欢迎访问沈阳真空杂志社 Email Alert    RSS服务

真空 ›› 2024, Vol. 61 ›› Issue (1): 47-51.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.01.07

• 真空获得与设备 • 上一篇    下一篇

一种腰部为椭圆线的罗茨真空泵转子型线设计与分析*

李正清, 韩仙虎, 蔡宇宏, 杨建斌, 李小金, 刘筱文, 王毅   

  1. 兰州空间技术物理研究所,甘肃 兰州 730000
  • 收稿日期:2023-02-16 出版日期:2024-01-25 发布日期:2024-01-24
  • 作者简介:李正清（1984-）,男,甘肃省临洮县人,博士,高级工程师。
  • 基金资助:
    * 甘肃省科技重大专项（21ZD4GA004）

Design and Analysis of a Rotor Profile for Roots Vacuum Pumps with an Elliptical Waist

LI Zheng-qing, HAN Xian-hu, CAI Yu-hong, YANG Jian-bin, LI Xiao-jin, LIU Xiao-wen, WANG Yi   

  1. Lanzhou Institute of Physics, Lanzhou 730000, China
  • Received:2023-02-16 Online:2024-01-25 Published:2024-01-24

摘要： 转子作为罗茨泵的关键零部件之一,对产品的整机性能具有重要影响,而转子设计的核心是转子型线的设计。本文以腰部椭圆线为基础开展转子型线设计,转子位于节圆内的型线由椭圆线构成,位于节圆外的型线由椭圆线的共轭曲线组成。设计中首先确定位于腰部的椭圆线及其啮合角,然后应用两个转子间的啮合关系,分析求解型线位于节圆外的共轭曲线,从而获得整个转子型线。最后,设计了抽速为70 L/s的罗茨泵转子,并分析了转子容积利用率与独立可变参数的关系。该型线与顶部为椭圆线的转子型线相比,容积利用率可大于50%,优势明显。

关键词: 罗茨真空泵, 椭圆, 共轭曲线, 容积利用率

Abstract: As a core component of Roots vacuum pump, the rotor has an important influence on the performance, and the design of rotor profile is critical to design rotor. In this study, the rotor profile is designed with the waist as the elliptical line, and its profile inside the pitch circle is composed of elliptical lines, while the profile outside the pitch circle is composed of the conjugate curves of elliptical lines. Firstly, the elliptical line located at the waist and its meshing angle are determined. Then, based on the meshing relationship between the two rotors, the conjugate curve of the profile line located outside the pitch circle is solved to obtain total rotor profile. Finally, the rotor of the Roots vacuum pump with a pumping speed of 70 L/s is designed, and the relationship of rotor volume utilization with independent variable parameters is analyzed. This profile has a significant advantage in the volume utilization rate that can be greater than 50%, compared to the rotor profile with the elliptical line at the top.

