專利名稱:螺桿泵的制作方法
螺瓶技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有雙嚙合螺旋lt^的螺ff^。
技術背景作為一種常用的螺桿泵， 一種螺旋流^t幾^l皮公開號為2001-182679或公開 號為2001-193677的日本專禾伸請公開。這類螺瓶包括一對互相嚙合的螺旋轉 子和一個用來容納^的殼體。該殼tt—端有一^A口以允許流體由此被吸入 進該殼體，以及在另一端有一排出口以允許流體由此被排方煩J該殼體外。各軒 具有單頭螺紋并且當軒的螺戟t細咄口時，軒的螺旋升角(lead angle)以 固定的比率^^及遞M^人而形成一^N^T變螺距(changinglead)部分。需要注意到 該螺旋升角是一垂直于,由的平面和,螺線的螺旋之間的夾角。當螺ff^t 轉時，流^it^ffi^出口的同時其^f只減小。同種技術被公開號為2001-55992或11-270485的日本專利申請公開。公開號 為2001-55992的日本專利申請公開了一種適舒可壓縮介質的排量豐 ，它的轉 子為多頭螺紋。各舒具有一變螺i巨部分，當軒的螺線l細咄口時，該變螺 S巨部分以固定的比率無豐MI減，以及具有一個定螺距部分，其螺旋升角是不變的。 公開號為11-270485的日本專利申請公開了一種真空泵，其包括一對轉子，M 車好都具有一個變螺鵬分和一個定螺鵬分。同時，由于一對軒和殼體所封閉的空間在軒t圈或一轉時是大的，流 體被吸/i累桿泵的工作效率得以改善。該空間以下被稱為魏空間。id^方法被 這四個對比文件公開，然而，它們沒有公開用于確實地增加由變螺距部分形成的 密閉的泵送空間的體積的具體結構。也就是說，在W^常Mt累桿泵中，由變t都巨 部分形成的密閉的，空間的體譯只不必設定為適當的^f只以提高效率。本發(fā)明涉及一種具有一對螺旋軒的螺照，該車好具有變螺J巨部分且其螺 旋升角是變化的，其中封閉的螺桿泵，空間的#1只在$好旋轉一圈期間與常規(guī) 螺桿泵相比是增加的，從而改善流體被吸Ai累蹄的效率。
發(fā)明內容
按照本發(fā)明的一種形式， 一螺桿泵包括一個殼體和一對螺旋車衧。該殼條 一端有一吸入口而在另一端有一排出口。所述螺旋軒互相嚙合布置在所述殼體 中。各轉子有一第一部分，其螺旋升角從接近卩1A口的轉^端向排出口的方向 減小。第一部分和殼體形成一口1A空間和^^空間。該吸入空間位于t魏吸入口的第一部t端并與n狄口翻。i^t空間l^寸閉在^^劍&A空間。第一部分的巻繞角度有一第一區(qū):^n—第二區(qū)域。第一區(qū)域位于/Am—部分!魏吸入口的鄉(xiāng)至鵬咄口這一預定范圍內。第二區(qū)域位于^i5第一區(qū)域處。第一部分在第一區(qū)域的螺旋升角減小的比率被設定為小于其在第二區(qū)域的螺旋升角減小的比 率。第一部^hl大螺旋升角被設定為小于第一區(qū)域和第二區(qū)域以固定比率減小的 螺旋升角。本發(fā)明其他的方面和優(yōu)點將從下面的描述體現，結合相關附圖，以實施例的 方式來闡明本發(fā)明的原理。
本發(fā)明被認為有新穎性的特征被附帶的權利要求
所闡明。本發(fā)明及其目標湘優(yōu)點，ffil參考下面的具體實施例的描述和以下附圖可以最好地翻軍 圖1為傲照本發(fā)明第一實施例的螺桿泵的縱向剖面圖； 圖2為沿圖l中2-2線的截面圖；圖3為顯示第一實施例的螺桿泵相關部分的正視亂圖4為顯示第一實施例的巻兗角度和螺旋升角之間關系的曲線圖；圖5為依照本發(fā)明第二實施例的螺桿泵相關部分的正視亂圖6題示第二實施例的巻堯角度和螺旋升角之間關系的曲線亂禾口圖7是顯示示第一和第二實施例的螺桿泵的巻繞角度和螺旋升角的關系的曲線圖。
