CN110645172A - 一种螺杆真空泵转子及螺杆真空泵 - Google Patents

Abstract

一种螺杆真空泵转子及螺杆真空泵，转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，伪多项式曲线段A₃A₄，伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅以及齿根圆弧段A₅A₁组成；所述的齿顶圆弧段A₂A₃与伪多项式曲线段A₃A₄相切；两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。本发明增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了经过优化后的螺杆真空泵的容积效率、节能性能以及受力性能等。相比其他常规泵型，有极限真空度高，能效高，易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

Description

一种螺杆真空泵转子及螺杆真空泵

技术领域

本发明属于机械工程设计领域，具体涉及一种螺杆真空泵转子及螺杆真空泵。

背景技术

螺杆真空泵是一种容积式回转泵，多用于获得干燥、低污染的高真空环境、压缩洁净气体，在现代工业中有着广泛的应用。它继承了回转机械寿命长，运转可靠，振动小，噪音低，工作平稳，无喘振现象等诸多优点，同时具有极限真空度高，能效高，无气阀等易损件，强制吸排气，加工简单等特点，近年来，已成为大中型干式真空泵的首选泵型。

螺杆真空泵中的核心部件为两个转子，转子型线的选取决定了转子的结构，从而影响泵的整体运行性能。对转子的优化设计也是设计与制造高性能螺杆真空泵的关键技术。然而，目前螺杆真空泵转子型线的形状参数可变空间不足，导致优化所能寻找到的型线形状单一，导致了采用该型线的螺杆真空泵转子型线已经无法适应于当前多变的应用场合与多变的应用性能要求，而且增加形状参数的可变空间，还能有效的提高优化后的螺杆真空泵性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中螺杆真空泵转子型线形状参数可变空间不足的问题，提供一种螺杆真空泵转子及螺杆真空泵，能够扩展螺杆真空泵转子型线的设计参数空间，消除原有型线的部分尖点，增加螺杆真空泵转子形状的多样性，优化螺杆真空泵的性能。

为了实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种螺杆真空泵转子，转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，伪多项式曲线段A₃A₄，伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅以及齿根圆弧段A₅A₁组成；

所述的齿顶圆弧段A₂A₃与伪多项式曲线段A₃A₄相切；

两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。

所述转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

式中，齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径

由体积大小与抽气速率对齿顶圆弧段半径r₂以及齿根圆弧段半径r₁进行优选。所述转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量，由气体的密封性要求对参数α进行优选。

所述转子型线的伪多项式曲线段A₃A₄的极坐标方程为：

其中，伪多项式次数m为可设计变量，m取大于1的任意实数。

由受力性能与抽气速率多项式对伪多项式次数m进行优选。

所述转子型线的伪多项式曲线段的共轭曲线段A₄A₅的参数方程为：

其中，中间变量x'_A4A5，y'_A4A5表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量γ表示为：

所述转子型线的圆弧段A₅A₁的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量。

本发明还提供了一种螺杆真空泵，具有所述的螺杆真空泵转子。

相较于现有技术，本发明有如下的有益效果：

通过将原始转子型线的渐开线段A₃A₄改为与齿顶圆弧段A₂A₃相切的伪多项式曲线段A₃A₄，相应的，与之啮合的曲线段A₄A₅A₆改为伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅，通过改变伪多项式曲线段A₃A₄的次数也可以改变曲线段A₃A₄与曲线段A₅A₆的形状而改变转子型线形状。加之所选取的伪多项式曲线段A₃A₄与齿顶圆弧段A₂A₃相切从而消除了尖点A₃，也解决了摆线修正带来的空间滞留区域问题。本发明增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了经过优化后的螺杆真空泵的容积效率，节能性能，受力性能等。相比其他常规泵型，有极限真空度高，能效高，易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

附图说明

图1原始转子的型线示意图；

图2本发明转子的型线示意图；

图3本发明转子的型线啮合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，原始螺杆真空泵型线由外摆线段A₁A₂，圆弧段A₂A₃，渐开线段A₃A₄，渐开线段A₄A₅，外摆线段A₅A₆以及圆弧段A₆A₁组成，其中

