CN219176563U - 一种等径和变径组合的多段式螺杆转子及真空泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等径和变径组合的多段式螺杆转子及真空泵。本实用新型的等径和变径组合的多段式螺杆转子包括转子本体，其特点在于：所述转子本体上设置有螺杆大直径等径吸气端和螺杆变径变距压缩部分，所述螺杆大直径等径吸气端和螺杆变径变距压缩部分连接，所述螺杆大直径等径吸气端的直径大于螺杆变径变距压缩部分的直径，所述螺杆大直径等径吸气端上的螺纹的圈数小于等于2圈，所述螺杆变径变距压缩部分的锥度在2～4°之间。螺杆大直径等径吸气端对吸入阶段的介质进行整流，降低了噪音，提高了抽空能效，同时可以有效解决液体和粉尘返流现象。本实用新型结构设计合理，能降低噪音，并有效提高吸气效率和内部压缩比。

Description

一种等径和变径组合的多段式螺杆转子及真空泵

技术领域

本实用新型涉及动力设备技术领域，尤其是涉及一种等径和变径组合的多段式螺杆转子及真空泵。

背景技术

真空泵是指将容器抽取介质并进行压缩从而获得真空的器件或设备，目前旋转式真空泵分为油封式真空泵、液环真空泵、干式真空泵和罗茨真空泵。而干式真空泵主要适用于半导体行业、化工行业、制药工业以及食品行业等需要无油清洁真空环境的工艺场合。

现有的干式螺杆真空泵主要存在以下问题：1、干式螺杆真空泵转子型线单一，抽速和压缩比有一定的局限性，内部压缩比较小。2、干式螺杆真空泵的泵体在吸入介质和排出介质阶段噪音比较大。

目前也有变径变距转子，如公开日为2019年07月26日，公开号为CN110052221A的中国专利，公开了一种能够连续产生超高压液态的双变螺纹螺杆，该螺杆是单一变径变距转子，如果将该结构运用到干式螺杆真空泵中，会导致干式螺杆真空泵的吸入效率较低，泵内液体和粉尘存在延锥度转子返流现象，容易在吸气侧形成积液和粉尘堆积。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能降低噪音，并有效提高吸气效率和内部压缩比的等径和变径组合的多段式螺杆转子及真空泵。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该等径和变径组合的多段式螺杆转子，包括转子本体，其结构特点在于：所述转子本体上设置有螺杆大直径等径吸气端和螺杆变径变距压缩部分，所述螺杆大直径等径吸气端和螺杆变径变距压缩部分连接，所述螺杆大直径等径吸气端的直径大于螺杆变径变距压缩部分的直径，所述螺杆大直径等径吸气端上的螺纹的圈数小于等于2圈，所述螺杆变径变距压缩部分的锥度在2～4°之间，能产生较高的压缩比，优选的在3～6倍压缩比。螺杆大直径等径吸气端对吸入阶段的介质进行整流，降低了噪音，提高了抽空能效，同时可以有效解决液体和粉尘返流现象。

作为优选，本实用新型所述转子本体上还设置有螺杆小直径等径排气端，所述螺杆大直径等径吸气端、螺杆变径变距压缩部分和螺杆小直径等径排气端依次连接，增加了真空泵的吸气量，提高了真空泵的工作效率。

作为优选，本实用新型所述螺杆大直径等径吸气端是等螺距的，或者是变螺距的。

作为优选，本实用新型所述螺杆小直径等径排气端上的螺纹的圈数小于等于2圈，螺杆小直径等径排气端对排出阶段的介质进行整流，降低了噪音，提高了抽空能效，同时可以有效解决液体和粉尘返流现象。

