槽形滑板產(chǎn)生相互推力；T形滑板的厚度與第一導(dǎo)向槽的寬度相等，槽形滑板的厚度與第二導(dǎo)向槽的寬度相等；T形滑板的高度Ii1和槽形滑板的高度h2均等于轉(zhuǎn)子本體的高度h，即hphfh ;第一組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體的第一導(dǎo)向槽內(nèi)，第二組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體的第二導(dǎo)向槽內(nèi)；T形滑板的長(zhǎng)度L1、槽形滑板的長(zhǎng)度L2與四分之一圓弧面AB的半徑R和四分之一圓弧面⑶的半徑r滿足關(guān)系JL1 ^ R+r，2L2 ^ R+r ；轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子本體上的傳動(dòng)軸和定心軸分別與上蓋板的第一軸承孔和下蓋板的第二軸承孔旋轉(zhuǎn)配合；同時(shí)，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子本體的圓柱面與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面CD的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體的上端面與上蓋板的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體的下端面與下蓋板的滑動(dòng)配合、第一組合滑板和第二組合滑板與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面AB的滑動(dòng)配合，以及第一組合滑板與第一導(dǎo)向槽的滑動(dòng)配合和第二組合滑板與第二導(dǎo)向槽的滑動(dòng)配合，構(gòu)成防內(nèi)泄動(dòng)密封系統(tǒng)；當(dāng)?shù)谝唤M合滑板的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的T形滑板的第一導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體的中間導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第二導(dǎo)向槽的兩側(cè)連通，此時(shí)，第二組合滑板處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的槽形滑板在第二彈性元件的推力和槽形滑板自身離心力的作用下，其頂端與限位曲面EA保持接觸；當(dāng)?shù)诙M合滑板的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的槽形滑板的第二導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體的側(cè)翼導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第一導(dǎo)向槽的兩側(cè)連通，此時(shí)，第一組合滑板處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板在第一彈性元件的推力和T形滑板自身離心力的作用下，其頂端與限位曲面EA保持接觸。異型腔壓氣泵的工作方式，是將出口與需要獲得壓縮氣體的密閉容器連接，由外部轉(zhuǎn)動(dòng)力偶通過(guò)傳動(dòng)軸使轉(zhuǎn)子按A — B — C — D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將氣體從進(jìn)口吸 入，由出口壓出。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板的上半部由四分之一圓弧面AB的A端向B端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則第二組合滑板上半部由過(guò)渡弧面BC的B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)，由于AB區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)子與腔體的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副理論上均為零間隙配合，故第一組合滑板的左側(cè)因腔體的體積連續(xù)變大而將氣體從進(jìn)口吸入腔體。與此同時(shí)，第一組合滑板右側(cè)腔體的體積連續(xù)減小，將氣體從出口壓出。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板轉(zhuǎn)到點(diǎn)BD位置而第二組合滑板轉(zhuǎn)到點(diǎn)AC位置時(shí)，二者交換角色，并重復(fù)以上過(guò)程。轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組合滑板與第二組合滑板的交替動(dòng)作亦連續(xù)進(jìn)行，使密閉容器內(nèi)的氣體壓力不斷上升，直至達(dá)到壓力上限。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，兩塊組合滑板隨同轉(zhuǎn)子本體轉(zhuǎn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)子本體上交叉滑動(dòng)，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置時(shí)，其上下兩端分別與定子內(nèi)腔的1/4圓弧面AB和1/4圓弧面CD保持接觸，而長(zhǎng)度不變，并且相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止。同時(shí)，第二組合滑板的右端沿過(guò)渡弧面BC由B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)，其左端則在限位曲面EA區(qū)域內(nèi)由E端向A端轉(zhuǎn)動(dòng)，第二彈性元件的推力使第二組合滑板的長(zhǎng)度增大，其左端與限位曲面EA接觸。隨著第二組合滑板的右端沿過(guò)渡弧面BC由B端轉(zhuǎn)到C端，過(guò)渡弧面BC的極徑連續(xù)減小，推動(dòng)第二組合滑板在第二導(dǎo)向槽內(nèi)向左滑移。