论文：容积式真空泵结构形式的探讨摘要.docVIP

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊: 对容积式真空泵的结构形式进行分析, 整理归纳其优缺点, 指出结构缺点的不可消除性以及这些结构的发展趋势, 为结构设计和选型提供参考. 关键词: 容积式真空泵;.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊容积式真空泵结构形式的探讨摘要啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊容 积 式 真 空 泵 结 构 形 式 的 探 讨 摘 要 ： 对 容 积 式 真 空 泵 的 结 构 形 式 进 行 分 析 ， 整 理 归 纳 其 优 缺 点 ， 指 出 结 构 缺 点 的 不 可 消 除 性 以 及 这 些 结 构 的 发 展 趋 势 ， 为 结 构 设 计 和 选 型 提 供 参 考 。 关 键 词 ： 容 积 式 真 空 泵 ； 结 构 型 式 ； 探 讨 广 泛 用 于 中 、 低 真 空 获 得 设 备 上 的 容 积 式 真 空 泵 ， 经 过 百 余 年 的 发 展 ， 到 了 现 在 ， 结 构 上 已 无 大 的 ?新 ， 而 在 工 艺 、 加 工 装 配 精 度 、 材 料 等 方 面 随 着 科 学 技 术 的 进 步 而 不 断 得 到 提 高 和 完 善 。 本 文 针 对 容 积 式 真 空 泵 的 不 同 结 构 型 式 进 行 分 析 探 讨 ， 而 结 构 型 式 按 照 主 要 运 动 件 的 运 动 形 式 来 划 分 为 ： 往 复 式 、 旋 转 式 、 放 摆 式 三 种 ， 文 中 选 用 具 有 代 表 性 的 基 本 结 构 型 式 做 为 图 例 。 1 历 史 与 现 状 1.1 往 复 式 真 空 泵 1.1.1 往 复 活 塞 式 ： 是 一 种 最 古 老 的 结 构 形 式 ， 其 发 明 时 间 已 无 从 考 究 ， 我 国 古 代 使 用 的 水 枪 、 木 质 风 箱 即 是 这 种 结 构 的 实 际 运 用 ， 见 图 1。 1640年 德 国 人 用 这 种 结 构 制 成 了 真 空 泵 ， 成 为 现 代 真 空 泵 和 空 气 压 缩 机 械 的 鼻 祖 。 基 本 结 构 见 图 2， 其 运 动 形 式 是 活 塞 在 泵 腔 内 做 往 复 直 线 运 动 ， 使 活 塞 与 泵 腔 围 成 的 空 间 的 空 积 发 生 周 期 性 变 化 ， 达 到 进 气 与 排 气 的 目 的 ， 进 气 与 排 气 在 时 间 上 错 开 ， 都 是 不 连 续 的 ， 即 进 气 与 排 气 是 间 断 的 ， 从 而 引 起 气 流 脉 动 噪 声 ， 它 有 一 个 主 要 运 动 件 活 塞 ， 而 现 在 动 力 的 提 供 都 是 以 旋 转 运 动 的 形 式 (主 要 是 电 机 )， 所 以 动 力 要 驱 动 活 塞 做 往 复 直 线 运 动 ， 必 须 通 过 曲 轴 和 连 杆 ， 使 得 整 机 尺 寸 大 ， 活 塞 的 往 复 直 线 运 动 是 加 减 速 运 动 ， 连 杆 是 平 面 运 动 ， 必 然 产 生 不 平 衡 的 惯 性 力 而 引 发 机 器 的 振 动 和 机 械 噪 声 ， 同 时 转 速 不 能 高 (300r/min左 右 )； 活 塞 与 泵 腔 之 间 的 密 封 靠 活 塞 环 ， 活 塞 环 与 泵 腔 内 壁 直 接 接 触 ， 磨 损 严 重 ， 消 耗 功 率 大 ， 容 积 效 率 低 。 