[發明專利]等齒頂寬的單頭變螺距螺桿轉子

有效

• 申請號: 201210290588.X
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102808771A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 張志軍;王德喜;張世偉;趙晶亮
• 申請（專利權）人: 東北大學;遼陽博仕流體設備有限公司
• 主分類號: F04C29/00
• 分類號: F04C29/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明涉及螺桿式無油真空泵技術領域，特別涉及一種等齒頂寬的單頭變螺距螺桿轉子。

背景技術

無油螺桿泵具有抽速范圍寬、結構簡單緊湊、抽氣腔元件無摩擦、壽命長、能耗低、無油污染等特點，廣泛應用于半導體、醫藥、食品、化工等工業領域。螺桿轉子是螺桿真空泵中最關鍵的抽氣部件，直接決定著泵的工作性能和使用壽命，其加工制造成本約占整個螺桿泵總成本近一半。螺桿轉子的型線設計則是整個螺桿泵設計中的最關鍵技術。其中單頭變螺距的螺桿轉子，因其具有內部預壓縮的排氣方式，與等螺距螺桿轉子相比，具有突出的節能降噪優點，因此備受無油螺桿真空泵的設計者和使用者的青睞。已有許多技術人員設計出了多種結構形式的單頭變螺距螺桿轉子型線。

盡管已有的單頭變螺距螺桿轉子型線的結構構成多種多樣，但其共同的結構特征是：隨著螺桿轉子的導程（節距）由吸氣端向排氣端逐漸變小的過程中，轉子齒型中的齒頂寬（以及對應的齒根寬）也隨之等比例地逐漸變窄。由于轉子齒頂面與泵體內表面之間的間隙是轉子排氣過程中氣體級間返流的最主要泄漏通道，而轉子齒型的齒頂寬則相當于該泄漏通道的深度，齒頂寬越寬，泄漏通道越深，對級間泄漏的阻擋能力越強，則相鄰兩級之間的氣體返流量就越小。已有的單頭變螺距螺桿轉子型線的齒頂寬由吸氣端向排氣端逐漸變窄，則對級間泄漏的阻擋能力越來越弱。而螺桿真空泵在工作過程中，越靠近排氣端，氣體壓力和級間壓力差就越大，結果出現在吸氣端級間壓力差小時，齒型齒頂寬不必要地很大，反而導致泵的容積利用系數偏小；而在排氣端級間壓力差很大時，齒型齒頂寬反倒變小導致氣體返流量增大的不合理狀況。這直接造成螺桿真空泵的吸氣容積利用系數小和總體返流泄漏量大，從而導致螺桿真空泵的主要性能指標極限真空度降低和實際抽氣速率下降的后果。

如果在螺桿轉子型線設計過程中，有意保持轉子齒型齒頂寬始終不變，則可以有效地避免上述問題的出現，從而提高螺桿真空的抽氣性能指標。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種等齒頂寬的單頭變螺距螺桿轉子，保證在轉子導程由排氣端的最小值隨軸向坐標線性增大的過程中，轉子的齒頂寬始終保持不變，以使轉子具有更強的級間泄漏阻擋能力，降低氣體級間泄漏返流量，從而達到有利于提高真空泵的極限真空度和實際有效抽速的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種等齒頂寬的單頭變螺距螺桿轉子，該螺桿轉子的齒型面由齒根面、斜齒面、齒頂面和過渡齒面依次連接構成，轉子螺旋導程隨軸向坐標由排氣端向吸氣端成線性增大，斜齒面的軸向寬度隨之逐漸變大，而齒頂面的寬度始終保持不變。

所述的齒根面、斜齒面、齒頂面和過渡齒面，是由齒根圓曲線、漸開線曲線、齒頂圓曲線和過渡段曲線依次連接構成的端面型線作右旋變螺距螺旋展開而生成。

以螺桿轉子排氣端面的軸心作為坐標原點，以轉子軸線指向轉子吸氣端方向為Z軸正向，建立描述轉子型線的圓柱坐標系Orθz，齒根圓曲線、漸開線曲線、齒頂圓曲線和過渡段曲線滿足如下條件：

齒根圓曲線，滿足如下公式：

r=d/2θ=t1+τ---(1)]]>

式中，r為矢徑坐標，θ為轉角坐標，d為齒根圓直徑，τ為螺旋展開角，t₁為形式參數；

漸開線線曲線，滿足如下公式：?