高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法
【专利摘要】高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法。本发明公开了一种旋片式真空泵，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的技术问题，它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，泵腔是由上、下弧形片及连接在上、下弧形片间的左、右弧形片围合成的柱状腔体，四块弧形片的连接处光滑过度，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。
【专利说明】高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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:
O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SI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。
[0009]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。
[0010]作为优选，在所述步骤3)中垂直于01 02连线的泵转子圆中心线与基准正圆左交点为I，右交点为C，垂直于01 02连线的基准正圆中心线与左移基准正圆交点为H，与右移基准正圆交点为D，左移基准正圆和右移基准正圆在01 02连线上的交点为F ;以HD为长轴、以F 02为短半轴、以02为椭圆的圆心绘制第一椭圆，沿01 02方向向下平移第一椭圆后相交于右移基准正圆上的E点和左移基准正圆上的G点，对应于EG间的第一椭圆段即为椭圆曲线S2 ;以IC为长轴、以J O1为短半轴、以O1为椭圆的圆心绘制第二椭圆，第二椭圆与左移基准正圆交点为a，第二椭圆与右移基准正圆交点为b，对应于ab间的第二椭圆段即为椭圆曲线SI。
[0011]采用上述方法制作的椭圆曲线SI和S2，使左、右移动基准正圆间连接顺滑，旋片沿泵腔内壁滑动时跳动小，旋片在滑动过程中阻力变化均匀，旋片转动平稳，确保旋片与泵腔内壁间密封性好，保证真空泵的使用性能。
[0012]因此，本发明的高抽速旋片式真空泵泵腔结构及泵腔型面的设计方法具有下述优点:由四块弧形片围合成的柱状腔体作为真空泵的泵腔，且泵腔连接处平滑过渡并呈左、右对称，相对于传统的正圆形泵腔结构来说，有效吸气容积增加，因此在真空泵转速不变的情况下，通过增加泵腔的有效吸气容积实现了提高真空泵几何抽速的目的，且真空泵运行正常稳定，工作效率高，能耗低，并避免了提高真空泵转速时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问题。
[0013]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔结构的结构示意图；
图2是本发明中泵腔型面的结构示意图； 图3是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中步骤3)的绘制示意图；
图4是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中第一椭圆的绘制示意图；
图5是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中椭圆曲线S2的示意图；
图6是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中第二椭圆的绘制示意图；
图7是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中椭圆曲线SI的示意图；
图8是本发明高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法中泵腔型面的绘制图。
[0014]【具体实施方式】:
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0015]实施例:
如图1所示，本发明的一种高抽速旋片式真空泵泵腔结构包括泵体I及偏心的转动连接在泵体I容纳腔11内的泵转子2，在泵转子2上开有一个径向通槽，在径向通槽内径向滑动连接着一对旋片3，旋片3的两端分别径向延伸至泵转子2外并封抵在对应的容纳腔11内壁面上，与容纳腔11的内壁对应的旋片3端部为弧面形，且弧面形的旋片3端部均与对应的容纳腔11内壁面间保持密闭的滑动连接，如图2所示，泵腔11由上弧形片6、下弧形片7及连接在上弧形片6和下弧形片7间的左弧形片8和右弧形片9围合成的柱状腔体，上弧形片6和下弧形片7的径向中心面共面，泵转子2内切于上弧形片6的中部，左弧形片8和右弧形片9的大小及形状相同并相对上弧形片6或下弧形片7径向中心面呈对称分布，其中的上弧形片6和下弧形片7的横截面为椭圆曲线，左弧形片8和右弧形片9的横截面为等直径圆弧线，上弧形片6、下弧形片7、左弧形片8和右弧形片9的连接处光滑过渡，确保旋片3滑动经过连接处时与泵腔11内壁面始终保持封抵状态。在靠近泵转子2与弧形片6切点的两侧泵体I上开有一个进气口 4和一个排气口 5。
[0016]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:如图3和图8所示，
O设定直径为D的基准正圆12圆心为O2，直径为d的泵转子圆13圆心为O1，泵转子圆13内切于基准正圆12，切点为J，偏心距为e ；
2)基准正圆12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14和右移基准正圆15，并设定左移基准正圆14的顶点为A，A O1延长线与右移基准正圆15交点为E，右移基准正圆14的顶点为B，B O1延长线与左移基准正圆14交点为G ；
3)左移的基准正圆14绕泵转子圆13的转轴逆时针旋转α角，右移的基准正圆15绕泵转子圆13的转轴顺时针旋转α角；
如图4所示，
4)垂直于O1O2连线的泵转子圆13中心线与基准正圆12左交点为I，右交点为C，垂直于O1 O2连线的基准正圆12中心线与左移基准正圆14交点为H，与右移基准正圆15交点为D，左移基准正圆14和右移基准正圆15在O1 O2连线上的交点为F ;以HD为长轴、以FO2为短半轴、以O2为椭圆的圆心绘制第一椭圆16，如图5所示，沿O1 O2方向向下平移第一椭圆16后相交于右移基准正圆15上的E点和左移基准正圆14上的G点，对应于EG间的第一椭圆16段即为椭圆曲线S2 19;如图6所示，以IC为长轴、以J O1S短半轴、以O1S椭圆的圆心绘制第二椭圆17，第二椭圆17与左移基准正圆14交点为a，第二椭圆17与右移基准正圆15交点为b，如图7所示，对应于ab间的第二椭圆17段即为椭圆曲线SI 18。[0017]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种高抽速旋片式真空泵泵腔结构，包括泵体(I)及偏心的转动连接在泵体(I)泵腔(11)内并与泵腔(11)内壁相切的泵转子(2)，泵转子(2)上径向滑动连接着一对旋片(3)，旋片(3)向外延伸并滑动封抵在对应的泵腔(11)内壁面上，且在靠近泵转子(2)与泵腔(11)相切点的两侧泵体(I)上设有进气口(4)和排气口(5)，其特征在于:所述泵腔(11)是由上弧形片(6)、下弧形片(7)及连接在上弧形片(6)和下弧形片(7)间的左弧形片(8)和右弧形片(9)围合成的柱状腔体，上弧形片(6)、下弧形片(7)、左弧形片(8)和右弧形片(9)的连接处光滑过度，且旋片(3)滑动经过连接处时与泵腔(11)内壁面始终保持封抵状态。
2.根据权利要求1所述的高抽速旋片式真空泵泵腔结构，其特征在于:所述上弧形片(6)和下弧形片(7)的径向中心面共面，泵转子(2)内切于上弧形片(6)的中部。
3.根据权利要求2所述的高抽速旋片式真空泵泵腔结构，其特征在于:所述左弧形片(8)和右弧形片(9)的大小及形状相同并相对上弧形片(6)或下弧形片(7)径向中心面呈对称分布。
4.根据权利要求1或2或3所述的高抽速旋片式真空泵泵腔结构，其特征在于:所述上弧形片(6)和下弧形片(7)的横截面为椭圆曲线，左弧形片(8)和右弧形片(9)的横截面为等直径圆弧线。
5.一种高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法，其特征在于:包括如下顺序步骤: 1)设定直径为D的基准正圆(12)圆心为O2，直径为d的泵转子圆(13)圆心为O1，泵转子圆(13)内切于基准正圆(12)，切点为J，偏心距为e ; 2)基准正圆(12)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(14)和右移基准正圆(15)，并设定左移基准正圆(14)的顶点为A，A O1延长线与右移基准正圆(15)交点为E，右移基准正圆(14)的顶点为B，B O1延长线与左移基准正圆(14)交点为G ； 3)左移的基准正圆(14)绕泵转子圆(13)的转轴逆时针旋转α角，右移的基准正圆(15)绕泵转子圆(13)的转轴顺时针旋转α角； 4)通过椭圆曲线SI(18)过渡连接顶点A和顶点B ;通过椭圆曲线S2 (19)过渡连接E和G。
6.根据权利要求5所述的高抽速旋片式真空泵泵腔型面的设计方法，其特征在于:在所述步骤3)中垂直于O1O2连线的泵转子圆(13)中心线与基准正圆(12)左交点为I，右交点为C，垂直于O1 O2连线的基准正圆(12)中心线与左移基准正圆(14)交点为H，与右移基准正圆(15)交点为D，左移基准正圆(14)和右移基准正圆(15)在O1 O2连线上的交点为F ;以HD为长轴、以F O2为短半轴、以O2为椭圆的圆心绘制第一椭圆(16)，沿O1 O2方向向下平移第一椭圆(16)后相交于右移基准正圆(15)上的E点和左移基准正圆(14)上的G点，对应于EG间的第一椭圆(16)段即为椭圆曲线S2 (19);以IC为长轴、以J O1S短半轴、以O1为椭圆的圆心绘制第二椭圆(17)，第二椭圆(17)与左移基准正圆(14)交点为a，第二椭圆(17)与右移基准正圆(15)交点为b，对应于ab间的第二椭圆(17)段即为椭圆曲线SI(18)。
【文档编号】F04C18/344GK103982430SQ201410139393
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】蒋友荣 申请人:浙江飞越机电有限公司