權(quán)利要求書： 1.一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，其特征在于，通過將螺桿按照一定的螺距數(shù)軸向分段，每個(gè)分段之間留有一定的空間，空間的大小取決于設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域和功能性，然后對(duì)每段螺桿進(jìn)行遞減減小齒頂圓直徑和同步遞增增大齒底圓直徑來降低兩者的比值，以能保證兩根嚙合的轉(zhuǎn)子中心距相同，同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓縮比變更，用于真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，從吸入口方向至排出方向看，構(gòu)成一根轉(zhuǎn)子的各段轉(zhuǎn)子之間徑向尺寸是逐段遞減的或是逐段遞增的；泵腔內(nèi)嚙合中的每根轉(zhuǎn)子從軸向上看，軸向分布為多段轉(zhuǎn)子，且各段轉(zhuǎn)子之間具有間隔，同軸、同心，相嚙合的轉(zhuǎn)子之間中心距在軸向兩端上相同。

2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，其特征在于，從軸向剖面圖上看，每根轉(zhuǎn)子的各段轉(zhuǎn)子之間徑向尺寸關(guān)系，是一個(gè)階梯式的尺寸變化結(jié)構(gòu)。

3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，其特征在于，在用于螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，安裝于泵腔內(nèi)的多段轉(zhuǎn)子構(gòu)成的整根轉(zhuǎn)子按照設(shè)計(jì)目的和用途，在各轉(zhuǎn)子分段間隔中安置有熱交換裝置或安置有充入蒸汽的結(jié)構(gòu)。

4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，其特征在于，安裝于各轉(zhuǎn)子分段間隔中的熱交換裝置采用了帶有噴嘴的直接接觸式熱交換裝置。

說明書： 一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于螺桿泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵。背景技術(shù)[0002] 在現(xiàn)有已知技術(shù)的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中，如需要獲的更大抽氣速率，就需要通過讓吸入端處的螺距變的更大和增大轉(zhuǎn)子的直徑來實(shí)現(xiàn)。但轉(zhuǎn)子的螺距并不能無

限制的擴(kuò)大，受幾何形狀和返流特性的限制，螺距有最佳值，超過這個(gè)最佳值后，其吸氣效

能降低。而增加轉(zhuǎn)子的直徑同樣受此特性影響，并且，已知的，在公開的技術(shù)資料中已有充

分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)備總返流量的約70％～80％是由螺桿轉(zhuǎn)子齒頂

圓和泵體之間的間隙返流造成的，因此，眾所周知的，盡可能的減小齒頂圓和泵體之間的間

隙是減少返流的最為有效的技術(shù)方法之一。

[0003] 在現(xiàn)有已知技術(shù)中，干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子螺距數(shù)一般均大于或等于4個(gè)螺距，尤其對(duì)于具有內(nèi)壓縮特性的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)而言，在螺桿真空泵或壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，

其做功所消耗的能量全部轉(zhuǎn)化為熱量被壓縮氣體吸收，然后再由氣體熱傳遞至轉(zhuǎn)子和泵

體，流經(jīng)每一螺距的氣體經(jīng)過壓縮導(dǎo)致氣體溫升后的溫度成為后續(xù)螺距進(jìn)入的氣體的初始

溫度，當(dāng)進(jìn)入最后一個(gè)末端螺距進(jìn)行壓縮時(shí)，其溫度已經(jīng)升高到非常高的程度，在這一過程

中，螺桿轉(zhuǎn)子受溫度的影響產(chǎn)生徑向膨脹，尤其是在轉(zhuǎn)子末端體現(xiàn)更為明顯。

[0004] 如上所述，眾所周知的，轉(zhuǎn)子直徑越大其受熱膨脹后的膨脹量就越多——這就意味著抽氣速率越大的螺桿真空泵或壓縮機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)就陷入這樣一個(gè)境況：在最佳螺距范圍

內(nèi)，增大抽氣速率就必須通過增大轉(zhuǎn)子直徑實(shí)現(xiàn)，然而，轉(zhuǎn)子直徑增大就意味著需要在泵腔

和轉(zhuǎn)子之間留出更大的間隙，以便具有足夠的徑向空間容納吸收壓縮熱后膨脹的轉(zhuǎn)子，而

不至于在徑向上和泵腔內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，直至卡死，但正如前述所言，更大的間隙則大幅降低

