专利名称：一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及螺杆式无油真空泵技术领域，特别涉及ー种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子。
技术背景 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、化工等エ业领域。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木。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，气体压カ和级间压力差就越大，结果出现在吸气端级间压カ差小时，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増大的不合理状况。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終不变，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。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供ー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，转子的齿顶宽始終保持不变，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。本实用新型的技术方案是这样实现的ー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増大，斜齿面的轴向宽度随之逐渐变大，而齿顶面的宽度始終保持不变。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。[0009]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，本实用新型的齿根圆曲线、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
权利要求1.一种等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于该螺杆转子的齿型面由齿根面(5)、斜齿面￠)、齿顶面(7)和过渡齿面(8)依次连接构成，转子螺旋导程(P1，P2，P3)随螺旋展开角由排气端向吸气端成线性增大，斜齿面(6)的轴向宽度(L1，L2，L3)随之逐渐变大，而齿顶面(7)的宽度(B1，B2，B3)始终保持不变。
2.根据权利要求I所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于所述的齿根面(5)、斜齿面(6)、齿顶面(7)和过渡齿面(8)，是由齿根圆曲线(abc)、渐开线曲线(cde)、齿顶圆曲线(efg)和过渡段曲线(gha)依次连接构成的端面型线作变螺距螺旋展开而生成。
3.根据权利要求2所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于所述的端面型线在变螺距展开过程中，渐开线曲线(cde)的基圆直径由排气端向吸气端呈逐渐变小，渐开线曲线(cde)所占据的角度逐渐增大，而齿顶圆曲线(efg)及齿根圆曲线(abc)所占据的角度逐渐减小，在转子的螺旋导程随螺旋展开角成正比变化的情况下，转子齿形面的齿顶宽和齿根宽始终不变。
4.根据权利要求I所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于所述的螺旋导程P与螺旋展开角τ之间的关系满足如下公式
5.根据权利要求2所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于端面型线中的渐开线曲线(cde)连接于齿根圆曲线(abc)和齿顶圆曲线(efg)之间，该渐开线曲线(cde)的发生圆直径a(T)由排气端向吸气端随螺旋展开角τ逐渐变小，满足如下公式
6.根据权利要求2所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于端面型线中连接齿顶圆曲线(efg)和齿根圆曲线(abc)的过渡段曲线(gha)为具有自啮合特性的任意曲线。
7.根据权利要求I所述的等齿顶宽的单头变螺距螺杆转子，其特征在于转子螺旋展开方向为左旋或右旋。
专利摘要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。与已有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。
文档编号F04C29/00GK202756246SQ201220402680
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者张世伟, 王德喜, 赵晶亮, 张志军 申请人:辽阳博仕流体设备有限公司, 东北大学