一齿顶面;6、6' -凹齿面;7、7' -齿根面;P1、P2、P3、Ρ4-螺杆转 子的螺距;Mi、Μ2、M3-螺杆转子的齿顶面宽度;Ni、Ν2、Ν3-螺杆转子的齿根面宽度。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0049] 如图1所示，为等螺距变齿宽螺杆转子的轴向截面型线图，在任一轴向位置处，螺 杆转子的轴向截面型线都包括5段曲线和2个点，依次为：圆渐开线AB、点B、齿顶圆弧BC、点 C、摆线CD、齿根圆弧DE、摆线EA;其中齿根圆弧DE、圆渐开线AB都与摆线EA光滑连接，且齿顶 圆弧BC的中心角Z BOC和齿根圆弧DE的中心角Z DOE相等，即为中心角Θ。
[0050] 如图2所示，为相互啮合的2个螺杆转子轴向截面型线之间的啮合图，在同一轴向 位置处，左旋螺杆转子(301)和右旋螺杆转子(302)的轴向截面型线相同，且左旋螺杆转子 (301)的轴向截面型线(201)中的圆渐开线AB、点B、齿顶圆弧BC、点C、摆线CD、齿根圆弧DE和 摆线EA，分别与右旋螺杆转子(302)的轴向截面型线(202)中的圆渐开线ba、摆线ae、齿根圆 弧ed、摆线dc、点c、齿顶圆弧cb、点b能够实现正确的嗤合。
[0051] 如图3所示，为等螺距变齿宽的螺杆转子图，双螺杆真空栗包括2个螺杆转子:左旋 螺杆转子(301)和右旋螺杆转子(302);左旋螺杆转子(301)是由一系列螺杆转子的轴向截 面型线(201)沿左旋等螺距圆柱螺旋线作螺旋展开而生成;右旋螺杆转子(302)是由一系列 螺杆转子的轴向截面型线（202)沿右旋等螺距圆柱螺旋线作螺旋展开而生成；左旋等螺距 圆柱螺旋线与右旋等螺距圆柱螺旋线的旋向不同。
[0052]如图4所示，为2个等螺距变齿宽的螺杆转子的啮合图，相互啮合的2个螺杆转子： 左旋螺杆转子(301)和右旋螺杆转子(302)，都包括5个齿面、和2条圆柱螺旋线，右旋螺杆转 子(302)的组成齿面和圆柱螺旋线依次为:摆线齿面（1)、斜齿面(2)、圆柱螺旋线（3)、齿顶 面(4)、圆柱螺旋线(5)、凹齿面(6)、齿根面(7)，且斜齿面(2)、齿根面(7)都与摆线齿面（1) 光滑连接；左旋螺杆转子（301)的组成齿面和圆柱螺旋线依次为：摆线齿面（I')、斜齿面 (2〇、圆柱螺旋线（3〇、齿顶面(4〇、圆柱螺旋线(5〇、凹齿面(6〇、齿根面(7〇,且斜齿面 (2')、齿根面(7')都与摆线齿面(I')光滑连接;在同步异向双回转运动的工作过程中，右旋 螺杆转子(302)的摆线齿面(1)、斜齿面(2)、圆柱螺旋线(3)、齿顶面(4)、圆柱螺旋线(5)、凹 齿面(6)、齿根面(7)，分别与左旋螺杆转子(301)的圆柱螺旋线(3')、斜齿面(2')、摆线齿面 (1 0、齿根面(7')、凹齿面(6〇、圆柱螺旋线(5〇、齿顶面(4D能够实现正确的啮合;在任一 轴向位置处，左旋螺杆转子(301)和右旋螺杆转子(302)的轴向截面型线都相同。
[0053]相互啮合的2个螺杆转子，左旋螺杆转子(301)和右旋螺杆转子（302)的螺旋圈数 都大于2。
