5、 5'-圆柱螺旋线;4、4'一齿顶面;6、6'-凹齿面;7、7'-齿根面;PhP^PhP4-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】
[0053]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0054]如图1所示，为变齿宽变螺距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。
[0055]如图2所示，为相互啮合的2个螺杆转子的轴向截面型线至间的啮合图，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。
[0056]如图3所示，为变齿宽变螺距的螺杆转子图，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)沿左旋变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)沿右旋变螺距圆柱螺旋线作螺旋展开而生成；左旋变螺距 圆柱螺旋线与右旋变螺距圆柱螺旋线具有相同的螺距变化规律，但旋向不同。
[0057]如图4所示，为2个变齿宽变螺距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)，都由5个齿面和2条参与啮合的圆柱螺旋线组 成，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 (1?、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')，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(I')、齿根面(7')、凹齿面(6')、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 都相同。
[0058]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。
[0059]如图4所示，为2个变齿宽变螺距的螺杆转子的啮合图，其特征是:螺杆转子的螺距 P由一侧端面I-I向另一侧端面VI-VI逐渐减小，即PAPAPAP4,但齿顶面和齿根面的宽 度由一侧端面I-I向另一侧端面VI-VI逐渐增加，即Mi<M 2<M3、Ni<N2<N3;截面图1-1、11-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;从螺杆转子的一侧端面I-I到另一侧端 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 腔处螺杆转子的齿顶面宽度和齿根面宽度较大，在低压工作腔处螺杆转子的齿顶面宽度和 齿根面宽度较小。
[0060]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 一种变齿宽变螺距的螺杆转子，其特征是:从螺杆转子的一侧端面I-Ι到另一侧端面 VI-VI，螺杆转子的螺距(Pi、P2、P3、P4)逐渐减小，而螺杆转子的齿宽：齿顶面宽度(Mi、M2、M 3) 和齿根面宽度(见、犯、犯），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顶面宽度和齿根面宽度较大， 在低压工作腔处螺杆转子的齿顶面宽度和齿根面宽度较小。2. 如权利要求1所述的一种变齿宽变螺距的螺杆转子，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 一侧端面I-Ι到另一侧端面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所述的一种变齿宽变螺距的螺杆转子，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ΑΒ、点Β、齿顶圆弧BC、点C、摆线CD、齿根圆弧DE和摆线ΕΑ，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中所述的一种变齿宽变螺距的螺杆转子，左旋螺杆转子(301)是由一系 列螺杆转子的轴向截面型线（201)沿左旋变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)沿右旋变螺距圆柱螺旋线作螺旋展 开而生成；左旋变螺距圆柱螺旋线与右旋变螺距圆柱螺旋线具有相同的螺距变化规律，但 旋向不同；左旋变螺距圆柱螺旋线的方程为：右旋变螺距圆柱螺旋线的方程为： I Μ ' '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 的初始螺距，πιπι;λ为变螺距系数，当λ = 〇时，即为等螺距圆柱螺旋线； 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ΕΑ;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ΑΒ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ΑΒ的基圆半径;α(τ)为不同 轴向位置处圆渐开线ΑΒ的发生角;Rb(T)和α(τ)由如下公式确定：式中：k为系数;Rbs、Rbe^别为一侧端面I-Ι和另一侧端面VI-VI的螺杆转子的轴向截面 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：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所述的变齿宽变螺距的螺杆转子。6. -种双螺杆压缩机，其特征是:使用如权利要求1所述的变齿宽变螺距的螺杆转子。7. -种双螺杆膨胀机，其特征是:使用如权利要求1所述的变齿宽变螺距的螺杆转子。
【专利摘要】本实用新型公开了一种变齿宽变螺距的螺杆转子，属于干式双螺杆真空泵领域；从螺杆转子的一侧端面Ⅰ-Ⅰ到另一侧端面Ⅵ-Ⅵ，螺杆转子的螺距(P1、P2、P3、P4)逐渐减小，而螺杆转子的齿宽：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，因此具有较高强度和良好的密封性能，提高了双螺杆真空泵的综合性能。
【IPC分类】F04C25/02, F04C18/16
【公开号】CN205277808
【申请号】CN201620007774
【发明人】刘宏杰, 庞晓峰, 李文博, 王君, 张新述, 魏蜀红
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月5日