專利名稱:爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法，其是中國臺灣發(fā)明專利申請案第94124780號(美國發(fā)明專利申請第11/214,876號)的追加專利申請，該方法能以參數(shù)化取得相互共軛嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子的三爪或三爪以上，且能以不同參數(shù)定義并評估求出最佳共軛嚙合的轉(zhuǎn)子性能，從而提供具有較高壓縮比與輸送容積，而于運(yùn)動過程不會產(chǎn)生噪音及震動的效果。
背景技術(shù)：
公知爪式轉(zhuǎn)子的構(gòu)造型式概可分為單葉片、雙葉片及三葉片等，通過同一型式葉片相互嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子，進(jìn)行葉片相互嚙合旋轉(zhuǎn)以提供需進(jìn)行膨脹、壓縮周期性循環(huán)運(yùn)動的機(jī)械上，公知相關(guān)爪式轉(zhuǎn)子的構(gòu)造可參考美國專利案第1,426,820、4,138,848、4,224,016、4,324,538、4,406,601、4,430,050以及5,149,256號等。該等公知爪式轉(zhuǎn)子的構(gòu)造普遍是采用兩葉片的嚙合型態(tài)，其共同的瑕疵在于兩葉片的曲線在尖部形成不連續(xù)，因而，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行膨脹、壓縮周期性循環(huán)運(yùn)動的機(jī)械上，該定義轉(zhuǎn)子、共軛轉(zhuǎn)子及腔壁間的工作腔室，通過兩轉(zhuǎn)子嚙合轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的膨脹壓縮過程，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行進(jìn)、排氣周期性循環(huán)壓縮運(yùn)動的機(jī)械上，該定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子及腔壁間的工作腔室從無效壓縮至開始膨脹進(jìn)氣的過程，兩爪會在該尖部運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢，而會有噪音與震動的現(xiàn)象產(chǎn)生。簡言之，爪式轉(zhuǎn)子的葉片在尖部的曲線不順暢，將造成兩葉片相互嚙合性不佳，而在膨脹壓縮過程產(chǎn)生噪音與震動，或造成因不當(dāng)?shù)膰Ш纤a(chǎn)生的摩耗，而降低使用壽命。
鑒于此，上述中國臺灣發(fā)明專利申請案第94124780號(美國發(fā)明專利申請第11/214,876號)已揭露一種能夠由不同參數(shù)定義取得相互嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行進(jìn)、排氣周期性循環(huán)壓縮運(yùn)動的機(jī)械上，于膨脹壓縮過程由不同線形作平滑連接，以解決在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程會有噪音與震動的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法，該方法除能以參數(shù)化取得相互共軛嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上，依該方法所設(shè)計(jì)出的三爪或三爪以上轉(zhuǎn)子，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行周期性循環(huán)膨脹、壓縮運(yùn)動的機(jī)械上，能提高壓縮比與輸送容積，且在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程不會有噪音與震動的產(chǎn)生。
本發(fā)明爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法是包含曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧C及直線Y等定義轉(zhuǎn)子的單爪外形曲線，再經(jīng)由該單爪外形曲線復(fù)制N-1份(N為葉片數(shù)，N大于或等于3)，并依序分別旋轉(zhuǎn)360/N度至(N-1)360/N度，以取得三爪或三爪以上的定義轉(zhuǎn)子，而共軛轉(zhuǎn)子的外形則由定義轉(zhuǎn)子各定義曲線的共軛曲線組成，其特征在于該圓弧F的圓心t4在相對于定義轉(zhuǎn)子的圓心t1的方向角Δθ＝360/N上，其半徑等于定義轉(zhuǎn)子最大半徑(rF＝R)；圓弧F的起始點(diǎn)P5在定義轉(zhuǎn)子的圓心t1與圓弧F圓心t4的延伸線段h3上、另一端點(diǎn)P4的位置由圓弧F的圓心角β決定。