作为优选，本实用新型所述螺杆小直径等径排气端是等螺距的，或者是变螺距的。

作为优选，本实用新型所述多段式螺杆转子的导程变化可以用以下方程式来定义：

P=A*cos(a/2-pi)+B*4*a^3+C*3*a^2+D*2*a+E

式中：

P为导程；

A、B、C、D、E均为常数；

pi为圆周率；

a为螺旋角度；

其中，在两端等螺距部分，A、B、C和D的取值均为0，保留E为常数不变；中间变螺距部分则根据设计需要，调整常数值，实现导程变化。

作为优选，本实用新型所述多段式螺杆转子上的螺纹是左旋式结构的，或者是右旋式结构的。

一种真空泵，包括驱动电机、泵壳体、左转子、右转子、联轴器、冷却单管和齿轮箱，所述泵壳体内设置有用于容纳左转子和右转子的转子腔，该泵壳体的顶部和底部分别设置有与转子腔连通的进气口和排气口，所述泵壳体中的后端板和齿轮箱中的齿轮端板均设置有冷却单管，单管冷却加工难度低，安装方便，冷却效率高，密封性高，不容易出现发生泄漏而导致冷却油被污染的情况。所述泵壳体设置有壳体水套，所述冷却单管和壳体水套对真空泵进行冷却，使得设备运转温度保持在50～120℃范围内，保证机器稳定运转。所述泵壳体内设置有用于对泵壳体进行密封、防止冷却润滑油进入泵壳体3中的迷宫式密封结构，以及，用于支撑左转子和右转子高速运转的轴承；所述左转子和右转子均通过轴承和迷宫式密封结构安装在泵壳体内；所述齿轮箱内设置有相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述驱动电机、联轴器、主动齿轮和左转子依次连接，所述驱动电机、联轴器和左转子同轴设置，所述右转子和从动齿轮连接，该右转子和左转子配合；其结构特点在于：所述左转子的结构与所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为左旋式结构；所述右转子的结构与所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为右旋式结构，所述左转子和右转子相配合；所述左转子和右转子中的螺杆大直径等径吸气端靠近泵壳体的进气口，所述左转子和右转子中的螺杆小直径等径排气端靠近泵壳体的排气口，所述泵壳体内的转子腔沿着从螺杆大直径等径吸气端到螺杆变径变距压缩部分的方向逐渐缩小。

作为优选，本实用新型所述驱动电机可以是水冷电机，或者也可以是风冷电机。

作为优选，本实用新型所述左转子和右转子之间、泵壳体与左转子和右转子之间均留有微小间隙，使得转子高速运转做功时不会造成刮擦。

作为优选，本实用新型所述壳体水套覆盖转子吸气、做功和排气的全过程。

一种真空泵的运行方法，其特点在于：所述驱动电机在运行时，通过联轴器和齿轮驱动左转子和右转子高速运转，将介质从泵壳体的进气口吸入，经过螺杆大直径等径吸气端，在螺杆变径变距压缩部分对介质进行做功压缩，通过螺杆小直径等径排气端，从泵壳体的排气口排出介质。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、采用复合变径螺杆的转子，通过两段式或三段式的等径等距或等径变距加变径变距转子的组合方式，有效提高了吸气效率和内部压缩比，更加节能。2、采用复合变径螺杆的转子，通过等径的吸入端和排气端对吸入或排出的介质进行整流，降低了噪音。3、采用齿轮端板和后端板的单管冷却，以及壳体水套冷却，冷却方式多样化，加大了降低机器温度的效率，实用性高，结构简单，安装方便。4、在吸气和/或排气侧增加一段等径等距转子，可以有效解决纯锥度螺杆转子在运行过程中因为锥度斜率问题而导致的液体和粉尘返流现象。5、本实用新型的转子虽然结构极其简单，但是非常巧妙的解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，在实际生产和销售中，本实用新型通过对转子结构进行改进，采用极其简单的等径和变径组合的方式进而达到解决因为锥度斜率问题而导致的液体和粉尘返流现象的问题，在现实生活中，通过极其简单的结构改进就能获得良好的技术效果的技术方案，容易在商业上获得成功；更何况本实用新型解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，就更加能够在商业上获得成功，市场前景广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型实施例中转子的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中真空泵的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中的真空泵去掉驱动电机和联轴器后另一视角的结构示意图。

图中：1-驱动电机；2-齿轮端板；3-泵壳体；4-后端板；5-齿盖板；6-后盖板；7-上盖板；8-下盖板；9-左转子；10-右转子；11-迷宫式密封结构；12-轴承；13-齿轮；14-联轴器；15-冷却单管；16-壳体水套；17-进气口；18-排气口；19-螺杆大直径等径吸气端；20-螺杆变径变距压缩部分；21-螺杆小直径等径排气端；22-转子本体；23-齿轮箱；24-转子腔；25-从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图3，本实施例中的等径和变径组合的多段式螺杆转子包括转子本体22，转子本体22上设置有螺杆大直径等径吸气端19和螺杆变径变距压缩部分20，螺杆大直径等径吸气端19和螺杆变径变距压缩部分20连接，螺杆大直径等径吸气端19的直径大于螺杆变径变距压缩部分20的直径，螺杆大直径等径吸气端19上的螺纹的圈数小于等于2圈，螺杆变径变距压缩部分20的锥度在2～4°之间，能产生较高的压缩比，优选的在3～6倍压缩比。增加的螺杆大直径等径吸气端19对吸入阶段的介质进行整流，降低了噪音，提高了抽空能效，同时可以有效解决液体和粉尘返流现象。螺杆大直径等径吸气端19可以是等螺距的，也可以是变螺距的。

