旋片式真空泵缸体曲面的设计

【资料简介】

在真空泵制造中，缸体曲面的设计相对重要，以旋片式真空泵为例，泵浦工作时主要是依靠叶片在缸体曲面上实现基元容积的变化来取得真空。这就意味着，泵浦基元曲面的容积的大小取决于缸体曲面的实际情况。因此，在实际制造中，缸体曲面的合理设计能够提高泵浦的抽速以及提高泵浦的工作效率。

滑片真空泵是一种容积式流体机械，旋转时靠离心力使滑片顶端与缸体内壁保持接触，转子带动滑片沿缸体内壁滑动，在上下端盖、滑片、转子和缸体间形成封闭的工作腔，实现气体的吸入，压缩和排出。具有抽速大、体积小、可抽除一定量的可凝性气体的优点，广泛应用于机械、电子、化工、汽车等行业。常见的滑片真空泵包括单腔、双腔和三腔滑片真空泵，为获得更好的工作性能，缸体型线的设计尤为重要。相关研究提出了多次函数型线、三角函数型线和多段组合曲线等，但对应缸体的各个工作腔均为对称结构，排气容积较大，导致内容积比小，压缩效率低。

为了增大滑片真空泵内容积比，也为了丰富缸体型线的类型，本发明提出了一种双腔滑片真空泵缸体及其型线设计方法。采用正弦螺旋线构建缸体型线，改变吸入和排出段曲线对应圆心角的占比，达到缸体和转子之间形成两个相同的不对称工作腔，减小排气容积，增大内容积比的目的。缸体型线上所有曲线满足二阶导数连续，保证滑片顶端在与缸体内壁保持接触的滑动中不发生刚性冲击和柔性冲击。

目前大多真空泵浦采用缸体与转子配合叶片置于偏心运动的原理，例如常见的一些单级旋片式真空泵，通常采用在回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，转子上的叶片惯性力的作用下紧贴定子的内曲面滑动，实现容积变化而完成抽气和排气的过程。这种定子曲线构造简单，加工方便，废品率低，互换性好，成本较低，适合于大批I生产，高速旋转时动平衡性能好，易于实现较高转速。

当然，任何泵浦的设计都存在不足之处，这就要通过设计制造中进行调整达到实际的使用要求。

以普诺克PNK SP 0100旋片式真空泵为例，合理控制泵浦的叶片缸体与转子之间偏心距离，防止叶片脱出以及减小叶片所承受的应力。所以它的使用寿命也相对来讲提高不少。同时在我们国内生产的许多泵浦在经上时间运转后，容易卡死，造成旋片和定子内曲线表面的接触点间隙过大，加大泄漏和冲击振动，产生噪声。抽气速率较低。由于偏心距一定，使得抽气速率受到限制，难以提高。因此，针对这些传统的结构设计不足的地方，普诺克真空科技要需要通过新型的叶片设计以及缸体曲面设计来解决此类问题的发生。