CN114837939A - 螺杆转子及螺杆真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种螺杆转子及螺杆真空泵，涉及螺杆转子领域。该螺杆转子的端面型线包括：基本曲线L,基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA，圆弧DE为叶峰圆圆弧，叶峰圆的圆心O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为b,圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w,圆弧包络线CD和齿顶圆圆弧EA均与圆弧DE相切，圆弧包络线CD和摆线AB均与齿根圆圆弧BC相切，圆弧包络线CD和齿根圆相切无尖点，圆弧DE与齿顶圆相切无尖点，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

Description

螺杆转子及螺杆真空泵

技术领域

本发明涉及螺杆转子领域，具体而言，涉及一种螺杆转子及螺杆真空泵。

背景技术

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等。

现有技术中，由于螺杆转子的端面型线具有尖点，造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响了螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

发明内容

本发明提供了一种螺杆转子及螺杆真空泵，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种螺杆转子，所述螺杆转子的端面型线包括：

基本曲线L，所述基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA；

所述摆线AB的参数方程为：

X1＝Rm*sin(2*t)-2A*sin(t)

Y1＝2A*cos(t)-Rm*cos(2*t)，其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，Rm为齿顶圆半径，A为两个啮合的螺杆转子的端面转子型线的中心距的一半，t为预设参数值；

所述圆弧DE为叶峰圆圆弧，所述叶峰圆的圆心O₂和所述齿顶圆的圆心O₁的距离为b，所述圆心O₂到所述圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w，所述夹角w的取值范围为：[90°，180°]；

所述圆弧包络线CD的参数方程为：

X2＝2*A*cos(t)-b*cos(2*t)-(r+δ)*(A*cos(t)+b*cos(2*t))/((A^2+b^2+2*A*b*cos(t))^(1/2))

Y2＝2*A*sin(t)-b*sin(2*t)+(r+δ)*(b*sin(2*t)-A*sin(t))/((A^2-b^2+2*A*b*cos(t))^(1/2))

其中，b+r＝Rm，b＝(Rm^2-a^2)/(2*(r+Rm*cos(π/2z)))，X2和Y2是圆弧包络线CD上点的直角坐标，r为叶峰圆半径，δ为螺杆转子间隙；

所述圆弧包络线CD和所述齿顶圆圆弧EA均与所述圆弧DE相切，所述圆弧包络线CD和所述摆线AB均与所述齿根圆圆弧BC相切。

可选地，所述摆线AB的参数方程中，t的取值范围为[0，arccos(2A/(2*Rm))]。

可选地，所述圆弧包络线CD的参数方程中，t的取值范围为[0,p i/(2*z)]，参数z为设计系数。

可选地，所述基本曲线L的数目为两条，两条所述基本曲线L首尾依次连接。

可选地，所述基本曲线L的数目为三条，三条所述基本曲线L首尾依次连接。

可选地，所述基本曲线L的数目为四条，四条所述基本曲线L首尾依次连接。

可选地，所述基本曲线L的数目为五条，五条所述基本曲线L首尾依次连接。

可选地，所述z的取值为5。

可选地，所述z的取值为4。

本发明的实施例还提供了一种螺杆真空泵，包括泵体及上述的螺杆转子，两个所述螺杆转子相互啮合；

其中一个所述螺杆转子的点A、所述齿根圆圆弧BC及所述圆弧包络线CD分别用于啮合另一个所述螺杆转子的所述摆线AB、所述齿根圆圆弧EA以及所述圆弧DE。

本发明实施例的螺杆转子及螺杆真空泵的有益效果包括，例如：

本发明的实施例提供了一种螺杆转子，螺杆转子的端面型线包括：基本曲线L,基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA，圆弧DE为叶峰圆圆弧，叶峰圆的圆心O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为b,圆心O2到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w,圆弧包络线CD和齿顶圆圆弧EA均与圆弧DE相切，圆弧包络线CD和摆线AB均与齿根圆圆弧BC相切，圆弧包络线CD和齿根圆相切无尖点，圆弧DE与齿顶圆相切无尖点，端面型线均平滑过渡，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

