两角转子泵

本发明涉及一种两角转子泵，特别是两角转子直轴泵的机构。

在种类繁多的泵中，助借转子在缸内作回转运动来实现工作容积变化的诸转子泵，结构紧凑简单，体积小，重量轻等特点比较显著。尽管如此，在保证使用期内可靠性的条件下，进一步降低泵的比重量（泵重量/泵排量）。仍然是我们追求的目标。特别是当其作为某些重量和体积具有重要意义的使用领域方面（例如发动机等）的机构组成部份时，更是如此。

本发明的目的是提供一种两角转子直轴泵。它不仅与其他转子泵相比，结构更加紧凑，而且在比重量方面还要优越得多。它的工作容积可占缸体容积的 1/2 左右;在外转子直径相同的条件下，它的工作容积可以比内齿合齿轮泵的还要大7倍。

目的是这样实现的：采用单弧外旋轮线作为缸体理论型线，双弧内包络线作为转子理论轮廓线（该转子即两角转子），用一根直轴通过键之类的装置带动矩形滑块，让转子在滑块上滑动时，保证转子的对角线始终能和直轴的中心线相交，这样的转子机构就可以成为具有上述基本性能的两角转子直轴泵。

通常，外旋轮线作为缸体的理论型线，相应的内包络线作为转子理论轮廓线的机构形成的泵，结构不可能不复杂。因为转子机构中的缸体和转子之间的相对运动关系，还需要有一对内齿合齿轮来实现;两角转子机构形成的泵也不例外。但是，如果我们对这类机构的缸体型线形成的过程作仔细地观察和分析，就会发现情况不尽如此。对其 中的两角转子机构，我们只要设法使转子的对角线在运转过程中，始终穿过某轴的中心滑动，就可以在取消内齿合齿轮付的条件下，实现该泵的缸体与转子之间的运转关系，从而大大简化两角转子的机构，成为结构紧凑简单的两角转子直轴泵。

下面结合附图对该泵的结构和原理作出说明。

图1是两角转子直轴泵的横断面图。由单弧外旋轮线形成缸体（2）的型面。缸体（2）上有泵的进口（1）。直轴（6）通过键（5）带动滑块（8）旋转。由于转子（3）型面是单弧外旋轮线的内包络线形成的，当滑块（8）旋转，转子（3）在滑块（8）上滑动，并且其对角线能通过直轴（6）的中心移动时，根据下面所述的几何关系，我们可以知道转子（3）的两个顶角在任何旋转位置上，都能始终和缸体（2）型面接触，实现工作容积的变化，将液体从进口（1）吸入，从出口（10）排出。

不过，当转子（3）的位置，在旋转的过程中处在图1所示的状况下，转子（3）的轮廓会在压缩行程刚要终了，或吸入行程刚要开始的交替时期，将工作容积分成两个几乎不相连通的空间（4和9），此时，这里排出或吸入液体的阻力可能较大，会产生或加重困油和气蚀现象。为消除或减少这种现象存在的可能，可以在转子（3）的两边轮廓面上各设置一凹下的部份（7），以保证两空间（4和9）的联通比较宽畅。

另外，在下面的说明中，我们可以知道运转中的转子（3）在缸体（2）型面上的滑动，除了泵内有液体作润滑剂的环境外，滑动范围是分散在以平移距离α为半径的摆动角所形成的转子（3）顶部圆 弧面上，这种结构特点为减缓转子（3）顶部的工作磨损提供了有利的条件。

图2是两角转子直轴泵的纵断面图。与图1相对应，由缸体（2）转子（3）、滑块（8）、直轴（6）和缸盖（11）、（12）组成。在转子（3）的两边轮廓面上，各有一凹下的部分（7）。

根据图1和图2可以直接看出，两角转子直轴泵的工作容积，能够大到是缸体（2）本身容积的1/2左右。这种性能是其他转子泵所不具备的;在缸径相同的条件下，它的工作容积可以是内齿合齿轮泵的8倍左右。

图3是本发明的基本原理说明。圆（R）沿着与它内切的固定圆（K）滚动。P点为圆（R）外的某一点。圆（R）的中心到P点的距离为创成半径R。e为两圆偏心距。

当圆（R）的半径f与圆（K）的半径K之间的关系为：

r∶K＝2∶1

则：

e＝r-K＝K

α∶β＝2∶1

在此条件下，P点随圆（R）滚动时，轨迹L1弧线为单弧外旋轮线。其参数方程：

创成半径R与弧线L1上任意一点的法线夹角为：

弧线L1的外等距线为L2。其参数方程：

弧线L1的内包络线为L3。其参数方程：

外等距线L2的内包络线为L4。在实践上它可用通过P1P′P2三点的圆弧来代替。

图4是图3中圆（R）与圆（K）相对运动关系的局部放大图。它很简单地证明了两角转子的对角线，在转子运转时，始终在圆（K）的B点上滑动。

圆（K）上的B点，是两圆尚未相对滚动，圆（K）与圆（B）上的A点在x轴上相切时，圆（K）上的切点。此时创成半径R和x轴重合。当圆（R）滚动时，由于α∶β＝2∶1，通过几何学上的 同位角之间和外角与不相邻内角等关系，可以知道创成半径R或其延长线在β角为任何数值的情况下，都通过圆（K）上的B点。并当转子转动一周时，长度为2R的转子对角线在该点的滑动范围为4e。图4清楚地表明，B点的位置在偏向单弧外旋轮线短径方向距其中心为e的x轴上。

如果我们把图3-图4中的弧线等和图1-图2的另件对应起来，即把外等距线L2和缸体（2）实际型线对应起来，把内包络线L4和转子（3）的实际轮廓线对应起来，把圆（K）上的B点和直轴（6）的位置对应起来，那么，我们就可以得到两角转子直轴泵的基本结构。

另对，如果把内包络线L4和转子（3）的实际轮廓线对应起来，那么，可以把图3的两条弧线L3的交点作为中心，以平移距离α为半径，设置可更换的耐磨圆柱销或耐磨刮片，能改善转子顶点的耐磨性。