上 述 情 况 都 是 往 复 活 塞 式 真 空 泵 无 法 克 服 的 结 构 缺 点 ， 但 是 ， 因 为 它 工 作 可 靠 性 高 ， 寿 命 长 ， 易 于 维 修 ， 加 工 、 装 配 精 度 要 求 低 ， 通 用 机 床 就 能 完 成 加 工 ， 适 合 一 般 水 平 的 生 产 厂 ， 成 本 较 低 ， 所 以 还 占 有 一 定 的 市 场 份 额 ， 生 产 厂 家 较 多 。 1.1.2 膜 片 式 ： 见 图 3。 它 是 往 复 活 塞 式 的 一 种 变 型 ， 区 别 是 膜 片 代 替 了 活 塞 ， 膜 片 一 般 是 柔 性 ” 材 料 ， 质 量 小 ， 虽 然 也 做 往 复 直 线 运 动 ， 但 引 起 的 不 平 衡 惯 性 力 减 小 ， 振 动 和 机 械 噪 声 大 大 降 低 ， 膜 片 与 泵 腔 之 间 无 摩 擦 磨 损 ， 消 耗 功 率 降 低 。 膜 片 式 虽 然 克 服 了 往 复 活 塞 式 的 一 些 缺 点 ， 但 是 ， 膜 片 容 易 折 裂 ， 工 作 可 靠 性 下 降 ， 寿 命 短 ， 维 修 频 率 高 ， 使 用 成 本 高 ， 所 以 占 有 的 市 场 份 额 很 低 ， 生 产 厂 家 很 少 。 1.2 旋 转 式 真 空 泵 1.2.1 罗 茨 式 和 爪 式 ： 这 两 种 结 构 型 式 的 原 型 是 1848年 由 琼 斯 在 英 国 发 明 ， 见 图 4和 图 5。 图 5所 示 结 构 于 1854年 由 美 国 人 罗 特 兄 弟 应 用 于 鼓 风 机 ， 被 命 名 为 罗 茨 式 鼓 风 机 ， 贝 伦 斯 在 1867年 设 计 成 泵 和 蒸 汽 机 。 对 于 罗 茨 式 ： 见 图 5。 其 运 动 形 式 是 两 个 8字 形 转 子 在 泵 腔 内 绕 各 自 旋 转 轴 中 心 做 旋 转 运 动 ， 造 成 转 子 与 泵 腔 围 成 的 空 间 的 容 积 发 生 周 期 性 变 化 ， 达 到 进 气 与 排 气 的 目 的 ， 而 且 进 气 与 排 气 在 时 间 上 同 步 进 行 ， 即 进 气 与 排 气 是 连 续 的 ， 但 排 气 过 程 有 一 定 的 气 流 脉 动 ， 引 起 一 定 的 气 体 动 力 噪 声 。 它 的 主 要 运 动 件 有 两 个 8字 形 转 子 ， 而 动 力 都 是 提 供 给 主 动 轴 ， 再 由 主 动 轴 传 递 动 力 给 从 动 轴 ， 这 必 须 通 过 一 对 齿 轮 ， 带 来 定 位 及 加 工 装 配 的 较 高 要 求 ， 但 结 构 紧 凑 ， 整 机 尺 寸 较 小 ， 零 部 件 少 。 转 子 形 状 对 称 并 做 匀 速 旋 转 时 ， 动 平 衡 性 能 良 好 ， 动 转 平 稳 ， 机 器 的 振 动 和 机 械 噪 声 低 ， 同 时 能 较 大 提 高 转 速 (达 到 1500 3000r/min)。 转 子 与 转 子 、 转 子 与 泵 腔 之 间 有 间 隙 ， 即 非 接 触 ， 所 以 无 摩 擦 磨 损 ， 消 耗 功 率 不 大 ， 工 作 可 靠 性 高 ， 寿 命 长 ， 易 于 维 修 ， 可 用 于 干 式 真 空 泵 ， 但 8字 形 转 子 的 加 工 难 度 较 大 ， 需 要 专 机 ， 不 利 于 批 量 生 产 ， 成 本 较 高 ， 运 动 件 的 间 隙 使 泄 漏 较 大 ， 容 积 效 率 较 低 ， 所 以 占 有 一 定 的 市 场 份 额 ， 生 产 厂 家 较 多 。 