一种大型三段式变螺距螺杆型线结构的制作方法

1.本发明涉及螺杆型线技术领域，尤其涉及一种大型三段式变螺距螺杆型线结构。


背景技术：

2.在变螺距螺杆真空泵是由一对互相啮合的变螺距转子在由泵体、进气侧中壁、排气侧中壁等组成的泵腔内同步反向高速旋转，从而形成吸气、压缩和排气作用的抽真空设备。
3.变螺距螺杆真空泵由于设计和加工装备的限制，抽气速率大型化一直很难突破，国内目前变螺距螺杆真空泵的最大抽气速率一般做到1500m3/h以内，这也限制了变螺距螺杆真空泵的推广应用，特别是在基础化工、精细化工、石油石化等行业，工艺装置抽真空均需要满足大的抽气速率，传统采用多台并联的方式导致成本增加、设备数量及故障点增加、占地面积增加等一系列的问题。同时由于设计和加工装备的限制，国内大部分变螺距螺杆型线采用两段式渐变螺距型线结构，即“进气压缩段—排气段”两段式结构，分别对应螺距型线为“变螺距—等螺距”，此种渐变式螺距结构同三段式变螺距结构相比，同体积抽速低，效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大型三段式变螺距螺杆型线结构。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种大型三段式变螺距螺杆型线结构，包括转轴，所述转轴的表面固定连接有螺旋叶片，所述螺旋叶片包括第一等距段、变距段和第二等距段，所述变距段固定连接于第一等距段的一端表面，所述第二等距段固定连接于变距段的表面，所述螺旋叶片包括单摆线段、齿根圆线段、渐开线段和齿顶圆线段，所述单摆线段、齿根圆线段、渐开线段和齿顶圆线段形成连续闭合弧线结构；
7.所述单摆线段的直角坐标方程为：
[0008][0009][0010][0011]
所述渐开线段的坐标方程为：
[0012][0013]
[0014][0015]
其中，d—齿顶圆直径，d—齿根圆直径，a—渐开线基圆半径，p0—螺距。
[0016]
优选的，所述第一等距段为进气段，且螺旋导程210，节距数1.5(3π)。
[0017]
优选的，所述变距段为压缩段，且设计采用变螺距型线，螺旋导程由210变到100，节距数1(2π)，压缩比2.1。
[0018]
优选的，所述第二等距段为排气段，且采用等螺距型线，螺旋导程100，节距数2.5(5π)。
[0019]
优选的，所述螺旋叶片和转轴为一体化加工成型。
[0020]
优选的，所述第一等距段、变距段和第二等距段为连续螺旋结构，且均固定连接于转轴的表面。
[0021]
本发明提供的一种大型三段式变螺距螺杆型线结构，采用大型三段式变螺距螺杆型线结构设计，即“进气段—压缩段—排气段”，分别对应螺杆型线为“等螺距—变螺距—等螺距”，在进气段保证以最短的节距获得最大的有效抽速，在压缩段以合理的压缩比保证迅速达到排气压力并释放压缩热，在排气段得以更多的节距增加密封面积、减少泵内返流，得到更高的真空及抽气效率，适合大抽速螺杆真空泵的设计，利于生产加工和使用。
附图说明
[0022]
图1为本发明的整体结构示意图；
[0023]
图2为本发明的螺旋叶片端面型线结构图。
[0024]
图中：1转轴、11螺旋叶片、12第一等距段、13变距段、14第二等距段、15单摆线段、16齿根圆线段、17渐开线段、18齿顶圆线段。
具体实施方式
[0025]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]
一种大型三段式变螺距螺杆型线结构，包括转轴1，转轴1的表面固定连接有螺旋叶片11，螺旋叶片11包括第一等距段12、变距段13和第二等距段14，变距段13固定连接于第一等距段12的一端表面，第二等距段14固定连接于变距段13的表面，螺旋叶片11包括单摆线段15、齿根圆线段16、渐开线段17和齿顶圆线段18，单摆线段15、齿根圆线段16、渐开线段17和齿顶圆线段18形成连续闭合弧线结构；
[0027]
单摆线段15的直角坐标方程为：
[0028][0029][0030]
[0031]
渐开线段的坐标方程为：
[0032][0033][0034][0035]
其中，d—齿顶圆直径，d—齿根圆直径，a—渐开线基圆半径，p0—螺距。
[0036]
作为优选的，第一等距段12为进气段，且螺旋导程210，节距数1.5(3π)。
[0037]
作为优选的，变距段13为压缩段，且设计采用变螺距型线，螺旋导程由210变到100，节距数1(2π)，压缩比2.1。
[0038]
作为优选的，第二等距段14为排气段，且采用等螺距型线，螺旋导程100，节距数2.5(5π)。
[0039]
作为优选的，螺旋叶片11和转轴1为一体化加工成型。
[0040]
作为优选的，第一等距段12、变距段13和第二等距段14为连续螺旋结构，且均固定连接于转轴1的表面。
[0041]
实施例
[0042]
大型三段式变螺距螺杆型线结构，按照功能可分为“进气段—压缩段—排气段”，分别对应螺杆型线为“等螺距—变螺距—等螺距”。
[0043]
进气段需要保证足够的进气面积，以获取最大的抽气速率，设计采用大导程等螺距型线，螺旋导程210，节距数1.5(3π)；压缩段需要对被抽气体快速压缩，瞬间释放压缩热，以便增加泵体冷却面积，置换压缩热量，降低排气温升，压缩段设计采用变螺距型线，螺旋导程由210变到100，节距数1(2π)，压缩比2.1；排气段需要保证泵内密封，防止泵内气体返流导致的抽速衰减、真空度降低，尽量增加与泵体配合的密封面积，同时通过泵体夹套水冷释放压缩热量，排气段设计采用等螺距型线，螺旋导程100，节距数2.5(5π)。
[0044]
其中，齿顶圆直径d＝324毫米，齿根圆直径d＝96毫米，节圆直径de＝210毫米，并且适配8字形泵腔，且总横截面积为：
[0045][0046]
a
s
＝1453.67cm2。
[0047]
同时，吸气段导程l
in
＝210毫米，旋转圈数1.5，长度315毫米(预留了100毫米的进气口长度)，压缩段初始导程为100毫米，终止导程为210毫米，螺旋圈数为1周，长度155毫米，排气段导程l
out
＝100毫米，旋转圈数2.5，长度为250毫米，转子总长度l＝720毫米，总螺旋圈数n＝5；
[0048]
内部几何压缩比为：v
in
‑
双螺杆转子的齿间有效吸气容积，单位取为m3，可表示为：
[0049]
v
in
＝(a
s
‑
2a
e
)l
in
＝(1453.67
‑
2*389.56)*21＝14165.55cm3＝14.17l；
[0050]
当转子转速n＝2950r/min(频率50hz)时，泵的几何抽速(或称理论抽速)
当转子转速n＝2950r/min(频率60hz)时，泵的几何抽速(或称理论抽速)为st＝2508*1.2＝3009m3/h。