本发明的实施例还提供了一种螺杆真空泵，包括泵体及上述的螺杆转子，两个螺杆转子相互啮合，其中一个螺杆转子的点A、齿根圆圆弧BC及圆弧包络线CD分别用于啮合另一个螺杆转子的摆线AB、齿根圆圆弧EA以及圆弧DE，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明的实施例中提供的单头螺杆转子端面型线的示意图；

图2为本发明的实施例中提供的单头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图3为本发明的实施例中提供的双头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图4为本发明的实施例中提供的三头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图5为本发明的实施例中提供的四头螺杆转子端面型线啮合的示意图；

图6为本发明的实施例中提供的五头螺杆转子端面型线啮合的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等。现有技术中，由于螺杆转子的端面型线具有尖点，造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响了螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

有鉴于此，本发明的实施例中提供的螺杆转子及螺杆真空泵可以解决这一问题。

请参考图1-图6，本实施例提供了一种螺杆转子及螺杆真空泵，接下来将对其进行详细的描述。

请先参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种螺杆真空泵，具体为双螺杆真空泵，其包括泵体及螺杆转子，该螺杆转子为单头螺杆转子，两个螺杆转子相互啮合，其中一个螺杆转子的点A、齿根圆圆弧BC及圆弧包络线CD分别用于啮合另一个螺杆转子的摆线AB、齿根圆圆弧EA以及圆弧DE。

具体地，即单头螺杆转子的端面型线上的点A、齿根圆圆弧BC及圆弧包络线CD分别用于啮合另一个单头螺杆转子的端面型线上的摆线AB、齿根圆圆弧EA以及圆弧DE。

该螺杆转子的端面型线包括一个基本曲线L,该基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA，且摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA依次首尾连接，以形成单头螺杆转子的端面型线。圆弧DE为叶峰圆圆弧，叶峰圆的圆心O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为b,圆心O2到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w,圆弧包络线CD和齿顶圆圆弧EA均与圆弧DE相切，圆弧包络线CD和摆线AB均与齿根圆圆弧BC相切。

所以圆弧包络线CD和齿根圆相切无尖点，圆弧DE与齿顶圆相切无尖点，避免了螺杆转子在加工过程中，刀具发生跳动，出现过渡不良的现象，同时，也能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

其中，摆线AB的参数方程为：

X1＝Rm*sin(2*t)-2A*sin(t)

Y1＝2A*cos(t)-Rm*cos(2*t)，其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，Rm为齿顶圆半径，A为两个啮合的螺杆转子的端面转子型线的中心距的一半，也就是半径为Ra的节圆半径，t为预设参数值。

其中，圆弧DE为叶峰圆圆弧，叶峰圆半径为r，叶峰圆的圆心O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为b，圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w，夹角w的取值范围为：[90°，180°]，具体地，在本实施例汇总，夹角w的取值为135°。此外圆心O₂位于该单头螺杆转子的端面转子型线内。

此外，圆弧包络线CD的参数方程为：

X2＝2*A*cos(t)-b*cos(2*t)-(r+δ)*(A*cos(t)+b*cos(2*t))/((A^2+b^2+2*A*b*cos(t))^(1/2))

Y2＝2*A*sin(t)-b*sin(2*t)+(r+δ)*(b*sin(2*t)-A*sin(t))/((A^2-b^2+2*A*b*cos(t))^(1/2))

其中，在本实施例中，b+r＝Rm，b＝(Rm^2-a^2)/(2*(r+Rm*cos(π/2z)))，X2和Y2是圆弧包络线CD上点的直角坐标，r为叶峰圆半径，δ为螺杆转子间隙，即δ为两个螺杆转子的端面型线的啮合间隙，例如δ可以为0.1mm-0.2mm。

在本实例中，摆线AB的参数方程中，t的取值范围为[0,arccos(2A/(2*Rm))]，圆弧包络线CD的参数方程中，t的取值范围为[0,p i/(2*z)]，参数z为设计系数，z的取值可以为2、3、4、5，可以根据具体情况选取z的取值，当z的取值越大时，螺杆转子的端面型线的面积利用系数也会越大。

