螺杆转子 |
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| 申请号 | CN201010277965.7 | 申请日 | 2010-07-21 | 公开(公告)号 | CN101963153B | 公开(公告)日 | 2013-09-11 |
| 申请人 | 株式会社丰田自动织机; | 发明人 | 井泽祐弥; 山本真也; 稻垣雅洋; 吉川诚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了螺杆 转子 ，其用于 螺杆 泵 ，该 螺杆泵 通过一对在转子壳体中相互 啮合 的螺杆转子的旋转泵送 流体 。该螺杆转子包括用于泵吸入侧的多头 螺纹 部分和用于泵排放侧的单头螺纹部分。该螺杆转子如此形成以致于多头螺纹部分的齿廓通过垂直于螺杆转子的旋 转轴 线的边界面连接到单头螺纹部分的齿廓上。第一曲线段在边界面中与第三曲线段重合。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于螺杆泵(11)的螺杆转子，该螺杆泵通过一对在转子壳体(12)中相互啮合的螺杆转子(13，14)的旋转泵送流体，该螺杆转子(13，14)包括用于泵吸入侧的多头螺纹部分(26，34)和用于泵排放侧的单头螺纹部分(29，37)， |
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| 说明书全文 | 螺杆转子技术领域背景技术[0002] 日本未经审查的专利申请公开No.2008-38861公开了一种具有一对相互啮合的单头螺纹螺杆转子的螺杆泵。该螺杆转子在该泵吸入侧的螺旋角大于其在该泵排放侧的螺旋角，该螺旋角适合于随着吸入量的增加进行流体传送。然而，在具有大螺旋角的螺杆转子的吸入侧上，圈数较少，这将影响螺杆转子的旋转平衡。 [0003] 日本未经审查的专利申请公开No.63-59031公开了另一种具有一对相互啮合的多头螺纹螺杆转子的螺杆泵。在这种螺杆泵中，不会出现像单头螺纹螺杆转子情况下那样的旋转平衡问题。 [0004] 然而，当具有小螺旋角的螺杆转子的排放侧上的圈数增加时，例如在双头螺纹转子中，在相同的螺旋角和相同的流体传送量情况下，其齿厚大约为单头螺纹螺杆转子齿厚的一半。在这种情况下，转子壳体的内表面和齿之间的密封长度大约为单头螺纹螺杆转子密封长度的一半，这将引起密封性能降低。 [0005] 日本未经审查的专利申请公开No.3-111690公开了又一种在吸入侧具有多头螺纹螺杆转子而在排放侧具有单头螺纹螺杆转子的螺杆泵。该多头螺纹螺杆转子与单头螺纹螺杆转子是同心设置的。在这种螺杆泵中，不会出现像单头螺纹螺杆转子情况下的旋转平衡问题，也不会出现像双头螺纹螺杆转子情况下的密封问题。 [0006] 然而，在公开文本No.3-111690中公开的螺杆泵中，因为多头螺纹螺杆转子与单头螺纹螺杆转子轴向间隔开，所以流体传送空间的体积在螺纹数量变化的部分增加。这种体积增加造成传送流体的膨胀，这将引起螺杆泵的无效泵送操作。 [0007] 本发明旨在提供螺杆转子，其防止螺杆泵的无效泵送操作同时保持螺杆转子的良好旋转平衡并确保密封性能。 发明内容[0008] 根据本发明的一方面，螺杆转子是用在螺杆泵(11)中的，该螺杆泵通过一对在转子壳体(12)中相互啮合的螺杆转子(13，14)的旋转泵送流体。该螺杆转子(13，14)包括用于泵吸入侧的多头螺纹部分(26，34)和用于泵排放侧的单头螺纹部分(29，37)。单头螺纹部分(29，37)在垂直于螺杆转子(13，14)的旋转轴线(151，161)的假想面中具有齿廓(G11，G12)。该单头螺纹部分(29，37)的齿廓(G11，G12)包括：齿顶部(A1B1，A2B2)，其在旋转轴线(151，161)周围环形地延伸；齿底部(C1D1，C2D2)，其在旋转轴线(151，161)周围环形地延伸，该齿底部(C1D1、C2D2)的半径小于齿顶部(A1B1，A2B2)的半径；由余摆线形成的第一曲线段(A1C1，A2C2)，该第一曲线段(A1C1，A2C2)连接齿顶部(A1B1，A2B2)的一端(A1，A2)到齿底部(C1D1，C2D2)的一端(C1，C2)；和第二曲线段(B1D1，B2D2)，其连接齿顶部(A1B1，A2B2)的另一端(B1，B2)到齿底部(C1D1，C2D2)的另一端(D1，D2)。