[发明专利]一种具有更大形状系数的低泄漏罗茨转子轮廓

说明书

本发明公开了一种具有更大形状系数的低泄漏罗茨转子轮廓，由2倍叶数个节圆周向对称邻接的半叶轮廓组成，所述半叶轮廓依序由节圆外的峰同心圆弧、峰共轭轮廓和节圆内的谷过渡曲线、谷同心圆弧共四部分首尾相连组成，相应的端点和连接点依序为位于峰对称轴上的峰点、顶点、中节点、根点和位于谷对称轴上的谷点。本发明有更大的形状系数和容积利用系数；具有更小的径向泄漏率和共轭泄漏率，故具有更高的容积效率和更好的轻量化效果。

技术领域

本发明属于罗茨泵技术领域，具体涉及罗茨转子的一种具有更大形状系数的低泄漏轮廓构造。

背景技术

罗茨泵是利用两个完全相同的罗茨转子(简称为转子)在共轭旋转过程中所产生的进口真空吸力将气体介质输送到出口的一类真空容积泵，转子叶数常为2～4。该类泵的容积效率“≈容积利用系数×(100％－内泄漏率)”直接决定了其轻量化程度，容积效率越高，轻量化程度越好。其中，容积利用系数＝“转子顶圆柱体积中用于挤出介质的部分叶槽容积/转子顶圆柱的体积”∝“1－1/转子的形状系数平方”，内泄漏率≈径向泄漏率+轴向泄漏率+共轭泄漏率。因此，在转子轮廓的构造中，总希望通过采用更大化的形状系数和更小化的的内泄漏率，以期获得更高的容积效率。

就形状系数完全由共轭轮廓唯一决定的普通转子而言，目前具有更大化形状系数的共轭轮廓为圆弧和渐开线，2叶、3叶、4叶下能分别取得1.6699、1.4770、1.3680和1.6177、1.4638、1.3655的更大化形状系数。其中，共轭轮廓由节圆外的峰共轭轮廓和节圆内的谷共轭轮廓两部分组成。

虽然轴向泄漏率受转子轮廓构造的影响很小，但是通过与泵壳内圆面径向的等缝隙密封和共轭区多点位密封的轮廓改进，均能有效控制径向泄漏及共轭泄漏，从而实现更小化的径向泄漏率及共轭泄漏率。其中，共轭区多点位密封所造成的密闭空间会造成其内介质的压力冲击，但对于使用气体介质和具有非接触间隙的罗茨转子副，这种压力冲击的影响相对很小。

发明内容

本发明针对罗茨泵背景技术中所期望的高容积效率，由谷共轭轮廓收缩聚集到节圆上(即无谷共轭轮廓)的特殊几何关系，提供了一种具有更大形状系数、径向等缝隙和共轭区多点位密封的低泄漏转子轮廓。

为实现上述目的，本发明技术解决方案如下：

一种具有更大形状系数的低泄漏罗茨转子轮廓，由2倍叶数个节圆周向对称邻接的半叶轮廓组成，其特征在于：所述半叶轮廓依序由节圆外的峰同心圆弧、峰共轭轮廓和节圆内的谷过渡曲线、谷同心圆弧共四部分首尾相连组成，相应的端点和连接点依序为位于峰对称轴上的峰点、顶点、中节点、根点和位于谷对称轴上的谷点。

所述峰对称轴与谷对称轴为半叶轮廓的边界线，二者交点为转子中心和上述同心圆弧的圆心，二者夹角为由叶数唯一确定的半叶轮廓圆心角，二者与节圆的交点分别为峰节点、谷节点，二者间节圆弧为半叶节圆弧，其中点为中节点，顶点处峰共轭轮廓的法线与节圆的交点为顶节点，顶节点到中节点的节圆弧为共轭节圆弧，顶节点到峰节点的节圆弧圆心角为多点位密封角，共轭节圆弧上的任一点为瞬节点，瞬节点到峰共轭轮廓的法向线段为瞬径线，瞬径线位于峰共轭轮廓的点为瞬廓点。

所述峰共轭轮廓由其瞬径线长度与方位唯一确定。

所述瞬径线长度与方位由瞬节点到中节点的直连线段关于瞬节点处节圆切线的对称关系唯一确定，并由此确定出多点位密封角和半顶密封角。

所述半顶密封角为半叶峰同心圆弧的圆心角。

所述形状系数－1＝峰点到峰节点的长度/节圆半径＝峰节点到中节点的长度/节圆半径，即为2叶、3叶、4叶下的1.7654、1.5176、1.3902，比1.6699、1.4770、1.3680现有普通转子的最大形状系数还要大，故为更大形状系数。

所述谷过渡曲线为配对转子上顶点在转子上生成的旋转避让轨迹线，期间转子副的共轭旋转角也为多点位密封角。