CN106401958A - 一种螺杆真空泵转子型线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆真空泵转子型线，包括长幅外摆线AB，半径为R_r的齿根圆BC，半径为r₁‑R_r的过渡圆CG，内摆线GD，外摆线DE，半径为R_t‑r₁的过渡圆EF和半径为R_t的齿顶圆FA。与现有技术相比，本发明的螺杆真空泵转子型线是一种新型的共轭转子型线，两转子完全相同，均为单头非对称齿形，螺杆转子在同步齿轮的带动下正确啮合，同步转动时，任意位置和转角均不会发生齿间干涉，拥有完整的啮合曲线。同时，此型线转子既有效地传递了力矩，又解决了因为泄露三角形造成的气体由压力较高的齿间容积向压力较低的邻近齿间容积的泄露，保证泵有较高的容积效率，且相对其他转子型线拥有较高的面积利用系数，加工及检测成本低。

Description

一种螺杆真空泵转子型线

技术领域

本发明涉及螺杆真空泵的技术领域，尤其涉及的是一种适用于双螺杆真空泵的螺杆转子型线。

背景技术

双螺杆真空泵的核心部件是一对互相啮合的非接触螺杆转子。螺杆转子的设计要实现同步啮合运动时不发生齿面干涉，因此螺杆转子的型线的研究是干式螺杆真空泵研发的关键技术，也是螺杆泵技术研究的热点。其型线的好坏将直接影响螺杆泵的性能，如密封性，面积利用系数，理论抽速等，同时决定螺杆转子的加工制造成本。传统某些螺杆真空泵转子型线无法得到完整的啮合曲线，螺杆转子前后级漏气，密封性差，且转子齿廓的耐磨损能力低，这些问题将严重影响泵的抽气性能和寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种螺杆真空泵转子型线，以提供一种新的螺杆转子型线，解决传统螺杆转子啮合曲线不完整、前后级漏气、密封性差、耐磨损能力低等技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种螺杆真空泵转子型线，采用七段曲线组成转子端面型线，按逆时针方向依次为长幅外摆线AB，半径为R_r的齿根圆BC，半径为r₁-R_r的过渡圆CG，内摆线GD，外摆线DE，半径为R_t-r₁的过渡圆EF和半径为R_t的齿顶圆FA，其中，R_t+R_r＝2r₁，r₁为螺杆转子的节圆半径；将该螺杆转子型线应用于两个螺杆转子，两个螺杆转子共轭且型线相同，当两者进行同步异向双回转运动时，能够实现完整的啮合关系。

进一步地，所述长幅外摆线AB的坐标方程式为：

式中，为参变量。

进一步地，所述内摆线GD的坐标方程式为：

所述外摆线DE的坐标方程式为：

式中，φ为参变量，P₁为D点距离内摆线GD生成圆的圆心的距离，C₁为内摆线GD生成圆的圆心到节圆圆心的距离，P₂为D点距离外摆线DE生成圆的圆心的距离，C₂为外摆线DE生成圆的圆心到节圆圆心的距离。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种螺杆真空泵转子型线，该螺杆转子吸取了国内外现有螺杆转子型线的优点，是一种新型的共轭转子型线，两转子完全相同，只是旋向相反，均为单头非对称齿形。螺杆转子在同步齿轮的带动下正确啮合，同步转动，任意位置、任意转角均不会发生齿间干涉，拥有完整的啮合曲线。此型线转子既有效地传递了力矩，又解决了因为泄露三角形造成的气体由压力较高的齿间容积向压力较低的邻近齿间容积的泄露，保证泵有较高的容积效率，且相对其他转子型线拥有较高的面积利用系数，加工及检测成本低。过渡圆弧提高了齿廓的耐磨损能力。

附图说明

图1是本发明的螺杆真空泵转子型线的形成机理图，其中，圆1为基圆(节圆)，圆2为长幅外摆线AB生成圆，圆3为内摆线GD生成圆，圆4为外摆线DE生成圆；

图2是本发明的螺杆真空泵转子型线的端面型线图。

具体实施方式

下面结合附图1-2进一步说明本发明一种螺杆真空泵转子型线的具体实施方式。

由图2可见，螺杆截面的齿形型线主要由长幅外摆线AB，半径为R_r的齿根圆BC，半径为r₁-R_r的过渡圆CG，内摆线GD，外摆线DE，半径为R_t-r₁的过渡圆EF和半径为R_t的齿顶圆FA组成，且内摆线GD和外摆线DE光滑连接于D点，由图1可见图2中各段曲线的形成机理。

