一种新型旋片真空泵定子型线的研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州理工大学流体动力与控制学院 作者:张远深

  提出了一种新型的旋片真空泵定子型线———帕斯卡蜗线,它可以使旋片泵的旋片在旋转过程中始终保持长度不变。这种定子型线可以减小旋片与泵腔间的摩擦与磨损,提高旋片泵的机械效率和工作寿命。

  旋片式真空泵体积小,重量轻,构造简单,成本较低. 既可以单独使用,也可以与其他真空设备配合,作为其他真空泵的前级使用,被广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、石油及医药等领域。传统的旋片真空泵是在圆形的定子内腔偏心放置一个转子,转子转动时由于偏心作用,转子上的旋片在离心力和弹簧力的作用下紧贴定子的内曲面滑动,实现容积变化而完成吸气和排气的过程。这样致使旋片与泵腔间的摩擦与磨损较大,导致高速旋片泵温升高,降低了旋片泵的机械效率和工作寿命。

  针对传统旋片真空泵所存在的上述弊端,提出了一种新型定子型线的旋片式真空泵。用贯穿旋片代替传统的旋片加弹簧结构,整块旋片放在转子上面的旋片槽中,旋片两端同时接触定子内型线表面。转子转动时,带动旋片运动,旋片两端始终沿定子内壁滑动。由于旋片的运动始终受到定子内壁的约束,因此,其定子内型线( 又称泵腔型线,以下简称定子型线) 是根据旋片运动机理生成的型线。旋片端部的运动轨迹即为定子型线( 见图1) 。

新型旋片真空泵结构

图1 新型旋片真空泵结构

  1、定子型线

  1. 1、定子型线的生成原理

  新型旋片真空泵的旋片长度为2R,转子半径为r,偏心距e = R - r,当转子绕其中心O2旋转时,旋片随之绕O2旋转,且其两端始终在定子型线上滑动,所以旋片端部的运动轨迹即为定子型线。以O2为极点、O2X 所在的射线为极轴,建立极坐标系。ρ =O2P,ρ ' = O2P'. 由于旋片是一个整体,有ρ + ρ' =2R。详见图2。

新型旋片真空泵的几何原理

图2 新型旋片真空泵的几何原理

  由于高速直联旋片真空泵的旋片与定子之间摩擦与磨损增大,泵的温升增高,所以改善旋片泵的旋片与泵腔之间的摩擦、磨损是研制性能良好的直联旋片泵的关键。而解决磨损的办法就是使旋片在旋转过程中始终保持长度不变。而目前的正圆形泵腔是无法办到的。为此,介绍了一种新型旋片式真空泵的定子型线———帕斯卡蜗线。这是一种很有前途的旋片式真空泵,具有广阔的应用前景。

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