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板轉(zhuǎn)到BD位置而第二組合滑板轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，兩塊組合滑板交換動(dòng)作，重復(fù)前面90°的旋轉(zhuǎn)過(guò)程。之后，第一組合滑板和第二組合滑板周期性地重復(fù)以上動(dòng)作。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，每當(dāng)一片滑板沿限位曲面EA從E端向進(jìn)口滑動(dòng)時(shí)，該滑板后部腔體的體積連續(xù)增大，產(chǎn)生負(fù)壓，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用。定子上的壓力平衡槽將進(jìn)口與該滑板后部的腔體連通，起消除負(fù)壓的作用。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，每當(dāng)一片滑板沿過(guò)渡弧面BC從出口向C端滑動(dòng)時(shí)，該滑板前部腔體的體積連續(xù)減小，腔體內(nèi)氣體壓力增大，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用；此時(shí)，定子上位于出口下方的卸荷槽將出口與該滑板前部的腔體連通，起釋放壓力、消除氣阻的作用。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第二組合滑板由BD位置轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，第一組合滑板相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止，第二組合滑板則在轉(zhuǎn)子本體的第二導(dǎo)向槽內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此階段，位于第一組合滑板下部的T形滑板上的第一導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體上的中間導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第二組合滑板的兩塊槽形滑板之間的左右兩個(gè)腔室連通。第二組合滑板向左滑動(dòng)時(shí)，其左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓，其右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，于是右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過(guò)中間導(dǎo)流孔和第一導(dǎo)流孔流入左側(cè)腔室，因此不會(huì)發(fā)生氣阻，影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，中間導(dǎo)流孔和第一導(dǎo)流孔對(duì)第二組合滑板的滑動(dòng)產(chǎn)生一定的阻尼，使第二組合滑板對(duì)定子的沖擊力減弱。當(dāng)?shù)诙M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第一組合滑板由BD位置轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，第二組合滑板相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止，第一組合滑板則在轉(zhuǎn)子本體的第一導(dǎo)向槽內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此階段，位于第二組合滑板下部的槽形滑板上的第二導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體上的側(cè)翼導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第一組合滑板的兩塊T形滑板之間的左右兩個(gè)腔室連通。第一組合滑板向左滑動(dòng)時(shí)，其左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓，而右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，于是右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過(guò)側(cè)翼導(dǎo)流孔和第二導(dǎo)流孔流入左側(cè)腔室，因此不會(huì)發(fā)生氣阻，影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，側(cè)翼導(dǎo)流孔和第二導(dǎo)流孔對(duì)第一組合滑板的滑動(dòng)產(chǎn)生一定的阻尼，使第一組合滑板對(duì)定子的沖擊力減弱。
異型腔壓氣泵處于非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)且出口側(cè)的氣體壓力大于進(jìn)口側(cè)的氣體壓力時(shí)，轉(zhuǎn)折平面DE對(duì)位于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板或槽形滑板起卡阻作用，使轉(zhuǎn)子不能倒轉(zhuǎn)。本發(fā)明的異型腔壓氣泵的主要特點(diǎn)是(I)構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)量少。(2)不論轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動(dòng)，由定子與轉(zhuǎn)子構(gòu)成的凸輪機(jī)構(gòu)，使泵的進(jìn)口與出口之間的內(nèi)腔通道中始終存在壓縮腔，并且至少有一片滑板與定子組成間隙密封結(jié)構(gòu)。因此，理論上只要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，泵就能夠抽、排氣體，而且泵在任何轉(zhuǎn)速下都處于無(wú)內(nèi)泄?fàn)顟B(tài)。(3)定子與轉(zhuǎn)子為主動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，因此容積效率高；腔體有效容積大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，吸氣和排氣同時(shí)進(jìn)行而且無(wú)間斷，因此抽排氣速度快、效率高。(4)在氣體通過(guò)腔體的過(guò)程中，當(dāng)其處在與進(jìn)口連通的腔室內(nèi)時(shí)，壓力連續(xù)下降；當(dāng)其處在與出口連通的腔室內(nèi)時(shí)，壓力連續(xù)上升；當(dāng)相鄰T形滑板和槽形滑板之間的腔室同時(shí)與進(jìn)口和出口隔離時(shí)，腔室有一定的壓縮，但壓縮量不大。因此，腔體內(nèi)氣體溫度變化很小，接近等溫過(guò)程。(5)由于吸氣和排氣過(guò)程都是連續(xù)不斷的，因此抽排比較均勻，脈動(dòng)輕微，噪聲低，