长幅外摆线AB的形成机理是：半径均为节圆大小的基圆1和生成圆2，生成圆2沿基圆1作无滑动的逆时针滚动时，固定在生成圆2上一点A的运动轨迹为长幅外摆线AB，且生成圆2圆心O₂至A点距离O₂A的长度等于齿顶圆FA半径R_t，且轨迹运动到与齿顶圆相交时停止。长幅外摆线AB的坐标方程式满足：

式中，为参变量。

内摆线GD的形成机理是：半径为三分之一节圆大小的生成圆3内切于基圆1，生成圆3沿基圆1作逆时针纯滚动时，固定在生成圆3上一点D的运动轨迹即为内摆线GD。

外摆线DE的形成机理是：半径为三分之一节圆大小的生成圆4外切于基圆1，生成圆4沿基圆1作顺时针纯滚动时，固定在生成圆4上一点D的运动轨迹即为外摆线DE。

内摆线GD的坐标方程式满足：

外摆线DE的坐标方程式满足：

式中，φ为参变量，P₁为D点距离内摆线GD生成圆的圆心的距离，C₁为内摆线GD生成圆的圆心到节圆圆心的距离，P₂为D点距离外摆线DE生成圆的圆心的距离，C₂为外摆线DE生成圆的圆心到节圆圆心的距离。

此处设定生成圆3与生成圆4均为基圆1半径的三分之一，这样大大简化型线方程，方便计算型线和转子的各项技术指标，便于转子的加工，检测。

以基圆1上一点为圆心，作一个圆弧同时与BC段和GD段相切，即为图2中的过渡圆CG。再以基圆1上一点为圆心，作一个圆弧同时与DE段和FA段相切，即为图2中的过渡圆EF。至此，得到本发明的一种螺杆真空泵转子型线，如图2所示。

这种齿形型线形成的主、从动螺杆转子在啮合过程中，其前后级与泵壳之间可形成理论上严格密封的密封腔，消除了泄露三角形，避免了转子前后级气体的泄露。降低了螺杆运行时的磨损，提高了双螺杆泵的耐磨性。此型线拥有近乎为0.5的面积利用系数，大大提高了抽气效率。

以上为本发明一种详细的实施方式和具体的操作过程，是以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。

Claims (4)

1.一种螺杆真空泵转子型线，其特征在于，采用七段曲线组成转子端面型线，按逆时针方向依次为长幅外摆线AB，半径为R_r的齿根圆BC，半径为r₁-R_r的过渡圆CG，内摆线GD，外摆线DE，半径为R_t-r₁的过渡圆EF和半径为R_t的齿顶圆FA，其中，R_t+R_r＝2r₁，r₁为螺杆转子的节圆半径。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子型线，其特征在于，所述长幅外摆线AB的坐标方程式为：

式中，为参变量。

3.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子型线，其特征在于：

所述内摆线GD的坐标方程式为：

$\left\{\begin{array}{c}x=P_{1}sin2\mathrm{\φ}-C_{1}sin\mathrm{\φ}\\ y=-P_{1}cos2\mathrm{\φ}-C_{1}cos\mathrm{\φ}\end{array}\right.$

所述外摆线DE的坐标方程式为：

$\left\{\begin{array}{c}x=C_{2}sin\mathrm{\φ}-P_{2}sin4\mathrm{\φ}\\ y=-C_{2}cos\mathrm{\φ}+P_{2}cos4\mathrm{\φ}\end{array}\right.$

式中，φ为参变量，P₁为D点距离内摆线GD生成圆的圆心的距离，C₁为内摆线GD生成圆的圆心到节圆圆心的距离，P₂为D点距离外摆线DE生成圆的圆心的距离，C₂为外摆线DE生成圆的圆心到节圆圆心的距离。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种螺杆真空泵转子型线，其特征在于，所述内摆线GD和外摆线DE之间为平滑连接。