了螺桿真空泵壓縮機(jī)的效能，甚至無法滿足其功用性，且無法經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行制造。

[0005] 顯而易見的，相對(duì)上述，更小的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)其轉(zhuǎn)子的直徑要更小，但螺桿轉(zhuǎn)子直徑并不能無限制的減小，按照已知的公開技術(shù)，過小的直徑會(huì)導(dǎo)致無法滿足極

限真空的要求且容積效率降低，但即使在能滿足極限真空的最小螺桿轉(zhuǎn)子直徑的基礎(chǔ)上，

因?yàn)橥ㄟ^逐步收縮螺距而實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮的設(shè)計(jì)方法會(huì)導(dǎo)致排氣末端轉(zhuǎn)子的螺距非常小，致使

難以制造或無法制造，在這個(gè)情況下就需要進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)子直徑以保證逐步收縮后的螺距

在排氣末端能夠經(jīng)濟(jì)的制造出來。

[0006] 同時(shí)，在現(xiàn)有已知技術(shù)中，螺桿轉(zhuǎn)子所表現(xiàn)出的另一個(gè)特性是齒頂圓與齒底圓之比越小，其返流量越少，按照此特性，一個(gè)理想的螺桿轉(zhuǎn)子特征應(yīng)該是，在螺桿轉(zhuǎn)子壓縮的

中后端，應(yīng)通過減小轉(zhuǎn)子齒頂圓與齒底圓之比來改變壓縮比，同時(shí)減少返流量，實(shí)現(xiàn)抽氣性

能的高效性，然而，這意味著轉(zhuǎn)子在軸向上呈現(xiàn)的是一種錐形結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子制造異常復(fù)

雜，且難以經(jīng)濟(jì)的制造，甚至無法制造更為大型的此種類型轉(zhuǎn)子的干式螺桿真空泵或壓縮

機(jī)。

[0007] 如上所述，本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員應(yīng)能充分理解到現(xiàn)有技術(shù)的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)存在下列問題：

[0008] 1、抽氣速率越大的干式螺桿泵或壓縮機(jī)其轉(zhuǎn)子直徑就必須更大，然而，增大轉(zhuǎn)子直徑后就必須保留出和泵腔之間更大的間隙，以防止徑向熱膨脹導(dǎo)致轉(zhuǎn)子齒頂圓徑向上和

泵腔內(nèi)壁摩擦卡死，但過大的間隙則又導(dǎo)致干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)無法滿足初始運(yùn)轉(zhuǎn)的

3

真空和效率要求，這就導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中≥3000m /h流量的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)無法設(shè)

計(jì)制造，至少，是無法經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，而且在目前能夠獲得的公開的技術(shù)資料中是無

3

法查詢到已有≥3000m/h流量的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)產(chǎn)品；

[0009] 2、如前述，抽氣速率更小的干式真空泵或壓縮機(jī)因?yàn)橥ㄟ^逐步收縮螺距來實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮而導(dǎo)致在排氣末端的螺距難以制造或是不能經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行制造，這導(dǎo)致干式螺桿真空泵

或壓縮機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能微型化。

[0010] 3、現(xiàn)有已知技術(shù)中，按照最佳的、理想的螺桿轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮設(shè)計(jì)而言，在螺距不變的情況下，可以通過齒底圓的錐形來實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮，但顯而易見的，這種轉(zhuǎn)子的加工制造將

變得非常不經(jīng)濟(jì)，并對(duì)制造設(shè)備有更嚴(yán)格的要求。

[0011] 4、現(xiàn)有已知技術(shù)中，任何的帶有帶壓縮特性的螺桿轉(zhuǎn)子其制造成本都遠(yuǎn)高于等螺距的轉(zhuǎn)子。

發(fā)明內(nèi)容[0012] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，公開了一種具有多段轉(zhuǎn)子的螺桿泵，用于解決下列技術(shù)問題：

[0013] 本發(fā)明的目的是提供了一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，以使小型干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)微型化，并能夠經(jīng)濟(jì)的制造；

