CN104454523B - 一种螺杆真空泵的螺杆 - 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热机时间过长的问题。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，曲面过渡部上螺旋槽的圈数为0.04～0.375圈。采用本变螺距螺杆的真空泵通过大量的试验证实与现有技术相比至少能缩短热机时间40％以上。吸气部和排气部之间通过曲面过渡部相连，使吸气部上的螺旋槽和排气部上的螺旋槽平缓过渡，既能使螺杆更容易制造，又有效地保证真空泵运行的稳定性。同时大幅度地缩短了压缩过渡部的长度，在不减少螺杆螺旋总圈数的情况，能缩短螺杆的长度，进而能使真空泵体积更小。

Description

一种螺杆真空泵的螺杆

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干式螺杆真空泵变螺距螺杆，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。在实际生产中，客户认为上述真空泵的热机时间过长，影响生产效率，进而申请人希望能缩短热机时间。

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缩短螺杆真空泵的热机时间。

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；吸气部与排气部之间具有曲面过渡部；曲面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，曲面过渡部上螺旋槽从一端到另一端螺距非线性逐渐缩小；曲面过渡部上螺旋槽的圈数为0.04～0.375圈。

本螺杆真空泵的螺杆的吸气部和排气部之间通过较小螺旋角度的曲面过渡部相连；大幅度地缩短了热通道长度；进而有效地缩短了热机时间。

本螺杆真空泵的螺杆为一体式结构，采用金属锻造圆棒加工而成，避免了铸造加工而成的螺杆存在的造成材质不均、有孔和疏松等问题。同时还避免了分体制造而造成制造难度和装配难度高、精度难保证及间隙难控制等问题。

在上述的螺杆真空泵的螺杆中，所述曲面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：t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为曲面过渡部上螺旋槽的圈数；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，所述曲面过渡部上螺旋槽螺距非线性变化规律符合下式：

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

其中：t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为曲面过渡部上螺旋槽的圈数；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

曲面过渡部上螺旋槽包缠曲线非线性变化规律和曲面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：所述曲面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：t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为曲面过渡部上螺旋槽的圈数；p₁为进气部上螺旋槽的螺距；p为排气部上螺旋槽的螺距。

在上述的干式螺杆真空泵变螺距螺杆中，所述曲面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：t₁为吸气部上螺旋槽的圈数；t₂为曲面过渡部上螺旋槽的圈数；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，所述杆体上螺旋槽的螺旋总圈数大于等于5圈，吸气部上螺旋槽的缠绕圈数为1～3圈。

采用本变螺距螺杆的真空泵通过大量的试验证实与现有技术相比至少能缩短热机时间40％以上。

吸气部和排气部之间通过曲面过渡部相连，使吸气部上的螺旋槽和排气部上的螺旋槽平缓过渡，既能使螺杆更容易制造，又有效地保证真空泵运行的稳定性。同时大幅度地缩短了曲面过渡部的长度，在不减少螺杆螺旋总圈数的情况，能缩短螺杆的长度，进而能使真空泵体积更小。

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、曲面过渡部；5、排气部。

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。

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5，吸气部3上螺旋槽2的螺距不变，排气部5上螺旋槽2的螺距不变，排气部5上螺旋槽2的螺距小于吸气部3上螺旋槽2的螺距；吸气部3与排气部5之间具有曲面过渡部4；曲面过渡部4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5上螺旋槽2相接，曲面过渡部4上螺旋槽2从一端到另一端螺距非线性逐渐缩小。

本螺杆真空泵的螺杆为一体式结构，采用金属锻造圆棒加工而成。

螺旋槽的螺旋总圈数为5圈，吸气部3上螺旋槽2的缠绕圈数为1圈；曲面过渡部4上螺旋槽2的圈数为0.04圈；排气部5上螺旋槽2的缠绕圈数为3.96圈。

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。曲面过渡部4上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=cp+0.04\×\[cp(25t-25)-\frac{(c-1)p{(25t-25)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(25t-25)}^3(25t-26)}{2}\],$ $1\≤t\≤1.04;$

其中：c为干式螺杆真空泵的整体压缩比，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距；作为优选1.5≤c≤10。

