CN204003452U - 一种螺旋式真空泵螺杆转子型线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺旋式真空泵螺杆转子型线，属于螺旋式真空泵技术领域，本实用新型的型线由五段曲线组成，包括一段过渡曲线ab、一段过渡曲线a’b’的共轭曲线bc、一段齿根圆弧cd、一段长幅外摆线de、一段齿顶圆弧ea连接形成，所述的过渡曲线a’b’与曲线bc设计成圆弧与摆线或者摆线与圆弧共轭的过渡曲线。本实用新型藉由在齿顶、齿根圆弧之间增设两条过渡曲线形成平滑连接，形成严格密封，仅需一个螺距可自成密封腔，结构紧凑；由于密封线较短，顾密封性能好，效率高，噪声小；由于齿根圆弧形成较大的包角，螺杆根部可采用较大的刀具切削。应用本实用新型的螺旋式真空泵，可广泛应用于电子、半导体、化工、食品、航天等领域。
Description
技术领域
本发明涉及螺旋式真空泵，特别是一种适用于成对的螺旋式真空泵螺杆转子型线。
背景技术
螺旋式真空泵是一种容积泵，依靠泵内的两根螺杆转子与泵体内腔形成的密闭容积输送气体，在泵的进口处形成真空。螺旋式真空泵的关键技术是一对互相啮合的螺旋转子，互相啮合的转子的关键是转子的端面型线，端面型线的好坏，将直接影响到螺杆真空泵的性能，如密封性、效率、面积利用系数等，同时决定了泵的加工制造成本。螺旋式真空泵螺杆型线发明专利几乎都是国外或台湾申请的，国内申请的比较少，且相关的问题比较多。例如，英国专利GB2292589A描述了由阿基米德线、圆弧等组成的端面型线，阿基米德线与齿根圆弧与齿顶圆弧在交点位置无法匹配，存在明显的滞留区，主要是阿基米德曲线的缺陷引起的。中国申请公开的发明专利201010605321.6，其是自共轭的一对转子型线，但其设计的螺旋线和大圆弧、螺旋线包络线与小圆弧之间不是平滑过渡，特别这两处曲线交点位置不完全共轭，存在比较明显的泄漏区，而且过渡区域制造比较费时。采用这两种专利设计的变螺距螺杆，由于齿根圆弧包角相对较小，螺杆齿根部位宽带较小，相对制造比较困难，采用两种型线的螺杆真空泵无法设计较高的压缩比。
发明内容
本发明的目的就是在吸取国内外现有的螺旋式真空泵转子型线优缺点的基础上，提供一种结构简单、合理，严格完全密封、性能好，加工效率高的螺旋式真空泵螺杆转子型线。
一种螺旋式真空泵螺杆转子型线，用于平行轴反向外啮合的成对螺杆转子，型线端面设计成单头，螺杆的头数大于等于1.5头，其特征在于，两个螺杆转子采用完全相同的五段曲线组成的端面型线，包括一段过渡曲线ab、一段过渡曲线a’b’的共轭曲线bc、一段齿根圆弧cd、一段长幅外摆线de、一段齿顶圆弧ea，所述的过渡曲线ab与齿顶圆弧ea平滑过渡，所述的曲线bc和齿根圆弧cd平滑过渡，所述的过渡曲线a’b’与过渡曲线bc设计成圆弧与摆线共轭或者摆线与圆弧共轭的过渡曲线，过渡曲线ab设计成圆弧时，对应的共轭的曲线b’c’是摆线，过渡曲线bc设计成圆弧时，对应的共轭的曲线a’b’是摆线，所述的长幅外摆线de与齿顶圆弧e’a’上的e’点共轭。
在上述的螺旋式真空泵螺杆转子型线中，所述型线节圆半径Rp=(Ra+Rb)/2，所述两根螺杆的轴心距L=( Ra+Rb)，其中 为齿顶圆弧半径，为齿根圆弧半径。保证了两根螺杆的齿面在啮合点能够完全贴合，保证密封性。
本发明五段曲线过渡平滑，形成严格密封，可避免形成泄漏区，在啮合过程中无内部封闭区域，降低噪声，节省驱动能源，同时由于圆弧或摆线过渡，使转子的齿根与齿廓部位平滑连接，可以只用一把刀具一起加工齿根和齿廓，可有效降低制造成本，提升效益。本发明的齿根圆形成较大的包角，螺杆齿根部位宽带较大，采用该型线的螺杆真空泵可以设计较高的压缩比，螺杆齿根部位可以采用较大的刀具切削。应用本发明型线的干式螺杆真空泵，可广泛应用于电子、半导体、化工、食品、航天等领域。