多头螺纹部分(26，34)在垂直于螺杆转子(13，14)的旋转轴线(151，161)的假想面中具有齿廓(G21，G22)。该多头螺纹部分(26，34)的齿廓(G21，G22)包括：齿顶部(42A，42B)，其在旋转轴线(151，161)周围环形地延伸；齿底部(43A，43B)，其在旋转轴线(151，161)周围环形地延伸，该齿底部(43A，43B)的半径小于齿顶部(42A，42B)的半径；和由余摆线形成的第三曲线段(46A，46B)，该第三曲线段(46A，46B)连接齿顶部(42A，42B)的一端(422A，422B)到齿底部(43A，43B)的一端。该螺杆转子(13、14)如此形成以致于多头螺纹部分(26，34)的齿廓(G21，G22)通过垂直于螺杆转子(13，14)的旋转轴线(151，161)的边界面(38，39)连接到单头螺纹部分(29，37)的齿廓(G11，G12)上。该第一曲线段(A1C1、A2C2)满足下列状态(1)或(2)： [0009] (1)第一曲线段(A1C1，A2C2)在边界面(38，39)中与第三曲线段(46A，46B)重合； [0010] (2)第一曲线段(A1C1，A2C2)在与螺杆转子(13，14)的旋转方向(W，Z)相反的方向上以角位差α0与第三曲线段(46A，46B)在角度上间隔开，并且满足角位差α0＜θ，其中θ是边界面(38，39)中从多头螺纹部分(26，34)的齿顶部(42A，42B)的一端(422A，422B)延伸到螺杆转子(13，14)的旋转轴线(151，161)的线(L11，L21)和从多头螺纹部分(26，34)的齿顶部(42A，42B)的另一端(421A，421B)延伸到螺杆转子(13，14)的旋转轴线(151，161)的线(L12，L22)之间的齿顶部角。 附图说明[0012] 图1是螺杆泵的纵向截面图，该螺杆泵具有根据本发明第一实施例的第一螺杆转子和第二螺杆转子； [0013] 图2是图1中第一螺杆转子和第二螺杆转子的透视图； [0014] 图3显示了图1和2中第一和第二螺杆转子的双头螺纹部分的齿廓； [0015] 图4显示了图1和2中第一和第二螺杆转子的单头螺纹部分的齿廓； [0016] 图5详细示出了单头螺纹部分的齿廓； [0017] 图6是解释如何确定渐开线的示意图； [0018] 图7是解释如何确定渐开线和余摆线的示意图； [0019] 图8是解释如何确定余摆线的示意图； [0020] 图9A到9C是显示位于第一和第二螺杆转子的边界面中的单头螺纹部分和双头螺纹部分的齿廓的示意图； [0021] 图10显示了通过该螺杆泵的流体传送体积的变化曲线； [0022] 图11A和11B示意性地显示了边界面中单头螺纹部分和双头螺纹部分的齿廓；和[0023] 图12示意性地显示了根据本发明第二实施例的第一和第二螺杆转子的齿廓。 具体实施方式[0024] 参考图1，螺杆泵11具有转子壳体12，第一螺杆转子13和第二螺杆转子14可旋转地设置在其中。第一螺杆转子13的轴15和第二螺杆转子14的轴16延伸到该螺杆泵11的电动机壳体17中，电动机18容纳在该电动机壳体中。电动机18产生的驱动力经由其输出轴181和联轴器19传递到轴15，因此旋转轴15。轴15的旋转运动经由一对相互啮合的齿轮20和21传递到另一轴16，因此轴16沿与轴15相反的方向旋转。第一螺杆转子13沿箭头W指示的方向旋转，而第二螺杆转子14沿与箭头方向W相反的、箭头Z指示的方向旋转。 [0025] 参考图2，第一个螺杆转子13包括双头螺纹部分26(多头螺纹部分)和单头螺纹部分29。该双头螺纹部分26具有两个螺旋齿22、23和两个螺旋槽24、25。该单头螺纹部分29具有一个螺旋齿27和一个螺旋槽28。类似地，第二螺杆转子14包括双头螺纹部分34(多头螺纹部分)和单头螺纹部分37。该双头螺纹部分34具有两个螺旋齿30、31和两个螺旋槽32、33。该单头螺纹部分37具有一个螺旋齿35和一个螺旋槽36。 [0026] 第一螺杆转子13的双头螺纹部分26的螺旋齿22、23与第二螺杆转子14的双头螺纹部分34的螺旋齿30、31啮合，螺旋齿22、23插入到第二螺杆转子14的双头螺纹部分34的螺旋槽32、33中，以及螺旋齿30、31插入到第一螺杆转子13的双头螺纹部分26的螺旋槽24、25中。 [0027] 第一螺杆转子13的单头螺纹部分29的螺旋齿27与第二螺杆转子14的单头螺纹部分37的螺旋齿35啮合，螺旋齿27插入到第二螺杆转子14的单头螺纹部分37的螺旋槽36中，以及螺旋齿35插入到第一螺杆转子13的单头螺纹部分29的螺旋槽28中。 [0028] 参考图1，在第一螺杆转子13中，双头螺纹部分26是通过边界面38由单头螺纹部分29连续形成的。双头螺纹部分26位于螺杆泵11的吸入侧，而单头螺纹部分29位于螺杆泵11的排放侧。在第二螺杆转子14中，双头螺纹部分34是通过边界面39由单头螺纹部分37连续形成的。双头螺纹部分34位于该螺杆泵11的吸入侧，而单头螺纹部分37位于该螺杆泵11的排放侧。边界面38、39位于垂直于第一和第二螺杆转子13、14的旋转轴线151、161的同一假想面中。 [0029] 该转子壳体12是由端壁122和周向壁123形成的。该转子壳体12在其一端具有形成通过端壁122的进口40从而与限定在该转子壳体12中的吸入室121连通。盖板10设在该吸入室121中从而盖住第一和第二螺杆转子13、14的一部分端面。该转子壳体12在其另一端具有形成通过周向壁123的出口41从而与该转子壳体12的内部空间连通。 [0030] 随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转，流体经由进口40引入吸入室121。由于盖板10的存在，在给定时间将流体引入传送空间，在螺旋槽中传送到出口41，然后经由出口41排出螺杆泵11。 [0031] 图3显示了第一螺杆转子13的双头螺纹部分26的齿廓G21和第二螺杆转子14的双头螺纹部分34的齿廓G22。图4显示了第一螺杆转子13的单头螺纹部分29的齿廓G11和第二螺杆转子14的单头螺纹部分37的齿廓G12。第一螺杆转子13的齿廓是第一螺杆转子13在垂直于旋转轴线151的假想面中的轮廓，类似地，第二螺杆转子14的齿廓是第二螺杆转子14在垂直于旋转轴线161的假想面中的轮廓。 [0032] 第一螺杆转子13的螺纹方向(在图3和4中用箭头δ指示)与第一螺杆转子13的旋转方向W相反。第二螺杆转子14的螺纹方向(在图3和4中用箭头ε表示)与第二螺杆转子14的旋转方向Z相反。 [0033] 第一螺杆转子13的螺纹方向δ与第二螺杆转子14的螺纹方向ε相反。 [0034] 接下来将详细描述第一和第二螺杆转子13、14的单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12。 [0035] 参考图5，符号P1表示轴15的中心轴线上的点(即第一螺杆转子13的旋转轴线151)，而符号P2表示轴16的中心轴线上的点(即第二螺杆转子14的旋转轴线161)。这些点P1、P2，也就是第一和第二螺杆转子13、14的旋转中心，接下来被简称为中心点P1、P2。 符号L表示中心点P1和P2之间的距离(即轴15和16的中心轴线之间的距离)。 [0036] 如图5所示，第一螺杆转子13的单头螺纹部分29的齿廓G11包括齿顶部A1B1和齿底部C1D1。该齿顶部A1B1围绕中心点P1从点A1环形地延伸到点B1。齿底部C1D1围绕中心点P1从点C1环形地延伸到点D1。齿底部C1D1的半径小于齿顶部A1B 1的半径。齿廓G11进一步包括第一曲线段A1C1和第二曲线段B1D1。第一曲线段A1C1连接齿顶部A1B1的一端A1到齿底部C1D1的一端C1。第二曲线段B1D1连接齿顶部A1B1的另一端B1到齿底部C1D1的另一端D1。第一曲线段A1C1是由余摆线形成的，在下文中也被称为第一余摆线A1C1。 [0037] 第二螺杆转子14的单头螺纹部分37的齿廓G12包括齿顶部A2B2和齿底部C2D2。齿顶部A2B2围绕中心点P2从点A2环形地延伸到点B2。