余擺線真空泵工作原理及抽氣過程
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。盡管滑閥式真空泵對這一缺點有一定程度的克服,但由于滑閥的質(zhì)心相對回轉(zhuǎn)中心的距離不是定值,雖然在結(jié)構(gòu)上采取了一些動平衡措施,但尚不能達到完全平衡,故振動難以完全消除。尤其泵的容量越大,振動亦更大。同時上述兩種泵,特別是滑閥泵與其排氣量相比外形尺寸顯得較大。這些缺點迫使人們?nèi)パ兄菩滦徒Y(jié)構(gòu)的真空泵。德國于 1964 年開始根據(jù)汪克爾汽車轉(zhuǎn)子發(fā)動機原理進行了余擺線真空泵的研制,于1967年在國際真空科學(xué)年會上展出了試驗樣機,于1972年底開始批量生產(chǎn)。我國隨著真空技術(shù)的發(fā)展,撫順真空設(shè)備廠與東北大學(xué)合作,于1975年研制出我國第一臺YZ-150型余擺線真空泵,現(xiàn)已批量生產(chǎn)。
余擺線真空泵工作原理
如圖所示, 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)。當動圓 O1 在定圓 O2 的內(nèi)圓周上作純滾動時, M 點畫出的軌跡便是轉(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 是一對內(nèi)嚙合齒輪。當曲柄 3 驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿小齒輪作行星運動時,泵體上的 M 點永遠與轉(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)域永遠被轉(zhuǎn)子側(cè)面所覆蓋,如在側(cè)蓋上開設(shè)氣鎮(zhèn)孔時,則應(yīng)避開該區(qū)域。
圖:余擺線真空泵工作原理圖及傳動機構(gòu)圖
余擺線真空泵的抽氣過程
當轉(zhuǎn)子位于圖中虛線位置時,泵腔被分成三個部分:吸氣腔、封閉腔和排氣腔。當轉(zhuǎn)子按箭頭方向轉(zhuǎn)動時, B 腔與排氣口連通, A 腔繼續(xù)吸氣。轉(zhuǎn)子相對泵體轉(zhuǎn)一周進行兩次吸排氣。從行星輪系傳動比的計算可知,泵軸轉(zhuǎn)一圈,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)半圈。所以,泵軸轉(zhuǎn)一圈,吸、排氣各進行一次。
通過上述分析可知,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。