CN104373347B - 螺杆真空泵的螺杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺杆真空泵的螺杆，属于真空泵技术领域。它解决了现有的螺杆真空泵的螺杆无法满足特定工艺条件的问题。本螺杆真空泵的螺杆中吸气部上螺旋槽的圈数为0.75～1.25圈；当压缩过渡部上螺旋槽的圈数为1圈时，排气部上螺旋槽的圈数大于3圈；当压缩过渡部上螺旋槽的圈数大于1圈时，排气部上螺旋槽的圈数为1.75～4圈。本螺杆真空泵的螺杆使真空泵极限真空度更高，性能更稳定，且制造费用几乎不增加，进而使螺杆真空泵型号更多，应用领域更广泛。采用本变螺距螺杆的螺杆真空泵通过适当提高螺旋槽的缠绕圈数，进而优化压缩能力，提高排气部的排气效率，减缓排气部空气排不出而过分压缩现象，进而有效地降低单位能耗。

Description

螺杆真空泵的螺杆

技术领域

本发明属于真空泵技术领域，涉及一种螺杆真空泵，特别是一种螺杆真空泵的螺杆。

背景技术

螺杆真空泵具有维护周期长且方便、环保、高度可靠、高效率和容易操控等优点，因而在很多工艺参合，螺杆真空泵取代水环真空泵、滑阀真空泵、其它湿式真空泵成为必然趋势。

申请人曾提出了一种螺杆真空泵的螺杆，并记载在中国专利文献中(申请公布号：CN102937094A)，采用该螺杆的真空泵相对与之前的真空泵提供了能量需求、噪声、内部工作温度、结构空间以及制造费用的最佳选择，还具有应用领域较为广泛的优点。

在某些电子零部件的部分生产工艺环境中要求极限真空度在0.5Pa以下，而且要求长时间抽真空。为了使采用上述螺杆的真空泵仍然满足0.5Pa以下极限真空度和长时间抽真空生产要求，目前，本领域技术人员容易想到的技术方案是缩小螺杆与螺杆之间以及螺杆与泵体之间的间隙，该方案虽然能实现上述生产要求，但存在着以下缺陷：螺杆和泵体等部件的加工精度要求提高，真空泵的装配精度也需要提高，因而产生制造费用大幅度提高的问题；同时由于部件存在热胀冷缩，间隙缩小后便降低了真空泵运行的安全性。

发明内容

本发明提出了一种螺杆真空泵的螺杆，本发明要解决的技术问题是如何既能提高螺杆真空泵的极限真空度和保证真空泵运行安全性，又不会产生制造费用大幅提高的问题。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：

本螺杆真空泵的螺杆，包括呈圆柱状的杆体，杆体的外侧面上开有一条螺旋槽，螺旋槽的两端口分别位于杆体的两端面上；杆体的一端部为吸气部，另一端部为排气部，吸气部与排气部之间为压缩过渡部；吸气部上螺旋槽的螺距不变，排气部上螺旋槽的螺距不变，排气部上螺旋槽的螺距小于吸气部上螺旋槽的螺距；压缩过渡部上螺旋槽一端与吸气部上螺旋槽相接，另一端与排气部上螺旋槽相接，压缩过渡部上螺旋槽从一端到另一端螺距非线性逐渐缩小；吸气部上螺旋槽的圈数为0.75～1.25圈；当压缩过渡部上螺旋槽的圈数为1圈时，排气部上螺旋槽的圈数大于3圈；当压缩过渡部上螺旋槽的圈数大于1圈时，排气部上螺旋槽的圈数为1.75～4圈。

采用本螺杆的真空泵通过增加排气部上螺旋槽的圈数和/或通过提高压缩过渡部上螺旋槽的圈数，实现降低极限真空度。本螺杆的压缩过渡部长度增长和/或螺杆的整体长度增长，即螺杆运行发热长度增长，能降低螺杆的温度和真空泵内部的工作温度，进而降低螺杆受热变形量。由此可知，采用本螺杆的真空泵既能降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

在上述的螺杆真空泵的螺杆中，所述杆体上螺旋槽的缠绕总圈数为4～8圈。

在上述的螺杆真空泵的螺杆中，所述压缩过渡部上螺旋槽包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)={\mathrm{cpt}}_1+t_2\[cp(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2}-1)}{2}\],t_1\≤t\≤t_1+t_2;$

其中：t为杆体上螺旋槽的缠绕圈数；t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为压缩过渡部上螺旋槽的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

在上述的螺杆真空泵的螺杆中，所述压缩过渡部上螺旋槽螺距非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}{f}^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^2(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2}-1)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3}{2},\\ t_1\≤t\≤t_1+t_2;\end{array}$

其中：t为杆体上螺旋槽的缠绕圈数；t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为压缩过渡部上螺旋槽的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

