CN203130514U - 一种双螺杆真空泵及其转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双螺杆真空泵及其转子，所述转子由摆线，齿根圆弧，过渡圆弧，阿基米德螺线，阿基米德螺线共轭包络线，过渡圆弧共轭包络线，齿顶圆弧组成。本实用新型所形成的螺杆真空泵，两转子端面形状完全相同且共轭，无泄漏三角形，并解决了干涉问题。

Description

一种双螺杆真空泵及其转子

技术领域

本实用新型属于机械工程设计领域，具体涉及一种双螺杆真空泵及其转子。

背景技术

双螺杆真空泵中的核心部件就是一对相啮合的旋向相反的转子，转子型线的设计直接影响到泵的性能，转子型线研究既是双螺杆真空泵热动力性能研究的基础，也是优化型线设计、提高整机性能的关键。作为商业机密，实际可用的螺杆型线在国外的文献中报道很少。

梯形转子齿形的双螺杆真空泵具有较广泛的应用，但是其存在的问题有两个，一个是存在较大的泄露三角形，增大了泄漏量；另一个是干涉问题，在齿根处容易出现干涉，需要进行修正，而修正往往会导致泄露量的进一步加大。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型提供了一种双螺杆真空泵及其转子。由该转子形成的真空泵没有泄露三角形，不存在干涉问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种双螺杆真空泵转子，由摆线、小圆弧、过渡圆弧、阿基米德螺线、阿基米德螺线共轭包络线、过渡圆弧共轭包络线，以及大圆弧七条曲线依次连接而成，其中，小圆弧与大圆弧为同心圆且圆心角相等并分别位于圆心两侧；所述摆线的起点和终点、小圆弧和大圆弧的圆心，以及阿基米德螺线的终点位于同一条直线上，所述摆线的曲率中心与大圆弧分别位于摆线的两侧，所述过渡圆弧共轭包络线是指过渡圆弧的共轭包络线。

所述过渡圆弧与过渡圆弧共轭包络线以相同的极角分别位于大圆弧或小圆弧的圆心两侧。

所述阿基米德螺线与阿基米德螺线共轭包络线以相同的极角分别位于大圆弧或小圆弧的圆心两侧。

所述小圆弧为转子的齿根圆弧。

所述大圆弧为转子的齿顶圆弧。

所述过渡圆弧光滑连接所述小圆弧和阿基米德螺线。

一种基于上述转子的双螺杆真空泵，所述双螺杆真空泵主要由相啮合的旋向相反的第一和第二转子组成，所述第一和第二转子共轭且齿形相同。

与现有技术相比，本实用新型转子及基于该转子的真空泵至少具有以下优点：本实用新型转子由摆线a1b1、小圆弧b1c1、过渡圆弧c1d1、阿基米德螺线d1e1、阿基米德螺线共轭包络线e1f1、过渡圆弧共轭包络线f1g1，以及大圆弧g1a1七条曲线依次连接而成，其中，小圆弧b1c1与大圆弧g1a1为同心圆且圆心角相等并分别位于圆心两侧；所述摆线a1b1的起点a1和终点b1、小圆弧b1c1和大圆弧g1a1圆心O1，以及阿基米德螺线的终点e1位于同一条直线上，且摆线a1b1的曲率中心与大圆弧分别位于摆线a1b1的两侧，所述过渡圆弧共轭包络线f1g1是指过渡圆弧c1d1的共轭包络线。这样，第一转子的摆线a1b1和第二转子的摆线a2b2所产生的啮合线顶点能到达气缸孔的交线，完全消除了泄露三角形的泄露影响。另外，采用过渡圆弧的光滑过渡，避免了在齿根处发生干涉，所产生的型线无需进一步的修正。

附图说明

图1为本实用新型所述双螺杆真空泵转子的端面型线；

图2为过渡圆弧光滑连接齿根圆弧和阿基米德螺线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所述双螺杆真空泵转子型线如图1所示，第一转子的型线由首尾相接的摆线a1b1，齿根圆弧（或者小圆弧）b1c1，过渡圆弧c1d1，阿基米德螺线d1e1，阿基米德螺线共轭包络线e1f1，过渡圆弧共轭包络线f1g1，齿顶圆弧（或者大圆弧）g1a1组成；第二转子型线和第一转子相同。

