[发明专利]一种多级扭叶罗茨真空泵转子及其设计方法

权利要求书

1.一种多级扭叶罗茨真空泵转子，其特征在于：在转子轴上设置有多个罗茨转子级，且随着转子级编号的增加，转子轴向尺寸或径向尺寸依次减小，使转子腔体内容积依次下降，实现级间内压缩过程；转子采用扭叶形式，通过吸排气口设计，形成单转子级内的内压缩过程；其中一个转子的单齿齿形的一侧曲线为曲线A₁B₁C₁，另一侧曲线为曲线A₁B₁C₁关于x轴的对称曲线；将单齿齿形按圆心O₁旋转对称N次组合为完整齿形；

曲线A₁B₁在以O₁为原点、x轴方向为起始方向的极坐标系中表示为：

ρ＝(r₂-r_p)cosNθ+r_p

其中，ρ为转子型线在极坐标系中的极径，θ为极角，N为转子型线的齿数，r₂为转子型线的齿高半径，r_p为转子型线的节圆半径，由如下方程求出：

2r_p＝r₂+r₁

其中，r₁为转子型线的齿根半径；

曲线B₁C₁与曲线A₁B₁能够完成正确的啮合，根据啮合定理，曲线B₁C₁在以O₁为原点的直角坐标系中表示为：

其中，r_BC表示B₁C₁在以O₁为原点的直角坐标系中的位置向量，θ为曲线A₁B₁的极角。

2.根据权利要求1所述的多级扭叶罗茨真空泵转子，其特征在于：通过改变转子型线的齿高半径r₂的大小，并保持转子型线的节圆半径r_p的大小，实现对转子型线形状的控制。

3.根据权利要求1所述的多级扭叶罗茨真空泵转子，其特征在于，近吸气侧的转子级的转子型线选取较大的转子型线的齿高半径r₂，近排气侧选取较小的转子型线的齿高半径r₂。

4.根据权利要求1所述的多级扭叶罗茨真空泵转子，其特征在于，所述的曲线B₁C₁在以O₁为原点的直角坐标系中表示的变量满足如下关系式：

式中，τ_AB表示曲线A₁B₁的切向向量在静止坐标系中的位置向量，(x_s,AB，y _s,AB)表示曲线A₁B₁在静止坐标系中的位置向量，由如下关系式示出：

利用以上各式，求得曲线B₁C₁。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的多级扭叶罗茨真空泵转子的设计方法，其特征在于：

-由抽气速率要求选择转子第一级的转子型线的齿高半径r₂与转子中心距c，其中c＝2r_p，其中r_p为各级转子型线的节圆半径；

-由内压缩程度要求，选择转子级数、每级转子轴向尺寸、各级转子型线的齿高半径r₂与转子型线的齿数N；

-利用选择的参数，根据啮合定理求解转子型线；

-利用转子级数、各级转子尺寸与各级转子型线确定整体转子结构。