漸開線型羅茨真空泵轉(zhuǎn)子型線的改進(jìn)研究

　　通過對羅茨泵轉(zhuǎn)子型線關(guān)鍵指標(biāo)的分析，找出限制羅茨泵工作效率提高的原因，在此基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)漸開線型線進(jìn)行改進(jìn)。與傳統(tǒng)型線關(guān)鍵指標(biāo)的對比表明: 改進(jìn)后型線的徑距比及面積利用系數(shù)有了明顯的提高，轉(zhuǎn)子型線平滑度得到改善。

　　羅茨真空泵因啟動快、功耗少、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低、抽速大、效率高而被廣泛應(yīng)用于真空冶金、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)中。羅茨真空泵是一種雙轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式容積泵，其工作原理類似于齒輪泵，依靠兩個相互嚙合的齒輪，分別帶動兩個轉(zhuǎn)子相互嚙合實現(xiàn)抽氣的功能。要保證其正常平穩(wěn)地工作，最為關(guān)鍵的是兩個轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的核心則是型線。轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計合理與否，直接關(guān)系到真空泵的各項性能指標(biāo)。因而，轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計顯得尤為重要。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子型線主要分為3 個大類: 漸開線型、圓弧型、擺線型。圓弧型和擺線型均由于面積利用系數(shù)較低、密封性能較差，而得不到廣泛應(yīng)用。目前，漸開線型由于便于加工且密封性能好而被廣泛采用，但是，依然存在因干涉原因徑距比、面積利用系數(shù)得不到提高的問題。作者針對目前傳統(tǒng)漸開線型線存在的問題，提出了一種改進(jìn)后的漸開線型羅茨泵轉(zhuǎn)子型線。

1、羅茨真空泵設(shè)計的主要參數(shù)

　　1. 1、徑距比

　　徑距比是指羅茨泵轉(zhuǎn)子最大外圓半徑Rm與1 /2中心距的比值，即Rm /a。其大小直接影響到葉型、面積利用系數(shù)、轉(zhuǎn)子剛度、葉輪嚙合性能。因此，在轉(zhuǎn)子型線設(shè)計中，徑距比是一個極其重要的參數(shù)。如圖1 所示。

圖1 葉型發(fā)生干涉的極限位置

　　隨著徑距比Rm /a 的變大，漸開線嚙合極限點K1、K2逐漸遠(yuǎn)離點P，逐漸靠近對應(yīng)切點E、F。當(dāng)徑距比達(dá)到一定極限時，即Rm /a = ( Rm /a)max = 1 +

　　E 與K1、F 與K2分別重合。而當(dāng)Rm /a > ( Rm /a)max時，漸開線終點附近的一段型線，將不能與另一葉輪漸開線始點附近的一段型線嚙合，這就發(fā)生了葉型干涉現(xiàn)象。

　　正因為這個原因，導(dǎo)致在中心距固定的情況下，轉(zhuǎn)子型線的改進(jìn)受到了很大的限制，從而羅茨泵的工作效率難以大幅度地提高。

　　通過主要參數(shù)變化的對比，可以看出改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子型線相對于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子型線具有明顯的優(yōu)勢，徑距比突破了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子為防止干涉而所能取得的最大值的界限，而有效地避免了干涉。改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子相對于傳統(tǒng)漸開線轉(zhuǎn)子的面積利用系數(shù)也有了10% 以上的提升，從而提高了羅茨真空泵的工作效率，并且改進(jìn)后轉(zhuǎn)子的葉峰部分型線圓弧半徑加大，當(dāng)處于工作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子與殼體之間相對結(jié)合更為緊密，減少了空氣的泄漏，進(jìn)一步提高了羅茨泵的工作效率。其次，葉峰部分型線比較平滑，當(dāng)兩轉(zhuǎn)子在嚙合時，氣體均勻變化，降低了氣體因劇烈變化而產(chǎn)生的噪聲，對羅茨真空泵的整體降噪起到了重要的作用。

4、結(jié)束語

　　傳統(tǒng)的羅茨泵轉(zhuǎn)子型線因存在干涉問題，使得羅茨泵工作效率難以提高，發(fā)展緩慢。針對這一難題，通過研究，作者對轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行了改進(jìn)。通過改進(jìn)后相關(guān)數(shù)據(jù)的對比，可以看出，徑距比及面積利用系數(shù)有了明顯的提高，進(jìn)而，羅茨泵的工作效率也得以提高。另外，改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子型線變得更加平滑流暢，這對降低噪聲以及后期轉(zhuǎn)子的加工都十分有利。