其中，小圆弧b1c1与大圆弧g1a1为同心圆且圆心角相等并分别位于圆心两侧；所述摆线a1b1的起点a1和终点b1、小圆弧b1c1和大圆弧g1a1的圆心O1，以及阿基米德螺线的终点e1位于同一条直线上，所述摆线a1b1的曲率中心与大圆弧g1a1分别位于摆线a1b1的两侧，所述过渡圆弧共轭包络线f1g1是指过渡圆弧c1d1的共轭包络线。

具体形成方法如下：

生成第一转子的摆线a1b1，由第二转子的摆线起点a2的点啮合摆线生成，方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{a1b1}=-(D/2\×\sin (2\×t_1)-A\×\sin \left(t_1\right));\\ Y_{a1b1}=-(A\×\cos \left(t_1\right)-D/2\×\cos (2\×t_1));\end{array}\right.$

0≤t₁≤acos(((D/2)²+A²-(D/2)²)/(D×A))

其中，X_a1b1为摆线a1b1的X坐标，Y_a1b1为摆线a1b1的Y坐标，D为齿顶圆弧直径，d为齿根圆弧直径，t₁为啮合时转角，A为一对转子的中心距，A=(D+d)/2；第二转子的摆线a2b2与第一转子的摆线a1b1相同。

如图2所示，生成原始阿基米德螺线d1’e1，方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{{d1}^{\′}e1}=(\frac{4\×(r-d/2)\×(t_2-\mathrm{\π}/4)}{\mathrm{\π}}+d/2)\×\cos \left(t_2\right);\\ Y_{{d1}^{\′}e1}=(\frac{4\×(r-d/2)\×(t_2-\mathrm{\π}/4)}{\mathrm{\π}}+d/2)\×\sin \left(t_2\right);\end{array}\right.$

π/4≤t₂≤π/2

其中，X_d1’e1为原始阿基米德螺线的Ｘ坐标，Ｙ_d1’e1为原始阿基米德螺线的Ｙ坐标，t₂为该段曲线的角度坐标。

如图2所示，生成过渡圆弧c1d1，选取一个半径为r0的圆弧，使其分别与原始阿基米德螺线d1’e1和齿根圆相切，切点分别为d1和c1。删除d1d1’段曲线，得到c1d1段和d1e1段光滑曲线，即为过渡圆弧c1d1和阿基米德螺线d1e1。第二转子中过渡圆弧c2d2和阿基米德螺线d2e2与第一转子相同。

生成阿基米德螺线共轭包络线e1f1，将第二转子的节圆在第一转子节圆上做纯滚动，使其自转和公转的角速度相同，固结在第二转子上阿基米德螺线d2e2所形成的一系列曲线簇的包络线，即为第一转子的阿基米德螺线共轭包络线e1f1，第二转子的阿基米德螺线共轭包络线e2f2与第一转子相同。

用相同的方法，产生过渡圆弧共轭包络线f1g1，第二转子中过渡圆弧共轭包络线f2g2与第一转子相同。

产生齿根圆弧（即小圆弧）和齿顶圆弧（即大圆弧），以O1为圆心，分别用圆弧连接形成小圆弧b1c1和大圆弧g1a1，即齿根和齿顶圆弧，第二转子小圆弧b2c2和大圆弧g2a2与第一转子相同。

至此，可以产生完整的如图1所示的双螺杆真空泵转子型线。

实施例：

取D为130mm，d为66mm，两转子中心距A为O1O2，本实用新型提供的转子型线形成方式如下：

生成摆线a1b1，方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{a1b1}=-(65\×\sin (2\×t_1)-98\×\sin \left(t_1\right));\\ Y_{a1b1}=-(98\×\cos \left(t_1\right)-65\×\cos (2\×t_1));\end{array}\right.$

0≤t₁≤0.717

第二转子的摆线a2b2与第一转子的摆线a1b1相同。

生成原始阿基米德螺线d1’e1，方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{{d1}^{\′}e1}=(\frac{64\×(t_2-\mathrm{\π}/4)}{\mathrm{\π}}+33)\×\cos \left(t_2\right);\\ Y_{{d1}^{\′}e1}=(\frac{64\×(t_2-\mathrm{\π}/4)}{\mathrm{\π}}+33)\×\sin \left(t_2\right);\end{array}\right.$