工作平穩(wěn)。(6)組合滑板在彈性元件張力的作用下長(zhǎng)度可變，因此具有磨損自動(dòng)補(bǔ)償能力，從而保證泵的容積效率穩(wěn)定。(7)由于轉(zhuǎn)子具有不可倒轉(zhuǎn)特性，同時(shí)轉(zhuǎn)子與定子和蓋板的配合使腔體具有靜態(tài)自密封能力，因此泵的定子-轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)止回閥的功能。(8)組合滑板的長(zhǎng)度可變，因此對(duì)氣體中的顆粒塵埃等雜質(zhì)不敏感。(9)安裝方位不影響泵的工作性能。(10)動(dòng)力輸入可以不使用減速器，直接與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，因此能夠使壓縮機(jī)系統(tǒng)以較小的空間占用和能量消耗獲得較大的抽氣量。(11)可以兼作水泵使用，因此適合于某些需要預(yù)先抽、排水或水汽的應(yīng)用場(chǎng)合，并且能夠使整個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。


圖I是異型腔壓氣泵的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖，其中圖(a)為轉(zhuǎn)子處于任意轉(zhuǎn)動(dòng)位置的示意圖，圖(b)為滑板端部剛好分別處于異型柱面內(nèi)腔四個(gè)曲面銜接位置的示意圖；圖2是異型腔壓氣泵的縱向剖面圖；圖3是定子的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為定子的主視圖，圖(b)為定子的右視圖，圖(C)為定子的左視圖；圖4是轉(zhuǎn)子本體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為轉(zhuǎn)子本體的主視圖，圖(b)為轉(zhuǎn)子本體的左視圖，圖(C)為轉(zhuǎn)子本體的俯視圖；圖5是由兩塊T形滑板和彈性元件構(gòu)成的第一組合滑板的示意圖； 圖6是由兩塊槽形滑板和彈性元件構(gòu)成的第二組合滑板的示意圖。圖中1.定子，2.進(jìn)口，3.出口，4.卸荷槽，5.轉(zhuǎn)子本體，6.第一組合滑板，7.第二組合滑板，8.第一彈性元件，9.傳動(dòng)軸，10.定心軸，11.第二彈性元件，12.上蓋板，13.第一軸承孔，14.第二軸承孔，15.第一導(dǎo)流孔,16.第二導(dǎo)流孔，17.中間導(dǎo)流孔，18.側(cè)翼導(dǎo)流孔，19.第一導(dǎo)向槽,20.第二導(dǎo)向槽,21.第一彈性兀件的定位容孔,22.下蓋板,23.上端面，24.下端面，25. T形滑板的頂部，26.第二彈性元件的定位容孔，27.定子的上端面，28.定子的下端面，29.槽形滑板的頂部，30.轉(zhuǎn)子本體的圓柱面，31.壓力平衡槽，32. T形滑板，33.槽形滑板。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI至圖6。本發(fā)明的異型腔壓氣泵包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口 2、出口3、卸荷槽4和壓力平衡槽31的定子I與安裝在定子I兩端面上的上蓋板12和下蓋板22構(gòu)成密封腔，在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子。定子I的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過(guò)渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸，公共軸線為0 (見圖2、圖3)。過(guò)渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線0上；過(guò)渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，即Pmax=R' _=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即Pmin=R' min=b。四分之一圓弧面AB的半徑R與過(guò)渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a。四分之一圓弧面CD的半徑r與過(guò)渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b。過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過(guò)渡。過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過(guò)渡。限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過(guò)渡。轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過(guò)渡。轉(zhuǎn)折平面DE的功能是防止轉(zhuǎn)子倒轉(zhuǎn)，其長(zhǎng)度不宜過(guò)大，只要能夠可靠地起到卡阻滑板的作用即可。如果不需要防止轉(zhuǎn)子倒轉(zhuǎn)，可以取消轉(zhuǎn)折平面DEdlg D與點(diǎn)E重合，相當(dāng)于將轉(zhuǎn)折平面DE的長(zhǎng)度取為零。不論是否設(shè)置轉(zhuǎn)折平面DE,限位曲面EA應(yīng)按以下條件設(shè)計(jì)
過(guò)公共軸線0且垂直于0的任意直線被限位曲面EA和過(guò)渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度L。。，大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面CD的半徑之和，SPLce ^ R+r=a+b。過(guò)渡弧面BC的輪廓曲線稱為過(guò)渡曲線，該曲線的線形對(duì)泵的振動(dòng)特性和能量損耗特性有很大的影響，需要結(jié)合滑板的葉頂曲線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)谝?、第二兩副組合滑板的葉頂為正突三角形或者對(duì)稱突圓弧曲線時(shí)，過(guò)渡曲線滿足極坐標(biāo)方程式(I)
