CN207989304U - 非对称螺杆转子及双螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非对称螺杆转子及双螺杆泵，属于螺杆泵技术领域。转子沿螺杆轴线方向的切面得到的转子齿形为非等腰梯形，转子齿形一边是外摆线，另一边为长幅外摆线，长幅外摆线的长度大于外摆线的长度，转子传动比为1:1，构成非对称螺杆转子，是将原来的转子端面型线用小于转子端面型线中的拐点曲线进行滚动修正，经过三维软件造型、模拟优化后得到的转子齿形为非对称齿形，使得转子的抗杂质能力提高，双螺杆泵效提高10％，输送管道的流量和压力得到提升。双螺杆泵适用于液体如原油、轻质油和高粘度介质及高粘度含砂原油，及输送介质的油泵等相关产品。

Description

非对称螺杆转子及双螺杆泵

技术领域

本实用新型涉及螺杆泵技术领域，尤其涉及一种非对称螺杆转子及双螺杆泵。

背景技术

双螺杆泵是一种容积式转子泵，具有结构简单。运行平稳、清洁无油、适应多种工况的优点，在半导体、化工、电子、核能、食品、医药领域应用广泛；双螺杆泵的主要零部件是平行装配、相互啮合的两个螺杆转子，工作时通过两个螺杆转子的同步异向双回转运动，实现泵内被抽气体的吸气、压缩和排气过程；螺杆转子的结构，尤其是端面型线的结构，直接影响双螺杆泵的抽气量、级间密封和极限真空度。

目前常用的单头凹齿面双螺杆泵，两个螺杆转子满足啮合和传动规律且互为共轭，且为对称型螺杆转子，因为齿形的对称，容易出现回流，影响螺杆泵的压力和流量，且密封效果也不理想。另外，其端面型线由4段曲线组成，分别为：齿根圆弧、齿顶圆弧、摆线、圆渐开线，其中齿根圆弧、齿顶圆弧的圆心和圆渐开线的基圆圆心重合，该螺杆转子的端面型线存在不参与啮合的部分，且螺杆转子的空间接触线不连续，工作时存在明显的泄漏通道；对螺杆转子的研究，很多是在此型线的基础上进行修正和改进：专利CN202926637提出了一种干式真空泵转子型线，由5段曲线组成，在齿根圆弧和圆渐开线连接的位置，添加了一段摆线进行修正；专利CN103233894提出了一种螺杆转子型线，由6段曲线组成，在齿顶圆弧与圆渐开线和齿根圆弧与渐开线相连的位置，分别添加了一段圆弧和圆弧的包络线进行修正。

以上专利所提出的螺杆转子的端面型线，都是通过在端面型线上的圆渐开线与齿根圆弧或齿顶圆弧的连接处分别添加修正曲线，改善螺杆转子空间接触线不连续、相邻工作腔间存在泄漏的问题；但添加修正曲线会导致螺杆转子端面型线的组成曲线更加复杂，影响螺杆转子的加工和装配精度，同时修正后的螺杆转子仍然有较长的空间接触线，相邻工作腔通过空间接触线的泄漏改善不明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非对称螺杆转子及双螺杆泵，解决了现有的双螺杆泵因螺杆转子齿形对称带来的压力小，密封不好且转子端面型线修正不合适而影响螺杆转子的加工和装配精度以及泄漏改善不明显的技术问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案，

本实用新型提供的非对称螺杆转子，所述转子沿螺杆轴线方向的切面得到的转子齿形为非等腰梯形，所述转子齿形一边是外摆线，另一边为长幅外摆线，所述长幅外摆线的长度大于所述外摆线的长度，所述转子传动比为1:1。

进一步的，所述转子的齿面上喷涂硬质合金。

一种双螺杆泵，包括上述任一项技术方案所述的非对称螺杆转子。

进一步的，所述双螺杆泵采用单吸双螺杆泵。

进一步的，所述双螺杆泵还包括壳体，所述壳体的一端设有进液口，另一端设有出液口；所述壳体内设有主动轴和从动轴，所述主动轴的一端穿过所述壳体，且所述主动轴的一端设有主动螺杆，所述从动轴的相同端设有与所述主动螺杆对称且相互啮合的从动螺杆，构成双螺杆，所述双螺杆的上、下两端中的一端与所述进液口相通，另一端与所述出液口相通，所述主动轴远离所述主动螺杆的一端设有主动齿轮，所述从动轴远离所述从动螺杆的一端设有与所述主动齿轮相互啮合的从动齿轮，所述主动齿轮与动力装置传动连接合。

