余擺線真空泵的工作原理與特點(diǎn)及應(yīng)用

2020-05-03 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

　　余擺線真空泵的轉(zhuǎn)子與泵腔的型線均為“余擺線”。目前真空行業(yè)中廣泛使用的油封式機(jī)械真空泵大多是中、小型的旋片泵和中、大型的滑閥泵。旋片泵在較臟的工作條件下，旋片泵在轉(zhuǎn)子槽中卡住。盡管滑閥泵對(duì)這一缺點(diǎn)有一定程度的克服，但由于滑閥的質(zhì)心相對(duì)回轉(zhuǎn)中心的距離不是定值，雖然在結(jié)構(gòu)上采取了一些動(dòng)平衡措施，但尚不能達(dá)到完全平衡，故振動(dòng)難以完全消除。尤其泵的容量越大，振動(dòng)亦更大。同時(shí)上述兩種泵，特別是滑閥泵與其排氣量相比外形尺寸顯得較大。這些缺點(diǎn)迫使人們?nèi)パ兄菩滦徒Y(jié)構(gòu)的真空泵。德國(guó)于 1964 年開(kāi)始根據(jù)汪克爾汽車轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)原理進(jìn)行了余擺線泵的研制;于1967年在國(guó)際真空科學(xué)年會(huì)上展出了試驗(yàn)樣機(jī);于1972年底開(kāi)始批量生產(chǎn)。我國(guó)隨著真空技術(shù)的發(fā)展，撫順真空設(shè)備廠與東北大學(xué)合作，于1975年研制出我國(guó)第一臺(tái)YZ-150型余擺線真空泵，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。

一、余擺線真空泵的工作原理

　　如圖14所示， R1 是小齒輪 5 的節(jié)圓半徑， R2 是大齒輪 4 的節(jié)圓半徑， R2 =2R1 。 O1M 是轉(zhuǎn)子型線的創(chuàng)成半徑且與 O1 圓相固聯(lián)。當(dāng)動(dòng)圓 O1 在定圓 O2 的內(nèi)圓周上作純滾動(dòng)時(shí)， M 點(diǎn)畫出的軌跡便是轉(zhuǎn)子的理論型線──余擺線。固定在泵體上的小齒輪 5 和固定在轉(zhuǎn)子上的大齒輪 4 是一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪。當(dāng)曲柄 3 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿小齒輪作行星運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵體上的 M 點(diǎn)永遠(yuǎn)與轉(zhuǎn)子理論型線接觸，而泵體的理論型線則是轉(zhuǎn)子理論型線曲線族的外包絡(luò)線。轉(zhuǎn)子型線的內(nèi)包絡(luò)區(qū)域永遠(yuǎn)被轉(zhuǎn)子側(cè)面所覆蓋，如在側(cè)蓋上開(kāi)設(shè)氣鎮(zhèn)孔時(shí)，則應(yīng)避開(kāi)該區(qū)域。

圖14：余擺線真空泵工作原理圖及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖

　　當(dāng)轉(zhuǎn)子位于圖14中虛線位置時(shí)，泵腔被分成三個(gè)部分：吸氣腔、封閉腔和排氣腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， B 腔與排氣口連通， A 腔繼續(xù)吸氣。轉(zhuǎn)子相對(duì)泵體轉(zhuǎn)一周進(jìn)行兩次吸排氣。從行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算可知，泵軸轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)半圈。所以，泵軸轉(zhuǎn)一圈，吸、排氣各進(jìn)行一次。

　　通過(guò)上述分析可知，因轉(zhuǎn)子質(zhì)心與回轉(zhuǎn)中心的距離為定值，故余擺線泵的偏心質(zhì)量可以完全得到平衡。

二、余擺線泵的特點(diǎn)及應(yīng)用

　　從結(jié)構(gòu)原彈和使用性能來(lái)看，余擺線泵與同類型泵相比有很多優(yōu)點(diǎn)：

　　1、泵的動(dòng)平衡性好，所以泵運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、振動(dòng)亦小，轉(zhuǎn)速可以提高，可以做到尺寸小、抽速大，適合發(fā)展為大抽速的機(jī)械真空泵。

　　2、由于吸氣管路短而粗，有利于提高低壓力下的抽速。因此，在低壓范圍內(nèi) (1 ～ l00Pa) 余擺線泵的抽速特性曲線優(yōu)于滑閥泵。

　　3、余擺線泵的轉(zhuǎn)子和泵體是一對(duì)共軛齒形副的嚙合運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)被抽氣體中含有一定量的粉塵及小顆粒等不太敏感。

　　4、余擺線泵適應(yīng)較高溫度的工作環(huán)境，可以通過(guò)溫控裝置使泵腔保持較高溫度 ( 即成為余擺線熱泵 ) ，用來(lái)抽除大量的可凝性水蒸汽。

　　由于余擺線泵在 1 ～ l0Pa 壓力范圍內(nèi)仍具有很大的抽速，因此該泵適用于真空行業(yè)中的大排氣量裝置。目前，余擺線泵在真空冶金、真空熱處理、真空干燥、浸漬等行業(yè)中得到應(yīng)用。