具體實施方式
下面參考圖1至4描述本發(fā)明的第一實施例的螺桿泵。圖1題示了本發(fā)明 第一實施例的螺木 的縱向剖面圖，圖2是沿圖1中2-2線的截面圖。參見圖1 ， 螺豐棵11是垂1M的并在制造半導體過程中用作一個真空泵。該螺,11包括 齒輪箱12、,殼體14、上蓋16和一對互相嚙合的螺旋,20、 30。車好殼體 14具有圓柱形并與齒輪箱12的上端相連。上蓋16具有扁平形狀并與軒殼體 14上端相連。20,30設置在車好殼體14中且相互嚙合。
齒ffef直12內M—個用于驅動螺桿泵11的電動機13、 一對嚙合齒輪23,33 和一個聯(lián)接器24。齒輪23、 33允許軒20,30在相反方向旋轉。聯(lián)接器24可操 作以將電動機13的抂能傳避辭子20,30或切斷電動機13的扭矩。軒殼體14形成一空間，其開沐與互相嚙合的軒20， 30的開^t相對應。 如圖2所示，該空間的7jC鴉靦粗略地體^iif字"8"。排出口15形鵬車衧殼 體14內^Sf^音12的4體，由此車衧殼體14內的空間與一外部的艦管路連 通(未示出)，這樣螺，ll中的流體iffii^出口 15輸出到外部的、EE管路。 軒殼體14禾噴f&f昏12 ilii—固定件如螺釘彼lt(^接在1 (未示出)。上蓋16封閉軒殼體14的上端。吸入口 17穿iiJt蓋16的中心而形成。通 過口1A口 17， 20、 30的空間和夕卜部的、ffi管路彼ltKiil，以便4鈔卜部ffi 管路的流體ffiil吸入口 17被吸At累桿泵11 o雖然螺桿泵11有吸入口 17和排出 口 15，但是螺瓶11基本上被齒^fefl 12的上端、軒殼體14和上蓋16封閉。在本實施例中，軒20， 30乎魏(tA口 17的螺旋體21， 31的端面21a， 31a 以一預趙巨離與上蓋16的下端面間隔開，以使得卩狄室18以面對螺旋體21， 31 的底面21a， 31a的關系形成于軒殼體14內?，F招鄉(xiāng)述軒20， 30。在本實施例中，軒20是驅動軒，軒30是從 動,。驅動,20、從動ltT30和,殼體14一起形成了多個工作室，流體 iffilS些工作S;人[tA口17傳超鵬一出口15，同時IMIo驅動^ 20將被更詳細地描述。驅動車好20被電動機13驅動旋轉。驅動 軒20具有螺旋體21，其德內在車衧殼體14的空間內，從動軸22，期申出iSA 至嚙f&f直12，齒輪23離配在驅動軸22上的驅動齒輪。驅動軸22 iKH由承 (未示出)被齒f^直12可旋掛也^f〈，并且^E^瑞與聯(lián)接器24聯(lián)接，聯(lián)接器順 次連接在電動機13上。驅動齒輪23與齒輪33嚙合以作為驅動電機30的從動齒 輪從而將驅動$好20的車敦巨傳1至從動$ 300驅動車好20的螺旋體21為單頭螺紋，其具有螺旋^t累線和螺繳曹。如圖3 所示，螺旋體21具有第1分25禾噍二部分26。第一錦分25從螺旋體21接 近口1A口 17的末端向排出口 15附近延伸形成。第二部分26從第一部分25向面 對著齒l^昏12的螺旋體21的彩瑞遊賣延伸形成。如圖3所示，第一部分25的螺 旋升角(也就是形i^E垂直于f好20旋轉軸線的平面和^ 20螺線的螺旋之間 的夾角)從驅動,20 ,ftA口 n的^^1向排出口 15漸進減小，同時第二部 分26有固定螺旋升角。