CN104712553A - 一种三螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三螺杆泵，该三螺杆泵包括泵体、主动螺杆和两根从动螺杆，所述泵体与所述从动螺杆之间轴向安装有衬套，主动螺杆和从动螺杆啮合位于所述衬套内，所述衬套由第一衬套、第二衬套、第三衬套连接而成，螺杆齿形采用阿基米德螺线或类阿基米德螺线，衬套采用分段形式，提高了每段衬套螺杆配合孔的加工精度，螺杆齿形采用阿基米德螺线或类阿基米德螺线，减小流动阻碍小或减小流体脉动，提高三螺杆泵的容积效率。

Description

一种三螺杆泵

技术领域

本发明涉及一种三螺杆泵。

背景技术

目前，三螺杆泵已广泛应用在各个领域，如冶金、机械、电力、船舶等行业。传统三螺杆泵的从动螺杆又细又长，刚性较差，在加工和运行时不可避免会产生挠度变形，影响其与主动螺杆螺旋型面之间的啮合间隙，同时也影响从动螺杆螺旋面外圆与衬套内孔之间的间隙。间隙过小，易使产品在运行时发生“抱轴”乃至卡死的不良后果；间隙过大又会使泵的容积效率下降。所以传统的三螺杆泵输出压力较低，流量较小。同时，如图6，三螺杆泵的齿形一般由点啮合摆线组成，流体的流阻较大，且主动螺杆与从动螺杆之间间隙较大，导致泄漏量较多，三螺杆泵的容积效率低下。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题而通过结构改进和齿形改进，提高一种提高配合精度高、减小泄漏量、减小流阻、提高容积效率的三螺杆泵。

本发明为解决所述技术问题而采用的技术方案是：

一种三螺杆泵，该三螺杆泵包括泵体、主动螺杆和两根从动螺杆，所述泵体与所述从动螺杆之间轴向安装有衬套，主动螺杆和从动螺杆啮合位于所述衬套内，泵体的两端分别安装有前盖和后盖，泵体和后盖之间设有密封垫，且泵体和后盖通过螺钉连接，主动螺杆通过轴承安装在前盖上，泵体和前盖之间设有O型圈，泵体和前盖通过固定件连接，前盖内主动螺杆上安装有挡圈，挡圈与所述轴承之间设有密封件，主动螺杆的驱动端伸至前盖的外部，前盖内的主动螺杆的驱动端上设有圆环状的平衡凸台；与前盖和后盖相邻的所述泵体的径向上分别设有吸入口和排出口。

进一步地，所述衬套由第一衬套、第二衬套、第三衬套连接而成，所述第一衬套、第二衬套、第三衬套轴向两端分别开设有与主动螺杆和两个从动螺杆配合的孔，所述第一衬套与第二衬套、第二衬套与第三衬套之间通过固定件连接。

进一步地，所述主动螺杆的螺杆头数为2n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，阿基米德螺线b1c1和阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段；从动螺杆5的螺杆头数为n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，阿基米德螺线f2a2和阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段。

进一步地，所述主动螺杆的螺杆头数为2n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、类阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、类阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，类阿基米德螺线b1c1和类阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段；从动螺杆5的螺杆头数为n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、类阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、类阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，类阿基米德螺线f2a2和类阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段；所述类阿基米德螺线的极径方程为ρ＝α×f(t)+β，其中，方程ρ＝α×f(t)+β连续且一阶导数连续，即在起点和终点两个端点处dρ/dt＝0，由此可选择满足条件的曲线，其中，α和β为常数。

进一步地，所述主动螺杆与从动螺杆啮合，主动螺杆的齿深与从动螺杆的齿高相等。

进一步地，所述密封件为从里到外依次连接的石墨油封和内骨架旋转轴密封圈。

本发明的有益效果：与现有技术相比，衬套采用分段形式，缩短了衬套的轴向长度，提高了每段衬套螺杆配合孔的加工精度，保证了螺杆与衬套的配合精度，从而有效避免了细长的从动螺杆的加工和装配的变形，减小了泄露量。主动螺杆与从动螺杆齿形的型线形成共轭曲线，优化啮合密封。螺杆齿形采用阿基米德螺线，阿基米德螺线的曲率变化方向是逐渐减小的，对流体的流动阻碍小，提高三螺杆泵的工作效率。或者螺杆齿形采用类阿基米德螺线，类阿基米德螺线曲线过渡光滑，流体脉动较小，使得流动稳定，提高三螺杆泵的容积效率。

