螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液體變?nèi)菔綑C(jī)械，特別是一種螺桿真空 泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺桿真空泵由螺桿空壓機(jī)演變而來(lái)，用來(lái)抽取氣體，產(chǎn)生真空杲環(huán)境，由于其是一 種理想的真空獲得設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，在使用過程中對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生污染，已 經(jīng)成為微電子、半導(dǎo)體、制藥、精密加工等行業(yè)首選真空獲得設(shè)備。螺桿真空泵是在無(wú)油、干 式的狀態(tài)下運(yùn)行，螺桿型線需要特殊處理，才能獲得理想的工作性能，再考慮到制造成本因 素，市場(chǎng)上以單頭的螺桿真空泵為主，可以大幅節(jié)省加工時(shí)間而降低成本。伴隨著千式螺桿 真空泵高速化的發(fā)展趨勢(shì)，有必要在設(shè)計(jì)階段對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，以提 高螺桿泵整體工作性能的提高和使用壽命。
[0003] D. THOMAS提出了一種內(nèi)壓縮螺桿真空泵（DE102010019402)，螺桿采用連續(xù)漸變 過渡形式，端面采用對(duì)稱型線，該螺桿應(yīng)用于德國(guó)Leybold的SrewLine系列螺桿式無(wú)油內(nèi) 壓縮真空栗，是一種專門為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的千式栗，解決了工業(yè)應(yīng)用中，如粉塵、焦油等工 況不好時(shí)的真空問題，其螺桿采用在吸氣段減重，內(nèi)部壓縮比設(shè)計(jì)成3. 5以上，螺桿才便于 達(dá)到比較理想的動(dòng)平衡，但是犧牲了半個(gè)壓縮級(jí)數(shù)。
[0004] Μ. H. NORTH設(shè)計(jì)了一種共軛錐形螺桿（W02007068973)，其螺距保持不變，由軸向 底徑錐形變化引起內(nèi)部壓縮體積變化,該共軛錐形螺桿是英國(guó)Edwards針對(duì)惡劣真空環(huán)境 推出的工業(yè)應(yīng)用，采用平衡頭的方式達(dá)到螺桿的動(dòng)平衡，但增加了螺桿軸向密封的難度。
[0005] B. ULRICH設(shè)計(jì)了一種平衡性能良好的變螺距雙螺桿轉(zhuǎn)子（W00208609A2)，端面 型線保持不變，螺距由小到大，再到小，最后保持不變，這種螺桿應(yīng)用于德國(guó)Busch公司的 COBRA系列螺桿泵，制造工藝?yán)硐?，自身能夠達(dá)到85%以上的平衡，再輔助兩個(gè)端面減重可 達(dá)到完全平衡，但是螺桿設(shè)計(jì)形式固定，缺乏變化，無(wú)法滿足不同工況設(shè)計(jì)要求。
[0006] 為了滿足不同工況設(shè)計(jì)要求，申請(qǐng)人之前曾提出了干式螺桿真空泵變螺距螺桿 (CN102937094A)，提出了兩個(gè)端面去質(zhì)量，輔助齒頂面找正的動(dòng)平衡方式，這種平衡方式破 壞了齒頂表面結(jié)構(gòu)，不能適應(yīng)惡劣的工藝環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提出了一種螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何 提出另一種適合不同工況設(shè)計(jì)要求且動(dòng)平衡性能優(yōu)的螺桿真空栗自平衡螺桿轉(zhuǎn)子。
[0008] 本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題可通過下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0009] 本螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子具有重心位置偏心的非對(duì)稱端面齒形和與包纏角 有關(guān)的變化螺距；纏繞圈數(shù)為2圈時(shí)，螺距在從吸氣段面開始往排氣段面方向且在吸氣段 增加，在中間段減少；纏繞圈數(shù)> 2圈時(shí)，螺距在從吸氣段面開始往排氣段面方向且在吸氣 段增加，在中間段減少,在排氣段持平；在纏繞一圈時(shí)螺距到達(dá)最大值，在纏繞兩圈時(shí)螺距 4
