一種羅茨泵的漸開線多葉葉輪的製作方法
2023-07-27 14:29:56
專利名稱：一種羅茨泵的漸開線多葉葉輪的製作方法
專利說明 本實用新型涉及羅茨風機及羅茨真空泵的葉輪設計，具體地說是提出了一種適用於中小型羅茨泵漸開線多葉葉輪的型線。
羅茨泵漸開線葉輪設計中，葉輪直徑2R與兩葉輪的中心距A的比值
是影響葉型、面積利用係數、葉輪剛度、葉輪嚙合性能的重要參數。比值
小，則壓力角αp就大，面積利用係數則小，但此時葉輪基圓半徑大，葉型較肥胖，從結構上保證了葉輪的剛性。反之，比值
大，則壓力角αp小，基圓半徑也小，葉輪較瘦小，但面積利用係數較大。如果比值
過大，會發生兩轉子漸開線部分葉型彼此幹涉，使機泵不能工作。一般設計葉型時，總是先確定葉輪的中心距A和葉輪外徑2R，不過，一旦中心距A確定後，為避免幹涉現象，葉輪可以選擇的最大直徑2Rmax由公式
所確定(式中Z為葉輪的葉數)，相應地面積利用係數的最大值也確定了。表1給出漸開線型輪葉數Z、比值
和面積利用係數的對應關係 表1
因為多於4個輪葉的羅茨機泵不見報導，相應數據不予計算列入。一般地說，實際採用的比值
要小於表中的
，因此面積利用係數也小於表中所列數值。
目前國內生產的均為二葉漸開線型羅茨泵。由於二葉型機泵的空氣衝擊性動力噪音大，容積效率低，國外的中小型羅茨機泵逐步採用三葉型取代二葉型，個別情況下也有採用四葉型的。國外這些多葉型葉輪一般都採用圓包絡線型，當外圓直徑與中心距比值
過大時，圓包絡線會出現角點，兩葉輪嚙合時，在角點附近要發生分離現象，實際間隙將大於正常間隙從而使機泵性能惡化，因此，此種圓包絡線的比值
的最大值也受到限制，當然面積利用係數也受到限制。表2給出圓包絡線型輪葉數Z、比值
和面積利用係數的對應關係表2
表1和表2所列數值非常接近，可視同一樣。
本實用新型的任務是突破上述設計思想，提高比值
，採用漸開線型，克服幹涉現象，在增加葉輪葉數的同時，也能獲得較大的面積利用係數以提高羅茨泵的效率和性能。
為完成上述任務，本實用新型採用如下設計方案一種羅茨泵的漸開線多葉葉輪，其漸開線基圓半徑為r0，葉峰是以葉輪外圓半徑R為半徑的一段圓弧或者是以該圓弧為中間段的組合圓弧，其特徵在於葉輪半徑R的取值範圍滿足不等式
，從漸開線上曲率半徑
的點到葉峰的連線是漸開線的延伸段或者是一段縮短擺線，葉谷是葉峰的共軛曲線，上述兩式中A為羅茨泵兩葉輪的中心距，Z是葉輪輪葉數，R′max是輪葉兩側漸開線延伸線的交點到葉輪中心的距離，αp是壓力角。
以下結合實施例及其附圖作詳細說明。
圖1是本實用新型一個實施例羅茨泵的漸開線三葉型葉輪的型線圖。
圖2是
圖1的一種修正的型線圖。
圖3、圖4是
圖1所示兩葉輪嚙合示意圖。
圖5、圖6是圖2所示兩葉輪嚙合示意圖。
本實用新型一般應採用三葉或四葉的葉輪，它們的設計原理完全相同，故選三葉型葉輪為實施例作具體說明。
圖1所示的羅茨泵三葉型漸開線葉輪，葉輪中心剖面線部分為葉輪驅動軸，其漸開線M1N1的基圓半徑為r0，葉峰是葉輪半徑R為半徑的一段圓弧T1T1′，其特點是葉輪半徑的取值範圍滿足不等式
。從漸開線M1N1上曲率半徑
的點到葉峰T1T1′的連線是漸開線M1N1的延伸段N1T1(如圖所示)，或者是一段縮短擺線(圖未示)。以上兩式中A是羅茨泵兩葉的中心距，Z是葉輪的輪葉數，R′ma.x是輪葉兩側漸開線延伸的交點P到葉輪中心O的距離，αp為壓力角(圖未示)。當然，葉峰弧線T1T1′也可以設計成以R為半徑的圓弧作為中間段，兩側用小圓弧與上述漸開線延伸段或縮短擺線M1T1相吻接而構成的組合圓弧(圖未示)，這樣可避免出現尖角而減少葉輪運轉時的磨損。葉谷部分的弧線M2D2M1是採用與葉峰弧線共軛的曲線。