进一步的，所述双螺杆与所述主动轴和所述从动轴连接处、与所述壳体内表面之间设置有机械密封。

进一步的，所述主动齿轮和所述从动齿轮远离所述双螺杆的部分在外部套设轴承座；所述轴承座两端的所述主动轴和所述从动轴上均设置有轴承。

进一步的，所述主动齿轮和所述从动齿轮的外部套设有齿轮箱，所述齿轮箱与所述轴承座连接。

进一步的，所述壳体外设有固定架，用于安装所述双螺杆泵。

与现有技术相比，本实用新型提供的双螺杆泵用于液体如原油、轻质油和高粘度介质及高粘度含砂原油，及输送介质的油泵等相关产品；本实用新型提供的非对称螺杆转子，是将原来的转子端面型线用小于转子端面型线中的拐点曲线进行滚动修正，经过三维软件造型、模拟优化后得到的转子齿形为非对称齿形，使得转子的抗杂质能力提高，双螺杆泵效提高10％，输送管道的流量和压力得到提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的非对称螺杆转子的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中的非对称螺杆转子沿转子轴线方向的切面示意图；

图3为本实用新型实施例二中的非对称螺杆转子沿垂直于转子轴线方向的切面示意图；

图4为图3的端面型线示意图；

图5为图4中1处的放大示意图；

图6为图4中2处的放大示意图；

图7为图4中3处的放大示意图；

图8为图4中4处的放大示意图；

图9为图4中5处的放大示意图；

图10为实施例三中双螺杆泵的剖面示意图。

附图标记：6-壳体；7-非对称螺杆转子；8-机械密封；9-轴承；10-轴承座；11-主动齿轮；12-齿轮箱；21-硬质合金；22-长幅外摆线；23-外摆线；24-根圆；25-外圆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中的HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢等。其测量方法是，在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂直压入待试材料的表面，产生凹痕，根据载荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度计算公式HR＝(K-H)/C便可以计算出洛氏硬度。洛氏硬度值显示在硬度计的表盘上，可以直接读取。

上述公式中，K为常数，使用金刚石压头时K＝0.2MM，淬火钢球压头时K＝0.26mm；H为主载荷解除后试件的压痕深度；C也为常数，一般情况下C＝0.002mm。由此可以看出，压痕越浅，HR值越大，材料硬度越高。HRC表示试验载荷1471.1N(150kg-F)使用顶角为120°的金刚石圆锥头试压。对于硬度较高的制刀材料，制刀界通用HRC来表示刀锋硬度，比如HRC60，即代表在试验载荷为1471.1N、使用顶角为120°的金刚石圆锥压头时，被试材料的压痕深度为0.08mm。

本实用新型中所说的转子端面型线是指垂直于螺杆轴线的平面上端面型线。

实施例一

如图1-3所示，本实用新型提供的非对称螺杆转子7，转子沿螺杆轴线方向的切面得到的转子齿形为非等腰梯形，转子齿形一边是外摆线23，另一边为长幅外摆线22，长幅外摆线22的长度大于外摆线23的长度，转子传动比为1:1，这种非对称齿形的螺杆转子的抗杂质能力提高，双螺杆泵效提高10％，输送管道的流量和压力得到提升。进一步的，转子的齿面上喷涂硬质合金21，提高表面耐磨性，其硬度达到HRC60，使用本实施例提供的非对称螺杆转子7的螺杆泵能够用于液体如原油、轻质油和高粘度介质及高粘度含砂原油，及输送介质的油泵等相关产品。

实施例二

图3为本实施例中的非对称螺杆转子沿垂直于转子轴线方向的切面示意图，图4为图3的端面型线示意图，图5为图4中1处的放大示意图，图6为图4中2处的放大示意图，图7为图4中3处的放大示意图，图8为图4中4处的放大示意图，图9为图4中5处的放大示意图。如图3-9所示，本实施例提供了实施例一中的非对称螺杆转子7的端面型线的生成方法，上述方法包括如下步骤：如图4所示，修正前的转子端面型线由外圆I-A、内圆E-D、长幅外摆线C-B、长幅外摆线G-F、外摆线H-K、拐点曲线I-H、拐点曲线K-G、拐点曲线F-E、拐点曲线D-C和拐点曲线B-A组成，拐点曲线K-G、拐点曲线I-H、拐点曲线F-E和拐点曲线B-A的曲率半径均为R1，拐点曲线D-C的曲率半径为R2，用半径小于R1和R2的圆作为修正曲线，对转子的端面型线进行滚动修正得到中间曲线，中间曲线再通过三维软件整合成一条封闭的曲线，然后封闭的曲线经模拟啮合、优化数据，直到双螺杆转子的端面型线啮合不干涉、双螺杆转子之间的啮合间隙为0.05mm-0.15mm之间时，即得到修正后的转子端面型线。双螺杆转子之间的啮合间隙可以为0.05mm、0.1mm或者0.15mm，在本实施例中双螺杆转子之间的啮合间隙为0.1mm。如图3所示，修正后的转子端面型线由根圆24、外圆25、长幅外摆线22和外摆线23组成。

