一种锥形转子及具有锥形转子的干式双螺杆真空泵，锥形转子包括端面型线相同的阴阳转子，端面型线包括依次相连的圆弧摆线段、齿根圆弧段、阿基米德螺线段、阿基米德螺线共轭曲线段以及齿顶圆弧段，阴阳转子中一个转子的尖点与另一个转子的圆弧摆线段相互啮合，其余线段按照阴阳转子各自的旋转方向依次对应啮合；通过所述圆弧摆线段、齿根圆弧段、阿基米德螺线段、阿基米德螺线共轭曲线段以及齿顶圆弧段对应形成转子的圆弧摆线曲面、齿根圆弧曲面、阿基米德螺线曲面、阿基米德螺线共轭线曲面以及齿顶圆弧曲面；由进气端面到排气端面型线连续变化，齿顶圆减小，齿根圆增大。本发明专利技术可以实现内容积变化的功能，并且泄漏更少，具有更高的容积效率。的容积效率。的容积效率。
【技术实现步骤摘要】
一种锥形转子及具有锥形转子的干式双螺杆真空泵
[0001]本专利技术属于真空泵
，涉及一种锥形转子及具有锥形转子的干式双螺杆真空泵。
技术介绍
[0002]一般的螺杆转子在运输过程中所形成的工作腔保持不变，压缩过程仅在末级存在，导致功耗大、排气温度高和真空度低，如果能在运输过程中实现内压缩，与普通的转子相比，拥有压缩比高、散热性能好、功耗降低等优点。为实现内压缩过程，通常采用变螺距的方法，吸气端到排气端螺距减小以实现内容积变化。但变螺距转子也存在问题，包括排气端螺距较小使得齿顶变薄，增加了齿顶泄漏，同时还存在不易加工和强度不足等问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种锥形转子及具有锥形转子的干式双螺杆真空泵，通过从进气端到吸气端转子型线变化，齿顶减小，齿根增大，同样实现内容积变化的功能，并且泄漏更少，具有更高的容积效率，同时加工灵活性较高。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0005]一种锥形转子，包括端面型线相同的阴阳转子，端面型线包括依次相连的圆弧摆线段ab、齿根圆弧段bc、阿基米德螺线段cd、阿基米德螺线共轭曲线段de以及齿顶圆弧段ea，阴阳转子中一个转子的尖点a与另一个转子的圆弧摆线段a
′
b
′
相互啮合，其余线段按照阴阳转子各自的旋转方向依次对应啮合；通过所述圆弧摆线段ab、齿根圆弧段bc、阿基米德螺线段cd、阿基米德螺线共轭曲线段de以及齿顶圆弧段ea对应形成转子的圆弧摆线曲面、齿根圆弧曲面、阿基米德螺线曲面、阿基米德螺线共轭线曲面以及齿顶圆弧曲面；由进气端面到排气端面型线连续变化，齿顶圆减小，齿根圆增大。
[0006]作为一种优选方案，所述阳转子的圆弧摆线段ab的型线方程为：
[0007][0008]式中，A为轴间距，r
ab
(t,τ)为圆弧摆线段ab的型线坐标，t为截面参数，τ为轴向参数，R1(τ)为齿顶半径；
[0009]所述阳转子的圆弧摆线曲面的空间曲面方程为：
[0010][0011]式中，R
ab
(t,τ)为圆弧摆线段ab形成的曲面坐标，t为截面参数，τ为轴向参数，z(τ)＝Tτ/2π，T为螺距。
[0012]作为一种优选方案，所述阳转子的齿顶圆弧段ea的型线方程为：
[0013][0014]式中，R1(τ)为齿顶半径，R1(τ)＝R
D
‑
tanαP(τ)，R
D
为进气端面齿顶半径，α为锥角，P(τ)为当前截面到进气端轴向距离，r
ea
(t,τ)为齿顶圆弧段ea的型线坐标，t为截面参数，τ为轴向参数；
[0015]所述阳转子的齿顶圆弧曲面的空间曲面方程为：
[0016][0017]式中，R1(τ)为齿顶半径，R
ea
(t,τ)为齿顶圆弧段ea形成的曲面坐标，z(τ)＝Tτ/2π，T为螺距；t为截面参数，τ为轴向参数。
[0018]作为一种优选方案，所述阳转子的齿根圆弧bc的型线方程为：
[0019][0020]式中，r
bc
(t,τ)为齿根圆弧bc的型线坐标，R2(τ)为齿根半径，β为齿根圆弧bc的型线起始角度，R2(τ)＝R
d
+tanαP(τ)，R
d
为进气端面齿根半径，α为锥角，P(τ)为当前截面到进气端轴向距离；
[0021]所述阳转子的齿根圆弧曲面的空间曲线方程为：
[0022][0023]式中，R
bc
(t,τ)为齿根圆弧bc形成的曲面坐标，T为螺距，t为截面参数，τ为轴向参数。
[0024]作为一种优选方案，所述阳转子的阿基米德螺线段cd的端面型线方程为：
[0025][0026]式中，r
cd
(t,τ)为阿基米德螺线段cd型线坐标，R2(τ)为齿根半径，A为轴间距，θ为阿基米德螺线段cd的型线起始角度，p0为阿基米德螺线和阿基米德螺线共轭曲线所占角度；
[0027]所述阳转子的阿基米德螺线曲面的空间方程为：
[0028][0029]式中，R
cd
