Повышение эффективности двухроторной машины внешнего сжатия с трехлопастным профилем роторов

Двухроторные вакуумные насосы типа Рутс широко применяют для получения среднего вакуума. Чтобы снизить остаточное давление и уменьшить пульсации газа на выходе, увеличивают количество лопастей в роторах таких насосов. Рассмотрены профили роторов, образованные различными кривыми, а также с различным числом лопастей. Описана методика построения трехлопастного профиля с эллиптической головкой ротора. Исследована возможность построения профиля при различных значениях отношения радиуса расточки корпуса к межосевому расстоянию. Проведены расчеты коэффициента проводимости межроторного канала и коэффициента использования рабочего объема при различных соотношениях полуосей эллипса, радиуса расточки корпуса и межосевого расстояния для эллиптического и эвольвентного двух- и трехлопастных профилей. Полученный профиль обеспечивает лучшие откачные характеристики и, соответственно, более высокую эффективность, чем двух- и трехлопастной эвольвентные профили.
EDN: KUJZWI, https://elibrary/kujzwi

Литература

[1] Хабланян М.Х., Саксаганский Г.Л., Бурмистров А.В. Вакуумная техника. Оборудование, проектирование, технологии, эксплуатация. Ч. 1. Инженерно-физические основы. Казань, Изд-во КНИТУ, 2013. 232 с.

[2] Демихов К.Е., Панфилов Ю.В., Никулин Н.К. Вакуумная техника. Москва, Машиностроение, 2009. 590 с.

[3] Tran-The V., Do-Anh T. A tooth profile design for roots rotors of vacuum pump. In: ACOME-2017. Springer, 2018, pp. 1003–1016, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-10-7149-2_70

[4] Vecchiato D., Demenego A., Argyris J. et al. Geometry of a cycloidal pump. Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 2001, vol. 190, no. 18–19, pp. 2309–2330, doi: https://doi.org/10.1016/S0045-7825(00)00236-X

[5] Hsieh C.-F., Hwang Y.-W. Study on the high-sealing of roots rotor with variable trochoid ratio. J. Mech. Des., 2007, vol. 129, no. 12, pp. 1278–1284, doi: https://doi.org/10.1115/1.2779897

[6] Wang S., Li H., Zhao Y. at al. The improvement study of involutes profile type rotor profile in Roots vacuum pump. Int. Conf. on New Technology of Agricultural, 2011, pp. 251–253, doi: https://doi.org/10.1109/ICAE.2011.5943796

[7] Li Z., Wang X. New cycloid rotor profiles design under different rolling circle radii for Roots vacuum pumps. SN Appl. Sci., 2022, vol. 4, no. 10, art. 280, doi: https://doi.org/10.1007/s42452-022-05174-x

[8] Li Z., Yang S., Wang X. at al. Analysis and construction of a parabolic rotor profile for Roots vacuum pumps. J. Phys.: Conf. Ser., 2021, vol. 1952, art. 042108, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1952/4/042108

[9] Tran N.-T., Nguyen D.-M. Analysis of flow characteristics of cylindrical and helical type multi-lobe roots blower. Eureka: PE, 2023, no. 1, pp. 67–75, doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2023.002578

[10] Zhou S., Jia X., Yan H. at al. A novel profile with high efficiency for hydrogen-circulating Roots pumps used in FCVs. Int. J. Hydrog. Energy, 2021, vol. 46, no. 42, pp. 22122–22133, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.04.038

[11] Wang J., Liu R., Yang S. at al. Geometric study and simulation of an elliptical rotor profile for Roots vacuum pumps. Vacuum, 2018, vol. 153, pp. 168–175, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.04.014

[12] Wu Y.-R., Tran V.-T. Generation method for a novel Roots rotor profile to improve performance of dry multi-stage vacuum pumps. Mech. Mach. Theory, 2018, vol. 128, pp. 475–491, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.06.009

[13] Бурмистров А.В., Караблинов Д.Г., Бронштейн М.Д. Влияние геометрических параметров эллиптического профиля на характеристики двухроторных вакуумных насосов типа Рутс. Компрессорная техника и пневматика, 2004, № 6, с. 38–40.

[14] Бурмистров А.В., Саликеев С.И., Бронштейн М.Д. Прямые и обратные потоки в бесконтактных вакуумных насосах. Казань, Изд-во КГТУ, 2009. 231 с.

[15] Бурмистров А.В. Создание и исследование бесконтактных вакуумных насосов. Дисс. … док. тех. наук. Казань, КГТУ, 2006. 451 с.

[16] Salikeev S., Burmistrov A., Bronshtein M. et al. Non-contact vacuum pumps. A general purpose method for conductance calculation of profile slot channels. Vak. Forschung und Prax., 2014, vol. 26, no. 1, pp. 40–44, doi: https://doi.org/10.1002/vipr.201400542

[17] Hirano T., Yamada K., Fujii T. Roots type fluid machine. Патент US 7320579. Заявл. 08.12.2006, опубл. 22.01.2008.