[发明专利]一种具有更高容积效率和内直共轭的罗茨转子轮廓

说明书

本发明涉及一种具有更高容积效率和内直共轭的罗茨转子轮廓，包括2、3、4叶下的4、6、8个节圆周向对称邻接的半叶轮廓，半叶轮廓由节圆外的峰同心圆弧、峰过渡曲线、峰共轭轮廓以及节圆内的内直共轭轮廓、谷过渡曲线、谷同心圆弧共六部分首尾相连组成，相应的端点和连接点依序为位于峰对称轴上的峰点、顶点、外启点、中节点、内启点、根点和位于谷对称轴上的谷点，本发明的一种具有更大形状系数的低泄漏罗茨转子轮廓，一具有更大的形状系数和容积利用系数，二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

本发明属于罗茨泵的技术领域，具体涉及罗茨转子的一种具有高容积效率和节圆内共轭直线段的轮廓构造。

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/转子形状系数的平方”，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(一般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)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叶下分别为1.6699、1.4770、1.3680和1.6177、1.4638、1.3655，但渐开线属于全凸-凸共轭模式，圆弧属于部分凸-凸共轭模式，不能有效抑制共轭泄漏。

虽然轴向泄漏率受转子轮廓构造的影响很小，但是与泵壳内圆面的径向等缝隙密封和共轭区多点位密封的具有凸-平共轭模式的轮廓改进，却能有效控制径向泄漏及共轭泄漏。当然，共轭区多点位密封所围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较大间隙的非接触罗茨转子副而言，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更高容积效率，基于谷共轭轮廓采用半叶节圆弧的弦高线的特殊几何关系，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：

一种具有更高容积效率和内直共轭的罗茨转子轮廓，包括半叶轮廓，其特征在于，半叶轮廓依序由节圆外的峰同心圆弧、峰过渡曲线、峰共轭轮廓和节圆内的内直共轭轮廓、谷过渡曲线、谷同心圆弧共六部分首尾相连组成，相应的端点和连接点依序为位于峰对称轴上的峰点、顶点、外启点、中节点、内启点、根点和位于谷对称轴上的谷点。

所述半叶轮廓，2叶下为4个节圆周向对称邻接的半叶轮廓，3叶下为6个节圆周向对称邻接的半叶轮廓，4叶下为8个节圆周向对称邻接的半叶轮廓。所述峰同心圆弧以转子中心为圆心，半叶顶密封角为圆心角，所述峰同心圆弧的半径由形状系数和节圆半径决定，具体的，峰同心圆弧的半径尺寸在数值上满足“峰同心圆弧的半径＝形状系数×节圆半径”。

所述谷同心圆弧为转子中心为圆心，半叶顶密封角为圆心角的一段圆弧，所述谷同心圆弧的半径由形状系数和节圆半径决定，具体的，谷同圆弧的半径在数值上满足“谷同心圆弧半径＝(2－形状系数)×节圆半径”。

所述内直共轭轮廓为峰对称轴与谷对称轴间已知节圆弧的弦高线。

所述峰共轭轮廓为内直共轭轮廓上任一点关于共轭瞬节点处节圆切线的对称点轨迹线；所述共轭瞬节点为内直共轭轮廓上任一点处的法线与节圆近峰对称轴一侧的交点。