一种螺杆真空泵的制作方法

本发明属于真空设备，涉及一种螺杆真空泵。

背景技术：

1、螺杆真空泵是一种容积式真空泵，螺杆真空泵的核心部件是一对互相啮合的非接触螺杆转子，两转子经过精细动平衡校正，由轴承支撑，安装在泵壳内，转子与转子之间都有一定的间隙，因此转子的设计需要实现同步啮合运动时不发生齿面干涉，而转子的端面型线设计会直接影响螺杆真空泵的性能，如密封性、抽气效率、面积利用系数等，同时还会影响转子的加工成本。

2、目前市场上广泛采用的螺杆真空泵转子型线主要有带有渐开线、余摆线的转子型线等，为了保证转子型线能完全共轭，保证转子啮合性能，常规螺杆真空泵的转子型线都是采用多段曲线首尾连接形成，如专利文献公开的一种双螺杆真空泵光滑转子型线及其设计方法(申请号：201910051620.0)，该双螺杆真空泵光滑转子端面型线由首尾依次连接的类圆弧共轭线a1b1、类圆弧b1c 1、齿顶圆弧c1d1、类抛物线d1e1、类抛物线共轭线e1f1以及齿根圆弧f1a1组成。该转子型线设计存在以下的不足：螺杆真空泵的转子型线采用光滑的多段曲线连接形成，虽然两个转子能完全共轭且啮合性能良好，但是，具有该转子型线的转子尺寸较大，因此会占用较大的泵内空间，导致真空泵面积利用系数小，介质的流动空间小，进而导致真空泵的抽气效率受到影响；另外，该转子型线为六段互不相同的曲线首尾连接形成，而曲线在加工时，每段曲线的曲率、以及曲线端点的过渡面的形状等，都有很高的加工要求，因此该转子还存在加工难度大的弊端，加工效率难以提升。

技术实现思路

1、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，本发明所要解决的技术问题是：如何提高螺杆真空泵的抽气效率。

2、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，包括泵体，所述泵体内设有两个转子，其特征在于，两个转子的端面型线均由齿顶圆弧a1a2、直线a2a3、曲线a3a4、曲线a4a5、齿根圆弧a5a6、外摆线a6a1六段型线首尾依次连接形成，所述直线a2a3的终点a3位于节圆上，所述曲线a3a4为直线a2a3的共轭曲线，两个转子旋转时，其中一个转子上直线a2a3的起点a2能贴着另一个转子上的曲线a4a5移动，即其中一个转子上的曲线a4a5为另一个转子上a2点的轨迹线；

3、所述直线a2a3的坐标方程式为：

4、x＝a+dcost，y＝b+dsint；

5、所述曲线a3a4的坐标方程式为：

6、x＝(a+dcost)cos(θ1+θ2)+(b+dsint)sin(θ1+θ2)-(r1+r2)sinθ2，

7、y＝(a+dcost)sin(θ1+θ2)-(b+dsint)cos(θ1+θ2)+(r1+r2)cosθ2，

8、式中，a为直线a2a3起点a2的x坐标值，b为直线a2a3起点a2的y坐标值，d为直线a2a3的长度，两个转子分别为转子一和转子二，r1为转子一的节圆半径，r2为转子二的节圆半径，θ1和θ2表示转子一和转子二啮合旋转时各自旋转的角度，θ1/θ2＝r2/r1，t是直线a2a3与x轴的夹角，由式可得t和θ1的函数关系。

9、本转子型线中，根据直线a2a3的参数如x坐标值、y坐标值、长度，以及根据节圆半径等参数，带入曲线a3a4的坐标方程式中，得到曲线a3a4，该曲线a3a4与直线a2a3是一对共轭曲线，且a3点位于节圆上，这样使得两个转子旋转时，其中一个转子上的直线a2a3能与另一个转子上的曲线a3a4很好的接触，避免形成泄露区域而影响抽气效率。同时，本转子型线还包括曲线a4a5，两个转子旋转时，其中一个转子上直线a2a3的起点a2能贴着另一个转子上的曲线a4a5移动，同样也能避免形成泄露区域。因此，本转子型线的设计保证了a2a3采用直线之后，依旧能满足转子一和转子二之间的啮合性能要求，能避免形成泄露三角区域而影响抽气效率，且不会出现转子的齿面干涉问题。而由于本转子型线中的直线a2a3采用直线型设计，直线a2a3所处的直线部分类似于形成了一个“缺角”，这样使得两个转子在保证啮合性能的基础上，还明显减小了转子的尺寸，使得转子占用的泵内空间减小，而泵体内供气体流动的空间变大，使得单位时间内流经泵体的气体量增加，进而进一步提升了真空泵的抽气效率。