齿底部C2D2围绕中心点P2从点C2环形地延伸到点D2。齿底部C2D2的半径小于齿顶部A2B2的半径。齿廓G12进一步包括第一曲线段A2C2和第二曲线段B2D2。第一曲线段A2C2连接齿顶部A2B2的一端A2到齿底部C2D2的一端C2。第二曲线段B2D2连接齿顶部A2B2的另一端B2到齿底部C2D2的另一端D2。第一曲线段A2C2是由余摆线形成的，在下文中也被称为第一余摆线A2C2。 [0038] 在图5中，齿顶部A1B1的一端A1和齿顶部A2B2的一端A2位于经过中心点P1和P2的假想线M上。 [0039] 第一螺杆转子13的第一余摆线A1C1是由第二螺杆转子14的齿顶部A2B2的一端A2形成的。第二螺杆转子14的第一余摆线A2C2是由第一螺杆转子13的齿顶部A1B1的一端A1形成的。 [0040] 第二螺杆转子14的第二曲线段B2D2是由连接到齿顶部A2B2另一端B2和第二余摆线E2D2的渐开线B2E2形成的。渐开线B2E2是由其中心是中心点P2的基圆获得的。第二余摆线E2D2是由第一螺杆转子13的齿顶部A1B1的另一端B1形成的。 [0041] 第一螺杆转子13的第二曲线段B1D1是由连接到齿顶部A1B1的另一端B1和第二余摆线E1D1的渐开线B1E1形成的。渐开线B1E1是由一基圆获得的，该基圆的中心是中心点P1并且其半径小于距离L的一半(L/2)。第二余摆线E1D1是由第二螺杆转子14的齿顶部A2B2的另一端B2形成的。 [0042] 第二螺杆转子14的单头螺纹部分37的齿廓G12与第一螺杆转子13的单头螺纹部分29的齿廓G11一致。 [0043] 在该实施例中，第一螺杆转子13的齿顶部A1B1围绕中心点P1的角度β1小于180度。齿底部C1D1围绕中心点P1的角度β2也小于180度并且等于角度β1。 [0044] 类似地，第二螺杆转子14的齿顶部A2B2围绕中心点P2的角度为β1，齿底部C2D2围绕中心点P2的角度为与β1相等的β2。 [0045] 接下来将描述如何形成第一和第二螺杆转子13，14的单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12。 [0046] 要注意的是，图6至8中参考数字13和14分别表示第一螺杆转子13侧和第二螺杆转子14侧。 [0047] 参考图6，首先确定中心点P1和P2之间的距离(即距离L)。符号C31、C32表示节圆，每个都具有半径r(＝L/2)并且在作为中心点P1和P2之间的中点F处相互接触。然后，确定具有比r大的半径R1的外圆C11和具有比r小的半径R2的内圆C21。距离L等于半径R1和半径R2的和。节圆C31与第一螺杆转子13有关，节圆C32与第二螺杆转子14有关。 [0048] 接着，经过点F的渐开线11是基于基圆Co1确定的，基圆的中心是中心点P1并且其半径小于节圆C31的半径。渐开线11与外圆C11在第一螺杆转子13上的交叉点是对应于上述的第一螺杆转子13的齿顶部A1B1的另一端B1的点B1。 [0049] 类似地，经过点F的渐开线12是基于基圆Co2确定的，该基圆的中心是中心点P2并且其半径小于节圆C32的半径。渐开线12与外圆C12在第二螺杆转子14上的交叉点是对应于上述的第二螺杆转子14的齿顶部A2B2的另一端B2的点B2。基圆Co1和Co2都具有小于节圆C31、C32的半径r的半径Ro。 [0050] 现在参考图7，确定曲线J1。曲线J1是点B2在外圆C12上的轨迹，该轨迹是第一和第二螺杆转子13、14旋转时描绘的。曲线J1是通过围绕第一螺杆转子13旋转第二螺杆转子14形成的余摆线，同时节圆C32与节圆C31保持接触。余摆线J1与内圆C21的交叉点D1对应于上述的第一螺杆转子13的齿底部C1D1的另一端D1。余摆线J1在点E1处与渐开线11相连。第一螺杆转子13中的渐开线B1E1是由从点B1延伸到点E1的渐开线11形成的，第一螺杆转子13中的第二余摆线E1D1是由从点E1延伸到点D1的余摆线J1形成的。第二余摆线E1D1的切线与渐开线B1E1的切线在它们之间的连接点处重合。 [0051] 类似地，确定曲线J2。曲线J2是点B1在第一和第二螺杆转子13，14旋转时在外圆C11上描绘的轨迹。