附图说明：
图1是本发明一个实施例螺旋式真空泵螺杆转子型线的结构示意图。
图2是本发明一个实施例螺杆转子轴向局部剖视图。
图3是本发明一个实施例螺杆转子啮合线轴向投影示意图。
图4是本发明一个实施例螺杆转子空间啮合线示意图。
图5是本发明一个实施例的变螺距螺杆转子结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明是一种成对、共轭的、密封的螺旋式真空泵螺杆转子型线，如图1，螺杆转子1与螺杆转子2采用完全相同的五段曲线组成的端面型线，该型线由一段过渡曲线ab、一段过渡曲线a’b’的共轭曲线bc、一段齿根圆弧cd、一段长幅外摆线de、一段齿顶圆弧ea连接组成。所述的过渡曲线ab与齿顶圆弧ea平滑过渡，所述的曲线bc和齿根圆弧cd平滑过渡。所述的过渡曲线a’b’与过渡曲线bc设计成圆弧与摆线共轭的过渡曲线，其特征在于，过渡曲线ab设计成圆弧，对应的共轭的曲线b’c’是摆线；过渡曲线bc设计成圆弧，对应的共轭的曲线a’b’是摆线。所述的长幅外摆线de与齿顶圆弧e’a’上的e’点共轭。
上述型线节圆半径Rp=(Ra+Rb)/2；两根螺杆的轴心距L=( Ra+Rb)；其中 为齿顶圆弧半径，为齿根圆弧半径，保证了两根螺杆的齿面在啮合点能够完全贴合，保证密封性。
图1的实施例中，两螺杆转子在相对啮合滚动时，端面型线中，转子2的端面型线a’b’与转子1的曲线ab的共轭，转子2的过渡曲线b’c’与转子1的曲线ab的共轭，转子2的齿根圆弧线c’d’与转子1的齿顶圆弧线ea共轭，转子1的摆线de由转子2的点e’形成，转子2的摆线d’e’由转子1的点e形成。
当两螺杆转子相对啮合滚动时，螺杆转子1 就会在螺杆转子2上形成空间啮合曲线3-4-5-6-7-8-9 ，如图3、图4所示。由于转动是连续的，螺杆转子的啮合曲线阻断了螺杆真空泵的输入腔和输出腔，且不断地向前推进，从而排出型腔内的气体。
上述一对啮合曲线的形成需要一个螺距长度，为了使输入腔和输出腔在整个运行过程中始终隔离，在一对啮合曲线中断前，必须形成另一对啮合曲线，因此，整个螺杆的头数要大于等于1.5个。转子1的型线中，齿根圆弧cd与过渡曲线bc过渡平滑，使得转子在齿根12和齿廓10之间形成较大曲率平滑过渡，如图3所示，即保证了转子无泄漏区域，又构成了一个具有共同加工可能性的平滑曲面11，提高加工效率。
在变螺距设计中，设计成较大的压缩比时，齿根圆弧有较大的包角，压缩尾部的螺杆根部部位14可以使用较大尺寸的刀具切削加工，如图5所示。
综上所述，本发明的一种干式螺杆真空泵转子型线可应用于成对的螺杆转子，两个转子端面型线共轭，完全相同，螺杆转子只需分别采用左旋和右旋，即可形成啮合关系。应用本发明的干式螺杆真空泵转子型线的螺杆真空泵，可广泛应用于电子、半导体、化工、食品、航天等领域。
Claims (3)
1.一种螺旋式真空泵螺杆转子型线，用于平行轴反向外啮合的成对螺杆转子，其特征在于，两个转子采用完全相同的五段曲线组成的端面型线，该型线是由一段过渡曲线ab、一段过渡曲线a’b’的共轭曲线bc、一段齿根圆弧cd、一段长幅外摆线de、一段齿顶圆弧ea连接形成，所述的过渡曲线a’b’与过渡曲线bc设计成圆弧与摆线共轭或者摆线与圆弧共轭的过渡曲线，所述的长幅外摆线de与齿顶圆弧e’a’上的e’点共轭。
2.根据权利要求1所述的螺旋式真空泵螺杆转子型线，其特征在于，过渡曲线ab设计成圆弧，对应的共轭的曲线b’c’是摆线。
3.根据权利要求1所述的螺旋式真空泵螺杆转子型线，其特征在于，过渡曲线bc设计成圆弧，对应的共轭的曲线a’b’是摆线。
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