[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，能夠得以通過降3

低內(nèi)壓縮過程中的溫升而減少螺桿轉(zhuǎn)子徑向尺寸的熱膨脹，使更為大型的≥3000m/h流量

的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)的制造。同時(shí)，本技術(shù)發(fā)明通過一種具有多段

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵，實(shí)現(xiàn)更為經(jīng)濟(jì)的帶有內(nèi)壓縮特性的螺桿轉(zhuǎn)子制造。

[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過了如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：[0016] 在螺桿泵轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的過程中，當(dāng)中心距為一定值的條件下，通過將螺桿按照一定的螺距數(shù)軸向分段，每個(gè)分段之間留有一定的空間，空間的大小取決于設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域和功

能性，然后對(duì)每段螺桿進(jìn)行遞減減小齒頂圓直徑和同步遞增增大齒底圓直徑來降低兩者的

比值，以能保證兩根嚙合的轉(zhuǎn)子中心距相同，同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓縮比變更，用于真空泵或壓縮機(jī)設(shè)

計(jì)時(shí)，從吸入口方向至排出方向看，構(gòu)成一根轉(zhuǎn)子的各段轉(zhuǎn)子之間徑向尺寸是逐段遞減的

或是逐段遞增的或是每段等徑的。

[0017] 泵腔內(nèi)嚙合中的每根轉(zhuǎn)子從軸向上看，軸向分布為多段轉(zhuǎn)子，且各段轉(zhuǎn)子之間具有間隔，同軸、同心，相嚙合的轉(zhuǎn)子之間中心距在軸向兩端上相同。在軸向剖面圖上看，每根

轉(zhuǎn)子的各段轉(zhuǎn)子之間徑向尺寸關(guān)系，是一個(gè)階梯式的尺寸變化結(jié)構(gòu)或是每段等徑結(jié)構(gòu)，各

段轉(zhuǎn)子之間留有間隔。

[0018] 每個(gè)分段可以是變螺距的，也可以是等螺距的，也并不限于是單頭螺桿或是多頭螺桿，包括級(jí)間壓縮比的選擇，都是由設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域的條件決定的。

[0019] 優(yōu)選的，這種轉(zhuǎn)子每段為1～3個(gè)螺距，優(yōu)選的，每根軸上的轉(zhuǎn)子由2～4段不同直徑的轉(zhuǎn)子組成，優(yōu)選的，每個(gè)分段轉(zhuǎn)子均為等螺距結(jié)構(gòu)，且軸向上每一個(gè)分段的轉(zhuǎn)子和另一根

相嚙合的分段轉(zhuǎn)子在起始螺距通過嚙合旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生體積擴(kuò)大前，應(yīng)和軸向上前一分段轉(zhuǎn)子及

其另一根軸上相嚙合的分段轉(zhuǎn)子螺距末端嚙合旋轉(zhuǎn)進(jìn)行體積壓縮前同步，即前級(jí)嚙合的分

段轉(zhuǎn)子末端開始體積壓縮時(shí)，后一段嚙合的分段轉(zhuǎn)子起始螺距開始體積擴(kuò)大。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)

認(rèn)識(shí)到，每段轉(zhuǎn)子的螺距數(shù)及其組合除了滿足上述條件外，還需要滿足能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平衡的

技術(shù)要求。

[0020] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，就相互嚙合的其中一根轉(zhuǎn)子而言，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以是從整根轉(zhuǎn)子上進(jìn)行分段設(shè)計(jì)和加工，也可以是每個(gè)分段轉(zhuǎn)子加工完成后再串聯(lián)在整根軸上，即構(gòu)成一

根轉(zhuǎn)子的各段轉(zhuǎn)子可以是分別制造后串聯(lián)在整根軸上的，也可以是整根一體制造的。

[0021] 通過對(duì)各分段轉(zhuǎn)子不同的齒頂圓和齒底圓之比來改變壓縮比，或和通過逐步減小螺距的方式結(jié)合來改變壓縮比，當(dāng)和另一根同樣設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的嚙合的轉(zhuǎn)子在泵腔內(nèi)旋