π/4≤t₂≤π/2

生成过渡圆弧c1d1，取r0=60mm的圆弧，使其分别与原始阿基米德螺线d1’e1和齿根圆相切，切点分别为d1和c1。删除d1d1’段曲线，得到c1d1段和d1e1段光滑曲线。第二转子中过渡圆弧c2d2和阿基米德螺线d2e2与第一转子相同。

生成阿基米德螺线共轭包络线e1f1，将第二转子的节圆在第一转子节圆上做纯滚动，使其自转和公转的角速度相同，固结在第二转子上阿基米德螺线d2e2所形成的一系列曲线簇的包络线，即为第一转子中阿基米德螺线共轭包络线e1f1，第二转子中阿基米德螺线共轭包络线e2f2与第一转子相同。

用相同的方法，产生过渡圆弧共轭包络线f1g1，第二转子中过渡圆弧共轭包络线f2g2与第一转子相同。

产生齿根圆弧和齿顶圆弧，以O1为圆心，分别用圆弧连接形成齿根圆弧b1c1和齿顶圆弧g1a1，即可得到齿根和齿顶圆弧，第二转子中齿根圆弧b2c2和齿顶圆弧g2a2与第一转子相同。

本文所述角度均用弧度制表示。

至此，可以产生完整的如图1所示的双螺杆真空泵转子型线。分别将第一转子端面和第二转子端面左旋和右旋，即可得到一对互相啮合的转子。

本实用新型所提供的双螺杆真空泵的转子型线具有如下特点：

不存在泄露三角形，由于摆线a1b1，a2b2所产生的啮合线顶点能到达气缸孔的交线，完全消除了泄露三角形的泄露影响。

不存在干涉问题，由于采用了过渡圆弧的光滑过渡，且严格按照共轭条件来设计型线，避免了在齿根处的干涉问题，所产生的型线无需进一步的修正。

基于以上转子齿形及其特点，可以生成具有显著优点的双螺杆真空泵。

Claims (7)

1.一种双螺杆真空泵转子，其特征在于：由摆线（a1b1）、小圆弧（b1c1）、过渡圆弧（c1d1）、阿基米德螺线（d1e1）、阿基米德螺线共轭包络线（e1f1）、过渡圆弧共轭包络线（f1g1），以及大圆弧（g1a1）七条曲线依次连接而成，其中，小圆弧（b1c1）与大圆弧（g1a1）为同心圆且圆心角相等并分别位于圆心两侧；所述摆线（a1b1）的起点（a1）和终点（b1）、小圆弧（b1c1）和大圆弧（g1a1）的圆心，以及阿基米德螺线的终点（e1）位于同一条直线上，所述摆线（a1b1）的曲率中心与大圆弧分别位于摆线（a1b1）的两侧，所述过渡圆弧共轭包络线（f1g1）是指过渡圆弧（c1d1）的共轭包络线。

2.如权利要求1所述的双螺杆真空泵转子，其特征在于：所述过渡圆弧（c1d1）与过渡圆弧共轭包络线（f1g1）以相同的极角分别位于大圆弧或小圆弧的圆心两侧。

3.如权利要求1所述的双螺杆真空泵转子，其特征在于：所述阿基米德螺线（d1e1）与阿基米德螺线共轭包络线（e1f1）以相同的极角分别位于大圆弧或小圆弧的圆心两侧。

4.如权利要求1所述的双螺杆真空泵转子，其特征在于：所述小圆弧（b1c1）为转子的齿根圆弧。

5.如权利要求1所述的双螺杆真空泵转子，其特征在于：所述大圆弧（g1a1）为转子的齿顶圆弧。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的双螺杆真空泵转子，其特征在于：所述过渡圆弧（c1d1）光滑连接所述小圆弧（b1c1）和阿基米德螺线（d1e1）。

7.一种基于权利要求1‐5中任意一项所述转子的双螺杆真空泵，其特征在于：所述双螺杆真空泵主要由相啮合的旋向相反的第一和第二转子组成，所述第一和第二转子共轭且齿形相同。

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