专利名称：一种大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械零件设计加工技术领域，特别地，涉及一种大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形。
背景技术：
上百年来，三螺杆泵螺杆的齿形无论是主动螺杆还是从动螺杆均由摆线组成，且均为双头螺杆。从动螺杆又细又长，刚性极差，且存在压稳定问题。所以传统的三螺杆泵输出压力低，比流量小。
本发明的齿形与上述各种齿形相比，比流量和输出压力成倍增大，而加工仍较方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种三螺杆泵的螺杆齿形，从动螺杆的齿形为单头的，主动螺杆的齿形为四头的。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下一种大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形，螺杆泵由两根单头螺杆和一根四头螺杆组成；四头螺杆的每头螺杆的齿形相同，且沿圆周均匀分布，其中一头由径向直线段ab、广义摆线bc、齿根圆弧线cd、广义摆线de、径向直线段ef和齿顶圆弧线fg顺序连接而成；其中，齿顶圆弧线fg和齿根圆弧线cd都是以o1为圆心的圆弧；单头螺杆径向截面由齿顶圆弧线a’b’、广义摆线a’f’、包络线f’e’、齿根圆弧线d’e’、包络线c’d’、广义摆线b’c’顺序连接而成；其中，齿顶圆弧线a’b’和齿根圆弧线d’e’都是以o2为圆心的圆弧；所述单头螺杆的齿高等于四头螺杆的齿深。
进一步地，所述四头螺杆的径向直线段ab、ef也可为圆弧、摆线或渐开线。
进一步地，所述四头螺杆齿形的导程是单头螺杆的四倍。
本发明的优点是密封线较短，密封性能好；输出流量和输出压力成倍增加，效率高，噪声小；螺杆曲线简单，加工方便，加工成本低。
图1是本发明四头螺杆的径向截面图；图2是本发明单头螺杆的径向截面图；图3是图1和图2所示的两个螺杆作滚动时啮合状态图；图4是图1和图2所示的两个螺杆作滚动时啮合曲线图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
本发明的螺杆泵包括三根螺杆，两根螺杆为单头螺杆，另一根螺杆为四头螺杆。
图1示出了本发明四头螺杆径向截面的形状，四头螺杆的每头螺杆的齿形相同，且沿圆周均匀分布，其中一头由径向直线段ab、广义摆线bc、齿根圆弧线cd、广义摆线de、径向直线段ef和齿顶圆弧线fg顺序连接而成。其中，齿顶圆弧线fg和齿根圆弧线cd都是以o1为圆心的圆弧；齿根圆弧线cd的半径和弧度均可调，径向直线段ab和ef的长度可调，ab和ef也可为圆弧、摆线、渐开线或其他曲线，也可省略。
图2示出了本发明单头螺杆径向截面的形状，齿顶圆弧线a’b’是以o2为圆心的圆弧，齿根圆弧线d’e’是以o2为圆心的圆弧，齿顶圆弧线a’b’一端a’点和齿根圆弧线d’e’一端e’点间由广义摆线a’f’和包络线f’e’组成，齿根圆弧线d’e’另一端d’点和齿顶圆弧线a’b’另一端b’点间由广义摆线b’c’和包络线c’d’组成。
当单头螺杆和四头螺杆以4∶1的速比绕各自的圆心转动时，四头螺杆上广义摆线bc和de分别是单头螺杆上的b’点和a’点在四头螺杆上形成的共轭曲线，单头螺杆上广义摆线a’f’和b’c’分别是四头螺杆上的e点和b点在单头螺杆上形成的共轭曲线，包络线f’e’和c’d’分别是四头螺杆上的直线段ef和ab在单头螺杆上形成的共轭曲线。
单头螺杆上圆弧d’e’的弧度是四头螺杆上圆弧cd的弧度的四倍，单头螺杆上圆弧a’b’的弧度是四头螺杆上圆弧cd弧度的四倍。单头螺杆的齿高(即单头螺杆的齿顶圆半径与齿根圆半径的差值)等于四头螺杆的齿深(即四头螺杆的齿顶圆半径与齿根圆半径的差值)。
四头螺杆齿形的导程是单头螺杆的四倍，螺杆的长度略大于四头螺杆的半导程，两螺杆旋向相反。
图3示出了本发明的两螺杆对应的啮合关系，四头螺杆齿顶圆aj和齿根圆cd对应的啮合曲线分别是单头螺杆的齿根圆d’g’和齿顶圆a’b’，单头螺杆上点a’和点b’分别对应于四头螺杆上广义摆线de和广义摆线bc，四头螺杆上点b和点e分别对应于单头螺杆上广义摆线b’c’和广义摆线a’f’，四头螺杆上径向直线段ab和ef分别对应于单头螺杆上的包络线c’d’和f’e’。
如图4所示，当四头螺杆位于中间，两根单头螺杆位于两边，三根螺杆相对滚动时，四头螺杆就会在单头螺杆上形成空间啮合曲线，单头螺杆也会在四头螺杆上形成相应的啮合曲线。由于转动是连续的，两条啮合曲线阻断了泵的输入腔和输出腔，且不断地向前推进，从而产生压缩流体。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形，螺杆泵由两根单头螺杆和一根四头螺杆组成；其特征在于，四头螺杆的每头螺杆的齿形相同，且沿圆周均匀分布，其中一头由径向直线段ab、广义摆线bc、齿根圆弧线cd、广义摆线de、径向直线段ef和齿顶圆弧线fg顺序连接而成；其中，齿顶圆弧线fg和齿根圆弧线cd都是以o1为圆心的圆弧。单头螺杆径向截面由齿顶圆弧线a’b’、广义摆线a’f’、包络线f’e’、齿根圆弧线d’e’、包络线c’d’、广义摆线b’c’顺序连接而成；其中，齿顶圆弧线a’b’和齿根圆弧线d’e’都是以o2为圆心的圆弧。单头螺杆上圆弧d’e’的弧度是四头螺杆上圆弧cd的弧度的四倍，单头螺杆上圆弧a’b’的弧度是四头螺杆上圆弧cd弧度的四倍。所述单头螺杆的齿高等于四头螺杆的齿深。
2.根据权利要求1所述的大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形，其特征在于，所述四头螺杆的径向直线段ab、ef也可为圆弧、摆线或渐开线。
3.根据权利要求1所述的大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形，其特征在于，所述四头螺杆齿形的导程是单头螺杆的四倍。
全文摘要
本发明公开了一种大流量高压三螺杆泵的螺杆齿形，它是从动螺杆的齿形为单头的阳螺杆、主动螺杆的齿形为三头的阴螺杆组成的一种新型齿形的螺杆。用在螺杆泵中密封线较短，密封性能好；输出流量和输出压力成倍增加，效率高，噪声小；螺杆曲线简单，加工方便，加工成本低。
文档编号F04C18/16GK1743676SQ20051006097
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者陈行 申请人:浙江大学