轉(zhuǎn)，就能實(shí)現(xiàn)帶有內(nèi)壓縮的吸排氣過程。

[0022] 對(duì)于作為壓縮機(jī)而言，顯然的，本技術(shù)發(fā)明將大幅提高壓縮效率、壓力以及降低氣體壓縮后的處理成本和減少輔助設(shè)備。

[0023] 通過在泵腔內(nèi)部每段轉(zhuǎn)子的壓縮末端和軸向相鄰轉(zhuǎn)子螺距起始吸入端之間保留一定的空間，用以增加換熱裝置(這并非是必須的，取決于設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域)，就能實(shí)現(xiàn)每段

轉(zhuǎn)子壓縮前進(jìn)入的氣體溫度是等同的，而不是通常的螺桿轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，每一級(jí)壓縮前的氣

體溫度都是來自于前級(jí)壓縮后的溫升——這意味著本技術(shù)發(fā)明的螺桿泵可以用非常理想

的方式保證了泵腔內(nèi)氣體輸送的過程溫升盡可能的控制在一個(gè)較小的程度上，從而增加了

其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的可靠性，以及吸排氣效率的高效性。

[0024] 優(yōu)選的，作為干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，按照壓縮消耗的功率所選擇的換熱器尺寸和分段轉(zhuǎn)子級(jí)間的氣體流速來確定階梯式分段之間的間隔大小，安裝于泵腔內(nèi)的多

段轉(zhuǎn)子構(gòu)成的整根轉(zhuǎn)子按照設(shè)計(jì)目的和用途，在各轉(zhuǎn)子分段間隔中安置有熱交換裝置或安

置有充入蒸汽的結(jié)構(gòu)，且安裝于各轉(zhuǎn)子分段間隔中的熱交換裝置可以采用帶有噴嘴的直接

接觸式熱交換裝置。

[0025] 在本發(fā)明技術(shù)上下文中，嚙合用以來表達(dá)兩根軸上的轉(zhuǎn)子之間非常緊密的關(guān)系，其中一根軸上進(jìn)行分段的轉(zhuǎn)子分段間隔、形狀由另一根軸上的分段的轉(zhuǎn)子間隔和形狀決

定，從而導(dǎo)致所述的兩根轉(zhuǎn)子之間具有良好的密封特性。

[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：[0027] 1、各分段轉(zhuǎn)子通過采用多段等螺距徑向尺寸收縮來代替目前的逐漸收縮螺距方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮，作為干式真空泵設(shè)計(jì)時(shí)，通過多段分級(jí)壓縮和級(jí)間換熱系統(tǒng)，可以經(jīng)濟(jì)的實(shí)

現(xiàn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)的干式螺桿真空泵吸氣能力產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造。而在作為干式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)

時(shí)，通過多段分級(jí)壓縮和級(jí)間換熱系統(tǒng)，可以經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)的干式螺桿壓縮

機(jī)的排氣能力和排氣壓力的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造。

[0028] 2、在不改變螺距的條件下實(shí)現(xiàn)干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)的內(nèi)壓縮特性，并在不降低性能的情況下，讓微型化干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造得以經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)。

[0029] 3、各分段轉(zhuǎn)子通過采用多段等螺距徑向尺寸收縮來代替目前的逐漸收縮螺距方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓縮，而讓依據(jù)本發(fā)明技術(shù)設(shè)計(jì)的干式螺桿真空泵或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子采用普通加工設(shè)

備即可進(jìn)行制造，這大幅降低了生產(chǎn)成本、設(shè)計(jì)和制造難度。

[0030] 4、得益于上述的本技術(shù)發(fā)明的一種具有多段轉(zhuǎn)子的螺桿泵設(shè)計(jì)和制造方法，更為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和制造螺桿式蒸汽再壓縮設(shè)備、螺桿膨脹機(jī)等節(jié)能產(chǎn)品得以能夠?qū)崿F(xiàn)。

附圖說明[0031] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1的一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵泵腔軸向剖視圖。[0032] 圖2示出了圖1的泵腔軸向剖視圖。[0033] 圖3示出了圖1的具有間隔和階梯式尺寸變化的右側(cè)整根轉(zhuǎn)子軸向剖視圖。[0034] 圖4示出了圖1的泵腔徑向剖視圖。[0035] 圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例2的一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵在嚙合的每段轉(zhuǎn)子間隔內(nèi)安置有換熱器的軸向剖視圖。