从图中可见，该类型线由参数r₁，r₂与α唯一决定，独立参数较少。且由于尖点A₃的存在，使得渐开线段A₃A₄A₅需要利用外摆线段A₅A₆进行修正，而这一修正会使转子空间中存在滞留区域，从而影响泵性能。此外，这类型线存在尖点A₂与A₃，导致其在运行过程中转子会产生较大的应力集中问题。

参见图2-3，本发明的螺杆真空泵转子在原始螺杆真空泵型线的基础上，将原始转子型线的渐开线段A₃A₄改为与圆弧段A₂A₃相切的伪多项式曲线A₃A₄，相应的，与之啮合的曲线段A₄A₅A₆改为伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅，通过改变伪多项式曲线段A₃A₄的次数也可以改变曲线段A₃A₄与曲线段A₅A₆的形状而改变转子型线形状。加之所选取的多项式曲线A₃A₄与圆弧段A₂A₃相切，从而解决了尖点A₃，也消除了摆线修正带来的空间滞留区域问题。

本发明螺杆真空泵转子的转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，伪多项式曲线段A₃A₄，伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅以及齿根圆弧段A₅A₁组成。

两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。

转子型线的齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径r_p为：

所述转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

所述转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

其中参数α为可设计变量。

所述转子型线的伪多项式曲线段A₃A₄的极坐标方程为：

其中，伪多项式次数m为可设计变量，m可取≥1的任意实数；

特别的，当m取1时为图1所示的原始传统型线。

所述转子型线的伪多项式曲线段的共轭曲线段A₄A₅的参数方程为：

其中，中间变量x'_A4A5，y'_A4A5表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量γ表示为：

所述转子型线的圆弧段A₅A₁的参数方程为：

所述转子型线可按上述参数方程所求取的曲线段依次首尾连接示出。

综上所述，本发明螺杆真空泵转子的型线由齿顶圆弧段半径r₂，齿根圆弧段半径r₁，齿顶圆弧段中心转角α，伪多项式曲线段的多项式次数m为唯一决定。

本发明具体应用时的设计过程如下：

1、由体积大小与抽气速率优选齿顶圆弧段半径r₂，齿根圆圆弧端半径r₁；

2、由气体的密封性要求优选齿顶宽参数α；

3、由受力性能与抽气速率多项式优选伪多项式曲线段项式次数m；

4、由

确定节圆半径。

本发明的螺杆真空泵转子型线可以消除尖点A₃，增加了转子型线的设计参数空间，从而提高了优化后螺杆真空泵的容积效率，节能性能，受力性能等。相比其他常规泵型，有极限真空度高，能效高，易损件少，结构紧凑，抽气速率高，无喘振，振动噪音小等优点。

以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的条件下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均会落入权利要求所划定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种螺杆真空泵转子，其特征在于：转子型线由首尾依次连接的外摆线段A₁A₂，齿顶圆弧段A₂A₃，伪多项式曲线段A₃A₄，伪多项式曲线的共轭曲线段A₄A₅以及齿根圆弧段A₅A₁组成；

所述的齿顶圆弧段A₂A₃与伪多项式曲线段A₃A₄相切；

两个转子的型线相同，并在转动过程中能够实现相互啮合。

2.根据权利要求1所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

所述转子型线的外摆线段A₁A₂的参数方程为：

式中，齿顶圆弧段半径为r₂，齿根圆弧段半径为r₁，其节圆半径

3.根据权利要求2所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

由体积大小与抽气速率对齿顶圆弧段半径r₂以及齿根圆弧段半径r₁进行优选。

4.根据权利要求2所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

所述转子型线的圆弧段A₂A₃的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量，由气体的密封性要求对参数α进行优选。

5.根据权利要求4所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

所述转子型线的伪多项式曲线段A₃A₄的极坐标方程为：

其中，伪多项式次数m为可设计变量，m取大于1的任意实数。

6.根据权利要求5所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

由受力性能与抽气速率多项式对伪多项式次数m进行优选。

7.根据权利要求5所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

所述转子型线的伪多项式曲线段的共轭曲线段A₄A₅的参数方程为：

其中，中间变量

表示为：

其中，中间变量ρ_P，α与前式中间变量γ表示为：

8.根据权利要求1所述的螺杆真空泵转子，其特征在于：

所述转子型线的圆弧段A₅A₁的参数方程为：

其中，参数α为可设计变量。

9.一种螺杆真空泵，其特征在于：具有权利要求1-8中任意一项所述的螺杆真空泵转子。

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