一种螺杆真空泵的制作方法

本发明属于真空泵技术领域，涉及一种螺杆真空泵。

背景技术：

螺杆真空泵是利用一对螺杆在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，它是油封式真空泵的更新换代产品，能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，在国内各大制药和化工企业得到广泛应用。

螺杆真空泵的关键技术是互相啮合的螺杆，互相啮合的螺杆关键是端面型线，端面型线直接影响到螺杆真空泵的性能，如密封性、效率、面积利用系数等，同时决定了泵的加工制造成本。

目前中国专利文献公开的一种螺杆真空泵的螺杆组件【授权公告号CN104019034】，包括两根端面型线相同、旋向相反的螺杆，螺杆的端面型线由一段外摆线、一段内摆线、一段齿根圆弧、一段长幅外摆线和一段齿顶圆弧组成，螺杆的端面型线绕着螺杆轴线依次为外摆线、内摆线、齿根圆弧、长幅外摆线和齿顶圆弧。该结构的螺杆的端面型线得到的螺杆的齿顶密封带较窄，导致螺杆与泵体之间的密封面积减小，导致气体会从螺杆齿顶密封带和泵体内壁之间通过，导致了螺杆真空泵的压缩比较低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种螺杆真空泵，本发明解决的技术问题是在保证螺杆真空泵中两根螺杆啮合的情况下提高螺杆真空泵的压缩比。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种螺杆真空泵，包括两根端面型线相同、旋向相反的螺杆，所述螺杆的端面型线由依次连接的一段齿顶圆弧段、一段摆线段、一段齿根圆段、一段点摆线段和一段节点摆线段组成，其特征在于，所述点摆线段为内凹的弧线，所述点摆线段和齿根圆段之间圆滑过渡，所述点摆线段和节点摆线段互为共轭，所述节点摆线段为外凸的弧线，所述点摆线段和节点摆线段相交处形成尖角一，所述节点摆线段与齿顶圆弧段相交处形成尖角二；

所述点摆线段的方程式为：

其中Rm为齿顶圆弧段的半径，Ro为节圆的半径，β2为点摆线段对应的圆心角，φ°为点摆线段和节点摆线段相交点在坐标系内的初始角，t2为变量，取值范围t2∈[0,acos((3Ro²+Rm²)/4RoRm)]；

所述节点摆线段的方程式为：其中t1为变量，取值范围t1∈[0,acos((5Ro²-Rm²)/4Ro²)]。

螺杆的端面型线，即转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线；上述螺杆的端面型线结构能在运行时使得两根螺杆在转动啮合时，其中一个螺杆的齿顶圆弧段会与另一根螺杆的齿根圆段啮合，其中一个螺杆的摆线段会与另一根螺杆上摆线段与齿顶圆弧段的相交点啮合，其中一个螺杆的齿根圆段会与另一根螺杆上齿顶圆弧段啮合，其中一个螺杆的点摆线段会与另一根螺杆上的尖角二啮合，其中一个螺杆的节点摆线段会与另一根螺杆上的尖角一啮合，通过上述配合方式在转动时实现两根螺杆间的啮合及密封，且密封效果好，保证螺杆真空泵的正常运行；进一步的，点摆线段和节点摆线段采用上述结构能使得螺杆的齿顶密封带较宽，较宽的齿顶密封带提高螺杆与泵体内壁之间的密封效果，使得曲面密封通道间隙长度较长，避免气体从螺杆齿顶密封带和泵体内壁之间通过，提高螺杆真空泵的压缩比。

在上述的螺杆真空泵中，所述节点摆线段对应的圆心角为β1，β1和β2之间的表达方程式为：β1＝β2＝acos(0.75λ+0.375/λ-0.125λ³)，式中：λ为齿顶圆弧段的半径Rm与节圆的半径Ro的比值，其值为λ＝Rm/Ro，λ的取值范围为λ∈[1.25，1.65]。该结构使得在两个螺杆转动啮合时其中一个螺杆的点摆线段会与另一根螺杆上的尖角二啮合，其中一个螺杆的节点摆线段会与另一根螺杆上的尖角一啮合，且在啮合的时候使得尖角二与对应的点摆线段以及尖角一与对应的节点摆线段密封效果好；在真空泵所需要的输出功率较小时λ可以取1.25或者接近1.25的值，在真空泵所需要的输出功率较大时可以取1.65或者接近1.65的值。

在上述的螺杆真空泵中，所述齿根圆段的方程式为：其中Rn为齿根圆段的半径，具体为Rn＝2Ro-Rm，t3为变量，取值范围t3∈[0，γ1°]，γ1°为齿根圆段对应的圆心角。采用该方程式得到的齿根圆段能满足两根螺杆转动时的啮合密封，且密封效果好，同时能实现螺杆的齿顶密封带较宽，较宽的齿顶密封带提高螺杆与泵体内壁之间的密封效果，提高螺杆真空泵的压缩比。

