余摆线真空泵的工作原理与特点及应用

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       余摆线真空泵的转子与泵腔的型线均为“余摆线”。目前真空行业中广泛使用的油封式机械真空泵大多是中、小型的旋片泵和中、大型的滑阀泵。旋片泵在较脏的工作条件下,旋片泵在转子槽中卡住。尽管滑阀泵对这一缺点有一定程度的克服,但由于滑阀的质心相对回转中心的距离不是定值,虽然在结构上采取了一些动平衡措施,但尚不能达到完全平衡,故振动难以完全消除。尤其泵的容量越大,振动亦更大。同时上述两种泵,特别是滑阀泵与其排气量相比外形尺寸显得较大。这些缺点迫使人们去研制新型结构的真空泵。德国于 1964 年开始根据汪克尔汽车转子发动机原理进行了余摆线泵的研制;于1967年在国际真空科学年会上展出了试验样机;于1972年底开始批量生产。我国随着真空技术的发展,抚顺真空设备厂与东北大学合作,于1975年研制出我国第一台YZ-150型余摆线真空泵,现已批量生产。

1. 工作原理

       如图14所示, R1 是小齿轮 5 的节圆半径, R2 是大齿轮 4 的节圆半径, R2 =2R1 。 O1M 是转子型线的创成半径且与 O1 圆相固联。当动圆 O1 在定圆 O2 的内圆周上作纯滚动时, M 点画出的轨迹便是转子的理论型线──余摆线。固定在泵体上的小齿轮 5 和固定在转子上的大齿轮 4 是一对内啮合齿轮。当曲柄 3 驱动转子沿小齿轮作行星运动时,泵体上的 M 点永远与转子理论型线接触,而泵体的理论型线则是转子理论型线曲线族的外包络线。转子型线的内包络区域永远被转子侧面所覆盖,如在侧盖上开设气镇孔时,则应避开该区域。

余摆线真空泵工作原理图及传动机构图

图14:余摆线真空泵工作原理图及传动机构图

        当转子位于图14中虚线位置时,泵腔被分成三个部分:吸气腔、封闭腔和排气腔。当转子按箭头方向转动时, B 腔与排气口连通, A 腔继续吸气。转子相对泵体转一周进行两次吸排气。从行星轮系传动比的计算可知,泵轴转一圈,转子转半圈。所以,泵轴转一圈,吸、排气各进行一次。

       通过上述分析可知,因转子质心与回转中心的距离为定值,故余摆线泵的偏心质量可以完全得到平衡。

2. 余摆线泵的特点及应用

      从结构原弹和使用性能来看,余摆线泵与同类型泵相比有很多优点:

         1) 泵的动平衡性好,所以泵运转较平稳、振动亦小,转速可以提高,可以做到尺寸小、抽速大,适合发展为大抽速的机械真空泵。

        2) 由于吸气管路短而粗,有利于提高低压力下的抽速。因此,在低压范围内 (1 ~ l00Pa) 余摆线泵的抽速特性曲线优于滑阀泵。

        3) 余摆线泵的转子和泵体是一对共轭齿形副的啮合运动,所以对被抽气体中含有一定量的粉尘及小颗粒等不太敏感。

        4) 余摆线泵适应较高温度的工作环境,可以通过温控装置使泵腔保持较高温度 ( 即成为余摆线热泵 ) ,用来抽除大量的可凝性水蒸汽。

       由于余摆线泵在 1 ~ l0Pa 压力范围内仍具有很大的抽速,因此该泵适用于真空行业中的大排气量装置。目前,余摆线泵在真空冶金、真空热处理、真空干燥、浸渍等行业中得到应用。

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