10、另外，a2a3采用直线之后，其没有曲率大小的加工要求，在加工时，可以采用铣刀来回铣削成型，能进一步降低加工难度，同时直线a2a3部分还可以作为工装工具的基准，使得螺杆真空泵组装和制造更为方便。同时，直线a2a3与曲线a4a5之间通过弧度较小的曲线a3a4过渡，这样使得直线a2a3、曲线a3a4平滑过渡而构成一个具有共同加工可能性的平滑曲面，进而能够明显提高转子的加工效率。

11、在上述的螺杆真空泵中，所述直线a2a3与x轴的夹角t值为+12度～-12度。作为优选，t值为+10度。直线a2a3中，其起点a2的坐标方程为：x＝b1cosθ，y＝b1sinθ，式中，θ为直线的起点a2到转子的旋转中心o之间的连线与x轴的夹角。当齿顶圆弧上选取一个点之后，a2的x坐标值a、y坐标值b均确定，选取合适的t值之后，直线a2a3的长度、以及终点a3的位置也得以确定。

12、在上述的螺杆真空泵中，所述曲线a4a5的坐标方程式为：

13、x＝b2cosθcos(θ1+θ2)+b2sinθsin(θ1+θ2)-(r1+r2)sinθ2，

14、y＝b2cosθsin(θ1+θ2)-b2sinθcos(θ1+θ2)+(r1+r2)cosθ2，

15、式中，b2为转子二的齿顶圆弧半径尺寸。

16、该设计使得齿根圆弧a5a6与曲线a3a4之间由曲线a4a5光滑连接，这样既保证了转子形成全密封型线，没有泄露三角，同时又构成了一个具有共同加工可能性的平滑曲面，因此能提高加工效率。

17、在上述的螺杆真空泵中，外摆线a6a1的方程为：

18、x＝csinθ1-dsin(θ1+θ2)，y＝ccosθ1-dcos(θ1+θ2)，

19、式中，c＝r1+r2，c为转子一和转子二的中心距离，d为动圆圆心到摆线的距离。

20、在上述的螺杆真空泵中，所述转子一和转子二的端面型线相同。这样的设计能使得螺杆真空泵加工更为方便，能降低制造成本。

21、与现有技术相比，本螺杆真空泵具有以下优点：

22、1、本螺杆真空泵中，转子型线不仅能保证型线光滑过渡，同时能形成全密封型线，使得转子一和转子二之间啮合性能好，没有泄露三角，因此能达到很低的极限真空，抽气效率也得以提升，相对于市场上摆线型型线，抽气效率提高至少两个点。

23、2、本螺杆真空泵的设计能减小转子的尺寸，使泵内供介质的流动空间较大，进而使螺杆真空泵的抽气效率得以提高。

技术特征：

1.一种螺杆真空泵，包括泵体，所述泵体内设有两个转子，其特征在于，两个转子的端面型线均由齿顶圆弧a1a2、直线a2a3、曲线a3a4、曲线a4a5、齿根圆弧a5a6、外摆线a6a1六段型线首尾依次连接形成，所述直线a2a3的终点a3位于节圆上，所述曲线a3a4为直线a2a3的共轭曲线，两个转子旋转时，其中一个转子上直线a2a3的起点a2能贴着另一个转子上的曲线a4a5移动；

2.根据权利要求1所述的螺杆真空泵，其特征在于，曲线a4a5的坐标方程式为：

3.根据权利要求2所述的螺杆真空泵，其特征在于，外摆线a6a1的方程为：

4.根据权利要求1或2或3所述的螺杆真空泵，其特征在于，所述转子一(1)和转子二(2)的端面型线相同。

5.根据权利要求1或2或3所述的螺杆真空泵，其特征在于，所述直线a2a3与x轴的夹角t值为+12度～-12度。

技术总结
本发明提供了一种螺杆真空泵，属于真空设备技术领域。它解决了现有螺杆真空泵抽气效率不高的问题。本螺杆真空泵包括泵体，所述泵体内设有两个转子，两个转子的端面型线均由齿顶圆弧A1A2、直线A2A3、曲线A3A4、曲线A4A5、齿根圆弧A5A6、外摆线A6A1六段型线首尾依次连接形成，所述直线A2A3的终点A3位于节圆上，所述曲线A3A4为直线A2A3的共轭曲线，两个转子旋转时，其中一个转子上直线A2A3的起点A2能贴着另一个转子上的曲线A4A5移动，即其中一个转子上的曲线A4A5为另一个转子上A2点的轨迹线。本发明具有抽气效率高、制造方便的优点。

技术研发人员：王建国,王于祥
受保护的技术使用者：马德宝真空设备集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13