渐开线型罗茨真空泵转子型线的改进研究

　　通过对罗茨泵转子型线关键指标的分析，找出限制罗茨泵工作效率提高的原因，在此基础上，对传统渐开线型线进行改进。与传统型线关键指标的对比表明: 改进后型线的径距比及面积利用系数有了明显的提高，转子型线平滑度得到改善。

　　罗茨真空泵因启动快、功耗少、运转维护费用低、抽速大、效率高而被广泛应用于真空冶金、化工、食品、医药等行业中。罗茨真空泵是一种双转子回转式容积泵，其工作原理类似于齿轮泵，依靠两个相互啮合的齿轮，分别带动两个转子相互啮合实现抽气的功能。要保证其正常平稳地工作，最为关键的是两个转子，而转子的核心则是型线。转子型线的设计合理与否，直接关系到真空泵的各项性能指标。因而，转子型线的设计显得尤为重要。传统的转子型线主要分为3 个大类: 渐开线型、圆弧型、摆线型。圆弧型和摆线型均由于面积利用系数较低、密封性能较差，而得不到广泛应用。目前，渐开线型由于便于加工且密封性能好而被广泛采用，但是，依然存在因干涉原因径距比、面积利用系数得不到提高的问题。作者针对目前传统渐开线型线存在的问题，提出了一种改进后的渐开线型罗茨泵转子型线。

1、罗茨真空泵设计的主要参数

　　1. 1、径距比

　　径距比是指罗茨泵转子最大外圆半径Rm与1 /2中心距的比值，即Rm /a。其大小直接影响到叶型、面积利用系数、转子刚度、叶轮啮合性能。因此，在转子型线设计中，径距比是一个极其重要的参数。如图1 所示。

图1 叶型发生干涉的极限位置

　　随着径距比Rm /a 的变大，渐开线啮合极限点K1、K2逐渐远离点P，逐渐靠近对应切点E、F。当径距比达到一定极限时，即Rm /a = ( Rm /a)max = 1 +

　　E 与K1、F 与K2分别重合。而当Rm /a > ( Rm /a)max时，渐开线终点附近的一段型线，将不能与另一叶轮渐开线始点附近的一段型线啮合，这就发生了叶型干涉现象。

　　正因为这个原因，导致在中心距固定的情况下，转子型线的改进受到了很大的限制，从而罗茨泵的工作效率难以大幅度地提高。

　　通过主要参数变化的对比，可以看出改进后的转子型线相对于传统转子型线具有明显的优势，径距比突破了传统转子为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。改进后的转子相对于传统渐开线转子的面积利用系数也有了10% 以上的提升，从而提高了罗茨真空泵的工作效率，并且改进后转子的叶峰部分型线圆弧半径加大，当处于工作状态时，转子与壳体之间相对结合更为紧密，减少了空气的泄漏，进一步提高了罗茨泵的工作效率。其次，叶峰部分型线比较平滑，当两转子在啮合时，气体均匀变化，降低了气体因剧烈变化而产生的噪声，对罗茨真空泵的整体降噪起到了重要的作用。

4、结束语

　　传统的罗茨泵转子型线因存在干涉问题，使得罗茨泵工作效率难以提高，发展缓慢。针对这一难题，通过研究，作者对转子型线进行了改进。通过改进后相关数据的对比，可以看出，径距比及面积利用系数有了明显的提高，进而，罗茨泵的工作效率也得以提高。另外，改进后的转子型线变得更加平滑流畅，这对降低噪声以及后期转子的加工都十分有利。