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，本螺桿轉(zhuǎn)子具有重心位置偏心的非對(duì)稱端面齒形 和與包纏角有關(guān)的變化螺距；纏繞圈數(shù)為2圈時(shí)，螺距在從吸氣段面開始往排氣段面方向 且在吸氣段增加，在中間段減少；纏繞圈數(shù)> 2圈時(shí)，螺距在從吸氣段面開始往排氣段面方 向且在吸氣段增加，在中間段減少，在排氣段持平；在纏繞一圈時(shí)螺距到達(dá)最大值，在纏繞 兩圈時(shí)螺距到達(dá)最小值；其特征在于，在吸氣段范圍內(nèi)螺距曲線與在中間段范圍內(nèi)螺距曲 線為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通過總包纏角、確定的螺桿真空泵壓縮比、通過確定的吸氣段螺桿導(dǎo)程參 數(shù)和確定的中間段螺桿導(dǎo)程參數(shù)用于確定螺距曲線，以及確定的螺桿真空泵壓縮比與確定 的吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)和確定的中間段螺桿導(dǎo)程參數(shù)之間方程計(jì)算實(shí)現(xiàn)100%的靜態(tài)平衡 和至少達(dá)到80%以上動(dòng)態(tài)平衡，并通過改變螺桿轉(zhuǎn)子端部處的幾何形狀完善動(dòng)態(tài)平衡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述確定的吸氣 段螺桿導(dǎo)程參數(shù)％ ，式中Pl為吸氣段螺桿導(dǎo)程，P為排氣端螺桿導(dǎo)程；確定的中間段 螺桿導(dǎo)程參數(shù)％ ，式中p2為吸氣段螺桿導(dǎo)程，p為排氣端螺桿導(dǎo)程。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述排氣段導(dǎo)程
，L為螺桿轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，mi為吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)，m2為中間段螺桿的導(dǎo)程 參數(shù)，n為排氣段級(jí)數(shù)，0彡n彡6。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述確定的螺桿 真空泵壓縮比c與確定的吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)％和確定的中間段螺桿導(dǎo)程參數(shù)m2之間方 程為 1^+1112=c+1 ;式中 <11^ <c，l<m2<c。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述吸氣段變螺 距曲線參數(shù)方程？/ (a)和中間段變螺距參數(shù)方程P2'（a)滿足下式關(guān)系： p2'（a) =p(c+1)-Pi'（am)，式中p為排氣段導(dǎo)程，c為壓縮比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所 述吸氣段螺距曲線參數(shù)方程P/ (a)為
c為壓縮比，P為排氣段導(dǎo)程，mi為吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)； 所述中間段螺距曲線參數(shù)方程己'（a)為
，C為壓縮比，P為排氣段導(dǎo) 程，m2為中間段螺桿的導(dǎo)程參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述 螺桿轉(zhuǎn)子的圓柱螺旋線軸向參數(shù)方程： 吸氣段圓柱螺旋線軸向參數(shù)方程P,(t)為
c為壓縮比，P為排氣段導(dǎo)程，mi為吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)； 中間段圓柱螺旋線軸向參數(shù)方程P,(t)為
c為壓 縮比，P為排氣段導(dǎo)程，m2為中間段螺桿的導(dǎo)程參數(shù)； 排氣段圓柱螺旋線軸向參數(shù)方程P3(t)為
式中4 31彡a彡（2+n) 2 31，mi為吸氣段螺桿導(dǎo)程參 數(shù)，m2為中間段螺桿的導(dǎo)程參數(shù)，p為排氣段導(dǎo)程。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子，屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的螺桿的螺距曲線需對(duì)稱設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足不同工況設(shè)計(jì)要求。本螺桿真空泵自平衡螺桿轉(zhuǎn)子具有重心位置偏心的非對(duì)稱端面齒形和與包纏角有關(guān)的變化螺距；在吸氣段范圍內(nèi)螺距曲線與在中間段范圍內(nèi)螺距曲線為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通過總包纏角、確定的螺距曲線、確定的壓縮比、確定的螺距曲線以及確定的螺桿真空泵壓縮比與確定的吸氣段螺桿導(dǎo)程參數(shù)和確定的中間段螺桿導(dǎo)程參數(shù)之間方程計(jì)算實(shí)現(xiàn)100％的靜態(tài)平衡和至少達(dá)到80％以上動(dòng)態(tài)平衡，并通過改變螺桿轉(zhuǎn)子端部處的幾何形狀完善動(dòng)態(tài)平衡。通過上述策略設(shè)計(jì)出的螺桿轉(zhuǎn)子適合不同的實(shí)際工況需求。
【IPC分類】F04C18-16, F04C25-02
【公開號(hào)】CN104696223
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510140295
【發(fā)明人】馬云芳, 巫修海
【申請(qǐng)人】巫修海, 臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日