[0036] 圖6示出了圖5的在嚙合的每段轉(zhuǎn)子間隔內(nèi)安置有換熱器的俯視的局部剖視圖。[0037] 圖7示出了圖5的具有間隔和階梯式尺寸變化的單根轉(zhuǎn)子軸向剖視圖。具體實(shí)施方式[0038] 下文將通過實(shí)例的方式并結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)發(fā)明的優(yōu)選特征進(jìn)行詳細(xì)描述，需要認(rèn)識(shí)到，顯而易見的，下文描述中的附圖僅僅是本技術(shù)發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)

技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以依據(jù)上下文的原理描述和這些實(shí)施

例附圖引申獲得其他的實(shí)施例。

[0039] 圖1示出了一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵泵腔軸向剖視圖，左側(cè)嚙合的整根轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子111段、轉(zhuǎn)子121段、轉(zhuǎn)子131段三個(gè)分段組成，右側(cè)嚙合的整根轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子112段、

轉(zhuǎn)子122段、轉(zhuǎn)子132段三個(gè)分段組成，在嚙合的轉(zhuǎn)子中，左側(cè)轉(zhuǎn)子分段111和右側(cè)轉(zhuǎn)子分段

112段嚙合，左側(cè)轉(zhuǎn)子分段121段和右側(cè)轉(zhuǎn)子122段嚙合，左側(cè)轉(zhuǎn)子分段131段和右側(cè)轉(zhuǎn)子132

段嚙合，其中，處于嚙合狀態(tài)的轉(zhuǎn)子分段111、112段和轉(zhuǎn)子分段121、122段之間留有間隔

101，處于嚙合狀態(tài)的轉(zhuǎn)子分段121、122段轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子分段131、132段轉(zhuǎn)子之間留有間隔

102。

[0040] 上述的由這些轉(zhuǎn)子分段構(gòu)成的完整的兩根嚙合的轉(zhuǎn)子安置于按照轉(zhuǎn)子分段徑向尺寸和間隔距離決定的的泵體1中，并按照嚙合的轉(zhuǎn)子分段111、112段構(gòu)成的徑向尺寸和間

隔101構(gòu)成泵腔110段的徑向尺寸和深度；按照嚙合的轉(zhuǎn)子分段121、122段構(gòu)成的徑向尺寸

和間隔102構(gòu)成泵腔120段的徑向尺寸和深度；按照嚙合的轉(zhuǎn)子分段131、132段構(gòu)成的徑向

尺寸構(gòu)成泵腔130段的徑向尺寸。

[0041] 從圖1上可以看出，泵體1的泵腔顯示出階梯式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)階梯式的大小取決于泵腔內(nèi)各轉(zhuǎn)子分段之間壓縮比的取值，當(dāng)把一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵作為一種螺

桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，排氣壓力必然要高于吸氣壓力，在不考慮換熱凝結(jié)的條件下，吸

入的氣體質(zhì)量必然等同于排出的氣體質(zhì)量，由理想氣體狀態(tài)方程這一基本原理可以得知，

在這個(gè)條件下，其吸入的氣體體積要遠(yuǎn)大于排出的氣體體積，此時(shí)，就決定了左側(cè)轉(zhuǎn)子分段

111和右側(cè)轉(zhuǎn)子分段112嚙合后每旋轉(zhuǎn)一周所包含的氣體容積要大于后面嚙合分段轉(zhuǎn)子

121、122段嚙合后每旋轉(zhuǎn)一周所包含的氣體容積，此時(shí)，在左右兩側(cè)轉(zhuǎn)子中心距固定的情況

下，就可以通過增大111段和112段轉(zhuǎn)子的齒頂圓并減小齒底圓來實(shí)現(xiàn)每旋轉(zhuǎn)一周可以吸入

更多的氣體，在嚙合的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過程中，無論轉(zhuǎn)子是等螺距的或轉(zhuǎn)子螺距是漸漸收縮的，