压缩过渡部上螺旋槽包缠曲线非线性变化规律和压缩过渡部上螺旋槽螺距非线性变化规律还可采用下述方案替换：所述压缩过渡部上螺旋槽包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)={\mathrm{cpt}}_1+\frac{c+1}{2}p(t-t_1)+\frac{t_2}{\mathrm{\π}}\frac{(c-1)p}{2}sin(\frac{\mathrm{\π}}{t_2}t-\frac{{\mathrm{\πt}}_1}{t_2}),t_1\≤t\≤t_1+t_2;$

其中：t为杆体上螺旋槽的缠绕圈数；t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为压缩过渡部上螺旋槽的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

在上述的螺杆真空泵的螺杆中，所述压缩过渡部上螺旋槽螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=\frac{c+1}{2}p+\frac{(c-1)p}{2}cos(\frac{\mathrm{\π}}{t_2}t-\frac{{\mathrm{\πt}}_1}{t_2}),t_1\≤t\≤t_1+t_2;$

其中：t为杆体上螺旋槽的缠绕圈数；t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为压缩过渡部上螺旋槽的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

与现有技术相比，本螺杆真空泵的螺杆使真空泵极限真空度更高，性能更稳定，且制造费用几乎不增加，进而使螺杆真空泵型号更多，应用领域更广泛。

采用本变螺距螺杆的螺杆真空泵通过适当提高螺旋槽的缠绕圈数，进而优化压缩能力，提高排气部的排气效率，减缓排气部空气排不出而过分压缩现象，进而有效地降低单位能耗。

附图说明

图1是本螺杆真空泵的螺杆的结构示意图。

图2是本螺杆真空泵的螺杆的轴向位置与缠绕圈数的关系变化示意图。

图3是本螺杆真空泵的螺杆的螺距与缠绕圈数的关系变化示意图。

图中，1、杆体；2、螺旋槽；3、吸气部；4、排气部；5、压缩过渡部。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本螺杆真空泵的螺杆包括呈圆柱状的杆体1，杆体1的外侧面上开有一条螺旋槽2，螺旋槽2的两端口分别位于杆体1的两端面上，杆体1的一端部为吸气部3，另一端部为排气部4，吸气部3与排气部4之间为压缩过渡部5；吸气部3上螺旋槽2的螺距不变，排气部4上螺旋槽2的螺距不变，排气部4上螺旋槽2的螺距小于吸气部3上螺旋槽2的螺距；压缩过渡部5上螺旋槽2一端与吸气部3上螺旋槽2相接，另一端与排气部4上螺旋槽2相接，压缩过渡部5上螺旋槽2从一端到另一端螺距非线性逐渐缩小。

杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数为4圈，螺杆真空泵的整体压缩比c符合下式：p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部4上螺旋槽2的螺距；1.5≤c≤10。

吸气部3上螺旋槽2的圈数为0.75圈；压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数为1.25圈，排气部4上螺旋槽2的圈数为2圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过提高压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数实现降低极限真空度；同时使螺杆运行发热长度增长，降低螺杆温度和真空泵内部工作温度，进而降低螺杆变形量，因而既降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

如图2所示，图2中的w表示螺杆的长度，t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数。压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}f\left(t\right)=0.75cp+1.25\×\[cp(\frac{t}{1.25}-0.6)-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.6)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.6)}^3(\frac{t}{1.25}-1.6)}{2}\]\\ ,0.75\≤t\≤2;\end{array}$

c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

吸气部3上螺旋槽2包缠曲线和排气部4上螺旋槽2包缠曲线均为线性变化。

如图3所示，压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.6)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.6)}^2(\frac{t}{1.25}-1.6)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.6)}^3}{2},$ $0.75\≤t\≤2;$ 图3中的w’表示螺旋槽2的螺距，t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

吸气部3上螺旋槽2的螺距和排气部4上螺旋槽2的螺距均为等螺距。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：螺旋槽2的缠绕圈数为4圈，吸气部3上螺旋槽2的圈数为1圈；压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数为1.25圈，排气部4上螺旋槽2的圈数为1.75圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过提高压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数实现降低极限真空度；同时使螺杆运行发热长度增长，降低螺杆温度和真空泵内部工作温度，进而降低螺杆变形量，因而既降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}f\left(t\right)=\mathrm{cp}+1.25\×[\mathrm{cp}(\frac{t}{1.25}-0.8)-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.8)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.8)}^3(\frac{t}{1.25}-1.8)}{2}],\\ 1\≤t\≤2.25;\end{array}$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}{f}^{\′}\left(t\right)=\mathrm{cp}-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.8)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.8)}^2(\frac{t}{1.25}-1.8)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{1.25}-0.8)}^3}{2},\\ 1\≤t\≤2.25;\end{array}$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

实施例三

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：螺旋槽2的缠绕圈数为5.5圈，吸气部3上螺旋槽2的圈数为1圈；压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数为1圈，排气部4上螺旋槽2的圈数为3.5圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过增加排气部4上螺旋槽2的圈数实现降低极限真空度；同时使螺杆运行发热长度增长，降低螺杆温度和真空泵内部工作温度，进而降低螺杆变形量，因而既降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=\mathrm{cp}+[\mathrm{cp}(t-1)-\frac{(c-1)p{(t-1)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(t-1)}^3(t-2)}{2}],1\≤t\≤2;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(t-1)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(t-1)}^2(t-2)}{2}+\frac{(c-1)p{(t-1)}^3}{2},1\≤t\≤2;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

