[发明专利]螺杆真空泵自平衡螺杆转子

说明书

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，涉及一种液体变容式机械，特别是一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子。

背景技术

螺杆真空泵由螺杆空压机演变而来，用来抽取气体，产生真空泵环境，由于其是一种理想的真空获得设备，结构简单，维护方便，在使用过程中对环境友好，不会产生污染，已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备。螺杆真空泵是在无油、干式的状态下运行，螺杆型线需要特殊处理，才能获得理想的工作性能，再考虑到制造成本因素，市场上以单头的螺杆真空泵为主，可以大幅节省加工时间而降低成本。伴随着干式螺杆真空泵高速化的发展趋势，有必要在设计阶段对螺杆转子进行动平衡优化设计计算，以提高螺杆泵整体工作性能的提高和使用寿命。

D.THOMAS提出了一种内压缩螺杆真空泵(DE102010019402)，螺杆采用连续渐变过渡形式，端面采用对称型线，该螺杆应用于德国Leybold的SrewLine系列螺杆式无油内压缩真空泵，是一种专门为工业应用设计的干式泵，解决了工业应用中，如粉尘、焦油等工况不好时的真空问题，其螺杆采用在吸气段减重，内部压缩比设计成3.5以上，螺杆才便于达到比较理想的动平衡，但是牺牲了半个压缩级数。

M.H.NORTH设计了一种共轭锥形螺杆(WO2007068973)，其螺距保持不变，由轴向底径锥形变化引起内部压缩体积变化，该共轭锥形螺杆是英国Edwards针对恶劣真空环境推出的工业应用，采用平衡头的方式达到螺杆的动平衡，但增加了螺杆轴向密封的难度。

B.ULRICH设计了一种平衡性能良好的变螺距双螺杆转子(WO0208609A2)，端面型线保持不变，螺距由小到大，再到小，最后保持不变，这种螺杆应用于德国Busch公司的COBRA系列螺杆泵，制造工艺理想，自身能够达到85％以上的平衡，再辅助两个端面减重可达到完全平衡，但是螺杆设计形式固定，缺乏变化，无法满足不同工况设计要求。

为了满足不同工况设计要求，申请人之前曾提出了干式螺杆真空泵变螺距螺杆(CN102937094A),提出了两个端面去质量，辅助齿顶面找正的动平衡方式，这种平衡方式破坏了齿顶表面结构，不能适应恶劣的工艺环境。

发明内容

本发明提出了一种螺杆真空泵自平衡螺杆转子，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种适合不同工况设计要求且动平衡性能优的螺杆真空泵自平衡螺杆转子。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：

本螺杆真空泵自平衡螺杆转子具有重心位置偏心的非对称端面齿形和与包缠角有关的变化螺距；缠绕圈数为2圈时，螺距在从吸气段面开始往排气段面方向且在吸气段增加，在中间段减少；缠绕圈数＞2圈时，螺距在从吸气段面开始往排气段面方向且在吸气段增加，在中间段减少，在排气段持平；在缠绕一圈时螺距到达最大值，在缠绕两圈时螺距到达最小值；在吸气段范围内螺距曲线与在中间段范围内螺距曲线为非对称结构，通过总包缠角、确定的螺距曲线、确定的螺杆真空泵压缩比、确定的吸气段螺杆导程参数、确定的中间段螺杆导程参数、确定的螺距曲线以及确定的螺杆真空泵压缩比与确定的吸气段螺杆导程参数和确定的中间段螺杆导程参数之间方程计算实现100％的静态平衡和至少达到80％以上动态平衡，并通过改变螺杆转子端部处的几何形状完善动态平衡。

在上述的螺杆真空泵自平衡螺杆转子中，所述吸气段螺距曲线参数方程为