同时，在本实施例中，两个相互啮合的螺杆转子的端面型线是相同的，其可以使用同步齿轮进行传动。

请继续参考图3到图6，基本曲线L的数目也可以其他条数，以形成多头螺杆转子，能够解决单头螺杆转子存在的动平衡问题，减少震动，例如基本曲线L的数目为两条，两条基本曲线L首尾依次连接，形成双头螺杆转子，基本曲线L的数目为三条，三条基本曲线L首尾依次连接，形成三头螺杆转子，基本曲线L的数目为四条，四条基本曲线L首尾依次连接，形成四头螺杆转子，基本曲线L的数目为五条，五条基本曲线L首尾依次连接，形成五头螺杆转子。

综上所述，该螺杆转子的端面型线包括：基本曲线L,基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA，圆弧DE为叶峰圆圆弧，叶峰圆的圆心O₂和齿顶圆的圆心O₁的距离为b,圆心O₂到圆心O₁的直线和摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w,圆弧包络线CD和齿顶圆圆弧EA均与圆弧DE相切，圆弧包络线CD和摆线AB均与齿根圆圆弧BC相切，圆弧包络线CD和齿根圆相切无尖点，圆弧DE与齿顶圆相切无尖点，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

同时，该螺杆转子减小了泄露三角形的面积，减少了泵的级间反流，以及生产该螺杆转子时，检测方式可以通过普通三轴三坐标配备测针关节对凹齿面和斜齿面进行检验，降低了检验难度。

该螺杆真空泵包括泵体及上述的螺杆转子，两个螺杆转子相互啮合，其中一个螺杆转子的点A、齿根圆圆弧BC及圆弧包络线CD分别用于啮合另一个螺杆转子的摆线AB、齿根圆圆弧EA以及圆弧DE，其能够避免造成螺杆转子啮合后，在工作的过程中，气密性不好，影响螺杆真空泵的极限真空度及抽速。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种螺杆转子，其特征在于，所述螺杆转子的端面型线包括：

基本曲线L,所述基本曲线L包括依次连接的摆线AB、齿根圆圆弧BC、圆弧包络线CD、圆弧DE以及齿顶圆圆弧EA；

所述摆线AB的参数方程为：

其中，X1和Y1是摆线AB上点的直角坐标，Rm为齿顶圆半径，A为两个啮合的螺杆转子的端面转子型线的中心距的一半，t为预设参数值；

所述圆弧DE为叶峰圆圆弧，所述叶峰圆的圆心O₂到所述齿顶圆的圆心O₁的直线和所述摆线AB的点A及点B连线的延长线的夹角为w,所述夹角w的取值范围为:[90°,180°]；

所述圆弧包络线CD的参数方程为：

其中，X2和Y2是圆弧包络线CD上点的直角坐标，r为叶峰圆半径，δ为螺杆转子间隙，b为所述叶峰圆的圆心O₂和所述齿顶圆的圆心O₁的距离，b+r＝Rm,b＝(Rm^2-a^2)/(2*(r+Rm*cos(π/2z)))；

所述圆弧包络线CD和所述齿顶圆圆弧EA均与所述圆弧DE相切，所述圆弧包络线CD和所述摆线AB均与所述齿根圆圆弧BC相切。

2.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述摆线AB的参数方程中，t的取值范围为[0,arccos(2A/(2*Rm))]。

3.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述圆弧包络线CD的参数方程中，t的取值范围为[0,pi/(2*z)]，参数z为设计系数。

4.根据权利要求3所述的螺杆转子，其特征在于，所述z的取值为5。

5.根据权利要求3所述的螺杆转子，其特征在于，所述z的取值为4。

6.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述基本曲线L的数目为四条，四条所述基本曲线L首尾依次连接。

7.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述基本曲线L的数目为五条，五条所述基本曲线L首尾依次连接。

8.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述基本曲线L的数目为两条，两条所述基本曲线L首尾依次连接。

9.根据权利要求1所述的螺杆转子，其特征在于，所述基本曲线L的数目为三条，三条所述基本曲线L首尾依次连接。

10.一种螺杆真空泵，其特征在于，包括泵体及两个权利要求1-9任一项所述的螺杆转子，两个所述螺杆转子相互啮合；

其中一个所述螺杆转子的点A、所述齿根圆圆弧BC及所述圆弧包络线CD分别用于啮合另一个所述螺杆转子的所述摆线AB、所述齿根圆圆弧EA以及所述圆弧DE。

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