专利名称：成对输送螺杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及在带有使螺杆反向运行的先导传动件的泵内的平行轴、外啮合工作的成对输送螺杆的轮廓几何形状。这里轮廓几何形状、环绕角、导程、侧隙、介质控制和转速确定泵的特征值，为输送量、效率、输出压力、泄漏量、温度、噪声以及加工费用。
瑞典SRM厂的作为SRM廓形的众所周知的几何形状适用于制造用于中等输出压力的泵的具有非一致廓形的多头结构和小的环绕角的高速成对输送螺杆。啮合线和壳体内棱之间的与结构有关的缝隙通常称为“气隙”，在中低转速时它阻碍形成较高的输出压力或者很高的容积效率。
但是在所述情况下兴趣在于中等转速时较高输出压力的泵，对此具有轴向顺序工作腔和环绕角大于720°的单头双螺杆更为合适通过各自形成一个作为延长摆线的单头齿廓交替地形成对称的啮合线，它们从壳体内棱向芯部圆沿螺杆外形轮廓分布。这条啮合线将泵的内腔细分成具有两倍导程长度的重叠布置的轴向移动工作腔。
在已知结构形式中，例如可由日本Taiko厂供货的螺杆加工成具有1080°、1440°、1800°环绕角，并具有相同的端面齿形。在端侧通过两个螺杆中的一个以一个沿第二个渐开线形状的齿廓的孔控制(物料)流出。
在保持具有两倍导程长度的轴向移动工作腔的工作原理不变的前提下应该在现代化成批生产的意义上重新设计和定义齿廓几何形状，而且应该达到更高的容积效率、更好的动态性能和介质控制。
在成对输送螺杆具有由芯部圆弧、摆线型中凹齿面、外圆弧和第二个齿廓组成的廓形时这个目的按本发明这样来解决与已知廓形不同，称为外形轮廓的第二齿廓6在齿根部分与芯部圆弧4平滑连接，并且外形轮廓6至少具有一个中部的、不升高的、鞍形部7，它平滑地连接这样形成的部分外形轮廓即内齿廓8和外齿廓9。
下面借助于在附图中表示的并在从属权利要求2、3中表征的实施例对本发明作较详细的说明。
其中表示
图1一组单头结构的带有先导传动件和约1600°环绕角的、按本发明在外形轮廓中具有中部鞍形区的成对输送螺杆的缩小的视图。
图2齿廓几何形状的一种实施形式和与图1成对输送螺杆中对应齿廓的啮合关系。
图3成对输送螺杆一种实施形式相应于图1A-A线的剖面图，它装在壳体内，以与图1相同的比例表示。
图4螺旋输送机的一种实施形式的轴向剖视的局部视图。
在所选择的实施形式中输送螺杆1、2(图1和3)具有约1600°的环绕角，和具有这样的外形轮廓的相同端面齿形，它由几段部分齿廓曲线组成鞍形部7(图1和2)做成半径为半个轴间距的圆弧形，并在安装状态下与对应螺杆的鞍形部相对应。内齿廓8(图2)由一个平滑地连接在鞍形部7上的、这里称为齿廓圆弧10(图2)的偏心圆弧和一个平滑地连接的延长摆线-齿根摆线11(图2)组成以连接芯部圆弧4(图2和3)。对应螺纹杆齿廓圆弧的圆心相对于所述齿廓在一条截短的外摆线12(图2)上运动，与其间距为齿廓圆弧半径f的内等距曲线是所述齿廓的外齿廓9(图2)。
为了定量地确定按如下的步骤进行1.确定轴间距a＝100L.E.(长度单位)2.由此直接得到鞍形圆弧半径d＝a/2＝50L.E.
3.确定芯部圆弧半径c＝23L.E.
4.由此直接得到外圆弧半径b＝a-c＝77L.E.
5.用a和b计算出中凹齿廓-摆线5(图2和3)。
在表I中列出了一些数值，其中U、V是原点在轴心线的直角坐标系的坐标值。
6.由a和b得到啮入角α，它给定相互啮合的输送螺杆1、2相互穿入的区域(图3)α/2＝49.51°7.确定外圆扇形角β为了维持工作必须有β＞α/2确定β＝76°由于相同齿廓的相互啮合芯部圆弧扇形角同样＝β＝76°8.确定螺杆导程l＝100L.E.
9.数值l、a、b和齿廓5、6以及芯部4用一个工具共同加工的要求通过在轴截面内的计算得到齿廓圆弧半径的条件(图4)f≥22L.E.