在上述的螺杆真空泵中，所述齿顶圆弧段的方程式为：其中Rm为齿顶圆弧段的半径，Rm＝2Ro-Rn，t4为变量，取值范围t4∈[0，γ2°]，γ2°为齿顶圆弧段对应的圆心角。采用该方程式得到的齿顶圆弧段能满足两根螺杆转动时的啮合密封，且密封效果好，同时能实现螺杆的齿顶密封带较宽，较宽的齿顶密封带提高螺杆与泵体内壁之间的密封效果，提高螺杆真空泵的压缩比。

在上述的螺杆真空泵中，所述齿根圆段对应的圆心角γ1°与齿顶圆弧段对应的圆心角γ2°相同，具体表达式为

γ1°＝γ2°＝π-β1＝π-acos(0.75λ+0.375/λ-0.125λ∧3)。

满足该等式的齿根圆段对应的圆心角和齿顶圆弧段对应的圆心角能保证两根螺杆转动时的啮合密封，且密封效果好。

在上述的螺杆真空泵中，所述摆线段的方程式为：其中t5为变量，取值范围t5∈[0，acos(Ro/Rm)]。采用该方程式得到的摆线段能满足两根螺杆转动时的啮合密封，且密封效果好，同时能实现螺杆的齿顶密封带较宽，较宽的齿顶密封带提高螺杆与泵体内壁之间的密封效果，提高螺杆真空泵的压缩比。

与现有技术相比，本螺杆真空泵具有在保证正常运行的情况下提高了螺杆真空泵压缩比的优点。

附图说明

图1是本螺杆真空泵中两根螺杆啮合时的结构示意图。

图2是两个螺杆的端面型线的位置示意图。

图3是两个螺杆的端面型线转动一定角度后的结构示意图。

图中，1、螺杆；2、齿顶圆弧段；3、摆线段；4、齿根圆段；5、点摆线段；6、节点摆线段；7、尖角一；8、尖角二。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1至图3所示，螺杆真空泵包括两根端面型线相同、旋向相反的螺杆1，螺杆1的端面型线由依次连接的一段齿顶圆弧段2、一段摆线段3、一段齿根圆段4、一段点摆线段5和一段节点摆线段6组成，点摆线段5为内凹的弧线，点摆线段5和齿根圆段4之间圆滑过渡，点摆线段5和节点摆线段6互为共轭，节点摆线段6为外凸的弧线，点摆线段5和节点摆线段6相交处形成尖角一7，节点摆线段6与齿顶圆弧段2相交处形成尖角二8；点摆线段5的方程式为：

其中Rm为齿顶圆弧段2的半径，Ro为节圆的半径，β2为点摆线段5对应的圆心角，φ°为点摆线段5和节点摆线段6相交点在坐标系内的初始角，t2为变量，取值范围t2∈[0,acos((3Ro²+Rm²)/4RoRm)]；

节点摆线段6的方程式为：其中t1为变量，取值范围t1∈[0,acos((5Ro²-Rm²)/4Ro²)]。

节点摆线段6对应的圆心角为β1，β1和β2之间的表达方程式为：β1＝β2＝acos(0.75λ+0.375/λ-0.125λ³)，式中：λ为齿顶圆弧段2的半径Rm与节圆的半径Ro的比值，其值为λ＝Rm/Ro，λ的取值范围为λ∈[1.25，1.65]。

齿根圆段4的方程式为：其中Rn为齿根圆段4的半径，具体为Rn＝2Ro-Rm，t3为变量，取值范围t3∈[0，γ1°]，γ1°为齿根圆段4对应的圆心角。

齿顶圆弧段2的方程式为：其中Rm为齿顶圆弧段2的半径，Rm＝2Ro-Rn，t4为变量，取值范围t4∈[0，γ2°]，γ2°为齿顶圆弧段2对应的圆心角。

齿根圆段4对应的圆心角γ1°与齿顶圆弧段2对应的圆心角γ2°相同，具体表达式为γ1°＝γ2°＝π-β1＝π-acos(0.75λ+0.375/λ-0.125λ∧3)。

摆线段3的方程式为：其中t5为变量，取值范围t5∈[0，acos(Ro/Rm)]。

螺杆1的端面型线，即转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线；上述螺杆1的端面型线结构能在运行时使得两根螺杆1在转动啮合时，其中一个螺杆1的齿顶圆弧段2会与另一根螺杆1的齿根圆段4啮合，其中一个螺杆1的摆线段3会与另一根螺杆1上摆线段3与齿顶圆弧段2的相交点啮合，其中一个螺杆1的齿根圆段4会与另一根螺杆1上齿顶圆弧段2啮合，其中一个螺杆1的点摆线段5会与另一根螺杆1上的尖角二8啮合，其中一个螺杆1的节点摆线段6会与另一根螺杆1上的尖角一7啮合，通过上述配合方式在转动时实现两根螺杆1间的啮合及密封，且密封效果好，保证螺杆真空泵的正常运行；进一步的，点摆线段5和节点摆线段6采用上述结构能使得螺杆1的齿顶密封带较宽，较宽的齿顶密封带提高螺杆1与泵体内壁之间的密封效果，使得曲面密封通道间隙长度较长，避免气体从螺杆1齿顶密封带和泵体内壁之间通过，提高螺杆真空泵的压缩比。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：摆线段和齿顶圆弧段之间修圆形成圆弧过渡段，圆弧过渡段的半径取值范围为：0～0.2mm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。