(t,τ)为阿基米德螺线段cd形成的曲面坐标，t为截面参数，τ为轴向参数，θ为阿基米德螺线段cd的型线起始角度，z(τ)＝Tτ/2π，T为螺距；p0为阿基米德螺线段cd和阿基米德螺线共轭曲线段de所占角度。
[0030]作为一种优选方案，所述阳转子的阿基米德螺线共轭线曲面的空间方程为：
[0031][0032]式中，c
′
d
′
代表阴转子上的阿基米德螺线曲面，为阴转子上的阿基米德螺线曲面在y方向的法向量，y
c
′
d
′
为阴转子上的阿基米德螺线曲面在y方向的坐标，为阴转子上的阿基米德螺线曲面在x方向的法向量，x
c
′
d
′
为阴转子上的阿基米德螺线曲面在x方向的坐标，x
de
为阿基米德螺线共轭线曲面在x方向的坐标，y
de
为阿基米德螺线共轭线曲面在y方向的坐标，A为轴间距，为啮合角；
[0033][0034][0035]式中，z
c
′
d
′
为阴转子上的阿基米德螺线曲面在z方向的坐标；t为截面参数，τ为轴向参数。
[0036]本专利技术还提出一种具有锥形转子的干式双螺杆真空泵，采用所述的锥形转子。
[0037]相较于现有技术，本专利技术至少具有如下的有益效果：
[0038]与变螺距转子相比，本专利技术提出的锥形转子整体结构在排气端面齿面较厚，齿顶泄漏较少，同时强度提高，较厚的齿面也利于加工。与一般干式双螺杆真空泵转子型线相比，本专利技术由进气端面到排气端面型线连续变化，齿顶圆减小，齿根圆增大的锥形型线实现了全啮合，且泄漏较少。本专利技术锥形转子的阴阳转子型线相同，齿根圆弧与齿顶圆弧中间采用阿基米德螺线及其共轭曲线，接触线短，齿间面积大，使得真空泵具有更高的容积效率。
[0039]进一步的，本专利技术锥形螺杆的空间曲面参数方程可直接用于后续三维建模以及实体加工。
附图说明
[0040]图1本专利技术实施例的锥形转子端面型线示意图；
[0041]图2本专利技术实施例的锥形转子三维结构示意图；
[0042]图3本专利技术实施例的锥形转子不同截面型线变化示意图：(a)为τ＝0时截面型线，(b)为τ＝2π时截面型线，(c)为τ＝4π时截面型线，(d)为τ＝6π时截面型线。
具体实施方式
[0043]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0044]锥形转子通过从进气端到吸气端转子型线变化，齿顶减小，齿根增大，能够像变螺距螺杆转子一样，同样实现了内容积变化的功能。
[0045]目前国内锥形转子专利并无对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锥形转子，其特征在于，包括端面型线相同的阴阳转子，端面型线包括依次相连的圆弧摆线段ab、齿根圆弧段bc、阿基米德螺线段cd、阿基米德螺线共轭曲线段de以及齿顶圆弧段ea，阴阳转子中一个转子的尖点a与另一个转子的圆弧摆线段a
′
b
′
相互啮合，其余线段按照阴阳转子各自的旋转方向依次对应啮合；通过所述圆弧摆线段ab、齿根圆弧段bc、阿基米德螺线段cd、阿基米德螺线共轭曲线段de以及齿顶圆弧段ea对应形成转子的圆弧摆线曲面(5)、齿根圆弧曲面(4)、阿基米德螺线曲面(1)、阿基米德螺线共轭线曲面(2)以及齿顶圆弧曲面(3)；由进气端面到排气端面型线连续变化，齿顶圆减小，齿根圆增大。2.根据权利要求1所述的锥形转子，其特征在于，所述阳转子的圆弧摆线段ab的型线方程为：式中，A为轴间距，r
ab
(t,τ)为圆弧摆线段ab的型线坐标，t为截面参数，τ为轴向参数，R1(τ)为齿顶半径；所述阳转子的圆弧摆线曲面(5)的空间曲面方程为：式中，R
ab
(t,τ)为圆弧摆线段ab形成的曲面坐标，t为截面参数，τ为轴向参数，z(τ)＝Tτ/2π，T为螺距。3.根据权利要求1所述的锥形转子，其特征在于，所述阳转子的齿顶圆弧段ea的型线方程为：式中，R1(τ)为齿顶半径，R1(τ)＝R
D
‑
tanαP(τ)，R
D
为进气端面齿顶半径，α为锥角，P(τ)为当前截面到进气端轴向距离，r
ea
(t,τ)为齿顶圆弧段ea的型线坐标，t为截面参数，τ为轴向参数；所述阳转子的齿顶圆弧曲面(3)的空间曲面方程为：式中，R1(τ)为齿顶半径，R
ea
(t,τ)为齿顶圆弧段ea形成的曲面坐标，z(τ)＝Tτ/2π，T为螺距；t为截面参数，τ为轴向参数。4.根据权利要求1所述的锥形转子，其特征在于，所述阳转子的齿根圆弧bc的型线方程为：式中，r
bc
(t,τ)为齿根圆弧bc的型线坐标，R2(τ)为齿根半径，β为齿根圆弧bc的型线起
始角度，R2(τ)＝R
d
【专利技术属性】
技术研发人员：郭蓓，王岩彬，刘浩，贠嘉轩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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