附图说明

图1是本发明的三螺杆泵的结构示意图。

图2是本发明的三螺杆泵的衬套的结构示意图。

图3是本发明的三螺杆泵的主动螺杆的径向截面图。

图4是发明的三螺杆泵的从动螺杆的径向截面图。

图5是发明的三螺杆泵的主动螺杆与从动螺杆的啮合曲线图。

图6是现有的三螺杆的主动螺杆与从动螺杆的啮合状态图。

图中各部件名称如下：

后盖1、螺钉2、泵体3、主动螺杆4、从动螺杆5、衬套6、紧固件7、O型圈8、前盖9、轴承10、挡圈11、密封件12、第一衬套61、第二衬套62、第三衬套63

具体实施方式

下面结合附图对本发明的组成结构和工作原理进行详细描述。

第一实施例

参照图1，本发明的三螺杆泵包括泵体3、主动螺杆4和两根从动螺杆5，泵体3与从动螺杆5之间轴向安装有衬套6，主动螺杆4和从动螺杆5啮合位于衬套6内，泵体3的两端分别安装有前盖9和后盖1，泵体3和后盖1之间设有密封垫，且泵体3和后盖1通过螺钉连接，主动螺杆4通过轴承10安装在前盖9上，泵体3和前盖9之间设有O型圈8，泵体3和前盖9通过固定件7连接，前盖9内主动螺杆4上安装有挡圈11，挡圈11与轴承10之间设有密封件12，主动螺杆4的驱动端伸至前盖9的外部，前盖9内的主动螺杆4的驱动端上设有圆环状的平衡凸台；与前盖9和后盖1相邻的泵体3的径向上分别设有吸入口和排出口。密封件12为从里到外依次连接的石墨油封和内骨架旋转轴密封圈。设置挡圈和密封件，提高密封性，减小泄漏量。

参照图2，本发明的衬套6由第一衬套61、第二衬套62、第三衬套63连接而成，第一衬套61、第二衬套62、第三衬套63轴向两端分别开设有与主动螺杆和两个从动螺杆配合的孔，第一衬套61与第二衬套62、第二衬套62与第三衬套63之间通过固定件连接。衬套采用分段形式，缩短了衬套的轴向长度，提高了每段衬套螺杆配合孔的加工精度，保证了螺杆与衬套的配合精度，从而有效避免了细长的从动螺杆的加工和装配的变形，减小了泄露量。

参照图3，本发明的主动螺杆4为六头螺杆，六头螺杆的每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，阿基米德螺线b1c1和阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段。主动螺杆的螺杆头数也可以为2n(n＝1,2,3…)。

参照图4，本发明的从动螺杆5为双头螺杆，双头螺杆的每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，阿基米德螺线f2a2和阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段。从动螺杆的头数也可以为n(n＝1,2,3…)。

参照图5，主动螺杆与从动螺杆啮合，主动螺杆的齿深与从动螺杆的齿高相等。齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1分别与齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2形成共轭曲线，阿基米德螺线b1c1和阿基米德螺线d1e1分别与阿基米德螺线f2a2和阿基米德螺线b2c2，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1分别与圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2形成共轭曲线。

阿基米德螺线的曲率变化方向是逐渐减小的，对流体的流动阻碍小，提高三螺杆泵的工作效率。

第二实施例

在第一实施例的基础上进行改进，将阿基米德螺线替换为类阿基米德螺线，类阿基米德螺线的极径方程为ρ＝α×f(t)+β，其中，方程ρ＝α×f(t)+β连续且一阶导数连续，即在起点和终点两个端点处dρ/dt＝0，由此可选择满足条件的曲线，其中，α和β为常数。

主动螺杆4的螺杆头数为2n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、类阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、类阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，类阿基米德螺线b1c1和类阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段。

从动螺杆5的螺杆头数为n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、类阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、类阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，类阿基米德螺线f2a2和类阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段。主动螺杆的齿形的型线与从动螺杆齿形的型线形成共轭曲线，优化啮合密封。类阿基米德螺线曲线过渡光滑，流体脉动较小，使得流动稳定，提高三螺杆泵的容积效率。