另，該圓弧C的圓心t5在圓弧F的圓心t4與通過點(diǎn)P4的延伸線段h4上，其半徑rC，是由如下公式取得(注R＝定義轉(zhuǎn)子的最大半徑；D＝定義轉(zhuǎn)子寬度)rC+(R+rC)sinβ=D2]]>rC=D/2-Rsinβ1+sinβ]]>
圖1為本發(fā)明爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法形成端點(diǎn)共軛曲線的示意圖。
圖2為本發(fā)明爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法形成定義轉(zhuǎn)子的三爪外形的示意圖。
圖3為本發(fā)明爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法形成共軛轉(zhuǎn)子的三爪外形的示意圖。
圖4至6為本發(fā)明四爪、五爪及六爪的定義轉(zhuǎn)子實(shí)施例。
圖7為本發(fā)明爪式轉(zhuǎn)子的單爪設(shè)計(jì)方法中定義轉(zhuǎn)子的厚度D分別為55，60，65，70，75，80mm；圓心角α為6度、圓心角β為6度時(shí)，定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子的三爪外形變化的示意圖。
附圖標(biāo)記說明定義轉(zhuǎn)子 1，1’，1”，1共軛轉(zhuǎn)子 2，2’，2”，2最大半徑 R 定義轉(zhuǎn)子寬度 D節(jié)圓半徑 Rp 直線 Y圓心 t1，t2，t3，t4，t5水平線 h1，h2，h3，h4 方向角 Δθ點(diǎn) P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8圓心角 α，β 半徑 rB，rC，rF曲線 E，E’ 圓弧 A，B，C，F(xiàn)具體實(shí)施方式
請參閱圖1至3為本發(fā)明取得三爪的定義轉(zhuǎn)子1與共軛轉(zhuǎn)子2的方法，如圖所示，該定義轉(zhuǎn)子1的三爪外形取得包括如下步驟1.請參閱圖1，指定定義轉(zhuǎn)子最大半徑R＝60mm、定義轉(zhuǎn)子寬度D＝65mm、定義轉(zhuǎn)子及共軛轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑Rp＝40mm(定義轉(zhuǎn)子最大半徑R與節(jié)圓半徑Rp的比例為R＝3Rp/2)，此二節(jié)圓的圓心分別為t1及t3。
2.取節(jié)圓的圓心t1作為定義轉(zhuǎn)子的圓心，通過一水平線h1，并在該水平線h1上取得一點(diǎn)P0，此點(diǎn)P0與圓心t1的水平距離為R，由該點(diǎn)P0繞節(jié)圓圓心t1產(chǎn)生共軛曲線E’，該曲線E’相對于節(jié)圓交點(diǎn)P7的對稱曲線E，請配合圖2參閱，取曲線E作為轉(zhuǎn)子的葉片一部分。該曲線E在水平線h1上的交點(diǎn)P8。
3.定義轉(zhuǎn)子外形曲線的另一點(diǎn)P1，由定義轉(zhuǎn)子圓心t1以半徑R及所指定的圓心角α(α＝6°)決定。連接點(diǎn)P0與P1可取得圓弧A。
4.取圓心角α的夾邊h2，且在該夾邊h2上取得一圓心點(diǎn)t2，半徑為rB。
5.該半徑rB由如下公式求得(其中R＝定義轉(zhuǎn)子的最大半徑；即圓心t1至點(diǎn)P1的長度)rB+(R-rB)sinα=D2]]>rB=D/2-Rsinα1-sinα]]>6.求得半徑rB再以圓心t2為圓心，取得圓弧B，該圓弧B的一端點(diǎn)即為點(diǎn)P1，另一端點(diǎn)為點(diǎn)P2。
7.另，相對于定義轉(zhuǎn)子圓心t1的120度方向角上取得該圓弧F的圓心t4，其半徑rF為定義轉(zhuǎn)子最大半徑R(rF＝R)，以該半徑rF劃弧而取得圓弧F，且t4與t1的距離為2Rp，再于定義轉(zhuǎn)子的圓心t1與圓弧F圓心t4的延伸線段h3上取得圓弧F的端點(diǎn)P5，并由圓弧F的圓心角β(β＝6°)決定另一端點(diǎn)P4。
8.圓弧F的圓心t4與通過點(diǎn)P4的延伸線段h4上，先以如下公式求得圓弧C的圓心t5的半徑rC(注R＝定義轉(zhuǎn)子的最大半徑；D＝定義轉(zhuǎn)子寬度)
