CN117006048A - 一种干式螺杆真空泵的锥形转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干式螺杆真空泵的锥形转子,包括端面型线相同且相互啮合的阴阳转子;从进气端到排气端,转子的型线连续变化,转子的齿顶逐渐减小而齿根逐渐增大,使转子的内容积逐渐减小;阳转子的端面型线包括依次相连的直线AB、摆线BC、齿顶圆弧段CD、摆线DE、直线EF以及齿根圆弧段FA。本发明的转子泄漏量少,具有更高的容积效率,且易于加工。
Description
技术领域
本发明涉及螺杆真空泵技术领域,尤其涉及一种干式螺杆真空泵的锥形转子。
背景技术
螺杆真空泵在芯片、锂电池、光伏发电等行业生产工艺中大量应用,可以作为流体压力系统中的零部件,是相关工艺程序中的重要装备。采用传统等径或等距螺杆转子的螺杆真空泵,容积变化不连续,内容积比难以做大。而采用变螺距转子的螺杆真空泵,在排气端的螺距较小,导致齿顶较薄,齿顶泄漏量增加,且变螺距转子不易加工,齿顶较薄处的强度也较低。现有的真空泵转子难以同时解决易泄漏和内容积比小的问题,有待改进。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种干式螺杆真空泵的锥形转子,泄漏量少,具有更高的容积效率,且易于加工。
技术方案:为实现上述目的,本发明的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,包括端面型线相同且相互啮合的阴阳转子;从进气端到排气端,转子的型线连续变化,转子的齿顶逐渐减小而齿根逐渐增大,使转子的内容积逐渐减小;阳转子的端面型线包括依次相连的直线AB、摆线BC、齿顶圆弧段CD、摆线DE、直线EF以及齿根圆弧段FA。
进一步地,以阳转子的节圆圆心为原点,以阳转子的节圆圆心与阴转子的节圆圆心的连线为X轴建立平面直角坐标系:阴转子的端面型线包括依次相连的直线A1B1、摆线B1C1、齿顶圆弧段C1D1、摆线D1E1、直线E1F1以及齿根圆弧段F1A1;其中B点位于节圆上且位于Y轴上,直线EF与直线AB关于X轴对称;摆线BC是直线A1B1的共轭曲线,摆线DE与摆线BC关于X轴对称;而且从进气端到排气端,随着锥度的变化,阳转子的直线AB,直线EF,摆线BC,摆线DE的长度逐渐变短;相应地,阴转子直线A1B1,直线E1F1,摆线B1C1,摆线D1E1的长度也逐渐变短。
进一步地,所述直线AB的型线直角坐标系方程为:X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);Y=L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2);式中:L是变量,为直线AB上的点到螺杆真空泵转子中心连线的距离;t1是常数,单位弧度,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角;rFA是齿根圆半径。
进一步地,所述直线EF与直线AB关于X轴对称,所述直线EF的型线直角坐标系方程为:X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);Y=-(L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2))。
进一步地,在进气端的端面型线上,直线AB与齿根圆FA相切于A点,直线EF与齿根圆FA相切于F点。
进一步地,所述摆线BC的型线直角坐标系方程式为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q);
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A);
a=rFA*cos(t1-π/2);
b=rFA*cos(t1-π/2);
式中:A是常数,为两螺杆真空泵转子的中心距;t1是常数,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角。
进一步地,所述摆线段DE与摆线BC关于X轴对称,所述摆线段DE的型线直角坐标系方程为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=-(cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q));
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A)。
进一步地,所述齿顶圆弧段CD的型线直角坐标系方程为:X=Rt*cos(t2);Y=Rt*sin(t2);式中:Rt是齿顶圆半径,Rt=A-rFA;t2是圆弧段CD的圆心角。
进一步地,所述齿根圆弧段FA的型线直角坐标系方程为:X=rFA*cos(t2);Y=rFA*sin(t2);式中:rFA是齿根圆半径;t2是圆弧段CD的圆心角。
进一步地,从进气端到排气端,转子的齿顶圆半径线性减小,而齿根圆半径线性增大。