有益效果：衬套采用分段形式，缩短了衬套的轴向长度，提高了每段衬套螺杆配合孔的加工精度，保证了螺杆与衬套的配合精度，从而有效避免了细长的从动螺杆的加工和装配的变形，减小了泄露量。主动螺杆与从动螺杆齿形的型线形成共轭曲线，优化啮合密封。螺杆齿形采用阿基米德螺线，阿基米德螺线的曲率变化方向是逐渐减小的，对流体的流动阻碍小，提高三螺杆泵的工作效率。或者螺杆齿形采用类阿基米德螺线，类阿基米德螺线曲线过渡光滑，流体脉动较小，使得流动稳定，提高三螺杆泵的容积效率。

所述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种三螺杆泵，其特征在于：该三螺杆泵包括泵体、主动螺杆和两根从动螺杆，所述泵体与所述从动螺杆之间轴向安装有衬套，主动螺杆和从动螺杆啮合位于所述衬套内，泵体的两端分别安装有前盖和后盖，泵体和后盖之间设有密封垫，且泵体和后盖通过螺钉连接，主动螺杆通过轴承安装在前盖上，泵体和前盖之间设有O型圈，泵体和前盖通过固定件连接，前盖内主动螺杆上安装有挡圈，挡圈与所述轴承之间设有密封件，主动螺杆的驱动端伸至前盖的外部，前盖内的主动螺杆的驱动端上设有圆环状的平衡凸台；与前盖和后盖相邻的所述泵体的径向上分别设有吸入口和排出口。

2.根据权利要求1所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述衬套由第一衬套、第二衬套、第三衬套连接而成，所述第一衬套、第二衬套、第三衬套轴向两端分别开设有与主动螺杆和两个从动螺杆配合的孔，所述第一衬套与第二衬套、第二衬套与第三衬套之间通过固定件连接。

3.根据权利要求2所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述主动螺杆的螺杆头数为2n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，阿基米德螺线b1c1和阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段；从动螺杆5的螺杆头数为n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，阿基米德螺线f2a2和阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的阿基米德螺线的一段。

4.根据权利要求3所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述主动螺杆与从动螺杆啮合，主动螺杆的齿深与从动螺杆的齿高相等。

5.根据权利要求2所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述主动螺杆的螺杆头数为2n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，沿圆周均匀分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧线a1b1、类阿基米德螺线b1c1、齿根圆弧线c1d1、类阿基米德螺线d1e1、圆弧线e1f1、齿顶圆弧线f1g1顺序连接而成，其中，齿根圆弧线c1d1和齿顶圆弧线f1g1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1为圆心的圆弧线，圆弧线a1b1和圆弧线e1f1均是以主动螺杆径向截面的圆心O1和与主动螺杆啮合的从动螺杆的径向截面的圆心O2的连线的中点为圆心的圆弧线，类阿基米德螺线b1c1和类阿基米德螺线d1e1均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段；从动螺杆5的螺杆头数为n(n＝1,2,3…)，每头螺杆的齿形相同，对称分布，其中一头螺杆的齿形由圆弧包络线e2f2、类阿基米德螺线f2a2、齿顶圆弧线a2b2、类阿基米德螺线b2c2、圆弧包络线c2d2、齿根圆弧线d2g2顺序连接而成，其中，齿顶圆弧线a2b2和齿根圆弧线d2g2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为圆心的圆弧线，圆弧包络线e2f2和圆弧包络线c2d2分别是圆弧线a1b1和圆弧线e1f1的包络线，类阿基米德螺线f2a2和类阿基米德螺线b2c2均是以从动螺杆径向截面的圆心O2为心的类阿基米德螺线的一段；所述类阿基米德螺线的极径方程为ρ＝α×f(t)+β，其中，方程ρ＝α×f(t)+β连续且一阶导数连续，即在起点和终点两个端点处dρ/dt＝0，由此可选择满足条件的曲线，其中，α和β为常数。

6.根据权利要求5所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述主动螺杆与从动螺杆啮合，主动螺杆的齿深与从动螺杆的齿高相等。

7.根据权利要求前述任一项所述的一种三螺杆泵，其特征在于：所述密封件为从里到外依次连接的石墨油封和内骨架旋转轴密封圈。