一种等齿顶宽的螺杆真空泵单头变螺距转子型线

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学机械工程与自动化学院 作者:张世伟

一种等齿顶宽的螺杆真空泵单头变螺距转子型线

张世伟1 赵晶亮1 张志军1 王德喜2

(1 东北大学机械工程与自动化学院过程装备与环境工程研究所;2 辽阳博仕流体设备有限公司)

  摘要 螺杆转子的型线设计是整个无油螺杆真空泵设计中的最关键技术。其中单头变螺距的螺杆转子,因其具有内部预压缩的排气方式,与等螺距螺杆转子相比,具有突出的节能降噪优点,因此近年来备受无油螺杆真空泵的设计者和使用者的青睐。以前已有的各种单头变螺距螺杆转子型线,其共同的结构特征是:随着螺杆转子的导程(节距)由吸气端向排气端逐渐变小的过程中,转子齿型中的齿顶宽也随之等比例地逐渐变窄。这种结构导致如下不合理状况:在转子吸气端,齿型齿顶宽不必要地增大,从而降低了泵的容积利用系数;而在转子排气端,级间气体压力差很大,齿型齿顶宽反倒变小,致使气体返流量增大。这会直接造成螺杆真空泵的极限真空度降低和抽气速率下降的后果。

  针对上述问题,本文介绍一种保持齿型齿顶宽恒定的单头变螺距螺杆转子型线。其端面型线构成由4 段曲线顺序相接组成,依次为齿根圆、渐开线、齿顶圆和具有自啮合特性的过渡段曲线。将该端面型线沿轴向变螺距螺旋展开,则形成一个单头变螺距螺杆转子。由4 段曲线所对应生成的螺杆转子齿型面,则分别为齿根面、斜齿面、齿顶面和过渡齿面。这种型线的主要特征是:随着端面型线的变螺距展开,型线中齿根圆、渐开线和齿顶圆三段曲线各自所占据的角度范围也随之变化,端面型线中渐开线所占据的角度增大,而齿顶圆及齿根圆所占据的角度减小,从而可以保证在转子的螺旋导程(节距)随螺旋展开角成正比变化的情况下,转子齿形面的齿顶宽始终不变。

  本文所介绍的单头变螺距螺杆转子型线,具有转子的齿顶宽始终保持不变特点。因此,与以前的各种单头变螺距螺杆转子相比,该型线转子在吸气端的齿顶宽度相对较小,从而形成更大的级间吸气容积,有较大的容积利用系数,因此在相同的结构参数下具有更大的理论抽速;反之,该型线转子在排气端的齿顶宽度却相对较大,具有更强的级间泄漏阻挡能力,能够使气体级间泄漏返流量降低,从而有利于提高真空泵的极限真空度和实际有效抽速。

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