轉子是氣冷羅茨泵實現(xiàn)氣體抽送的核心部件，其結構設計直接決定泵的抽氣效率、真空度水平及運行穩(wěn)定性。氣冷羅茨泵的轉子結構在普通羅茨泵基礎上，結合冷卻需求與高真空工況特性進行優(yōu)化，形成了獨特的設計特點，具體可從以下五方面展開分析。

一、“8” 字形對稱輪廓，適配高效氣體輸送

氣冷羅茨泵的轉子多采用 “8” 字形雙葉或多葉對稱結構，其中雙葉 “8” 字形是最主流的設計。這種輪廓設計的核心優(yōu)勢在于，當兩個轉子以相反方向同步旋轉時，能在泵腔內(nèi)形成周期性變化的封閉容積：轉子旋轉過程中，進氣側容積逐漸擴大，形成負壓吸入氣體；隨后氣體被帶入排氣側，容積逐漸縮小，將氣體壓縮后排出。對稱結構確保轉子旋轉時受力均衡，減少因偏心產(chǎn)生的振動，同時使氣體在泵腔內(nèi)流動路徑更順暢，降低氣流阻力，提升抽氣效率。

相較于普通羅茨泵，氣冷羅茨泵的 “8” 字形轉子輪廓精度更高，通常采用五軸聯(lián)動加工技術，確保轉子表面粗糙度控制在 Ra0.8μm 以下，且兩轉子之間、轉子與泵殼之間的配合間隙誤差不超過 0.01mm。高精度輪廓能減少氣體在泵腔內(nèi)的泄漏，尤其在高真空環(huán)境下，可有效降低 “返擴散” 現(xiàn)象，保障泵的極限真空度。

二、輕量化材質(zhì)選擇，平衡強度與散熱需求

氣冷羅茨泵的轉子材質(zhì)需同時滿足強度、耐磨性與散熱性要求，常見材質(zhì)包括鑄鋁合金、不銹鋼及鈦合金，不同材質(zhì)對應不同工況需求。

無論采用哪種材質(zhì)，轉子均需經(jīng)過時效處理、表面硬化等工藝，使表面硬度達到 HRC50 以上，提升耐磨性，延長使用壽命。

三、同步傳動機制，保障轉子精準配合

氣冷羅茨泵的兩個轉子需保持嚴格的同步反向旋轉，其核心依賴于轉子軸端的同步齒輪傳動結構。同步齒輪通常采用斜齒設計，相較于直齒，斜齒嚙合時重合度更高（重合度≥1.5），傳動更平穩(wěn)，能有效降低嚙合噪音，同時承受更大的負載。齒輪材質(zhì)多為高強度合金鋼（如 20CrMnTi），經(jīng)滲碳淬火處理，齒面硬度達 HRC60-62，確保長期運行不出現(xiàn)齒面磨損或變形。

為實現(xiàn)精準同步，同步齒輪與轉子軸采用過盈配合（配合公差為 H7/r6），且需通過激光對中儀校準，確保兩轉子的相位差控制在 ±1° 以內(nèi)。此外，部分高端氣冷羅茨泵會在同步齒輪箱內(nèi)填充高粘度齒輪油，并設計獨立的潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，既能潤滑齒輪，又能輔助散熱，避免齒輪因高溫失效。

四、多級間隙設計，兼顧密封與防卡滯

轉子與泵殼、轉子與轉子之間的間隙設計是氣冷羅茨泵的關鍵技術難點，需在 “密封性能” 與 “防卡滯” 之間找到平衡。氣冷羅茨泵的間隙通常分為三種：

為適應高真空與高溫工況，部分氣冷羅茨泵采用 “可變間隙設計”：在轉子或泵殼上預留熱膨脹槽，當泵體溫度升高時，轉子可自由膨脹，避免間隙縮小導致卡滯；同時在間隙處噴涂耐磨涂層（如氮化鋁陶瓷涂層），既減少磨損，又能通過涂層的光滑表面降低氣體泄漏。

五、一體化結構設計，適配氣冷系統(tǒng)

氣冷羅茨泵的轉子與冷卻系統(tǒng)存在深度耦合，轉子結構需為冷卻氣體流動提供合理通道。常見設計包括：

這種一體化設計使冷卻氣體與轉子實現(xiàn) “零距離” 熱交換，冷卻效率比普通羅茨泵提升 30% 以上，確保轉子在高真空、高轉速工況下仍能維持穩(wěn)定溫度，避免因熱變形破壞配合間隙。