实施例四

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：螺旋槽2的缠绕圈数为5.5圈，吸气部3上螺旋槽2的圈数为1圈；压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数为2圈，排气部4上螺旋槽2的圈数为2.5圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过提高压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数和通过增加排气部4上螺旋槽2的圈数实现降低极限真空度；同时使螺杆运行发热长度增长，降低螺杆温度和真空泵内部工作温度，进而降低螺杆变形量，因而既降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=\mathrm{cp}+2\×[\mathrm{cp}(\frac{t}{2}-0.5)-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{2}-0.5)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{2}-0.5)}^3(\frac{t}{2}-1.5)}{2}],1\≤t\≤3;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距

压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{2}-0.5)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{2}-0.5)}^2(\frac{t}{2}-1.5)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{2}-0.5)}^3}{2},1\≤t\≤3;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

实施例五

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：螺旋槽2的缠绕圈数为8圈，吸气部3上螺旋槽2的圈数为1.25圈；压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数为3圈，排气部4上螺旋槽2的圈数为3.75圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过提高压缩过渡部5上螺旋槽2的圈数和通过增加排气部4上螺旋槽2的圈数实现降低极限真空度；同时使螺杆运行发热长度增长，降低螺杆温度和真空泵内部工作温度，进而降低螺杆变形量，因而既降低螺杆加工精度和制造成本，又能保证真空泵的性能稳定性。

压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}f\left(t\right)=1.25\mathrm{cp}+3\×[\mathrm{cp}(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})}^3(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3}-1)}{2}],\\ 1.25\≤t\≤4.25;\end{array}$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}{f}^{\′}\left(t\right)=\mathrm{cp}-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})}^2(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3}-1)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{3}-\frac{1.25}{3})}^3}{2},\\ 1.25\≤t\≤4.25;\end{array}$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

实施例六

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：压缩过渡部5上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=0.75cp+\frac{c+1}{2}p(t-0.75)+\frac{1.25}{\mathrm{\π}}\frac{(c-1)p}{2}sin(\frac{\mathrm{\π}}{1.25}t-\frac{0.75\mathrm{\π}}{1.25}),$ $0.75\≤t\≤2;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

压缩过渡部5上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=\frac{c+1}{2}p+\frac{(c-1)p}{2}cos(\frac{\mathrm{\π}}{1.25}t-\frac{0.75\mathrm{\π}}{1.25}),0.75\≤t\≤2;$

t表示杆体1上螺旋槽2的缠绕圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p为排气部4上螺旋槽2的螺距。

Claims (3)

1.一种螺杆真空泵的螺杆，包括呈圆柱状的杆体(1)，杆体(1)的外侧面上开有一条螺旋槽(2)，螺旋槽(2)的两端口分别位于杆体(1)的两端面上；杆体(1)的一端部为吸气部(3)，另一端部为排气部(4)，吸气部(3)与排气部(4)之间为压缩过渡部(5)；吸气部(3)上螺旋槽(2)的螺距不变，排气部(4)上螺旋槽(2)的螺距不变，排气部(4)上螺旋槽(2)的螺距小于吸气部(3)上螺旋槽(2)的螺距；压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)一端与吸气部(3)上螺旋槽(2)相接，另一端与排气部(4)上螺旋槽(2)相接，压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)从一端到另一端螺距非线性逐渐缩小；其特征在于，吸气部(3)上螺旋槽(2)的圈数为0.75～1.25圈；当压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)的圈数为1圈时，排气部(4)上螺旋槽(2)的圈数大于3圈；当压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)的圈数大于1圈时，排气部(4)上螺旋槽(2)的圈数为1.75～4圈；所述压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)={\mathrm{cpt}}_1+t_2\[cp(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})-\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2}-1)}{2}\],t_1\≤t\≤t_1+t_2;$

其中：t为杆体(1)上螺旋槽(2)的缠绕圈数；t₁为吸气部(3)上螺旋槽(2)的圈数；t₂为压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽(2)的螺距；p为排气部(4)上螺旋槽(2)的螺距。

2.根据权利要求1所述的螺杆真空泵的螺杆，其特征在于，所述杆体(1)上螺旋槽(2)的缠绕总圈数为4～8圈。

3.根据权利要求1所述的螺杆真空泵的螺杆，其特征在于，所述压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)螺距非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}{f}^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^2(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2}-1)}{2}+\frac{(c-1)p{(\frac{t}{t_2}-\frac{t_1}{t_2})}^3}{2},\\ t_1\≤t\≤t_1+t_2;\end{array}$

其中：t为杆体(1)上螺旋槽(2)的缠绕圈数；t₁为吸气部(3)上螺旋槽(2)的圈数；t₂为压缩过渡部(5)上螺旋槽(2)的圈数；c为螺杆真空泵的整体压缩比；p₁为进气部上螺旋槽(2)的螺距；p为排气部(4)上螺旋槽(2)的螺距。