rC+(R+rC)sinβ=D2]]>rC=D/2-Rsinβ1+sinβ]]>9.求得半徑rC再以圓心t5為圓心，點(diǎn)P4為圓弧C的起點(diǎn)劃弧。
10.再由圓弧C和圓弧B的外公切線可得圓弧C的另一端點(diǎn)P3，及圓弧B的另一點(diǎn)P2。
11.連接點(diǎn)P2及點(diǎn)P3為直線Y，即為上述圓弧B和圓弧C的外公切線。
12.定義轉(zhuǎn)子的單爪外形經(jīng)連接上述的曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧C及直線Y等即可取得。再經(jīng)由該單爪外形曲線復(fù)制2份，并依序旋轉(zhuǎn)120、240角度，即可取得三爪的定義轉(zhuǎn)子1。
另，該共軛轉(zhuǎn)子2是利用上述步驟決定定義轉(zhuǎn)子1的三爪的外形曲線后，再由定義轉(zhuǎn)子中各定義曲線的共軛曲線組成共軛轉(zhuǎn)子2的三爪外形(圖3)。因此，通過上述步驟，可取得具有三爪的定義轉(zhuǎn)子1與共軛轉(zhuǎn)子2。
先請參閱圖7為本發(fā)明雙爪式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)方法，其中定義轉(zhuǎn)子最大半徑R采用60mm、節(jié)圓半徑Rp采用40mm、定義轉(zhuǎn)子寬度D值分別采用55，60，65，70，75，80mm、圓心角α為6度、圓心角β為6度的三爪應(yīng)用例，如圖所示在如此條件下，定義轉(zhuǎn)子1與共軛轉(zhuǎn)子2的外形變化，依共軛嚙合的特性，該定義轉(zhuǎn)子1的寬度D值最小者(S1)，所對應(yīng)的共軛轉(zhuǎn)子2的外形是最大者(L1)，如此類推，實(shí)際應(yīng)用上可以視需要作對應(yīng)的調(diào)整。
通過本發(fā)明的方法所制出的三爪的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行膨脹、壓縮周期性循環(huán)運(yùn)動的機(jī)械上，能提高壓縮比與輸送容積，且在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程不會有噪音與震動的產(chǎn)生。
續(xù)請參閱圖4至6，為本發(fā)明四爪、五爪及六爪的定義轉(zhuǎn)子1’，1”，1與共軛轉(zhuǎn)子2’，2”，2的不同實(shí)施例，其設(shè)計(jì)方法與前述三爪的各步驟相同，但是，僅在圓弧F的一端點(diǎn)P5的Δθ方向角不同，該Δθ為360度除以N爪(360/N)的角度值，即在四爪時(shí)為90度方向角(圖4；其Rp＝50mm，R＝60mm，D＝70mm，α＝4.5°)、五爪時(shí)為72度方向角(圖5；其Rp＝50mm，R＝60mm，D＝60mm，α＝4.5°)、六爪時(shí)為60度方向角(圖6；Rp＝50mm，R＝55mm，D＝65mm，α＝4.5°)。
通過本發(fā)明的方法所制出的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子的三爪或三爪以上，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行膨脹、壓縮周期性循環(huán)運(yùn)動的機(jī)械上，在相互嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)的過程因?yàn)橐圆煌€經(jīng)平滑連接，因此，能夠使得兩轉(zhuǎn)子不會有噪音與震動的現(xiàn)象產(chǎn)生，且具更佳吻合的嚙合效果，提高壓縮比與輸送容積。
以上所述者僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，大凡依據(jù)本發(fā)明所為的各種修飾與變化，仍應(yīng)包含于本案專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法，該方法用于制造相互共軛嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子，以參數(shù)化設(shè)計(jì)出包含曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧C及直線Y等定義轉(zhuǎn)子的單爪外形曲線，再經(jīng)由該外形曲線復(fù)制N-1份，其中N為葉片數(shù)，N大于或等于3，并依序分別旋轉(zhuǎn)360/N度至(N-1)360/N度，取得三爪或三爪以