曲线J2是通过围绕第二螺杆转子14旋转第一螺杆转子13形成的余摆线，同时节圆C31与节圆C32保持接触。余摆线J2与内圆C22的交叉点D2对应于上述的第二螺杆转子14的齿底部C2D2的另一端D2。余摆线J2在点E2处与渐开线12相连。第二螺杆转子14中的渐开线B2E2是由从点B2延伸到点E2的渐开线12形成的，第二螺杆转子14中的第二余摆线E2D2是由从点E2延伸到点D2的余摆线J2形成的。第二余摆线E2D2的切线与渐开线B2E2的切线在它们之间的连接点处重合。 [0052] 然后参考图8，确定点A1和曲线K1。点A1位于经过中心点P1、P2的线M上并且还位于第一螺杆转子13侧的外圆C11上。曲线K1是点A2在第一和第二螺杆转子13、14旋转时在外圆C12上描绘的轨迹。曲线K1是通过围绕第一螺杆转子13旋转第二螺杆转子14形成的余摆线，同时节圆C32与节圆C31保持接触。点A1对应于上述的第一螺杆转子 13的齿顶部A1B1的一端A1。第一螺杆转子13中的第一余摆线A1C1是由从点A1延伸到点C1的余摆线K1形成的，点C1是余摆线K1与内圆C21的交叉点。 [0053] 类似地，确定点A2和曲线K2。点A2位于经过中心点P1、P2的线M上并且还位于第二螺杆转子14侧的外圆C12上。曲线K2是点A1在第一和第二螺杆转子13、14旋转时在外圆C11上描绘的轨迹。曲线K2是通过围绕第二螺杆转子14旋转第一螺杆转子13形成的余摆线，同时节圆C31与节圆C32保持接触。点A2对应于上述的第二螺杆转子14的齿顶部A2B2的一端A2。第二螺杆转子14中的第一余摆线A2C2是由从点A2延伸到点C2的余摆线K2形成的，点C2是余摆线K2与内圆C22的交叉点。 [0054] 第一螺杆转子13的齿顶部A1B1(见图5)是由外圆C11的弧形成的，该弧从第一余摆线A1C1上的点A1延伸到渐开线B1E1上的点B1。第一螺杆转子13的齿底部C1D1(见图5)是由内圆C21的弧形成的，该弧从第一余摆线A1C1上的点C1延伸到第二余摆线E1D1上的点D1。类似地，第二螺杆转子14的齿顶部A2B2和齿底部C2D2(见图5)基本上以与第一螺杆转子13中相同的方式形成。 [0055] 第二螺杆转子14的点A2随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转沿着第一螺杆转子13的第一余摆线A1C1移动。然后，第一螺杆转子13的点A1沿着第二螺杆转子14的第一余摆线A2C2移动。 [0056] 另外，第一螺杆转子13的点B1随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转沿着第二螺杆转子14的第二余摆线E2D2移动。然后第一螺杆转子13的渐开线B1E1在第二螺杆转子14的渐开线B2E2上旋转同时与其保持接触。然后，第二螺杆转子14的点B2沿着第一螺杆转子13的第二余摆线E1D1移动。 [0057] 回头参考图3，第一螺杆转子13的双头螺纹部分26的齿廓G21包括齿顶部42A，齿底部43A，齿底部44A，齿顶部45A，由余摆线形成的第三曲线段46A，第四曲线段47A和曲线段48A、49A。第三曲线段46A连接齿顶部42A的一端422A(即第三曲线段46A的一端461A)到齿底部43A的一端。齿顶部42A的另一端421A连接到第四曲线段47A。第四曲线段47A和曲线段48A、49A是由渐开线和余摆线形成的。齿顶部42A、齿底部43A、齿底部44A和齿顶部45A是中心为中心点P1的圆的弧。 [0058] 第二螺杆转子14的双头螺纹部分34的齿廓G22包括齿顶部42B，齿底部43B，齿底部44B，齿顶部45B，由余摆线形成的第三曲线段46B，第四曲线段47B和曲线段48B、49B。第三曲线段46B连接齿顶部42B的一端422B(即第三曲线段46B的一端461B)到齿底部 43B的一端。齿顶部42B的另一端421B连接到第四曲线段47B。第四曲线段47B和曲线段 48B、49B是由渐开线和余摆线形成的。齿顶部42B、齿底部43B、齿底部44B和齿顶部45B是中心为中心点P2的圆的弧。 [0059] 第二螺杆转子14的双头螺纹部分34的齿廓G22与第一螺杆转子13的双头螺纹部分26的齿廓G21相同。 [0060] 齿廓G21、G22中的齿顶部42A、42B、45A、45B的半径与单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12中齿顶部A1B1、A2B2的半径基本相等。齿廓G21、G22中的齿底部43A、43B、44A、44B的半径与单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12中齿底部C1D1、C2D2的半径基本相等。 [0061] 由齿廓G21、G22中的余摆线形成的第三曲线段46A、46B是由与通过齿廓G11、G12中余摆线形成的第一曲线段A1C1、A2C2相同的方式形成的。第三曲线段46A、46B的轮廓与由齿廓G11、G12中余摆线形成的第一曲线段A1C1、A2C2的轮廓相同。 [0062] 每一个由渐开线和余摆线形成的第四曲线段47A、47B和曲线段48A、48B、49A、49B是由与单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12中第二曲线段B1D1、B2D2相同的方式形成的。 [0063] 随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转，第三曲线段46B的一端461B沿着第三曲线段46A掠过，第三曲线段46A的一端461A沿着第三曲线段46B掠过。另外，根据第一和第二螺杆转子13、14的旋转，第四曲线段47A面对第四曲线段47B，曲线段48A面对曲线段48B，曲线段49A面对曲线段49B。 [0064] 由此形成的单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12和双头螺纹部分26、34的齿廓G21、G22设置为齿廓G21经由边界面38连接到齿廓G11，并且齿廓G22经由边界面39连接到齿廓G12。 [0065] 图9A示意性显示了边界面38、39中的双头螺纹部分26、34的齿廓G21、G22和单头螺纹部分29、37的齿廓G11、G12。 [0066] 在接下来的描述中，符号α1(≥0)表示边界面38中在中心点P1周围的角位置在双头螺纹部分26的齿廓G21的第三曲线段46A(余摆线)和单头螺纹部分29的齿廓G11的第一曲线段A1C1(余摆线)之间的差值。在图9A的情形下，在边界面38中中心点P1周围，第三曲线段46A的角位置与第一曲线段A1C1的角位置重合，角位置的差值α1，也就是说角位差α1，为零。 [0067] 类似地，在接下来的描述中，符号α2(≥0)表示边界面39中在中心点P2周围的角位置在双头螺纹部分34的齿廓G22的第三曲线段46B(余摆线)和单头螺纹部分37的齿廓G12的第一曲线段A2C2(余摆线)之间的差值。在图9A的情形下，在边界面39中在中心点P2周围，第三曲线段46B的角位置与第一曲线段A2C2的角位置重合，角位置的差值α2，也就是说角位差α2，为零。 [0068] 在本实施例中，α1等于α2，因此角位差α1、α2在下文中以符号αo表示。 [0069] 在图9A中，符号θ1表示从齿顶部42A的一端422A延伸到中心点P1的线L11和从齿顶部42A的另一端421A延伸到中心点P1的线L12之间的角度。具体地说，符号θ1表示经过作为边界面38中在中心点P1周围的弧的齿顶部42A的相应端422A、421A的线L11和L12之间的角度。类似地，符号θ2表示从齿顶部42B的一端422B延伸到中心点P2的线L21和从齿顶部42B的另一端421B延伸到中心点P2的线L22之间的角度。具体地说，符号θ2表示经过作为边界面39中在中心点P2周围的弧的齿顶部42B的相应端422B、421B的线L21和L22之间的角度。 [0070] 在图9A中，θ1等于θ2，因此角度θ1、θ2在下文中由符号θo表示。 [0071] 图9B显示出的状态是齿廓G11已经通过沿与旋转方向W(即螺纹方向δ)相反的方向旋转αo(＜θo)从图9A的位置移开，还显示出的状态是齿廓G12已经通过沿与旋转方向Z(即螺纹方向ε)相反的方向旋转αo(＜θo)从图9A的位置移开。 [0072] 图9C显示出的状态是齿廓G11已经通过沿旋转方向W(即与螺纹方向δ相反的方向)旋转αo(＜θo)从图9A的位置移开，还显示出的状态是齿廓G12已经通过沿旋转方向Z(即与螺纹方向ε相反的方向)旋转αo(＜θo)从图9A的位置移开。 [0073] 在图9A的情况下，边界面38中的第一曲线段A1C1和边界面39中的第一曲线段A2C2满足下述条件(1)： [0074] (1)在边界面38中，第一曲线段A1C1与第三曲线段46A重合，在边界面39中，第一曲线段A2C2与第三曲线段46B重合。 [0075] 在图9B的情况下，边界面38中的第一曲线段A1C1和边界面39中的第一曲线段A2C2满足下述条件(2)： [0076] (2)第一曲线段A1C1沿与第一螺杆转子13的旋转方向W相反的方向(即螺纹方向δ)与第三曲线段46A在角度上间隔角位差αo，满足角位差αo＜θ1，其中θ1是边界面38中从齿顶部42A的一端422A延伸到中心点P1(旋转轴线151)的线L11和从齿顶部42A的另一端421A延伸到中心点P1的线L12之间的角度(齿顶部角)。第一曲线段A2C2沿与第二螺杆转子14的旋转方向Z相反的方向(即螺纹方向ε)与第三曲线段46B在角度上间隔角位差αo，满足角位差αo＜θ2，其中θ2是边界面39中从齿顶部42B的一端 422B延伸到中心点P2(旋转轴线161)的线L21和从齿顶部42B的另一端421B延伸到中心点P2的线L22之间的角度(齿顶部角)。 [0077] 如果满足上述条件(1)或(2)，位于边界面38，39上游并邻近边界面38，39的双头螺纹部分26，34的螺旋槽的体积V1随着第一和第二螺杆转子13，14的旋转按照图10中曲线H指示进行变化。 [0078] 在图10中，水平轴线表示第一和第二螺杆转子13、14的角位置，而垂直轴线表示流体体积。图9A、9B、9C显示出的状态是第一和第二螺杆转子13、14的角位置在图10中为0度。 [0079] 当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，通过曲线H表示的体积V1从最大值Vh集中到零而没有增加。 [0080] 如果满足条件(1)，位于边界面38、39下游并邻近边界面38、39的单头螺纹部分29、37的螺旋槽的体积V2随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转按照图10中曲线Q指示进行变化。当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，通过曲线Q表示的体积V2逐渐增加然后集中于一预定值，该预定值是远离边界面38、39的单头螺纹部分29、37的螺旋槽的体积(以下简称为Vq)。另一方面，如果满足条件(2)，随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转，体积V2的变化相对于图10中的曲线Q延迟αo。也就是说，体积V2按照在图10中从曲线Q的位置向右移动αo的曲线进行变化。为体积V1和V2总和的流体传送体积(V1+V2)按照图10中曲线HQ的指示进行变化。当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，通过曲线HQ表示的流体传送体积(V1+V2)集中于曲线Q上的最大体积Vq而没有增加。 [0081] 如果条件(1)和(2)都不能满足，例如，当齿廓G11已经通过沿旋转方向W(即与螺纹方向δ相反的方向)旋转αo(＜θo)从图9A的位置移开时，如图9C所示，流体传送体积(V1+V2)随着第一和第二螺杆转子13、14的旋转按照图10中的曲线S进行变化。 [0082] 这是因为位于边界面38下游并邻近边界面38的单头螺纹部分29的螺旋槽在-αo到0度的范围内没有连接到双头螺纹部分26的螺旋槽。当单头螺纹部分29的螺旋槽在0度连接到双头螺纹部分26的螺旋槽时，流体传送体积通过连接到双头螺纹部分26的螺旋槽的单头螺纹部分29的螺旋槽的体积快速增加。 [0083] 图11A显示出的状态是在边界面38中双头螺纹部分26的齿廓G21的第四曲线段47A和单头螺纹部分29的齿廓G11的第一曲线段A1C1之间存在间隙g1。在这种情况下，由于存在间隙g1，由邻近边界面38的双头螺纹部分26的螺旋槽24形成的、邻近第三曲线段46A的两个不同的流体传送空间通过邻近边界面38的单头螺纹部分29的螺旋槽28相互连接。也就是说，位于第三曲线段46A上游和下游的两个不同的流体传送空间是相连的。 [0084] 图11B显示出的状态是在边界面39中双头螺纹部分34的齿廓G22的第四曲线段47B和单头螺纹部分37的齿廓G12的第一曲线段A2C2之间存在间隙g2。在这种情况下，由于存在间隙g2，由邻近边界面39的双头螺纹部分34的螺旋槽32形成的、邻近第三曲线段46B的两个不同的流体传送空间通过邻近边界面39的单头螺纹部分37的螺旋槽36相互连接。也就是说，位于第三曲线段46B上游和下游的两个不同的流体传送空间是相连的。 [0085] 这种间隙g1、g2的存在造成流体传送体积的快速增加和减少，如图10中曲线S所示。另外，即使在满足状态αo＜θo时，也可根据第四曲线段47A、47B的轮廓与多头螺纹部分中的螺纹数目的结合产生间隙g1、g2。在这种情况下，这种结合限于不会造成这种g1、g2的一种结合。 [0086] 根据第一实施例的第一和第二螺杆转子13、14提供下列优势。 [0087] (1)第一曲线段A1C1、A2C2满足条件(1)或(2)。因此，当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，在图10中通过曲线HQ表示的流体传送体积(V1+V2)集中于曲线Q上的最大体积Vq而没有增加。也就是说，当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，邻近边界面38、39的螺旋槽的体积集中于曲线Q上的最大体积Vq而没有增加。这有助于防止螺杆泵11的无效泵送操作同时保持螺杆转子13、14的良好旋转平衡并且保证密封性能。 [0088] (2)当齿廓G11、G12、G21、G22的尺寸误差很大并且满足条件αo＝θo时，间隙g1、g2可如图11A和11B所示地产生。然而，满足条件αo＜θo的本实施例防止了间隙g1、g2的产生。因此，当第一和第二螺杆转子13、14从0度角位置旋转两整圈(0到720度)时，流体传送体积(V1+V2)可靠地集中于图10中曲线Q上的最大体积Vq而没有增加。 [0089] (3)第一和第二螺杆转子13、14中的第二曲线B1D1、B2D2是由复合曲线形成的，该复合曲线分别由渐开线B1E1、B2E2和第二余摆线E1D1、E2D2形成。这种复合曲线的使用使第二曲线段B1D1、B2D2缩短，因此使齿顶部A1B1、A2B2和齿底部C1D1、C2D2的圆周长度增加，由此获得增加的角度β1、β2。齿顶部A1B1、A2B2的这种增加的圆周长度实现波峰271、351的轴向长度(见图1)沿旋转轴线151，161的增加，因此增加波峰271、351和转子壳体12的内周表面之间的轴向密封长度。这防止波峰271、351和转子壳体12的内周表面之间的流体泄漏。 [0090] 上述实施例可以如下举例说明的多种方式进行变化。 [0091] 本发明适用于螺杆转子，具有例如G11、G12的齿廓的单头螺纹部分和具有如图12所示的齿廓G31、G32的多头螺纹部分或三头螺纹部分。注意到的是齿廓G31、G32与日本已审专利申请公开No.63-59031中公开的齿廓大体上相同。齿廓G31、G32包括由余摆线形成的第三曲线段46A、46B。多头螺纹部分的齿廓G31、G32和单头螺纹部分的齿廓G11、G12满足如上所述的条件(1)或(2)。 [0092] 第二曲线B1D1、B2D2，第四曲线段47A、47B和曲线段48A、48B、49A、49B可由基于除渐开线和余摆线之外的圆弧的曲线形成。 [0093] 这本发明适用于包括单头螺纹线部分和多头螺纹部分的螺杆转子，其螺纹数是四个或更多。 |
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