為了進行對比，
圖1中用粗虛線畫出公知的三葉型葉輪型線，葉輪直徑一般不大於可選擇的最大直徑2Rmax，在中心距確定的條件下，該2Rmax的數值由表1和表2所列數值限定。在相同的中心距A的條件下，本實施例的葉輪半徑R大於Rmax，有一個差值δ，這就增大了面積利用係數。要避免幹涉現象，葉谷與葉峰必須共軛，因此本實施例中的葉谷弧線M2D2M1與公知方法的葉谷弧線M2D1M1相比是向葉輪中心O「挖入」，本實施例的葉谷中點D2介於公知方法的葉谷中點D1和極端葉谷弧線M2D3M1(即對應於R′max並用虛線所示的)中點D3之間。這種「挖入」正是與現有的葉輪線型設計思想所不同的地方。這種「挖入」在一定程度上會影響葉輪的剛度，但是葉輪的整體剛度由其最弱的地方即葉谷中點D2到葉輪軸孔最近點E的距離D2E所決定。在綜合平衡材料強度、轉速、風壓和傳遞功率各項參數後，適當選擇D2E的距離在中小型羅茨泵設計中完全可以做到，而這個計算程序較複雜，已不是本實用新型要解決的主題，此處不再細述。
本實用新型採用漸開線工作面，至少有一個嚙合點，在一定角度也會有兩個或三個嚙合點，如圖3和圖4所示，這時葉谷、葉峰之間形成一個密封的空間而產生困氣現象，在連接葉峰T1T1′和漸開線M1N1的漸開線延伸段或縮短擺線段N1T1處開一個深度為1至5毫米的凹槽，如圖2所示，就可以避免困氣現象，其嚙合情況如圖5和圖6所示。
本實用新型的積極效果在於增加了葉輪的時效。同時增大葉輪直徑與葉輪中心距的比值，獲得較大的面積利用係數。與二葉葉輪相比，減小了空氣衝擊性動力噪音，提高了容積效率；與多葉的圓包絡線型葉輪相比，具有較大的面積利用係數，降低了比功率，達到節能效果，表3列出本實施例與國外三葉羅茨鼓風機的比功率對照數據。
表權利要求1.一種羅茨泵的漸開線多葉葉輪，其漸開線基圓半徑為r0，葉峰是以葉輪外圓半徑R為半徑的一段圓弧或者是以該圓弧為中間段的組合圓弧，其特徵在於葉輪半徑R的取值範圍滿足不等式
，從漸開線上曲率半徑
的點到葉峰的連線是漸開線的延伸段或者是一段縮短擺線，葉谷是葉峰的共軛曲線，上述兩式中A為羅茨泵兩葉輪的中心距，Z是葉輪輪葉數，R′ma.x是輪葉兩側漸開線延伸線的交點到葉輪中心的距離，αρ是壓力角。
2.根據權利要求1所述的羅茨泵的漸開線多葉葉輪，其特徵在於在連接葉峰和漸開線的漸開線延伸段或者縮短擺線處開設一個深度為1至5毫米的凹槽。
專利摘要一種羅茨泵的漸開線多葉葉輪型線，葉峰為圓弧或組合圓弧，其特徵是葉輪半徑R的取值範圍滿足不等式2R′max/A≥2R/A>1+sinarctgπ/2Z(式中A為中心距，R′max為輪葉兩側漸開線的延伸交點到葉輪中心的距離，Z為輪葉數)，連接漸開線與葉峰線的是漸開線延伸段或者是一段縮短擺線，葉谷為葉峰的共軛曲線。該葉輪的優點是在增加葉數的同時增大葉輪直徑與葉輪中心距的比值，可獲得較大的面積利用係數，提高了容積效率，降低了比功率。
文檔編號F04D29/18GK2256481SQ9524668
公開日1997年6月18日 申請日期1995年12月19日 優先權日1995年12月19日
發明者曹彭年 申請人:曹彭年