所以，驅動轉子20的第一部分25的螺旋升角在驅動軒 20矛魏n^A口 17的^^^^面21a^大。第一部分25的螺旋升角的減小將 隨后詳細描述。另一方面，驅動轉子20的第二部分26的螺旋升角是固定的，并被設定為與 第一部分25最小的螺旋升角一致。驅動轉子20的螺旋體21的末端面21a與驅動 轉子20的旋轉軸垂直。如圖2所示，末端面21a與吸入開口 27形成，螺l^曹自 此開始?，F招鄉(xiāng)i^人動車好30。從動旨30與驅動,20 —起轉動。從動$^ 30 具有螺旋體31，其容納在車好殼體14的空間內，從動軸32，期申出itAJ隨輪 箱12里，從動齒輪33 ，安裝4/人動軸32上。與驅動轉子20的螺旋體21 —樣， 從動軒30的螺旋體31是單頭螺紋， 有螺旋狀螺線和螺，。在圖3中， 從動車好30的螺旋體31具有第一部分35和第二部分36。如圖2所示，從動轉 子30的 面31a具有一i^A開口 37。如前面所指出的，軒20、 30互相嚙合。因此，f^A空間P形鵬軒20， 30J魏B狀口 17的第一部分25， 35的^i瑞，并與n^A開口27， 37相連。卩1A 空間PMillEA開口27， 37與吸入口17相連。如圖1所示，吸入空間P在轉 子20， 30J魏吸入口17的鄉(xiāng)用雙點鉞鵬影線標明。ftA空間P是流體31il 口1A口 17被吸入的空間，被吸入流,照轉子20， 30的轉動改變其體積。如圖1所示， 一個密閉的^M空間Sl形^E^ifi^A空間P的皿，其被 另一個雙點敏ij陰影線標明。參照圖3，魏空間S1由螺旋體21， 31和軒殼 體14形成，其與軒20， 30分別示出。車衧20,30在圖3的i^出，魏空 間Sl在它的下面示出。需要注意在(EA空間P和吸入口 17之間的連通被閉塞以 形i ^l空間Sl時，軒20、 30的j體被認為是在舒20， 30—個回轉的開始 健或軒20， 30旋轉角為0。。軒20, 30在相對方向JJAI定轉角0°的隨到 旋轉角360°的^a運轉完一周，被稱為^T 20， 30的一個回轉，，空間Sl 在車好20， 30—個回轉期間內形成。魏空間Sl是niA空間P中的流條舒 20， 30的一個回轉中輸mA的空間。圖2示出了車好20， 30在1/2回轉(鵬 旋轉角為180°時)時的狀態(tài)。在當前實施例中，第二部分26， 36和車好殼體14在gifi，空間Sl的位 置形成了多^it空間S2。 ^it空間S2連續(xù)地形成，并朝$^20， 30的排出端
移動。位于轉子20， 30的第二部分26， 36區(qū)域的，空間S2由于第二部分26， 36螺旋狀t戮的固定螺旋升角而保持其^f只不變。^t^空間Sl， S2都對應于工作室?，F在將參照圖4描i^點鬼體21的第一部分25的螺旋升角的減小。圖4是一 個顯示螺旋體21的^^角度(^ZR辨由線上)和螺旋升角(在垂直軸線上)之間 關系的曲線圖。巻堯角度是螺旋體21螺線的螺方超免繞車好20旋辯由的角度。曲 線圖的水辨由 點位于轉子20接近吸入口 17的末端，其被定義為巻堯角度的 0°。 #^角度與螺線的螺旋回轉圈 應，后者隨^^角度增加。如圖4所示，曲線G顯示了螺旋升角從^^堯角度的起點(#^角度0°)至顧 定^^角度(#^角度360°)范圍內的減小。另外，該曲線G還顯示了從預定巻 繞角度(#^堯角度360°)至'J卷殼角度終點范圍內的固定螺旋升角。曲線G的:^^堯 角度的范圍從起點的巻^角度(巻繞角度0°)到預定^^角度(巻繞角度360°) 與第一部分25對應。即使當曲線G的^^fe^人相應于預定螺旋升角L2的預定 ^^角度增加， 一直增至卷堯角度的終點(，圖4的瞎況下直至鵬P出端)的時 候，固定螺旋升角L2似呆持不變。螺旋升角是定值的曲線G的^^角度的范圍 與第二部分26對應。第一部分25的螺旋升角的減小將隨后詳細描述。第一部分25的螺旋升角從 ^^角度的起點(^/人1^20 吸入口 17的^^)到^T20的預定點逐辦曾 加。螺旋升角逐漸減小的曲線G的巻夷角度范圍被稱為第一區(qū)域E1。隨后，與第 一區(qū)域E1的螺旋升角相比，螺旋升餘^t減小。當巻繞角;g/Am—區(qū)域El增加 時，螺旋升角t^I減小的曲線G的^^角度范圍被稱為第二區(qū)域E2。曲線g顯示了對應于第一區(qū)域El禾瞎二區(qū)域E2的螺旋升角的線性減小(見 圖4中雙點劃線)。在曲線g中，對應于第一部分25的變螺距部分的螺旋升角在 第一區(qū)域E1和第二區(qū)域E2以固定比率減小。就曲線g而言，對應于第一部分25 的卷^角度固定在360。，且變螺距部分的尺寸是固定的。因此，當螺旋升角在第 一區(qū)域E1禾口第二區(qū)域E2以固定比率減小時，^^夷角離始點(鵬!魏吸入口 17的變導程部分末端)處的最大螺旋升角LM被清慰也確定。雖然曲線G的螺旋 升角減小比率在第一區(qū)域E1不是定值，但是曲線G在第一區(qū)域E1的螺旋升角減 小比率不,曲線g在第一和第二區(qū)域的為固定比率的螺旋升角減小比率。因 此，曲線G在第一區(qū)域E1中巻繞角離始點處的最大螺旋升角Ll小于曲線g的
最大螺旋升角LM，曲線g的螺旋升角在第一區(qū)域El和第二區(qū)域E2中以固定比率減小。同時，雖然曲線G的螺旋升角減小比^^第二區(qū)域E2也不是定值，但 是，曲線G的螺旋升角減小比率超過了曲線g的螺旋升角減小比率，曲線g的螺 旋升角在第一區(qū)域E1禾噍二區(qū)域E2以固定比率減小。在當前實施例中，直線m顯示了曲線G在第一區(qū)域El禾嗨二區(qū)域E2之間 邊界處T的螺旋升角減小比率。直線m的斜率與曲線g的螺旋升角減小比率一致， 曲線g的螺旋升角在第一區(qū)域E1和第二區(qū)域E2以固定比率減小。轉子20的螺旋 升角禾口巻兗角度之間的戰(zhàn)關系對軒30的螺旋體31的第1分35禾噍二部分 36來說也是準確的。因為第一部分25的巻繞角度^m—區(qū)域El禾口第二區(qū)域E2 有這樣的特性，所以形^S第一區(qū)域25， 35上的^i^空間Sl的體積被i，M 于形/tt變螺距部分上的，空間(未示出)的#^只，所述變螺應部分的螺旋升 角以固定比率減小。需要注意到如果第1分25， 35的最大螺旋升角被設定為超 過以固定比率減小其螺旋升角的曲線g的最大螺旋升角，，空間的#%口、與常規(guī) 的曲線g的，空間相比是減小的。本實施例的螺照ll的運轉將不再描述。卩1A空間P在軒20， 30完成一 整圈的360。旋轉后轉變?yōu)閊^空間Sl 。在$^ 20,30旋^^整圈后，下一個吸入空間P在車好20， 30的ftA端形成。 如J^萬述，在$^20、 30旋轉期間，^m空間Sl中的流體l^俞i^ij^^空間S2 中。 1軒20， 30i^彭勉定轉，鋭空間S2中的流體Mil第一部分25， 35和 第二部分26， 36被3^賣地輸送向排出口15，最終Mf出口15排出。軒20， 30 的第二部分26、 36防止流體反方向地流向第一部分25， 35。螺桿泵ll的第一實施例有下列有益效果。(1) 綠一部分25， 35上形成的，并在轉子20， 30旋車^圈期間封閉的 ，空間Sl的^f只大于在變4織巨部分上形成的^t空間的^f只，所述變螺距部分 的螺旋升角以固定比率減小。因此，在軒20， 30旋車l圈期間封閉的魏空間 Sl的體積與常夫j^空間的體積相比增大了，其改善了流體被f^A!fe累桿泵的工作 效率。(2) 因為第二部分26、 36的螺旋升角是叵定值，因此第二部分26、 36上 的Sit空間S2之間幾乎沒有壓差。這樣的，空間S2容易防ih/Am—部分25， 35流向第二部分26、 36的流體倒流。 下面參考圖5和6描述依照本發(fā)明第二實施例的螺桿泵。本實施例的螺桿泵 與第一實施例相比在于,螺旋體的構造不同。如圖5所示，本實施例的螺t豫包括一個驅動車好60和一個從動軒70， 其分別具有螺旋體61、 71。螺旋體61具有第一部分65和第二部分66。螺旋體71 也具有第一部分75和第二部分76。本實施例的4Th螺旋體61， 71均為多頭螺紋。 因此，螺旋體61艦卩^A口處的端面61a具有多，^A開口67。類似的，螺旋體 71接近B!A口處的端面71a也具有多個PlA開口77。螺旋體61的多頭螺紋具有 第一部分65禾口第二部分66，螺旋體71的多頭螺l^具有第一部么、75禾瞎二部分 66，如圖5所示，，空間S1由螺旋體61、 71和,殼體形成，其與,60、 70分別示出。軒60， 70在圖5的J^出，^^空間S1在它的下面示出。圖6題示本實施例的巻堯角度和螺旋升角之間絲的曲線圖。具有多頭螺 紋的螺旋體也顯示了與第一實施例基本上一樣的曲線。圖6的曲線G顯示了從巻 繞角Mfe始點至頓定巻夷角度范圍內螺旋升角的減小。曲線G巻堯角度的范圍為 從巻繞角度的起始點到預定巻堯角度，其與第一部分65對應。螺旋升角L2為定 值的曲線G的，角度的范圍與第二部分66對應。圖6也示出了第一區(qū)域m，第二區(qū)域E2和曲線g。曲線g與變螺距部分對 應，在#^角度增加時，變螺J巨部分螺旋升角以固定比率減小。曲線g表明巻殼 角^始點(，螺距部分S^吸入口的末端)處的最大螺旋升角LM被清楚地 確定。螺桿泵的第二實施例與第一實施例在下面(i)之間的關系與車衧70的螺旋體71的第一部分75禾嘴二部分76之間的一樣。按照第二實施例，當第一部分65， 75的巻堯角度在第一區(qū)域E1和第二區(qū)域 E2有這樣的特性時，在第一區(qū)域65,75上形成的魏空間Sl的^f只被體成比以 固定比率減小其螺旋升角的變螺距部分上形成的^^空間(未示出)的^KR大。 因此，螺桿泵的第二實施例具有與第一實施例中(1)和(2)基本上相同的效果。 本發(fā)明不限于^h^第一和第二實施例，而是可能在發(fā)明范圍內M多種方 式實施。雖然J^第一和第二實施例的螺瓶為垂直型，^^由是垂直布置的，但 是本發(fā)明頓用于車銷由以另啲方式布置的螺照。雖^4Lh^第一和第二實施例的螺fi^是具有單頭或多頭螺紋的螺旋體，但 是螺紋的M是不限制的。例如， 一個具有雙頭^H頭螺紋的螺旋體可以被4頓。 另外，對應于螺旋體螺線#^角度的螺旋匝數可以被適當地確定。雖然i:^第一和第二實施例中圖4和6的曲線G是彼此非常類似的曲線，但 是本發(fā)明中第一部分的巻繞角度和螺方餅角之間的關系不限于曲線G。