上的定義轉(zhuǎn)子，而共軛轉(zhuǎn)子的外形則由定義轉(zhuǎn)子各定義曲線的共軛曲線組成，其中取得該定義轉(zhuǎn)子的單爪外形曲線的方法包括指定定義轉(zhuǎn)子最大半徑R、定義轉(zhuǎn)子的寬度D、定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑Rp及此二節(jié)圓的圓心t1，t3，此二節(jié)圓中心距為2Rp，Rp小于R，且R與Rp二者有一適當(dāng)比例；取節(jié)圓的圓心t1作為定義轉(zhuǎn)子的圓心，通過另一節(jié)圓的圓心t3作水平線h1，并在該水平線h1上取得一點(diǎn)P0，該點(diǎn)P0與圓心t1的水平距離為定義轉(zhuǎn)子最大半徑R，由該點(diǎn)P0繞節(jié)圓圓心t1產(chǎn)生共軛曲線E’，曲線E’相對于二節(jié)圓交點(diǎn)P7的對稱曲線E，取此曲線E作為轉(zhuǎn)子的葉片一部分，該曲線E在水平線h1上取得交點(diǎn)P8；由該水平線h1及定義轉(zhuǎn)子圓心t1，半徑為R的圓心角α，決定定義轉(zhuǎn)子運(yùn)動曲線的另一點(diǎn)P1，連接前述點(diǎn)P0與P1可取得定義轉(zhuǎn)子的葉片外形曲線的圓弧A，且與曲線E平順連接；于該圓心角α的夾邊h2上取得第二圓心點(diǎn)t2，并經(jīng)由如下公式求得第二圓心點(diǎn)t2的半徑rB，即rB+(R-rB)sinα=D2]]>rB=D/2-Rsinα1-sinα]]>以點(diǎn)P1作為圓弧B的一端點(diǎn)，依半徑rB取得圓弧B，圓弧B的一端點(diǎn)即為點(diǎn)P1，另一端點(diǎn)為點(diǎn)P2；該圓弧F的圓心t4在相對于定義轉(zhuǎn)子的圓心t1的方向角Δθ＝360/N上，其半徑等于定義轉(zhuǎn)子最大半徑，且圓心t4與圓心t1的距離為2Rp；圓弧F的起始點(diǎn)P5在定義轉(zhuǎn)子的圓心t1與圓弧F圓心t4連接線段h3上、另一端點(diǎn)P4的位置由圓弧F的圓心角β決定；該圓弧C的圓心t5在圓弧F的圓心t4與通過點(diǎn)P4的延伸線段h4上，其半徑rC，是由如下公式取得rC+(R+rC)sinβ=D2]]>rC=D/2-Rsinβ1+sinβ]]>其中，R＝定義轉(zhuǎn)子的最大半徑；D＝定義轉(zhuǎn)子寬度求得半徑rC再以圓心t5為圓心，點(diǎn)P4為圓弧C的起點(diǎn)劃?。蝗A弧C和圓弧B的外公切線可得圓弧C的另一端點(diǎn)P3及圓弧B的另一點(diǎn)P2；連接點(diǎn)P2及點(diǎn)P3取得直線Y；將上述的曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧C及直線Y等平滑連接即可取得定義轉(zhuǎn)子的單爪外形曲線。
2.如權(quán)利要求
1所述爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法，其特征在于，上述定義轉(zhuǎn)子最大半徑R與節(jié)圓半徑Rp的比例采用R＝3Rp/2。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種爪式轉(zhuǎn)子的三爪及三爪以上設(shè)計(jì)方法，該方法以參數(shù)化設(shè)計(jì)出相互共軛嚙合的定義轉(zhuǎn)子與共軛轉(zhuǎn)子，包含曲線E、圓弧A、圓弧B、圓弧F、圓弧C及直線Y等定義轉(zhuǎn)子的單爪外形曲線，再經(jīng)由該單爪外形曲線復(fù)制N－1份(N為葉片數(shù)，N大于或等于3)，并依序分別旋轉(zhuǎn)360/N度至(N－1)360/N度，而可取得三爪或三爪以上的定義轉(zhuǎn)子，另，共軛轉(zhuǎn)子的外形則由定義轉(zhuǎn)子各定義曲線的共軛曲線組成，當(dāng)運(yùn)用于須進(jìn)行周期性循環(huán)膨脹、壓縮運(yùn)動的機(jī)械上，通過上述不同線形作平滑連接，能夠在工作腔室膨脹壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)過程解決會有噪音與震動的現(xiàn)象，并提供具有較高壓縮比與輸送容積。
文檔編號F04C18/18GK1995705SQ200610000459
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月5日
發(fā)明者鐘添東, 林恒毅 申請人:良峰塑膠機(jī)械股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan