一種新型旋片真空泵定子型線的研究

2013-11-28 張遠(yuǎn)深 蘭州理工大學(xué)流體動(dòng)力與控制學(xué)院

  提出了一種新型的旋片真空泵定子型線———帕斯卡蝸線,它可以使旋片泵的旋片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中始終保持長(zhǎng)度不變。這種定子型線可以減小旋片與泵腔間的摩擦與磨損,提高旋片泵的機(jī)械效率和工作壽命。

  旋片式真空泵體積小,重量輕,構(gòu)造簡(jiǎn)單,成本較低. 既可以單獨(dú)使用,也可以與其他真空設(shè)備配合,作為其他真空泵的前級(jí)使用,被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、輕工、石油及醫(yī)藥等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的旋片真空泵是在圓形的定子內(nèi)腔偏心放置一個(gè)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于偏心作用,轉(zhuǎn)子上的旋片在離心力和彈簧力的作用下緊貼定子的內(nèi)曲面滑動(dòng),實(shí)現(xiàn)容積變化而完成吸氣和排氣的過(guò)程。這樣致使旋片與泵腔間的摩擦與磨損較大,導(dǎo)致高速旋片泵溫升高,降低了旋片泵的機(jī)械效率和工作壽命。

  針對(duì)傳統(tǒng)旋片真空泵所存在的上述弊端,提出了一種新型定子型線的旋片式真空泵。用貫穿旋片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的旋片加彈簧結(jié)構(gòu),整塊旋片放在轉(zhuǎn)子上面的旋片槽中,旋片兩端同時(shí)接觸定子內(nèi)型線表面。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)旋片運(yùn)動(dòng),旋片兩端始終沿定子內(nèi)壁滑動(dòng)。由于旋片的運(yùn)動(dòng)始終受到定子內(nèi)壁的約束,因此,其定子內(nèi)型線( 又稱泵腔型線,以下簡(jiǎn)稱定子型線) 是根據(jù)旋片運(yùn)動(dòng)機(jī)理生成的型線。旋片端部的運(yùn)動(dòng)軌跡即為定子型線( 見(jiàn)圖1) 。

新型旋片真空泵結(jié)構(gòu)

圖1 新型旋片真空泵結(jié)構(gòu)

  1、定子型線

  1. 1、定子型線的生成原理

  新型旋片真空泵的旋片長(zhǎng)度為2R,轉(zhuǎn)子半徑為r,偏心距e = R - r,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞其中心O2旋轉(zhuǎn)時(shí),旋片隨之繞O2旋轉(zhuǎn),且其兩端始終在定子型線上滑動(dòng),所以旋片端部的運(yùn)動(dòng)軌跡即為定子型線。以O(shè)2為極點(diǎn)、O2X 所在的射線為極軸,建立極坐標(biāo)系。ρ =O2P,ρ ' = O2P'. 由于旋片是一個(gè)整體,有ρ + ρ' =2R。詳見(jiàn)圖2。

新型旋片真空泵的幾何原理

圖2 新型旋片真空泵的幾何原理

  由于高速直聯(lián)旋片真空泵的旋片與定子之間摩擦與磨損增大,泵的溫升增高,所以改善旋片泵的旋片與泵腔之間的摩擦、磨損是研制性能良好的直聯(lián)旋片泵的關(guān)鍵。而解決磨損的辦法就是使旋片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中始終保持長(zhǎng)度不變。而目前的正圓形泵腔是無(wú)法辦到的。為此,介紹了一種新型旋片式真空泵的定子型線———帕斯卡蝸線。這是一種很有前途的旋片式真空泵,具有廣闊的應(yīng)用前景。