其嚙合部位以及圓周上和泵體之間的間隙在輸送的氣體動(dòng)壓特性的作用下，其嚙合中每段

轉(zhuǎn)子內(nèi)的每一個(gè)螺距內(nèi)都存在一個(gè)壓力梯度，由吸入端壓力遞增至排出端，這就導(dǎo)致每一

嚙合段排出的氣體壓力都將必然高于吸入端的壓力，這就產(chǎn)生了壓差。由上述可知，在這個(gè)

壓差的作用下，轉(zhuǎn)子內(nèi)輸送的氣體進(jìn)入到分段轉(zhuǎn)子前后間隔101時(shí)，其體積就必然減小，此

時(shí)，按照螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的工業(yè)用途，選取合適的壓縮比，對(duì)轉(zhuǎn)子分段121和122段

通過減小齒頂圓徑向尺寸和同步增加齒底圓徑向尺寸，實(shí)現(xiàn)其每旋轉(zhuǎn)一周所包含的容積至

少等同或大于前級(jí)嚙合分段轉(zhuǎn)子111段和112段所輸送過來的氣體體積，同樣的，按照上述，

對(duì)轉(zhuǎn)子分段131和132段減小齒頂圓徑向尺寸和同步增加齒底圓徑向尺寸，實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的

輸送過程。

[0042] 顯而易見的，相比較于現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)檗D(zhuǎn)子螺距需要滿足氣體壓縮的特性，從吸入端至末端這個(gè)過程中，其螺距將會(huì)是一個(gè)逐漸收縮的過程，在對(duì)更小抽氣速率的螺桿真

空泵或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)時(shí)，至末端時(shí)，因?yàn)槁菥嗟氖湛s，其每個(gè)螺距之間的間隔會(huì)因?yàn)榉浅?br />
小而變得難以加工或無法加工。

[0043] 而在上述的本技術(shù)發(fā)明中，通過遞減減小齒頂圓和同步遞增增大齒底圓徑向尺寸來保持螺距不變的條件下實(shí)現(xiàn)輸送氣體壓縮的特性將得以使設(shè)計(jì)、制造變得更為經(jīng)濟(jì)和容

易。

[0044] 圖2示出了圖1的泵腔軸向剖視圖，通過按照一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵設(shè)計(jì)的螺桿真空泵或壓縮機(jī)具有階梯式結(jié)構(gòu)的泵腔軸向剖視圖可以清晰的顯示出在上述多段

轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)方法下形成的泵腔形狀，在徑向尺寸上，由110段開始，到120段，到130段，呈現(xiàn)出

階梯式的逐段等徑遞減，以符合容納的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的徑向尺寸關(guān)系。

[0045] 圖3示出了圖1的具有間隔和階梯式尺寸變化的右側(cè)整根轉(zhuǎn)子軸向剖視圖，可以清晰的看到轉(zhuǎn)子的各分段結(jié)構(gòu)和間隔，整根轉(zhuǎn)子由分段112、間隔101、分段122、間隔102、分段

132以及安放軸的軸腔1232組成，每段轉(zhuǎn)子都是等徑的，從徑向尺寸上來看，在齒頂圓徑向

尺寸上由于轉(zhuǎn)子分段122和132等徑遞減，就讓轉(zhuǎn)子齒頂圓構(gòu)成的外形整體呈現(xiàn)出一種遞減

型階梯式的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于其齒底圓徑向尺寸上轉(zhuǎn)子分段122和132等徑遞增，就讓整根轉(zhuǎn)

子的齒底圓呈現(xiàn)出一種遞增的梯形結(jié)構(gòu)。

[0046] 顯而易見的，各個(gè)分段轉(zhuǎn)子可以是單獨(dú)加工完成，然后通過軸腔1232內(nèi)的軸串聯(lián)在一起。

[0047] 圖4示出了圖1的泵腔徑向剖視圖，在泵體1中構(gòu)成的泵腔內(nèi)，依次由110段泵腔形狀、120段泵腔形狀、130段泵腔形狀構(gòu)成的完整的泵腔從軸向上看，泵腔內(nèi)依據(jù)轉(zhuǎn)子徑向尺

寸構(gòu)成的形狀是遞減式縮小的，且是同心的。

[0048] 圖5示出了本技術(shù)發(fā)明實(shí)施例2的一種具有多段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的螺桿泵在嚙合的每段轉(zhuǎn)子間隔內(nèi)安置有換熱器的軸向剖視圖；