确定f＝22L.E.，由此得到齿廓圆弧中心的偏心量e＝d-f＝28L.E.
10.齿根摆线11由对应齿廓外圆弧和外齿廓交点处的齿顶三角得到，由于相同的杠杆条件a，b相应地得到中凹齿廓5的一部分。
当齿廓圆弧10和芯部圆弧4通过齿根摆线11平滑连接时得到内齿廓扇形角r＝65.94°。
由相同齿廓的相互啮合外齿廓扇形角同样是r＝65.94°。
11.因此鞍形扇形角δ＝360°-2β-2r＝76.12°12.由数值a、e、f得到外齿廓9的廓形，它是截短的外摆线内等距曲线的一部分。在表II中列出一些数值，其中U、V相应于表I中的定义。
根据确定的齿廓现在起进行13.重心到中心的距离g＝21.58L.E.
14.转子面积＝Z＝8295.4(L.E.)2因此g·z＝1.79×105(L.E.)3。
15.效率η＝49.51％16.由工作转速和几何参数得到相对输送效率(L.E.)3/单位时间，由此通过把它看作校正的理论输送效率得到对于1L.E.的数值。当理论输送效率为250m3/h(未校正)和转速为3000转/分时得到1L.E.＝1mm现在据此对于不接触地工作的齿廓还需要进行的尺寸修正虽然对于无可指摘的功能和制造来说是必不可少的，而且牵涉到高得多的费用，但是在齿廓选择时它只起次要的作用。
与已知廓形的比较表明容积效率提高约6.5％，并改进了动态性能(g·z减小27.2％)，和得到了由芯部4，中凹齿廓5、内齿廓8、鞍形7和外齿廓9组成的整个齿槽内表面共同加工的可能性。在齿廓圆弧区域内的表面部分允许介质控制的更好的调节，介质通过壳体端壁内的通道13(图3)输送。
表I表II
权利要求
1.平行轴、反向外啮合的、环绕角至少为720°的和具有由芯部圆弧，摆线形第一中凹齿廓、外圆弧和第二段齿廓组成的端面廓形的单头成对输送螺杆，其特征在于第二段齿廓即所谓的外形轮廓(6)也在齿根圆处平滑地连接在芯部圆弧(4)上，使得中凹齿廓(5)和外形轮廓(6)与芯部(4)一起构成一个具有共同加工可能性的平滑表面；和/或外形轮廓(6)至少具有一段中间的、不升高区域、即鞍形部(7)，它连接这样构成的部分外形轮廓、内齿廓(8)和外齿廓(9)，由此与已知廓形相比达到一种比较合适的表面分配，由此可提高容积效率，改善动态性能以及改善介质流出和压载气体输入(Ballastgaseintritt)的控制。
2.按权利要求1的成对输送螺杆，其特征在于外形轮廓(6)由多段部分齿廓曲线组成，使得鞍形部(7)做成圆弧形。
3.按权利要求2的成对输送螺杆，其特征在于内齿廓(8)由一段偏心圆弧，这里称为齿廓圆弧(10)和一段称作齿根摆线的延长摆线组成，使得齿根摆线(11)连接在芯部圆弧(4)上并通过齿廓圆弧(10)与鞍形部(7)平滑连接，使得由对应螺杆当时的啮合所法定的外齿廓(9)包含一段截短的外摆线的内等距曲线形状。
全文摘要
在螺杆泵中介质的无接触传输在已知结构型式中通过由先导传动箱带动的单头双螺杆进行,它们具有相同的由芯部圆、顶圆、渐开线齿廓和中凹齿廓组成的端面齿形,它将泵的空间划分为轴向分级的腔,从而可以产生单级的较高的压力差。除动态性能、效率以及工艺性以外介质控制也由端面齿廓确定,通过它的变化所有与它有关的量也应该得到改善。这里渐开线由带有中部的鞍形区域的不连续升高的曲线以及与芯部圆的平滑连接所代替。由此所达到的端面的变化促使动态性能和容积效率的改善,并扩大端面一侧介质控制的可能性。新曲线的具体确定连同与齿根部位的平滑连接使得可以只用一把刀具一起加工芯部和齿廓,具有这种齿廓的输送螺杆适用于在转速为3000转/分时流量为100…1000立方米/小时,输出压力< 0.05兆巴、效率约为50%的螺杆泵。
文档编号F04C18/16GK1207795SQ96199627
公开日1999年2月10日 申请日期1996年7月8日 优先权日1995年12月11日
发明者乌尔里希·贝谢尔 申请人:爱特里尔斯布时股份公司