有益效果:本发明的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,从进气端到排气端,转子的型线连续变化,转子的齿顶逐渐减小而齿根逐渐增大,实现内容积变化的功能,并且不会形成较薄的齿顶,泄漏更少;转子的端面型线包括依次相连的直线AB、摆线BC、齿顶圆弧段CD、摆线DE、直线EF以及齿根圆弧段FA,成型后的转子的内容积比较大,具有更高的容积效率,且给出了各直线段及曲线段的型线直角坐标系方程,方便转子进行加工。
附图说明
附图1为本发明的螺杆真空泵转子进气端型线结构示意图;
附图2为螺杆真空泵转子排气端型线结构啮合线图;
附图3为干式螺杆真空泵的锥形转子三维图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至3所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,包括端面型线相同且相互啮合的阳转子和阴转子。传统的变螺距转子中,是采用螺距变化的方式来使转子的内容积逐渐变化的。而在本发明中,从转子的进气端到排气端,转子的型线连续变化,转子的齿顶圆逐渐减小而齿根圆逐渐增大,同样能够使转子的内容积从进气端到排气端逐渐减小,而且由于不会形成较薄的齿顶,所以泄漏量更少。
其中,阳转子的端面型线包括沿逆时针依次相连的直线AB、摆线BC、齿顶圆弧段CD、摆线DE、直线EF以及齿根圆弧段FA,使齿顶圆弧段与齿根圆弧段通过直线和摆线过渡连接,转子端面型线连接过渡更加自然,过渡时的转折角度较小,进而形成易加工结构。
如附图1中所示,阳转子和阴转子相互啮合,以阳转子的节圆圆心O1为原点,以阳转子的节圆圆心O1与阴转子的节圆圆心O2的连线为X轴建立平面直角坐标系。阴阳转子的节圆圆心即为阴阳转子的中心。所述阴转子的端面型线包括依次相连的直线A1B1、摆线B1C1、齿顶圆弧段C1D1、摆线D1E1、直线E1F1以及齿根圆弧段F1A1。则阳转子上各部分线段满足以下关系:B点位于节圆上且位于Y轴上,直线EF与直线AB关于X轴对称;摆线BC是直线A1B1的共轭曲线,摆线DE与摆线BC关于X轴对称。而且从进气端到排气端,随着锥度的变化,阳转子的直线AB,直线EF,摆线BC,摆线DE的长度逐渐变短;相应地,阴转子直线A1B1,直线E1F1,摆线B1C1,摆线D1E1的长度也逐渐变短。
其中,所述直线AB的型线直角坐标系方程具体为:
X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
Y=L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
在上式中:L是变量,为直线AB上的点到螺杆真空泵转子中心连线的距离;t1是常数,单位弧度,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角;rFA是齿根圆半径。
所述直线EF与直线AB关于X轴对称,所述直线EF的型线直角坐标系方程为:
X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
Y=-(L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2))。
如附图1中所示,在进气端的端面型线上,直线AB与齿根圆FA相切于A点,直线EF与齿根圆FA相切于F点。
所述摆线BC的型线直角坐标系方程式为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q);
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A);
a=rFA*cos(t1-π/2);
b=rFA*cos(t1-π/2);
式中:A是常数,为两螺杆真空泵转子的中心距;t1是常数,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角。
所述摆线段DE与摆线BC关于X轴对称,所述摆线段DE的型线直角坐标系方程为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=-(cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q));
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A)。
所述齿顶圆弧段CD的型线直角坐标系方程为:
X=Rt*cos(t2);
Y=Rt*sin(t2);
式中:Rt是齿顶圆半径,Rt=A-rFA;t2是圆弧段CD的圆心角。
所述齿根圆弧段FA的型线直角坐标系方程为:
X=rFA*cos(t2);
Y=rFA*sin(t2);
式中:rFA是齿根圆半径;t2是圆弧段CD的圆心角。
此外,如附图3中所示,从进气端到排气端,转子的齿顶圆半径线性减小,而齿根圆半径线性增大,以使转子的内容积逐渐变化。
通过上述各个直线段或曲线段的型线直角坐标系方程,对转子的型线结构做进一步限定,造型简单,且没有较薄的齿顶部分,易于加工。
