CN1207794A - 双螺杆组 - Google Patents

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Abstract

通过改变螺杆和或许加上的平衡孔的环绕角和/或通过螺杆在介质流入区轮廓的修整减小平衡孔的尺寸,某些情况下直到不要平衡孔,必要情况下采用附加质量。用这种方法平衡过的螺杆毛坯加工方便,可采用不可铸造的特种材料以及另一方面加工费用低和形状稳定性好,还允许采用用于化学、医药、食品行业的泵的特殊材料和外部几何形状。

Description

双螺杆组
本发明涉及一种平行轴结构的、反向外啮合的以及环绕角至少为720°的单头双螺杆组的平衡措施。这里重心、螺距、端面积和环绕角确定在单头螺杆中所出现的静态和动态不平衡量。
在日本Taiko厂公布的资料Sho 62(1987)-291486中描述了一种平衡螺杆的方法：首先通过将螺杆长度确定为导程的整数倍达到静态平衡。通过两侧端面上在螺杆内的凹坑进行动态平衡，凹坑是空心的或者填上轻质材料。
如果要求采用不能浇铸的特殊材料，那么这种平衡方法就不能实现。在特殊的轮廓几何形状时这种方法也有它的局限性，因为一方面由于稳定性的原因螺杆壁厚不能随意减小，另一方面由于螺旋线形状的平衡孔太大的轴向长度带来明显的加工问题。
本发明的目的在于：确定几何形状是非常规的或需要采用特殊材料的单头螺杆的平衡措施，在加工时不需要大的附加费用，并且不损害形状稳定性。
在反向外啮合以及环绕角至少为720°的单头结构平行轴布局的双螺杆组1、2(图1)时按照本发明这个目的这样来解决：螺杆长度确定为不是导程的整数倍。并且改变在介质流入区内的螺杆外轮廓3使之平衡(图1)。
结构可能性通过在外部区域，特别是先导传动件上加上附加质量6(图1)以及通过端面的平衡孔4(图2)得到，它的轴向长度可以改变以进行优化。
本发明所达到的优点是：
1.在添加端面平衡孔的情况下的较易加工性和较大的形状稳定性，它通过最佳地确定螺杆环绕角、平衡孔环绕角以及平衡孔横截面的尺寸来达到。
2.采用不能浇铸的特殊材料的可能性。
3.减小在出口区内螺杆的表面积，这起降低温度的作用。
下面借助于在附图中所示的实施例对本发明作较详细的说明：
其中表示：
图1用于螺杆泵的按本发明具有1598°环绕角并且在介质流入区内螺杆外轮廓上有平衡凹陷的单头双螺杆组。
图2图1的带有平衡孔的双螺杆组的一个实施例的端视图。
图3图2的螺杆廓形的螺旋线形轮廓重心轨迹图。
在一实施例中双螺杆1、2(图1)具有4.439倍导程的长度，这相当于1598°环绕角(图3)。端面轮廓5(图2)以及导程l(图1)连同壁厚d(图2)确定了轴向设置的平衡孔4(图2)的绝大部分轮廓；核芯圆弧7限定它朝向中心部分的边界。当整体轮廓和平衡面的重心S0、S3(图2)具有共同的角度位置时强制得到平衡表面内的直线闭合。
这个问题按以下步骤进行计算：
在具有螺杆轴为W轴以及螺杆中的横截面平面内的U轴和V轴的直角坐标系内重心S0(图3)确定在U轴上。螺杆长度在W方向从-W2…+W2或者按角度定义从-α2…+α2对称地延伸，有关系式α2＝(2π/l)·W2(II)，其中2α2是螺杆的环绕角，π＝圆周率＝3.1415……。
端面平衡孔的范围是-W2……-W1和+W1…+W2，它相当于角度位置-α2…-α1和+α1……+α2，α1＝(2π/l)·W1(I)。
平衡孔的各个环绕角为α3＝α2-α1(III)。
在面积f3和重心中心距r3的积是一个常数g3的对称平衡孔时(图2)(g3＝f3·r3＝常数(IV))按静态和动态平衡的要求推导出公式：
α2·sinα1cosα2＝α1·cosα1·sinα2(V)和
g3＝g0·(sinα2-α2cosα2)/(sinα2-sinα1-α2cosα2+α1cosα1)(VI)，
其中g0表示整个轮廓面积f0和对应的重心中心距r0(图2)的乘积，α2和α1以弧度为单位，g3相应于上面的定义。
对于每个任意的螺杆环绕角2α2(α2＞2π)方程(V)至少具有α1的一个解；由α1和α2得到平衡孔的尺寸；由(III)得到环绕角，由(VI)得到理论横截面g3。
出于加工方面的原因平衡孔的环绕角α3应该尽可能地小；当α1有多个解时取α1＜α2的最大值。精确的试验表明，当螺杆长度为导程的整数倍时出现最不合算的关系，即当2W2＝2L，3L，4L，5L……，K·L，时，相当于上面开头所提到的公开发表的资料的结构。此时平衡孔环绕角为α3＝π，动态特征值g3达到最大值，这要求最大的平衡孔：g3max＝g0·K/(2K-1)。
也就是说，对于螺杆长度为4倍导程时
g3＝g0·4/7。
对于这里所叙述的发明的结构选择螺杆的环绕角为2α2＝5π，7π，9π……，相当于螺杆长度为2W2＝5·l/2，7·l/2，  9·l/2。
平衡孔环绕角同样也是α3＝π，但是这里动态特征值达到最小值，这意味着最小的平衡孔：
g3min＝g0/2。
平衡孔末端的加强筋导致非对称性，它部分地通过修正环绕角2α2，α3来承受。
作为另一种平衡措施螺杆1、2在吸入端在修钝(Passiv)的外轮廓部分进行变化。在两个螺杆中修钝区域3(图1)在所有既不要求形成初始的吸入端工作区又不要求保持稳定性的部分上延伸。这种外部平衡可以作为一种选择方案也可与一个或几个端面的平衡孔联合使用。
在一种变型方案中在先导传动装置区域采用外部的平衡质量6(图1)。

Claims (6)

1.用于螺杆泵的反向外啮合以及环绕角至少为720°的平行轴单头双螺杆组，在端部带或不带平衡孔，其特征在于：螺杆长度不是导程的整数倍，和/或在介质流入区修整螺杆外形轮廓以进行平衡。
2.按权利要求1的双螺杆组，其特征在于：螺杆长度比导程的11/2倍大几个导程的整数倍。
3.按权利要求1的双螺杆组，其特征在于：螺杆仅仅在一端具有一内部的平衡孔(4)。
4.按权利要求1的双螺杆组，其特征在于：螺杆没有内部的平衡孔(4)。
5.按权利要求1或2的双螺杆组，其特征在于：螺杆两端具有平衡孔(4)。
6.按权利要求3或5的双螺杆组，其特征在于：平衡孔的环绕角可变以进行最佳匹配。
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