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權(quán)利要求
1.異型腔壓氣泵，其特征是包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)ロ(2)、出口(3)、卸荷槽(4)和壓カ平衡槽(31)的定子(I)與安裝在定子(I)兩端面上的上蓋板(12)和下蓋板(22)構(gòu)成密封腔，在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子； 定子(I)的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過(guò)渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸；過(guò)渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線O上；過(guò)渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，S卩Pmax=R' max=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即 Pmin=R' min=b ； 四分之一圓弧面AB的半徑R與過(guò)渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a ;四分之一圓弧面CD的半徑r與過(guò)渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b ;過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過(guò)渡；過(guò)渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過(guò)渡；限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過(guò)渡；轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過(guò)渡；限位曲面EA滿足以下條件 過(guò)四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面CD的公共軸線O且垂直于O的任意直線被限位曲面EA和過(guò)渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度Lee,大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的半徑之和，即Lce き R+r=a+b ； 定子(I)上的進(jìn)ロ(2)開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，出口(3)開設(shè)在過(guò)渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；卸荷槽(4)開設(shè)在過(guò)渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)，一端起于過(guò)渡弧面BC的C端，另一端與出ロ(3)聯(lián)通；壓カ平衡槽(31)開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，一端起于限位曲面EA的E端，另一端與進(jìn)ロ(2)聯(lián)通；定子(I)的上端面(27)和下端面(28)均為光滑平面，二者相互平行，并且垂直于異型柱面內(nèi)腔各弧面的母線； 上蓋板(12)和下蓋板(22)均為平板，利用螺釘分別與定子(I)的上端面(27)和下端面(28)固定，形成密封腔；上蓋板(12)的中心加工有第一軸承孔(13)，下蓋板(22)的中心加工有第二軸承孔(14)，第一軸承孔(13)為通孔，第二軸承孔(14)為盲孔； 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體(5)、第一組合滑板(6)和第二組合滑板(7)構(gòu)成；轉(zhuǎn)子本體(5)為中部加工有十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，圓柱體的上端同軸加工有傳動(dòng)軸(9)，圓柱體的下端同軸加工有定心軸(10);轉(zhuǎn)子本體(5)的半徑R1與四分之一圓弧面⑶的半徑r相等，即R1=r ；轉(zhuǎn)子本體(5)的高度h與定子(I)的高度H相等，即h=H ;轉(zhuǎn)子本體(5)上的十字交叉導(dǎo)向槽由第一導(dǎo)向槽(19)和第二導(dǎo)向槽(20)組成，這兩個(gè)導(dǎo)向槽的導(dǎo)向面都平行于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O ;第一導(dǎo)向槽(19)和第二導(dǎo)向槽(20)均為中心對(duì)稱，每個(gè)導(dǎo)向槽的兩翼均沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向切入轉(zhuǎn)子本體(5) —定深度，切入段同時(shí)沿轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線方向貫通；第一導(dǎo)向槽(19)的中部加工有ー個(gè)矩形或圓形通孔，該通孔使第一導(dǎo)向槽(19)沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向貫通；第二導(dǎo)向槽(20)在轉(zhuǎn)子本體(5)的上端面(23)和下端面(24)處各加エ有ー個(gè)矩形或圓形通孔，分別沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向貫通；轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱體中部加エ有ー垂直于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O且與第二導(dǎo)向槽(20)平行的中間導(dǎo)流孔(17)，將第二導(dǎo)向槽(20)位于軸線O兩側(cè)的部分相互連通；轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱體在傳動(dòng)軸(9)根部附近和定心軸(10)根部附近各加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O且與第一導(dǎo)向槽(19)平行的側(cè)翼導(dǎo)流孔(18)，將第一導(dǎo)向槽(19)位于軸線O兩側(cè)的部分相互連通； 