[發明專利]一種具有更高容積效率和內直共軛的羅茨轉子輪廓

在審

• 申請號: 202110096102.8
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112746967A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 李玉龍;秦運棟;劉萍;趙巖
• 申請（專利權）人: 宿遷學院
• 主分類號: F04C29/00
• 分類號: F04C29/00;F04C18/12;F04C27/00
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 陳科巧

本發明涉及一種具有更高容積效率和內直共軛的羅茨轉子輪廓，包括2、3、4葉下的4、6、8個節圓周向對稱鄰接的半葉輪廓，半葉輪廓由節圓外的峰同心圓弧、峰過渡曲線、峰共軛輪廓以及節圓內的內直共軛輪廓、谷過渡曲線、谷同心圓弧共六部分首尾相連組成，相應的端點和連接點依序為位于峰對稱軸上的峰點、頂點、外啟點、中節點、內啟點、根點和位于谷對稱軸上的谷點，本發明的一種具有更大形狀系數的低泄漏羅茨轉子輪廓，一具有更大的形狀系數和容積利用系數，二具有更小的徑向泄漏率和共軛泄漏率，故具有更高的容積效率和更好的輕量化效果。

技術領域

本發明屬于羅茨泵的技術領域，具體涉及羅茨轉子的一種具有高容積效率和節圓內共軛直線段的輪廓構造。

背景技術

羅茨泵是利用兩個完全相同的羅茨轉子(簡稱為轉子)在共軛旋轉過程中所產生的進口真空吸力將氣體介質輸送到出口的一類真空容積泵，轉子葉數常為2～4。該類泵的容積效率“≈容積利用系數×(100％－內泄漏率)”直接決定了其輕量化程度，容積效率越高，輕量化程度越好。其中，容積利用系數＝“轉子頂圓柱體積中用于擠出介質的部分葉槽容積/轉子頂圓柱的體積”∝“1－1/轉子形狀系數的平方”，內泄漏率≈徑向泄漏率+軸向泄漏率+共軛泄漏率。因此，在轉子輪廓的構造中，總希望通過采用更大化的形狀系數和更小化的的內泄漏率，以期獲得更高的容積效率。

就形狀系數完全由共軛輪廓(一般由節圓外的峰共軛輪廓和節圓內的谷共軛輪廓兩部分組成)唯一決定的普通轉子而言，目前具有更大化形狀系數的共軛輪廓為圓弧和漸開線，2葉、3葉、4葉下分別為1.6699、1.4770、1.3680和1.6177、1.4638、1.3655，但漸開線屬于全凸-凸共軛模式，圓弧屬于部分凸-凸共軛模式，不能有效抑制共軛泄漏。

雖然軸向泄漏率受轉子輪廓構造的影響很小，但是與泵殼內圓面的徑向等縫隙密封和共軛區多點位密封的具有凸-平共軛模式的輪廓改進，卻能有效控制徑向泄漏及共軛泄漏。當然，共軛區多點位密封所圍成的密閉空間會造成其內介質的壓力沖擊，但對于使用氣體介質和具有較大間隙的非接觸羅茨轉子副而言，這種壓力沖擊的影響相對很小。

發明內容

本發明針對羅茨泵背景技術中所期望的更高容積效率，基于谷共軛輪廓采用半葉節圓弧的弦高線的特殊幾何關系，提供了一種具有更大形狀系數、徑向等縫隙和共軛區多點位密封的低泄漏轉子輪廓。

為實現上述目的，本發明技術解決方案如下：

一種具有更高容積效率和內直共軛的羅茨轉子輪廓，包括半葉輪廓，其特征在于，半葉輪廓依序由節圓外的峰同心圓弧、峰過渡曲線、峰共軛輪廓和節圓內的內直共軛輪廓、谷過渡曲線、谷同心圓弧共六部分首尾相連組成，相應的端點和連接點依序為位于峰對稱軸上的峰點、頂點、外啟點、中節點、內啟點、根點和位于谷對稱軸上的谷點。

所述半葉輪廓，2葉下為4個節圓周向對稱鄰接的半葉輪廓，3葉下為6個節圓周向對稱鄰接的半葉輪廓，4葉下為8個節圓周向對稱鄰接的半葉輪廓。所述峰同心圓弧以轉子中心為圓心，半葉頂密封角為圓心角，所述峰同心圓弧的半徑由形狀系數和節圓半徑決定，具體的，峰同心圓弧的半徑尺寸在數值上滿足“峰同心圓弧的半徑＝形狀系數×節圓半徑”。

所述谷同心圓弧為轉子中心為圓心，半葉頂密封角為圓心角的一段圓弧，所述谷同心圓弧的半徑由形狀系數和節圓半徑決定，具體的，谷同圓弧的半徑在數值上滿足“谷同心圓弧半徑＝(2－形狀系數)×節圓半徑”。

所述內直共軛輪廓為峰對稱軸與谷對稱軸間已知節圓弧的弦高線。

所述峰共軛輪廓為內直共軛輪廓上任一點關于共軛瞬節點處節圓切線的對稱點軌跡線；所述共軛瞬節點為內直共軛輪廓上任一點處的法線與節圓近峰對稱軸一側的交點。