Key words: Roots vacuum pump, ellipse, conjugate curve, volume utilization rate

中图分类号:  TH362

[1] 姜燮昌. 粗真空、中真空获得设备的最新进展与应用[J]. 真空, 2017, 54(3): 1-6.
[2] 张帅, 宋爱平, 田德云, 等. 罗茨泵转子的轮廓型线设计及仿真[J]. 机械传动, 2014, 38(3): 91-94.
[3] 戴映红, 黄智敏, 钟云会, 等.两叶与多叶转子气冷式罗茨真空泵型线分析[J]. 流体机械, 2011, 39(2): 30-34.
[4] 刘瑞青, 张凌宏, 王君, 等. 低压力脉动罗茨真空泵转子的研究[J]. 机械设计与制造, 2020(10): 129-132.
[5] HWANG Y W, HSIEH C F.Study on high volumetric efficiency of the Roots rotor profile with variable trochoid ratio[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2016, 220(9): 1375-1384.
[6] LI Z Q, WANG X J.New cycloid rotor profiles design under different rolling circle radii for Roots vacuum pumps[J]. SN Applied Sciences, 2022, 4(10): 280.
[7] 李海洋, 赵玉刚, 胡柳, 等.渐开线型罗茨真空泵转子型线的改进研究[J]. 机床与液压, 2011, 39(22): 37-39.
[8] 李玉龙. 罗茨泵用高能渐开线新型转子的型线研究[J]. 机床与液压, 2020, 48(4): 64-66.
[9] 张伟初, 吴明亮, 李新华, 等.三叶罗茨鼓风机宽凸台渐开线叶型设计[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2002, 28(2): 165-166.
[10] 刘林林, 初嘉鹏, 胡建中. 罗茨真空泵转子型线的研究[J]. 机械设计, 2007, 24(3): 64-67.
[11] ZHOU H M, JIA X H, PENG X Y, et al.The effects of design parameters on performance of a novel roots profile[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2023, 48: 2368-2384.
[12] 董笑飚, 张仑. 罗茨鼓风机圆弧型转子型线方程[J].甘肃工业大学学报, 2000, 26(4): 43-47.
[13] 叶仲和, 林守峰, 魏彪. 三叶罗茨鼓风机圆弧型转子型线设计[J]. 风机技术, 2000(4): 9-12.
[14] 王晓虎, 俞玲华, 张宝夫, 等. 适用于气冷式直排大气罗茨泵的一种转子型线[J]. 真空, 2005, 42(5): 10-12.
[15] KANG Y H, VU H H.A newly developed rotor profile for lobe pumps: generation and numerical performance assessment[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2014, 28(3): 915-926.
[16] 贲晨阳, 何雪阳, 刘振超. 椭圆旋轮线型罗茨泵转子型线设计[J]. 轻工设计, 2022, 40(4): 34-39.
[17] WANG J, LIU R Q, YANG S R, et al.Geometric study and simulation of an elliptical rotor profile for Roots vacuum pumps[J]. Vacuum, 2018, 153: 168-175.
[18] JUNG S Y, HAN S M, CHO H Y, et al.Automated design system for a rotor with an ellipse lobe profile[J], Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23: 2928-2937.
[19] 杨乃恒. 真空获得设备[M]. 北京:冶金工业出版社, 1999.
[20] 吴序堂. 齿轮啮合原理[M]. 北京:机械工业出版社, 1982.
[1] 李正清, 王小军, 韩仙虎, 蔡宇宏, 李小金, 杨建斌. 罗茨真空泵圆弧型转子型线设计及加工*[J]. 真空, 2023, 60(1): 36-41.
[2] 张宝夫, 于洋, 高逊懿, 李金建, 王建国, 王玲玲. 高压差罗茨泵组合抽气系统在大型减压蒸馏深拔装置的应用[J]. 真空, 2022, 59(5): 45-49.
[3] 翟云飞, 张世伟, 韩峰, 赵凡, 谢元华. 三叶转子罗茨真空泵内气体过程的热力学计算[J]. 真空, 2019, 56(3): 10-15.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 李得天, 成永军, 张虎忠, 孙雯君, 王永军, 孙 健, 李 刚, 裴晓强. 碳纳米管场发射阴极制备及其应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 1 -9 .
[2] 周彬彬, 张 建, 何剑锋, 董长昆. 基于 CVD 直接生长法的碳纳米管场发射阴极[J]. 真空, 2018, 55(5): 10 -14 .
[3] 柴晓彤, 汪 亮, 王永庆, 刘明昆, 刘星洲, 干蜀毅. 基于 STM32F103 单片机的单泵运行参数数据采集系统[J]. 真空, 2018, 55(5): 15 -18 .
[4] 李民久, 熊 涛, 姜亚南, 贺岩斌, 陈庆川. 基于双管正激式变换器的金属表面去毛刺 20kV 高压脉冲电源[J]. 真空, 2018, 55(5): 19 -24 .
[5] 刘燕文, 孟宪展, 田 宏, 李 芬, 石文奇, 朱 虹, 谷 兵, 王小霞 . 空间行波管极高真空的获得与测量[J]. 真空, 2018, 55(5): 25 -28 .
[6] 徐法俭, 王海雷, 赵彩霞, 黄志婷. 化学气体真空 - 压缩回收系统在环境工程中应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 29 -33 .
[7] 谢元华, 韩 进, 张志军, 徐成海. 真空输送的现状与发展趋势探讨（五）[J]. 真空, 2018, 55(5): 34 -37 .
[8] 孙立志, 闫荣鑫, 李天野, 贾瑞金, 李 征, 孙立臣, 王 勇, 王 健, 张 强. 放样氙气在大型收集室内分布规律研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 38 -41 .
[9] 黄 思 , 王学谦 , 莫宇石 , 张展发 , 应 冰 . 液环压缩机性能相似定律的实验研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 42 -45 .
[10] 常振东, 牟仁德, 何利民, 黄光宏, 李建平. EB-PVD 制备热障涂层的反射光谱特性研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 46 -50 .
辽ICP备18010011号-1
版权所有 © 2018 《真空》编辑部
地址：沈阳市沈河区万柳塘路2号　 邮编：110042　 电话：（024）24134406 24110136 24121929　 传真：（024） 24121929　E-mail: zkzk1964@126.com
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发