经上述方法修正后的螺杆转子为非对称型螺杆转子，该非对称型螺杆转子的传动比为1:1，转子齿形数据表如下：

表一

表二

表三

其中，表中个数据的单位为mm，如图4所示，齿形一面指的是长幅外摆线G-F、外摆线H-K组成的曲线，齿形另一面指的是只有长幅外摆线C-B曲线，X22表示齿形另一面上的点的横坐标，Y22表示齿形另一面上的点的纵坐标，X23表示齿形一面上的点的横坐标，Y23表示齿形一面上的点的纵坐标。修正后的非对称螺杆转子7的压力增大，单位时间内可输送的物料流量增大。

实施例三

如图10所示，本实用新型还提供了一种双螺杆泵，包括实施例一提供的非对称螺杆转子7，且该非对称螺杆转子7是经实施例二的方法修正后得到的。进一步的，双螺杆泵采用单吸双螺杆泵。进一步的，双螺杆泵还包括壳体6，壳体6的一端设有进液口，另一端设有出液口；壳体6内设有主动轴和从动轴，主动轴的一端穿过壳体6，且主动轴的一端设有主动螺杆，从动轴的相同端设有与主动螺杆对称且相互啮合的从动螺杆，构成双螺杆，双螺杆的上、下两端中的一端与进液口相通，另一端与出液口相通，主动轴远离主动螺杆的一端设有主动齿轮11，从动轴远离从动螺杆的一端设有与主动齿轮11相互啮合的从动齿轮，主动齿轮11与动力装置传动连接合。

进一步的，双螺杆与主动轴和从动轴连接处、与壳体6内表面之间设置有机械密封8。主动齿轮11和从动齿轮远离双螺杆的部分在外部套设轴承座10，轴承座10与壳体6连接；轴承座10两端的主动轴和从动轴上分别设置有轴承9，保证了主动轴和从动轴不发生偏转。进一步的，主动齿轮11和从动齿轮的外部套设有齿轮箱12，齿轮箱12与轴承座10连接。进一步的，壳体6外设有固定架，双螺杆泵安装在固定架上。

本实用新型提供的双螺杆泵用于液体如原油、轻质油和高粘度介质及高粘度含砂原油，及输送介质的油泵等相关产品，因此转子表面热喷涂硬质合金21，提高表面耐磨性，其硬度达到HRC60。其次，本实用新型提供的非对称螺杆转子7，是将原来的转子端面型线用小于转子端面型线中的拐点曲线进行滚动修正，经过三维软件造型、模拟优化后得到的转子齿形为非对称齿形，使得转子的抗杂质能力提高，双螺杆泵效提高10％，输送管道的流量和压力得到提升。再者，本实用新型中的双螺杆泵采用单吸结构，构造简单维修方便，便于更换易损件，且价格低，且经过现场考核，单吸螺杆泵具有运行平稳、噪声底、经久耐用的优点。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种非对称螺杆转子，其特征在于，所述转子沿螺杆轴线方向的切面得到的转子齿形为非等腰梯形，所述转子齿形一边是外摆线(23)，另一边为长幅外摆线(22)，所述长幅外摆线(22)的长度大于所述外摆线(23)的长度，所述转子传动比为1:1。

2.根据权利要求1所述的非对称螺杆转子，其特征在于，所述转子的齿面上喷涂硬质合金(21)。

3.一种双螺杆泵，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的非对称螺杆转子(7)。

4.根据权利要求3所述的双螺杆泵，其特征在于，所述双螺杆泵采用单吸双螺杆泵。

5.根据权利要求3所述的双螺杆泵，其特征在于，所述双螺杆泵还包括壳体(6)，所述壳体(6)的一端设有进液口，另一端设有出液口；所述壳体(6)内设有主动轴和从动轴，所述主动轴的一端穿过所述壳体(6)，且所述主动轴的一端设有主动螺杆，所述从动轴的相同端设有与所述主动螺杆对称且相互啮合的从动螺杆，构成双螺杆，所述双螺杆的上、下两端中的一端与所述进液口相通，另一端与所述出液口相通，所述主动轴远离所述主动螺杆的一端设有主动齿轮(11)，所述从动轴远离所述从动螺杆的一端设有与所述主动齿轮(11)相互啮合的从动齿轮，所述主动齿轮(11)与动力装置传动连接。

6.根据权利要求5所述的双螺杆泵，其特征在于，所述双螺杆与所述主动轴和所述从动轴连接处、与所述壳体(6)内表面之间设置有机械密封(8)。

7.根据权利要求5所述的双螺杆泵，其特征在于，所述主动齿轮(11)和所述从动齿轮远离所述双螺杆的部分在外部套设轴承座(10)；所述轴承座(10)两端的所述主动轴和所述从动轴上均设置有轴承(9)。

8.根据权利要求7所述的双螺杆泵，其特征在于，所述主动齿轮(11)和所述从动齿轮的外部套设有齿轮箱(12)，所述齿轮箱(12)与所述轴承座(10)连接。

9.根据权利要求5-8任一项所述的双螺杆泵，其特征在于，所述壳体(6)外设有固定架，用于安装所述双螺杆泵。