第一組合滑板(6)由兩塊形狀和尺寸完全相同的T形滑板(32)和ー個(gè)第一弾性元件(8)組合而成；T形滑板(32)的頂部(25)為圓弧面，弧面半徑小于或等于轉(zhuǎn)子本體(5)的半徑R1 ;在T形滑板(32)的底 部靠近邊緣處加工有一第一導(dǎo)流孔(15)，在底部端面加工有第一弾性元件(8)的定位容孔(21);兩塊T形滑板(32)的底部相互正對(duì)，第一弾性元件(8)位于兩塊T形滑板(32)之間，使兩塊T形滑板(32)產(chǎn)生相互推力；第二組合滑板(7)由兩塊形狀和尺寸完全相同的槽形滑板(33)和兩個(gè)第二弾性元件(11)組合而成；槽形滑板(33)頂部(29)的形狀與T形滑板(32)頂部的形狀相同，在槽形滑板(33)兩只槽腿的底部靠近邊緣處各加工有一第二導(dǎo)流孔(16)，在兩只槽腿的底部端面各加工有第二弾性元件(11)的定位容孔(26);兩塊槽形滑板的槽腿相互正對(duì)，兩個(gè)第二弾性元件(11)分別位于兩對(duì)槽腿之間，使兩塊槽形滑板(33)產(chǎn)生相互推力；Τ形滑板(32)的厚度與第一導(dǎo)向槽(19)的寬度相等，槽形滑板(33)的厚度與第二導(dǎo)向槽(20)的寬度相等；Τ形滑板(32)的高度Ii1和槽形滑板(33)的高度h2均等于轉(zhuǎn)子本體(5)的高度h，即hfhfh ;第一組合滑板(6)以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體(5)的第一導(dǎo)向槽(19)內(nèi)，第二組合滑板(7)以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體(5)的第二導(dǎo)向槽(20)內(nèi)；T形滑板(32)的長(zhǎng)度L1、槽形滑板(33)的長(zhǎng)度L2與四分之一圓弧面AB的半徑R和四分之一圓弧面⑶的半徑r滿足關(guān)系JL1含R+r,2 L2 = R+r ； 轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子本體(5)上的傳動(dòng)軸(9)和定心軸(10)分別與上蓋板(12)的第一軸承孔(13)和下蓋板(22)的第二軸承孔(14)旋轉(zhuǎn)配合；同時(shí)，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱面(30)與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面⑶的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體(5)的上端面(23)與上蓋板(12)的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體(5)的下端面(24)與下蓋板(22)的滑動(dòng)配合、第一組合滑板(6)和第二組合滑板(7)與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面AB的滑動(dòng)配合，以及第一組合滑板(6)與第一導(dǎo)向槽(19)的滑動(dòng)配合和第二組合滑板(7)與第二導(dǎo)向槽(20)的滑動(dòng)配合，構(gòu)成防內(nèi)泄動(dòng)密封系統(tǒng)； 當(dāng)?shù)谝唤M合滑板(6)的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的T形滑板(32)的第一導(dǎo)流孔(15)與轉(zhuǎn)子本體(5)的中間導(dǎo)流孔(17)處于同軸位置，將第二導(dǎo)向槽(19)的兩側(cè)連通，此時(shí)，第二組合滑板(7)處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的槽形滑板(33)在第二弾性元件(11)的推力和槽形滑板(33)自身離心カ的作用下，其頂端(29)與限位曲面EA保持接觸；當(dāng)?shù)诙M合滑板(7)的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)時(shí),處在四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)的槽形滑板(33)的第二導(dǎo)流孔(16)與轉(zhuǎn)子本體(5)的側(cè)翼導(dǎo)流孔(18)處于同軸位置，將第一導(dǎo)向槽(19)的兩側(cè)連通，此時(shí)，第一組合滑板(6)處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板(32)在第一弾性元件(8)的推力和T形滑板(32)自身離心カ的作用下，其頂端(25)與限位曲面EA保持接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異型腔壓氣泵，其特征是定子內(nèi)腔過(guò)渡弧面BC的輪廓曲線，即過(guò)渡曲線，當(dāng)?shù)谝弧⒌诙筛苯M合滑板(6、7)的葉頂為正突三角形或者對(duì)稱突圓弧曲線時(shí)，過(guò)渡曲線滿足極坐標(biāo)方程式(I)
全文摘要
本發(fā)明公開的異型腔壓氣泵包括定子、轉(zhuǎn)子。定子為帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口和出口的柱體，異型柱面內(nèi)腔由兩個(gè)圓弧面和兩個(gè)非圓弧面組合而成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體和兩對(duì)組合滑板組成，轉(zhuǎn)子本體為加工有傳動(dòng)軸、定心軸和十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，兩對(duì)組合滑板垂直安裝在導(dǎo)向槽內(nèi)。蓋板為加工有軸承孔的平板。定子的兩個(gè)端面與蓋板配合，構(gòu)成密封腔，轉(zhuǎn)子通過(guò)傳動(dòng)軸和定心軸與蓋板上的軸承孔配合。外部驅(qū)動(dòng)力偶通過(guò)傳動(dòng)軸使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，異型柱面內(nèi)腔的組合弧面與轉(zhuǎn)子配合，控制兩對(duì)組合滑板交叉滑動(dòng)，將氣體從進(jìn)口吸入，由出口壓出，在出口區(qū)域形成正壓力。
文檔編號(hào)F04C29/00GK102678552SQ20121017473
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者呂榮坤, 雷華, 高文通, 魯陽(yáng) 申請(qǐng)人:寧波市鄞州富春精密鑄造有限公司