[0054]如图4所示，为2个等螺距变齿宽的螺杆转子的啮合图，螺杆转子的螺距从低压端 面I-I到高压端面VI-VI保持不变，即Pi = P2 = P3 = P4,但齿顶面和齿根面的宽度从低压端面 I-I 到高压端面 VI-Vi 逐渐增加，Bpmkmkm3Knkn3;截面图 1-1、π-π、m-m、iv-iv、 V-V、VI-VI，为螺旋展开角τ分别为0、231、331、431、631、831时，螺杆转子的轴向截面型线的啮 合图；在任一轴向位置处，螺杆转子的轴向截面型线都包括5段曲线：圆渐开线ΑΒ、齿顶圆弧 BC、摆线CD、齿根圆弧DE、摆线EA;从螺杆转子的低压端面I-I到高压端面VI-VI，螺杆转子的 轴向截面型线随轴向位置的变化规律是：圆渐开线AB的基圆半径R b逐渐增大，圆渐开线AB 的发生角α逐渐减小，齿顶圆弧BC和齿根圆弧DE的中心角Θ逐渐增大。由此螺杆转子所形成 的工作腔，其高压工作腔容积较小，而低压工作腔容积较大，在高压工作腔处螺杆转子的齿 宽较大，在低压工作腔处螺杆转子的齿宽较小。
[0055]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种等螺距变齿宽的螺杆转子，其特征是：从螺杆转子的低压端面I-I到高压端面 VI-VI，螺杆转子的螺距(？1、？2、？3、？4)保持不变，而螺杆转子的齿宽，包括齿顶面宽度(1 1、 M2、M3)和齿根面宽度(NhN^N3)却逐渐增大；由此螺杆转子所形成的工作腔，其高压工作腔 容积较小，而低压工作腔容积较大，在高压工作腔处螺杆转子的齿宽较大，在低压工作腔处 螺杆转子的齿宽较小。2. 如权利要求1所述的一种等螺距变齿宽的螺杆转子，其特征是:在任一轴向位置处， 螺杆转子的轴向截面型线都包括5段曲线和2个点，依次为：圆渐开线AB、点B、齿顶圆弧BC、 点C、摆线CD、齿根圆弧DE、摆线EA，其中齿根圆弧DE、圆渐开线AB都与摆线EA光滑连接，且齿 顶圆弧BC的中心角Z BOC和齿根圆弧DE的中心角ZDOE相等，即为中心角Θ ;在不同的轴向位 置处，螺杆转子的轴向截面型线都不相同，且随所在轴向位置的不同而变化，从螺杆转子的 低压端面I-I到高压端面VI-VI，螺杆转子的轴向截面型线随轴向位置的变化规律是：圆渐 开线AB的基圆半径R b逐渐增大，圆渐开线AB的发生角α逐渐减小，齿顶圆弧BC和齿根圆弧DE 的中心角Θ逐渐增大。3. 如权利要求1所述的一种等螺距变齿宽的螺杆转子，其特征是：螺杆转子包括5个齿 面、和2条圆柱螺旋线，依次为:摆线齿面（1)、斜齿面(2)、圆柱螺旋线(3)、齿顶面(4)、圆柱 螺旋线(5)、凹齿面(6)、齿根面(7)，且斜齿面(2)、齿根面(7)都与摆线齿面（1)光滑连接;在 同步异向双回转运动的工作过程中，右旋螺杆转子(302)的摆线齿面（1)、斜齿面(2)、圆柱 螺旋线(3)、齿顶面(4)、圆柱螺旋线(5)、凹齿面(6)、齿根面(7)，分别与左旋螺杆转子(301) 的圆柱螺旋线（3〇、斜齿面（2〇、摆线齿面（1〇、齿根面（7〇、凹齿面（6〇、圆柱螺旋线 (5')、齿顶面(4')能够实现正确的啮合;在任一轴向位置处，左旋螺杆转子(301)和右旋螺 杆转子(302)的轴向截面型线相同，左旋螺杆转子(301)的轴向截面型线（201)中的圆渐开 线AB、点B、齿顶圆弧BC、点C、摆线CD、齿根圆弧DE和摆线EA，分别与右旋螺杆转子(302)的轴 向截面型线(202)中的圆渐开线ba、摆线ae、齿根圆弧ed、摆线dc、点c、齿顶圆弧cb、点b能够 实现正确的啮合。