[发明专利]一种双螺杆真空泵的锥形螺杆转子

说明书

本发明公开了一种双螺杆真空泵的锥形螺杆转子，其左锥形螺杆转子(1)由高压端凹球面、低压端凸球面和4个齿面：左锥形齿顶面(11)、左锥形斜齿面(12)、左锥形齿根面(13)和左锥形凹齿面(14)组成；其右锥形螺杆转子(2)由高压端凹球面、低压端凸球面和4个齿面：右锥形齿顶面(21)、右锥形斜齿面(22)、右锥形齿根面(23)和右锥形凹齿面(24)组成。左锥形螺杆转子(1)和右锥形螺杆转子(2)能实现传动比为1比1的交叉轴啮合，在相同的结构参数下具有更大的吸气容积，有较大的容积利用系数，提高双螺杆真空泵的抽速，减小了排气端的工作腔容积，具有较大的内容比、压缩比，有利于提高真空泵的极限真空度。

技术领域

本发明涉及双螺杆真空泵，特别涉及适用于一种双螺杆真空泵的锥形螺杆转子。

背景技术

双螺杆真空泵是一种回转容积式真空泵，由一对相互啮合的螺杆转子在泵腔内做同步异向双回转运动实现工作腔容积的周期性变化，完成气体的吸入、压缩和排出过程，在泵的进口处形成真空；双螺杆真空泵具有干式无油、运行平稳、易损件少、振动和噪音小的优点，被广泛应用于航空、电子、石化和核工业领域。

真空泵在工作过程中产生较大的压缩比，需要相互啮合的两螺杆转子具有较大的内容积比，内容积比就是两螺杆转子在啮合过程中所形成的最大封闭容积和最小封闭容积之比。现有螺杆转子是由螺杆转子的轴向截面型线沿轴向圆柱螺旋线展开生成的，螺杆转子分为等螺距和变螺距螺杆转子，变螺距螺杆转子因其内容积比大于1，更有利于提高双螺杆真空泵的抽速和极限真空度。中国专利(公开号CN105422448A)公开了一种变齿宽变螺距的螺杆转子,螺杆转子有较大的吸气容积和内容积比，但平行轴结构对对内容积比的增大效果有限。中国专利(授权公告号CN205805908U)公开了一种锥形螺杆转子及其双螺杆真空泵，使用三段式锥形双螺杆结构，增大了吸气容积和内容积比，但对性能的提升效果有限，且不易保证双螺杆转子与泵腔之间的密封效果。中国专利(专利号CN 104141606A)提出了一种锥形双螺杆压缩泵，采用5：3传动的阴、阳锥形螺杆，理论上有较高的压缩系数，但两平面截面在交叉轴啮合情况下的接触线只能存在一条直线，多头平面型线在交叉轴啮合情况下会出现不完全啮合或不啮合，不能保证两螺杆之间的密封性能。

发明内容

本发明为了最大限度地提高双螺杆真空泵的两螺杆转子所形成的内容积比，进而提高双螺杆真空泵的极限真空度，并提高双螺杆真空泵的抽气量，本发明提出一种双螺杆真空泵的锥形螺杆转子。本发明采用球截面实现左右锥形转子的交叉轴正确啮合，两转子由吸气端到排气端的节圆、齿顶圆、齿底圆半径均线性减小；在相同当量尺寸下，在吸气端有较大的容积，在相同转速情况下提高了双螺杆真空泵的抽气速度；在排气端有较短的接触线，保证了双螺杆真空泵的真空度。本发明采用变螺距螺旋线，使双螺杆真空泵从低压端到高压端的压力分布均匀，减小了工作容积之间的压力差，减少了双螺杆真空泵的内部泄漏，对提高双螺杆真空泵的综合性能具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双螺杆真空泵的锥形螺杆转子，包括：左锥形螺杆转子、右锥形螺杆转子，左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子均由从低压端到高压端呈线性锥形，即左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子的节圆半径、齿顶半径和齿底半径均线性减小；

在工作啮合状态下，左锥形螺杆转子的旋转轴OP和右锥形螺杆转子的旋转轴OQ相交于一点，其交点为O，两旋转轴的夹角为∠POQ＝θ，其取值范围为0°<θ<90°；

左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子在高压端处的端面为一内凹球面，其半径为R_o；左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子在高压端处的节圆半径为r_o，且满足

左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子在低压端处的端面为一外凸球面，其半径为R_i；左锥形螺杆转子和右锥形螺杆转子在低压端处的节圆半径为r_i，且满足