如图3所示，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。曲面过渡部4上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}{f}^{\′}\left(t\right)=\mathrm{cp}-\frac{3(c-1)p{(25t-25)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(25t-25)}^2(25t-26)}{2}+\frac{(c-1)p{(25t-25)}^3}{2},\\ 1\≤t\≤1.04;\end{array}$

其中：c为干式螺杆真空泵的整体压缩比，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

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：螺旋槽的螺旋总圈数为6圈；吸气部3上螺旋槽2的缠绕圈数为1.5圈；曲面过渡部4上螺旋槽2的圈数为0.25圈；排气部5上螺旋槽2的缠绕圈数为4.25圈。

曲面过渡部4上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=1.5cp+0.25\×\[cp(4t-6)-\frac{(c-1)p{(4t-6)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{(4t-6)}^3(4t-7)}{2}\],1.5\≤t\≤1.75;$

其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

曲面过渡部4上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{(4t-6)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{(4t-6)}^2(4t-7)}{2}+\frac{(c-1)p{(4t-6)}^3}{2},1.5\≤t\≤1.75;$

其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5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：螺旋槽的螺旋总圈数为7圈；吸气部3上螺旋槽2的缠绕圈数为2圈。曲面过渡部4上螺旋槽2的圈数为0.375圈。排气部5上螺旋槽2的缠绕圈数为4.625圈。

曲面过渡部4上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$\begin{array}{c}f\left(t\right)=2\mathrm{cp}+0.375\×[\mathrm{cp}\left(\frac{t-2}{0.375}\right)-\frac{(c-1)p{\left(\frac{t-2}{0.375}\right)}^3}{2}+\frac{(c-1)p{\left(\frac{t-2}{0.375}\right)}^3(\frac{t-2}{0.375}-1)}{2}],\\ 2\≤t\≤2.375;\end{array}$

其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

曲面过渡部4上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=cp-\frac{3(c-1)p{\left(\frac{t-2}{0.375}\right)}^2}{2}+\frac{3(c-1)p{\left(\frac{t-2}{0.375}\right)}^2(\frac{t-2}{0.375}-1)}{2}+\frac{(c-1)p{\left(\frac{t-2}{0.375}\right)}^3}{2},$

$2\≤t\≤2.375;$ 其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

实施例四

本实施例同实施例三的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：曲面过渡部4上螺旋槽2包缠曲线非线性变化规律符合下式：

$f\left(t\right)=2cp+\frac{c+1}{2}p(t-2)+0.375\frac{(c-1)p}{2}sin(\frac{\mathrm{\π}}{0.375}t-\frac{2\mathrm{\π}}{0.375}),2\≤t\≤2.375;$

其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

曲面过渡部4上螺旋槽2螺距非线性变化规律符合下式：

$f^{\′}\left(t\right)=\frac{c+1}{2}p+\frac{(c-1)p}{2}cos(\frac{\mathrm{\π}}{0.375}t-\frac{2\mathrm{\π}}{0.375}),2\≤t\≤2.375;$

其中：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，即p₁为进气部上螺旋槽2的螺距；p为排气部5上螺旋槽2的螺距。

Claims (4)

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(5)，吸气部(3)上螺旋槽(2)的螺距不变，排气部(5)上螺旋槽(2)的螺距不变，排气部(5)上螺旋槽(2)的螺距小于吸气部(3)上螺旋槽(2)的螺距；吸气部(3)与排气部(5)之间具有曲面过渡部(4)；曲面过渡部(4)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(5)上螺旋槽(2)相接，曲面过渡部(4)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，曲面过渡部(4)上螺旋槽(2)的圈数为0.04～0.375圈；所述曲面过渡部(4)上螺旋槽(2)包缠曲线非线性变化规律符合下式：

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为曲面过渡部(4)上螺旋槽(2)的圈数；c为干式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(5)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，本螺杆真空泵的螺杆为一体式结构，采用金属锻造圆棒加工而成。

3.根据权利要求1所述的螺杆真空泵的螺杆，其特征在于，所述曲面过渡部(4)上螺旋槽(2)螺距非线性变化规律符合下式：

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为曲面过渡部(4)上螺旋槽(2)的圈数；c为干式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(5)上螺旋槽(2)的螺距。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的螺杆真空泵的螺杆，其特征在于，杆体(1)上螺旋槽(2)的螺旋总圈数大于等于5圈，吸气部(3)上螺旋槽(2)的缠绕圈数为1～3圈。