一種等齒頂寬的螺桿真空泵單頭變螺距轉子型線

張世偉1 趙晶亮1 張志軍1 王德喜2

(1 東北大學機械工程與自動化學院過程裝備與環境工程研究所;2 遼陽博仕流體設備有限公司)

　　摘要 螺桿轉子的型線設計是整個無油螺桿真空泵設計中的最關鍵技術。其中單頭變螺距的螺桿轉子，因其具有內部預壓縮的排氣方式，與等螺距螺桿轉子相比，具有突出的節能降噪優點，因此近年來備受無油螺桿真空泵的設計者和使用者的青睞。以前已有的各種單頭變螺距螺桿轉子型線，其共同的結構特征是：隨著螺桿轉子的導程(節距)由吸氣端向排氣端逐漸變小的過程中，轉子齒型中的齒頂寬也隨之等比例地逐漸變窄。這種結構導致如下不合理狀況：在轉子吸氣端，齒型齒頂寬不必要地增大，從而降低了泵的容積利用系數;而在轉子排氣端，級間氣體壓力差很大，齒型齒頂寬反倒變小，致使氣體返流量增大。這會直接造成螺桿真空泵的極限真空度降低和抽氣速率下降的后果。

　　針對上述問題，本文介紹一種保持齒型齒頂寬恒定的單頭變螺距螺桿轉子型線。其端面型線構成由4 段曲線順序相接組成，依次為齒根圓、漸開線、齒頂圓和具有自嚙合特性的過渡段曲線。將該端面型線沿軸向變螺距螺旋展開，則形成一個單頭變螺距螺桿轉子。由4 段曲線所對應生成的螺桿轉子齒型面，則分別為齒根面、斜齒面、齒頂面和過渡齒面。這種型線的主要特征是：隨著端面型線的變螺距展開，型線中齒根圓、漸開線和齒頂圓三段曲線各自所占據的角度范圍也隨之變化，端面型線中漸開線所占據的角度增大，而齒頂圓及齒根圓所占據的角度減小，從而可以保證在轉子的螺旋導程(節距)隨螺旋展開角成正比變化的情況下，轉子齒形面的齒頂寬始終不變。

　　本文所介紹的單頭變螺距螺桿轉子型線，具有轉子的齒頂寬始終保持不變特點。因此，與以前的各種單頭變螺距螺桿轉子相比，該型線轉子在吸氣端的齒頂寬度相對較小，從而形成更大的級間吸氣容積，有較大的容積利用系數，因此在相同的結構參數下具有更大的理論抽速;反之，該型線轉子在排氣端的齒頂寬度卻相對較大，具有更強的級間泄漏阻擋能力，能夠使氣體級間泄漏返流量降低，從而有利于提高真空泵的極限真空度和實際有效抽速。