通常情况下，本实施例中的转子本体22上还可以设置有螺杆小直径等径排气端21，螺杆大直径等径吸气端19、螺杆变径变距压缩部分20和螺杆小直径等径排气端21依次连接，增加了真空泵的吸气量，提高了真空泵的工作效率。螺杆小直径等径排气端21上的螺纹的圈数小于等于2圈，增加的螺杆小直径等径排气端21对排出阶段的介质进行整流，降低了噪音，提高了抽空能效，同时可以有效解决液体和粉尘返流现象。螺杆小直径等径排气端21可以是等螺距的，也可以是变螺距的。

本实施例中的多段式螺杆转子的导程变化可以用以下方程式来定义：

P=A*cos(a/2-pi)+B*4*a^3+C*3*a^2+D*2*a+E

式中：

P为导程；

A、B、C、D、E均为常数；

pi为圆周率；

a为螺旋角度；

其中，在两端等螺距部分，A、B、C和D的取值均为0，保留E为常数不变；中间变螺距部分则根据设计需要，调整常数值，实现导程变化。上述导程的多段式螺杆转子能有效提高吸气效率和内部压缩比，更加节能，并有效降低噪音。

本实施例的多段式螺杆转子上的螺纹可以是左旋式结构的，也可以是右旋式结构的。

本实施例中的真空泵包括驱动电机1、泵壳体3、左转子9、右转子10、联轴器14、冷却单管15和齿轮箱23，其中，左转子9的结构与等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为左旋式结构；右转子10的结构与等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为右旋式结构，且左转子9和右转子10相匹配。

本实施例中的泵壳体3内设置有用于容纳左转子9和右转子10的转子腔24，该泵壳体3的顶部和底部分别设置有与转子腔24连通的进气口17和排气口18，泵壳体3中的后端板4和齿轮箱23中的齿轮端板2均设置有冷却单管15，单管冷却加工难度低，安装方便，冷却效率高，密封性高，不容易出现发生泄漏而导致冷却油被污染的情况。

本实施例中的泵壳体3设置有壳体水套16，泵壳体3的上盖板7和下盖板8对壳体水套16进行密封。冷却单管15和壳体水套16对真空泵进行冷却，使得设备运转温度保持在50～120℃范围内，保证机器稳定运转。壳体水套16覆盖转子吸气、做功和排气的全过程，壳体水套16可以选择直接冷却的方式，也可以选择间接冷却的方式，壳体水套16的结构简单，使用范围更广。泵壳体3也可以采用表贴冷却方式，通过控制冷却介质流量实现泵壳体3的局部温度差异变化，适应不同的工艺应用需要。

本实施例中的泵壳体3内设置有用于对泵壳体3进行密封、防止冷却润滑油进入泵壳体3中的迷宫式密封结构11，以及，用于支撑左转子9和右转子10高速运转的轴承12；左转子9和右转子10均通过轴承12和迷宫式密封结构11安装在泵壳体3内。齿轮箱23内设置有相互啮合的主动齿轮13和从动齿轮25，驱动电机1、联轴器14、主动齿轮13和左转子9依次连接，驱动电机1、联轴器14和左转子9同轴设置，右转子10和从动齿轮25连接，该右转子10和左转子9配合。本实施例中的左转子9和右转子10中的螺杆大直径等径吸气端19靠近泵壳体3的进气口17，左转子9和右转子10中的螺杆小直径等径排气端21靠近泵壳体3的排气口18，泵壳体3内的转子腔24沿着从螺杆大直径等径吸气端19到螺杆变径变距压缩部分20的方向逐渐缩小。

本实施例中的驱动电机1驱动主动齿轮13转动，主动齿轮13和从动齿轮25分别带动左转子9和右转子10高速运转。泵壳体3中设有用于支撑固定两螺杆的轴承12和迷宫式密封结构11，轴承12实现左转子9和右转子10的高速运转，迷宫式密封结构11有效隔离冷却润滑油进入泵壳体3中，对泵壳体3进行密封，保证泵壳体3的转子腔24内干燥。

在特殊情况下，本实用新型中的螺杆大直径等径吸气端19和螺杆变径变距压缩部分20也可以单独存在，只保留螺杆大直径等径吸气端19，能提高真空泵的吸气效率；或者只保留螺杆变径变距压缩部分20，能降低排气噪音和提高排气效率。不过，通常情况下，螺杆大直径等径吸气端19和螺杆变径变距压缩部分20是同时存在的。

本实施例中的驱动电机1可以是水冷电机，或者也可以是风冷电机。驱动电机1优选为水冷直驱电机与主动轴直接相连运转，结构简单，传动效率高，使用方便。左转子9和右转子10之间、泵壳体3与左转子9和右转子10之间均留有微小间隙，使得转子高速运转做功时不会造成刮擦，微小间隙对于本领域技术人员而言是清楚的。在泵壳体3的外端设置有后盖板6，在齿轮箱23的外端设置有齿盖板5。