[0049] 依據(jù)前述，從吸入端氣體進(jìn)入到排氣端的過程中，氣體是一個(gè)壓縮的過程，依據(jù)于絕熱壓縮和熱力學(xué)三大定律這一基本原理，我們可以得知，其壓縮的過程是一個(gè)做功的過

程，并將熱量傳遞至氣體，從而導(dǎo)致前一段轉(zhuǎn)子壓縮后的氣體在溫升后又進(jìn)入后一段的轉(zhuǎn)

子進(jìn)行壓縮，依次的，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致到排氣末端時(shí)，其排氣溫度會(huì)升高到一定的高溫，在這

個(gè)狀況下，通過在分段轉(zhuǎn)子112和分段轉(zhuǎn)子122之間保留有足夠的間隔101尺寸，并通過泵體

1對(duì)稱位置開口410和420，分別用以安置熱交換裝置411和421，就能將嚙合段轉(zhuǎn)子112所輸

送的氣體壓縮熱減小的一定的程度，然后進(jìn)入嚙合的轉(zhuǎn)子分段122內(nèi)，依次的，在壓縮后的

氣體通過泵體1對(duì)稱位置開口510和520，分別用以安置熱交換裝置511和521，就能將嚙合段

轉(zhuǎn)子122所輸送的氣體壓縮熱減小的一定的程度直至通過嚙合轉(zhuǎn)子分段132排出。

[0050] 位于泵體1上410開口內(nèi)的1011接口是用于從上部安置的熱交換裝置411外接冷卻流體進(jìn)口的，位于泵體1上420開口內(nèi)的下部的1021接口是用于從下部安置的熱交換裝置

421外接冷卻流體進(jìn)口的，依次的，位于510開口的1021接口是用于泵體1上510開口內(nèi)安置

的熱交換裝置511外接冷卻流體進(jìn)口的，位于520開口的1031接口是用于泵體1上520開口內(nèi)

安置的熱交換裝置521外接冷卻流體進(jìn)口的。

[0051] 顯而易見的，換熱裝置的型式有多種型式、多種原理的可以選擇，包括直接接觸式噴淋換熱。

[0052] 依據(jù)前述，在現(xiàn)有技術(shù)中，整根轉(zhuǎn)子無論是等距的或是螺距漸縮的，其從吸入端開始的至末端的氣體壓縮過程中，每一點(diǎn)壓縮導(dǎo)致的氣體溫升都將傳遞到下一個(gè)螺距，末端

轉(zhuǎn)子溫度的急劇溫升導(dǎo)致的膨脹量過大，造成了更大型的螺桿真空泵或壓縮機(jī)設(shè)計(jì)上的難

度，甚至是無法完成滿足一個(gè)通常的螺桿真空泵或壓縮機(jī)性能指標(biāo)設(shè)計(jì)。

[0053] 顯而易見的，依據(jù)本技術(shù)發(fā)明實(shí)例采用一種具有多段轉(zhuǎn)子的螺桿泵技術(shù)所設(shè)計(jì)的螺桿真空泵或壓縮機(jī)可以解決這些問題。

[0054] 圖6示出了圖5的在嚙合的每段轉(zhuǎn)子間隔內(nèi)安置有換熱器的俯視的局部剖視圖；圖中1011、1012分別是熱交換裝置411的冷卻流體的進(jìn)口和出口，1021、1022分別是熱交換裝

置511的冷卻流體的進(jìn)口和出口，且取決于設(shè)計(jì)，這兩種接口的冷卻流體進(jìn)、出位置是可以

互換的。

[0055] 通過在泵體1上加工出一個(gè)平面90，并對(duì)每個(gè)用于安置熱交換裝置411和511的開口邊緣，加工密封槽901和902，然后通過分布的螺栓孔911進(jìn)行密封，就能實(shí)現(xiàn)級(jí)間轉(zhuǎn)子氣

體壓縮的熱交換過程。

[0056] 圖7示出了圖5的具有間隔和階梯式尺寸變化的單根轉(zhuǎn)子軸向剖視圖；顯而易見的，由于需要安裝熱交換裝置，各分段轉(zhuǎn)子間隔101和102要比圖3中軸向尺寸更大。