[发明专利]一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子

说明书

技术领域

本发明涉及螺杆式无油真空泵技术领域，特别涉及一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子。

背景技术

无油螺杆泵具有抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等特点，广泛应用于半导体、医药、食品、化工等工业领域。螺杆转子是螺杆真空泵中最关键的抽气部件，直接决定着泵的工作性能和使用寿命，其加工制造成本约占整个螺杆泵总成本近一半。螺杆转子的型线设计则是整个螺杆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，因此备受无油螺杆真空泵的设计者和使用者的青睐。已有许多技术人员设计出了多种结构形式的单头变螺距螺杆转子型线。

尽管已有的单头变螺距螺杆转子型线的结构构成多种多样，但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（以及对应的齿根宽）也随之等比例地逐渐变窄。由于转子齿顶面与泵体内表面之间的间隙是转子排气过程中气体级间返流的最主要泄漏通道，而转子齿型的齿顶宽则相当于该泄漏通道的深度，齿顶宽越宽，泄漏通道越深，对级间泄漏的阻挡能力越强，则相邻两级之间的气体返流量就越小。已有的单头变螺距螺杆转子型线的齿顶宽由吸气端向排气端逐渐变窄，则对级间泄漏的阻挡能力越来越弱。而螺杆真空泵在工作过程中，越靠近排气端，气体压力和级间压力差就越大，结果出现在吸气端级间压力差小时，齿型齿顶宽不必要地很大，反而导致泵的容积利用系数偏小；而在排气端级间压力差很大时，齿型齿顶宽反倒变小导致气体返流量增大的不合理状况。这直接造成螺杆真空泵的吸气容积利用系数小和总体返流泄漏量大，从而导致螺杆真空泵的主要性能指标极限真空度降低和实际抽气速率下降的后果。

如果在螺杆转子型线设计过程中，有意保持转子齿型齿顶宽始终不变，则可以有效地避免上述问题的出现，从而提高螺杆真空的抽气性能指标。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，保证在转子导程由排气端的最小值随螺旋展开角线性增大的过程中，转子的齿顶宽始终保持不变，以使转子具有更强的级间泄漏阻挡能力，降低气体级间泄漏返流量，从而达到有利于提高真空泵的极限真空度和实际有效抽速的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，由齿根面、斜齿面、齿顶面和过渡齿面依次连接构成，转子螺旋导程随螺旋展开角由排气端向吸气端成线性增大，斜齿面的轴向宽度随之逐渐变大，而齿顶面的宽度始终保持不变。

所述的齿根面、斜齿面、齿顶面和过渡齿面，是由齿根圆曲线、渐开线曲线、齿顶圆曲线和过渡段曲线依次连接构成的端面型线作变螺距螺旋展开而生成。

以螺杆转子排气端面的轴心作为坐标原点，以转子轴线指向转子吸气端方向为Z轴正向，建立描述转子型线的直角坐标系Oxyz，本发明的齿根圆曲线、渐开线曲线、齿顶圆曲线和过渡段曲线满足如下条件：

所述的齿根圆段曲线，满足如下公式：

x=d2cos(t1+τ)y=d2sin(t1+τ)---(1)]]>

式中，x为横坐标，y为纵坐标，d为齿根圆直径，τ为螺旋展开角，t₁为形式参数。

所述的渐开线曲线，满足如下公式：