本实施例中的真空泵的运行方法如下：驱动电机1在运行时，通过联轴器14和齿轮驱动左转子9和右转子10高速运转，将介质从泵壳体3的进气口17吸入，经过螺杆大直径等径吸气端19，在螺杆变径变距压缩部分20对介质进行做功压缩，通过螺杆小直径等径排气端21，从泵壳体3的排气口18排出介质。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种等径和变径组合的多段式螺杆转子，包括转子本体（22），其特征在于：所述转子本体（22）上设置有螺杆大直径等径吸气端（19）和螺杆变径变距压缩部分（20），所述螺杆大直径等径吸气端（19）和螺杆变径变距压缩部分（20）连接，所述螺杆大直径等径吸气端（19）的直径大于螺杆变径变距压缩部分（20）的直径，所述螺杆大直径等径吸气端（19）上的螺纹的圈数小于等于2圈，所述螺杆变径变距压缩部分（20）的锥度在2～4°之间。

2.根据权利要求1所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子，其特征在于：所述转子本体（22）上还设置有螺杆小直径等径排气端（21），所述螺杆大直径等径吸气端（19）、螺杆变径变距压缩部分（20）和螺杆小直径等径排气端（21）依次连接。

3.根据权利要求1所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子，其特征在于：所述螺杆大直径等径吸气端（19）是等螺距的，或者是变螺距的。

4.根据权利要求2所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子，其特征在于：所述螺杆小直径等径排气端（21）上的螺纹的圈数小于等于2圈；所述螺杆小直径等径排气端（21）是等螺距的，或者是变螺距的。

5.根据权利要求1所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子，其特征在于：所述多段式螺杆转子的导程变化用以下方程式来定义：

P=A*cos(a/2-pi)+B*4*a^3+C*3*a^2+D*2*a+E

式中：

P为导程；

A、B、C、D、E均为常数；

pi为圆周率；

a为螺旋角度；

其中，在两端等螺距部分，A、B、C和D的取值均为0，保留E为常数不变；中间变螺距部分则根据设计需要，调整常数值，实现导程变化。

6.根据权利要求1～5任一项所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子，其特征在于：所述多段式螺杆转子上的螺纹是左旋式结构的，或者是右旋式结构的。

7.一种真空泵，包括驱动电机（1）、泵壳体（3）、左转子（9）、右转子（10）、联轴器（14）、冷却单管（15）和齿轮箱（23），所述泵壳体（3）内设置有用于容纳左转子（9）和右转子（10）的转子腔（24），该泵壳体（3）的顶部和底部分别设置有与转子腔（24）连通的进气口（17）和排气口（18），所述泵壳体（3）中的后端板（4）和齿轮箱（23）中的齿轮端板（2）均设置有冷却单管（15），所述泵壳体（3）设置有壳体水套（16）所述泵壳体（3）内设置有用于对泵壳体（3）进行密封、防止冷却润滑油进入泵壳体（3）中的迷宫式密封结构（11），以及，用于支撑左转子（9）和右转子（10）高速运转的轴承（12）；所述左转子（9）和右转子（10）均通过轴承（12）和迷宫式密封结构（11）安装在泵壳体（3）内；所述齿轮箱（23）内设置有相互啮合的主动齿轮（13）和从动齿轮（25），所述驱动电机（1）、联轴器（14）、主动齿轮（13）和左转子（9）依次连接，所述驱动电机（1）、联轴器（14）和左转子（9）同轴设置，所述右转子（10）和从动齿轮（25）连接，该右转子（10）和左转子（9）配合；其特征在于：所述左转子（9）的结构与权利要求1～6任一项所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为左旋式结构；所述右转子（10）的结构与权利要求1～6任一项所述的等径和变径组合的多段式螺杆转子相同，且为右旋式结构，所述左转子（9）和右转子（10）相配合；所述左转子（9）和右转子（10）中的螺杆大直径等径吸气端（19）靠近泵壳体（3）的进气口（17），所述左转子（9）和右转子（10）中的螺杆小直径等径排气端（21）靠近泵壳体（3）的排气口（18），所述泵壳体（3）内的转子腔（24）沿着从螺杆大直径等径吸气端（19）到螺杆变径变距压缩部分（20）的方向逐渐缩小。

8.根据权利要求7所述的真空泵，其特征在于：所述驱动电机（1）是水冷电机，或者是风冷电机。

9.根据权利要求7所述的真空泵，其特征在于：所述左转子（9）和右转子（10）之间、泵壳体（3）与左转子（9）和右转子（10）之间均留有微小间隙。

10.根据权利要求7所述的真空泵，其特征在于：所述壳体水套（16）覆盖转子吸气、做功和排气的全过程。

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