[发明专利]高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋片式真空泵，尤其涉及一种可在等转速条件下大幅度提高真空泵几何抽速，工作效率高，能耗低的高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法。

背景技术

真空泵是利用机械、物理、化学或物理化学等方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置，它广泛的用于医药化工、电子技术、真空干燥、制冷等领域，一般分为往复式真空泵、旋片式真空泵和分子泵等，其中的旋片式真空泵作为初级泵应用范围最广，占真空设备配置中的60%～70%。旋片式真空泵的抽气速率主要由真空泵的泵腔、转子、偏心距、转速等要素决定，当真空泵的泵体、转子、偏心距等主要尺寸确定时，为了提高旋片式真空泵抽气的工作效率，常用的方法是提高真空泵的转速，将真空泵的电机转速从500 转/分钟提高到1400转/分钟，甚至将转速提高到3000转/分钟。转速的提高虽然可以提高真空泵抽气的工作效率，但同时会出现真空泵的温升增大，旋片的磨损加剧，工作稳定性下降，真空泵油寿命降低等系列问题，直接影响真空泵性能的正常发挥。

发明内容

本发明主要是提供了一种可在不提高真空泵转速的情况下大幅度提高真空泵的几何抽速，能耗低，工作效率高的高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法，解决了现有技术中存在的旋片式真空泵只能通过增加电机的转速来提高真空泵的抽气效率，从而导致真空泵的温升增大，旋片的磨损加剧，工作稳定性下降，真空泵油寿命降低等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高抽速旋片式真空泵泵腔结构，包括泵体及偏心的转动连接在泵体泵腔内并与泵腔内壁相切的泵转子，泵转子上径向滑动连接着一对旋片，旋片向外延伸并滑动封抵在对应的泵腔内壁面上，且在靠近泵转子与泵腔相切点的两侧泵体上设有进气口和排气口，所述泵腔是由上弧形片、下弧形片及连接在上弧形片和下弧形片间的左弧形片和右弧形片围合成的柱状腔体，上弧形片、下弧形片、左弧形片和右弧形片的连接处光滑过渡，且旋片滑动经过连接处时与泵腔内壁面始终保持封抵状态。由上、下、左、右四块弧形片围合成的柱状腔体作为真空泵的泵腔，相对于传统的正圆形泵腔结构来说，其排气面积增加，由此即可在真空泵转速不变的情况下，通过增加排气面积来实现提高真空泵几何抽速的目的，真空泵的工作效率高，能耗低，并避免了由提高真空泵转速而产生的真空泵能耗高，温升大，旋片的磨损加剧，泵油寿命降低，真空泵的工作稳定性下降等的技术问题，即在确保真空泵正常、稳定工作的情况下提高了抽气速率。

作为优选，所述上弧形片和下弧形片的径向中心面共面，泵转子内切于上弧形片的中部。确保真空泵在吸排气过程保持气流平稳，利于真空泵的平稳运行。

作为更优选，所述左弧形片和右弧形片的大小及形状相同并相对上弧形片或下弧形片径向中心面呈对称分布。使真空泵的泵腔呈左右对称状态，确保真空泵在整个运行过程中泵腔压力变化均衡，气流平稳，提高真空泵运行的稳定性。

上、下弧形片间也可以通过其它形状的曲面连接，作为优选，所述上弧形片和下弧形片的横截面为椭圆曲线，左弧形片和右弧形片的横截面为等直径圆弧线。椭圆曲线与圆弧形状的上、下弧形片连接时，连接处平滑过渡，即确保旋片不会在连接点发生跳动或卡死现象，且在越过连接点后还能确保旋片沿椭圆形的泵腔顺滑运行，使旋片与泵腔内壁面始终保持封抵状态。

一种高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法，包括如下顺序步骤：

1）设定直径为D的基准正圆圆心为O₂，直径为d的泵转子圆圆心为O₁，泵转子圆内切于基准正圆，切点为J，偏心距为e；

2）基准正圆相对于O₁和O₂连线分别向左、向右平移一个偏心距e形成左移基准正圆和右移基准正圆，并设定左移基准正圆的顶点为A，A O₁延长线与右移基准正圆交点为E，右移基准正圆的顶点为B，B O₁延长线与左移基准正圆交点为G；

3）左移的基准正圆绕泵转子圆的转轴逆时针旋转α角，右移的基准正圆绕泵转子圆的转轴顺时针旋转α角；

4）通过椭圆曲线S1过渡连接顶点A和顶点B；通过椭圆曲线S2过渡连接E和G。

以圆形的基准正圆为基础，通过左、右移动基准正圆并旋转后并以椭圆曲线进行连接后构成泵腔，相对于其它形状的泵腔结构，在满足旋片与泵腔保持密闭滑动连接的前提下，制作且加工简单。