第一刊列 子中， 一對相互嚙合的軒分別具有第一部分和第二部分，雜圖7中被定義為 曲線GA，也屬于本發(fā)明的主題。據二刊列子中， 一對互相嚙合的車衧分別具 有第一部分和第二部分，^S圖7中被定義為曲線GB，也屬于本發(fā)明的主題。在 這種情況下，^ifi吸入空間P的、被曲線GA， GB所確定的，空間Sl的傳積 至少要設定為比用曲線g ^的，空間的伸萍只大，曲線g的螺旋升角以一固定 比率減小。需要注意到用曲線GA ，的，空間Sl與用曲線g g的，空間 之間的^^RMH，要比用曲線GB，的，空間S1與用曲線§^的 空間 之間的^i口皿大，所述曲線g的螺旋升角以一固定比率減小。iM尤是說，在將 流^R!Ai累桿泵的效率上，曲線GA的，空間比曲線GB的，空間更加 。因此，當前例子和實施例應被認為是說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不 被在這里給出的細節(jié)柳蹄'j，而是會,在附帶的權利要求
范圍內修改。
權利要求
1. 一種螺桿泵，包括一殼體，其一端具有一卩狄口，其另一端具有一排出口；和 一對螺旋軒，彼此嚙合布置在殼體中，各軒具有一第一部分，其螺旋升 角從,giStA口的一端向排出口的方向減小，其特征在于第一部分和殼體形成一^A空間和^it空間，其中!^A空間位于第一部分^fi吸入口的一端并與i^A口連通，其中,空間l^t閉^Wei^A空間，其中第一部分的巻夷角度具有一第一區(qū)嫩卩一第二區(qū)域，其中第一區(qū)域位于 從第一部分g^吸入口的^^至鵬一出口的預定范圍內，其中第二區(qū)域位于^fi第一區(qū)嫩，其中第一部分在第一區(qū)域的螺旋升角減小比率被設定為小于M第二區(qū)域 的螺旋升角減小比率，并且其中第一部分的最大螺旋升角被設定為小于在第一區(qū)fe貨n第二區(qū)域以固定比率減小的螺旋升角。
2. 如權利要求
1戶腿的螺ff^,其中車好具有一第二部分，其螺旋升角是 固定值，臓第二部分被定位成驗第一部分。
3. 如權利要求
1戶艦的螺照，其中第一部分在第一區(qū)fe貨n第二區(qū)歡間邊界的螺旋升角減小比率與在第一區(qū)fe，嗨二區(qū)域以固定比率減小的螺旋升角減小 比斜目一致。
4. 如權利要求
1所述的螺蹄，其中各車衧為單頭螺紋。v5. 如權利要求
1戶做的螺豐棵，其中各軒為多頭螺紋。
專利摘要
一種螺桿泵，包括一殼體和一對互相嚙合的螺旋轉子。該殼體具有一吸入口和一排出口。各轉子具有螺旋升角減小的第一部分。第一部分和殼體形成一吸入空間和一泵送空間。第一部分的卷繞角度具有第一區(qū)域和第二區(qū)域。第一個區(qū)域位于從第一部分接近吸入口的末端到排出口的預定范圍內。第二區(qū)域位于接近第一區(qū)域處。第一部分在第一區(qū)域的螺旋升角減小比率被設定為小于其在第二區(qū)域的螺旋升角減小比率。第一部分的最大螺旋升角被設定為小于在第一區(qū)域和第二區(qū)域以固定比率減小的螺旋升角。
文檔編號F04C29/00GKCN101122291SQ200710146498
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月10日
發(fā)明者井澤祐彌, 吉川誠, 山本真也, 稻垣雅洋 申請人:株式會社豐田自動織機導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan