TW201634812A - 螺旋真空泵浦 - Google Patents

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Abstract

在具備一對的螺旋轉子的螺旋真空泵浦，構成螺旋齒的軸直角剖面形狀的曲線的一者以外旋輪線而創成時，兩螺旋轉子的螺旋齒相互之間隙在旋轉中心側係寬，隨著往其外周側而變窄。 第1曲線，係使兩螺旋齒(22a、22b)的齒面間之間隙為零的情況下，針對在構成一對的另一方的螺旋轉子的第2圓弧上的點所創成的外旋輪線的徑向上的座標(Xt、Yt)，以基於該座標與下式(數式1)而算出的修正角(α)作修正，連結修正後的各座標(X=Xtcosα-Ytsinα、Y=Xtsinα+Ytcosα)而描繪者， □

Description

螺旋真空泵浦
本發明，係有關一種螺旋真空泵浦，具備扭轉方向為逆向且分別具有等間距的螺旋齒的一對的螺旋轉子，使此等一對的螺旋轉子在以非接觸方式互相嚙合的狀態下儲存於外殼，藉兩螺旋轉子的同步旋轉從外殼的一端作吸氣而從另一端作吐出。
此種的螺旋真空泵浦係以例如專利文獻1而被知悉。在此歷來例者方面，係螺旋齒的軸直角剖面形狀，藉以下而創成：構成其齒底部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第1圓弧；構成其齒尖部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第2圓弧；以及將第1圓弧與第2圓弧分別連結的第1曲線與第2曲線。並且，第1曲線以在構成一對的另一方的螺旋轉子的第2圓弧上的點所創成的外旋輪線而創成，第2曲線由以既定的曲線而構成的假想的齒條而創成。
此種的螺旋真空泵浦，係將從外殼的吸氣口所吸氣的氣體邊封入螺旋轉子與外殼之間而壓縮邊移送， 從外殼的吐出口作吐出。此時，為了螺旋齒相互確實不會干涉而增加兩螺旋齒的齒面間之間隙時，通過此間隙而逆流的氣體的逆流量會增加，招致泵浦能力的降低。為此，考量因應螺旋真空泵浦的使用環境的熱脹、加工精度等下，需要將使一對的螺旋轉子以非接觸方式互相嚙合時的兩螺旋齒的齒面間之間隙設計成遍及其徑向全長作成同等且盡可能減小(例如，0.05mm)。
於此，如上述歷來例，連結第1圓弧與第2圓弧的第1曲線以外旋輪線而創成時，判明：兩螺旋轉子的螺旋齒相互之間隙在旋轉中心側係寬，隨著往其外周側而變窄。此係原因應在於：從螺旋轉子的旋轉中心在徑向上的任意的距離(R)下的螺旋齒的俯仰角(θp)不同。所以，本發明之發明人，係反覆銳意研究後，發現：依在從螺旋轉子的旋轉中心的距離(R)下的俯仰角(θp)而算出修正角(α)，據此而修正外旋輪線的座標時，可將兩螺旋齒的齒面間之間隙遍及其徑向全長作成同等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本發明專利公開平成8-189485號公報
本發明，係基於以上的發現而創作者，其課題在於提供使一對的螺旋轉子以非接觸方式互相嚙合時的兩螺旋齒的齒面間之間隙為同等的螺旋真空泵浦。
為了解決上述課題，具備扭轉方向為逆向且分別具有等間距的螺旋齒的一對的螺旋轉子，使此等一對的螺旋轉子在以非接觸方式互相嚙合的狀態下儲存於外殼，藉兩螺旋轉子的同步旋轉從外殼的一端作吸氣而從另一端作吐出的本發明的螺旋真空泵浦，係螺旋齒的軸直角剖面形狀，藉以下而創成：構成其齒底部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第1圓弧；構成其齒尖部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第2圓弧；以及將第1圓弧與第2圓弧分別連結的第1曲線與第2曲線；使在螺旋轉子的軸直角剖面中互相正交的徑向的二軸方向為X軸向及Y軸向，第1曲線，係針對在使兩螺旋齒的齒面間之間隙為零的情況下的構成一對的另一方的螺旋轉子的第2圓弧上的點所創成的外旋輪線的徑向上的座標(Xt=2Acosθ-rdcos(2θ)，Yt=2Asinθ-rdsin(2θ)，A係兩螺旋轉子的旋轉中心間的距離的一半，rd係第2圓弧的半徑，θ係旋轉角)，以基於該座標與下式(數式1)而算出的修正角(α)作修正，連結修正後的各座標(X=Xtcosα-Ytsinα、Y=Xtsinα+Ytcosα)而描繪者。
(其中，P為螺旋齒之間距，R為距離螺旋轉子的旋轉軸的中心的徑向距離，DG為螺旋齒的齒面間的一半的距離)
依本發明時，依在從螺旋轉子的旋轉中心的距離(R)下的俯仰角(θp)而算出修正角(α)，修正外旋輪線的座標，故可將使一對的螺旋轉子以非接觸方式互相嚙合時的兩螺旋齒的齒面間之間隙遍及其徑向整體作成同等且盡可能減小。
在本發明中，前述第2曲線，係組合外擺線與漸開線而形成為優選。
1‧‧‧外殼
21、22‧‧‧螺旋轉子
21a、21b‧‧‧旋轉軸
22a、22b‧‧‧螺旋齒
t1‧‧‧第1圓弧
t2‧‧‧第2圓弧
t3‧‧‧第1曲線
t4‧‧‧第2曲線
[圖1]針對本發明的實施形態的螺旋真空泵浦的構成進行說明的剖面圖。
[圖2](a)係繪示螺旋齒的軸剖面形狀的圖，(b)係繪示螺旋齒的軸直角剖面形狀的圖，(c)係針對兩螺旋齒在以非接觸方式嚙合的狀態下作繪示的軸直角剖面圖。
[圖3](a)係將一方的螺旋轉子在成為該螺旋轉子的螺旋齒的內徑作切斷下的圖，(b)係將一方的螺旋轉子在成為另一個螺旋轉子的螺旋齒的內徑作切斷下的圖。
[圖4]針對一對的螺旋轉子的螺旋齒相互之間隙變化 的理由進行說明的圖形。
[圖5]針對第1曲線的座標的修正進行說明的圖形。
參照圖1，SP係本發明的實施形態的螺旋真空泵浦。螺旋真空泵浦SP，係具備圓筒狀的外殼1，在外殼1的一側(圖1中，上側)，係設有來自打算抽真空的設備(真空室等)的連接管(未圖示)連接自如的吸氣口11。在外殼1的另一側(圖1中，下側)，係設有將外殼1內的氣體吐出至外部的吐出口12。並且，在外殼1內的作動空間1a，係一對的螺旋轉子21、22在使一體形成於旋轉軸21a、21b的該螺旋齒22a、22b以非接觸方式互相嚙合的狀態下被儲存。在以下，係以示於圖1的姿勢為基準，使一對的螺旋轉子21。22的旋轉軸21a、21b延展的方向為上下方向，使正交於此的方向為左右方向，使用表示方向的用語。
外殼1的上面開口及下面開口，係以將其內部的作動空間1a氣密保持的吸氣側蓋13a與吐出側蓋13b作閉塞。在吸氣側蓋13a與吐出側蓋13b，係分別裝配有軸承3a、3b，作成左右一對的螺旋轉子21、22的旋轉軸21a、21b的上端部及下端部分別被支承。此外，旋轉軸21a、21b的下端部，係延伸出至吐出側蓋13b的下方，分別外插互相嚙合的相同形態的齒輪4a、4b。再者，在右螺旋轉子21的旋轉軸21a的下端係設有聯軸器5a，作 成連結於設在驅動馬達6的驅動軸61的聯軸器5b使得驅動馬達6的動力導入至旋轉軸21a。藉此，兩螺旋轉子21、22同步而互相逆向旋轉，從外殼1的吸氣口11所吸氣的氣體被邊封入螺旋轉子21、22與外殼1之間邊移送，在螺旋齒22a、22b的終端部分被壓縮而從吐出口12吐出。
螺旋轉子21、22的各螺旋齒22a、22b，係分別形成為：此等螺旋齒22a、22b相互間的距離(上下方向高度)，亦即間距P(或導程)同等而其扭轉方向成為逆向。各螺旋齒22a、22b的齒形的軸剖面形狀及軸直角剖面形狀，係如示於圖2(a)~(c)，藉以下而創成：構成其齒底部(圖2(b)中，Ta-Tb間)的以旋轉軸21a、21b的旋轉中心tc為中心的第1圓弧t1；構成其齒尖部(圖2(b)中，Tc-Td間)的以螺旋轉子21、22的旋轉中心為中心tc的第2圓弧t2；以及分別連結第1圓弧t1與第2圓弧t2的第1曲線t3(圖2(b)中，Tb-Tc間)與第2曲線t4(圖2(b)中，Td-Ta間)。第2曲線t4，係例如組合外擺線與漸開線而形成。
於此，構成一方的螺旋轉子21的各螺旋齒22a的第1曲線t3藉以在另一方的螺旋轉子22的第2圓弧t2上的點而創成的外旋輪線而創成時，判明：螺旋齒22a、22b相互之間隙，如示於圖3(a)及(b)，在旋轉軸21a、21b的旋轉中心tc側係寬，隨著往其外周側而變窄。此應係原因在於：從旋轉中心tc在徑向上的任意的 距離(R)下的螺旋齒22a、22b的俯仰角(θp)不同，亦即如示於圖4，使以任意的距離(R)為半徑的圓的圓弧的長度(周長)為例如A、B、C，將此等與俯仰高度連結時的形成角度θp1、θp2、θp3不同。為此，需要按角度使螺旋齒22a、22b相對的之間隙成為一定的修正。
在本實施形態，係將第1曲線t3，作成如下者：針對在使兩螺旋齒22a、22b的齒面間之間隙為零的情況下的另一方的螺旋轉子22的第2圓弧t2上的點所創成的外旋輪線的徑向上的座標(Xt=2Acosθ-rdcos(2θ)，Yt=2Asinθ-rdsin(2θ)，A係兩螺旋轉子21，22的旋轉中心間tc的距離的一半，rd係第2圓弧t2的半徑，θ係旋轉角)，以基於該座標與下式(數式1)而算出的修正角(α)作修正，連結修正後的各座標(X=Xtcosα-Ytsinα、Y=Xtsinα+Ytcosα)而描繪。
亦即，參照圖5，使第1曲線t3為上述外旋輪線的情況下，描繪如在圖5中以點線示出的曲線(Xt=2Acosθ-rdcos(2θ)，Yt=2Asinθ-rdsin(2θ)。並且，此時的俯仰角(θp)，係考量從螺旋轉子21、22的旋轉中心tc的距離(R)時，能以下式(數式2)表示。
接著，使從兩螺旋齒22a、22b的齒面間之間隙成為零的位置的應予以移動的距離為ij的情況下，Ij係能以下式(數式3)表示，可變形成下式(數式4)。此情況下，P為螺旋齒22a、22b之間距，R為從旋轉軸21a、21b的中心的徑向距離，DG為螺旋齒22a、22b的齒面間的一半的距離。
從上述各式(數式2)~式(數式4)，修正角(α)可表示於上述式(數式1)，將此示於圖5中時，成為以點劃線表示的線。另外，圖5，係示出使螺旋轉子21、22的旋轉中心為(X、Y)=0、0時的座標系，為對應於使示於圖2(b)者旋轉180°之狀態者。
如以上確定修正角(α)，針對使兩螺旋齒22a、22b的齒面間之間隙為零的情況下的外旋輪線的座標(Xt、Yt)基於修正角(α)作修正時，第1曲線t3，係成為圖5中以實線表示的連結座標(X=Xtcosα-Ytsinα、Y= Xtsinα+Ytcosα)者。依以上的實施形態時，依在從螺旋轉子21、22的旋轉中心tc的距離(R)的俯仰角(θp)而算出修正角(α)，修正了外旋輪線的座標，故可將使一對的螺旋轉子21、22以非接觸方式互相嚙合時的兩螺旋齒22a、22b的齒面間之間隙遍及其徑向整體作成同等且盡可能減小。
以上，雖就本發明的實施形態作說明，惟本發明係非限定於上述者。在上述實施形態，係雖以組合外擺線與漸開線而形成第2曲線t4者為例，惟並非限定於此者，亦可為例如正弦曲線、擺線、克羅梭曲線。此外，螺旋轉子21、22的條數並非一定為1而亦可為2條以上。
1‧‧‧外殼
1a‧‧‧作動空間
21、22‧‧‧螺旋轉子
3a、3b‧‧‧軸承
4a、4b‧‧‧齒輪
5a、5b‧‧‧聯軸器
6‧‧‧驅動馬達
11‧‧‧吸氣口
12‧‧‧吐出口
13a‧‧‧吸氣側蓋
13b‧‧‧吐出側蓋
21a、21b‧‧‧旋轉軸
22a、22b‧‧‧螺旋齒
61‧‧‧驅動軸

Claims (2)

  1. 一種螺旋真空泵浦，具備扭轉方向為逆向且分別具有等間距的螺旋齒的一對的螺旋轉子，使此等一對的螺旋轉子在以非接觸方式互相嚙合的狀態下儲存於外殼，藉兩螺旋轉子的同步旋轉從外殼的一端作吸氣而從另一端作吐出，特徵在於：螺旋齒的軸直角剖面形狀，藉以下而創成：構成其齒底部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第1圓弧；構成其齒尖部的以螺旋轉子的旋轉中心為中心的第2圓弧；以及將第1圓弧與第2圓弧分別連結的第1曲線與第2曲線；使在螺旋轉子的軸直角剖面中互相正交的徑向的二軸方向為X軸向及Y軸向，第1曲線，係針對在使兩螺旋齒的齒面間之間隙為零的情況下的構成一對的另一方的螺旋轉子的第2圓弧上的點所創成的外旋輪線的徑向上的座標(Xt=2Acosθ-rdcos(2θ)，Yt=2Asinθ-rdsin(2θ)，A係兩螺旋轉子的旋轉中心間的距離的一半，fd係第2圓弧的半徑，θ係旋轉角)，以基於該座標與下式(數式1)而算出的修正角(α)作修正，連結修正後的各座標(X=Xtcosα-Ytsinα、Y=Xtsinα+Ytcosα)而描繪者， (其中，P為螺旋齒之間距，R為距離螺旋轉子的旋轉軸的中心的徑向距離，DG為螺旋齒的齒面間的一半的距離)。
  2. 如申請專利範圍第1項的螺旋真空泵浦，其中，前述第2曲線，係組合外擺線與漸開線而形成。
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