普通的转子很难在泄漏量少和内容积比大之间找到平衡点,往往是泄漏量少的转子其内容积比也小,内容积比大的转子其泄漏量也大,而本发明通过上述型线直角坐标系方程对转子的形状进行限定,使得加工后的转子同时具有面积利用系数大,泄漏量少以及内容积比大的优点,能够有效提高转子的容积效率和绝热效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:包括端面型线相同且相互啮合的阴阳转子;从进气端到排气端,转子的型线连续变化,转子的齿顶逐渐减小而齿根逐渐增大,使转子的内容积逐渐减小;阳转子的端面型线包括依次相连的直线AB、摆线BC、齿顶圆弧段CD、摆线DE、直线EF以及齿根圆弧段FA。
2.根据权利要求1所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:以阳转子的节圆圆心为原点,以阳转子的节圆圆心与阴转子的节圆圆心的连线为X轴建立平面直角坐标系:阴转子的端面型线包括依次相连的直线A1B1、摆线B1C1、齿顶圆弧段C1D1、摆线D1E1、直线E1F1以及齿根圆弧段F1A1;
其中B点位于节圆上且位于Y轴上,直线EF与直线AB关于X轴对称;摆线BC是直线A1B1的共轭曲线,摆线DE与摆线BC关于X轴对称;
而且从进气端到排气端,随着锥度的变化,阳转子的直线AB,直线EF,摆线BC,摆线DE的长度逐渐变短;相应地,阴转子直线A1B1,直线E1F1,摆线B1C1,摆线D1E1的长度也逐渐变短。
3.根据权利要求2所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述直线AB的型线直角坐标系方程为:
X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
Y=L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
式中:L是变量,为直线AB上的点到螺杆真空泵转子中心连线的距离;t1是常数,单位弧度,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角;rFA是齿根圆半径。
4.根据权利要求3所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述直线EF与直线AB关于X轴对称,所述直线EF的型线直角坐标系方程为:
X=L*cos(t1)+rFA*cos(t1-π/2);
Y=-(L*sin(t1)+rFA*cos(t1-π/2))。
5.根据权利要求4所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:在进气端的端面型线上,直线AB与齿根圆FA相切于A点,直线EF与齿根圆FA相切于F点。
6.根据权利要求2所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述摆线BC的型线直角坐标系方程式为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q);
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A);
a=rFA*cos(t1-π/2);
b=rFA*cos(t1-π/2);
式中:A是常数,为两螺杆真空泵转子的中心距;t1是常数,为直线AB与螺杆真空泵转子中心连线的夹角。
7.根据权利要求6所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述摆线段DE与摆线BC关于X轴对称,所述摆线段DE的型线直角坐标系方程为:
X=A-(A*cos(q)-cos(2*q)*(a+L*cos(t1))-sin(2*q)*(b+L*sin(t1)));
Y=-(cos(2*q)*(b+L*sin(t1))-sin(2*q)*(a+L*cos(t1))+A*sin(q));
q=t1-acos((2L+2a*cos(t1)+2b*sin(t1))/A)。
8.根据权利要求2所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述齿顶圆弧段CD的型线直角坐标系方程为:
X=Rt*cos(t2);
Y=Rt*sin(t2);
式中:Rt是齿顶圆半径,Rt=A-rFA;t2是圆弧段CD的圆心角。
9.根据权利要求8所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:所述齿根圆弧段FA的型线直角坐标系方程为:
X=rFA*cos(t2);
Y=rFA*sin(t2);
式中:rFA是齿根圆半径;t2是圆弧段CD的圆心角。
10.根据权利要求2所述的一种干式螺杆真空泵的锥形转子,其特征在于:从进气端到排气端,转子的齿顶圆半径线性减小,而齿根圆半径线性增大。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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