4. 如权利要求1中所述的一种等螺距变齿宽的螺杆转子，左旋螺杆转子(301)是由一系 列螺杆转子的轴向截面型线（201)沿左旋等螺距圆柱螺旋线作螺旋展开而生成;右旋螺杆 转子(302)是由一系列螺杆转子的轴向截面型线（202)沿右旋等螺距圆柱螺旋线作螺旋展 开而生成；左旋等螺距圆柱螺旋线与右旋等螺距圆柱螺旋线的旋向不同；左旋等螺距圆柱 螺旋线的方程为：右旋等螺距圆柱螺旋线的方程为：式中：τ为螺旋展开角，rad;R为螺旋线基圆半径，mm;n为螺旋圈数，n2 2;P为螺杆转子 的螺距，mm; 在任一轴向位置处，螺杆转子的轴向截面型线都包括5段曲线：圆渐开线AB、齿顶圆弧 BC、摆线CD、齿根圆弧DE、摆线EA;在不同的轴向位置，即对应不同的螺旋展开角τ，各曲线的 曲线簇方程如下： ① 圆渐开线AB的曲线簇方程为：式中：t为角度参数，rad;Rb(T)为不同轴向位置处圆渐开线AB的基圆半径;α(τ)为不同 轴向位置处圆渐开线AB的发生角;Rb(T)和α(τ)由如下公式确定：式中：k为系数;Rbs、Rbe^别为低压端面I-I和高压端面VI-VI的螺杆转子轴向截面型线 中的圆渐开线AB的基圆半径，mm; ② 齿顶圆弧BC的曲线簇方程为：式中：Ri为齿顶圆弧半径，mm; ③ 摆线CD的曲线簇方程为：式中：R2为节圆半径，mm; ④ 齿根圆弧DE的曲线簇方程为：式中：R3为齿根圆弧半径，mm; ⑤ 摆线EA的曲线簇方程为：t 式中：θ(τ)为不同轴向位置处齿顶圆弧BC和齿根圆弧DE的中心角，由如下公式确定：5. -种双螺杆真空栗，其特征是:使用如权利要求1所述的等螺距变齿宽的螺杆转子。6. -种双螺杆压缩机，其特征是:使用如权利要求1所述的等螺距变齿宽的螺杆转子。7. -种双螺杆膨胀机，其特征是:使用如权利要求1所述的等螺距变齿宽的螺杆转子。
【专利摘要】本发明公开了一种等螺距变齿宽的螺杆转子，属于干式双螺杆真空泵领域；从螺杆转子的低压端面Ⅰ-Ⅰ到高压端面Ⅵ-Ⅵ，螺杆转子的螺距(P1、P2、P3、P4)保持不变，而螺杆转子的齿宽，包括齿顶面宽度(M1、M2、M3)和齿根面宽度(N1、N2、N3)却逐渐增大；在任一轴向位置处，螺杆转子的轴向截面型线都包括5段曲线，依次为：圆渐开线AB、齿顶圆弧BC、摆线CD、齿根圆弧DE、摆线EA，其中齿根圆弧DE、圆渐开线AB都与摆线EA光滑连接；所提出的螺杆转子增加了低压工作腔容积、减小了高压工作腔容积、增加了内容积比、减小了螺杆长度，具有较高强度和良好的密封性能，提高了双螺杆真空泵的极限真空度和抽速。
【IPC分类】F04C18/16, F04C29/00, F04C25/02
【公开号】CN105485014
【申请号】CN201610004897
【发明人】王君, 刘宏杰, 张凌宏, 刘强
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月5日