对 于 爪 式 ： 见 图 4(变 型 )。 其 结 构 和 工 作 过 程 与 罗 茨 式 类 似 ， 不 同 处 一 是 进 气 与 排 气 在 时 间 上 错 开 (有 部 分 重 叠 )， 进 气 与 排 气 不 连 续 ， 工 作 过 程 存 在 气 流 脉 动 ， 引 起 气 体 动 力 噪 声 ； 二 是 转 子 形 状 不 对 称 ， 旋 转 动 平 衡 性 能 较 差 ， 机 械 的 振 动 和 机 械 噪 声 较 高 ， 同 时 加 工 难 度 更 大 ， 要 用 到 专 用 机 床 ， 不 利 于 批 量 生 产 ， 成 本 较 高 ， 容 积 效 率 等 其 它 方 面 与 罗 茨 式 相 似 ， 所 以 占 有 的 市 场 份 额 不 高 。 1.2.2 螺 杆 式 ： 这 种 结 构 型 式 是 德 国 人 H.Krigar在 1878年 发 明 ， 直 到 1934年 瑞 典 皇 家 理 工 学 院 A.Lysholm才 把 此 结 构 型 式 应 用 于 工 业 上 ， 而 且 一 般 采 用 双 螺 杆 式 ， 见 图 6。 其 运 动 形 式 是 两 个 螺 杆 在 8字 型 泵 腔 内 绕 各 自 旋 转 轴 中 心 做 同 步 旋 转 运 动 ， 螺 杆 上 的 螺 旋 齿 槽 相 互 啮 合 ， 造 成 由 齿 型 空 间 组 成 的 基 元 容 积 发 生 变 化 ， 达 到 进 气 与 排 气 的 目 的 ， 进 气 与 排 气 在 时 间 上 同 步 进 行 ， 但 不 是 连 续 的 ， 存 在 气 流 脉 动 ， 有 气 体 动 力 噪 声 ； 它 的 主 要 运 动 件 有 两 个 螺 杆 ， 所 以 主 动 轴 要 通 过 一 对 齿 轮 传 递 动 力 给 从 动 轴 ， 带 来 定 位 及 加 工 装 配 的 较 高 要 求 ， 但 结 构 紧 凑 ， 整 机 尺 寸 较 小 ， 零 部 件 少 ； 转 子 做 匀 速 旋 转 时 ， 动 平 衡 性 能 较 好 ， 运 转 平 稳 ， 机 器 的 振 动 和 机 械 噪 声 较 低 ， 同 时 可 实 现 较 高 转 速 ； 螺 杆 与 螺 杆 、 螺 杆 与 泵 腔 之 间 有 间 隙 ， 即 非 接 触 ， 泵 内 运 动 件 与 泵 腔 无 摩 擦 ， 故 几 乎 无 磨 损 ， 消 耗 功 率 不 大 ， 工 作 可 靠 性 高 ， 寿 命 长 ， 易 于 维 修 ， 可 用 于 干 式 真 空 泵 ； 8字 形 泵 腔 和 螺 旋 齿 槽 螺 杆 的 加 工 、 装 配 精 度 要 求 高 ， 且 必 须 用 专 机 加 工 ， 不 利 于 批 量 生 产 ， 成 本 较 高 ； 运 动 件 的 间 隙 使 泄 漏 较 大 ， 容 积 效 率 较 低 ， 所 以 占 有 的 市 场 份 额 不 高 。 生 产 厂 家 也 不 多 ， 较 知 名 的 有 ： 德 国 BUSCH， 里 其 乐 等 。 单 螺 杆 比 双 螺 杆 结 构 简 单 (如 8字 形 泵 腔 改 为 正 圆 )， 工 作 原 理 相 似 (螺 杆 螺 旋 齿 槽 上 的 齿 型 空 间 与 泵 腔 组 成 的 基 元 容 积 发 生 变 化 )， 所 以 与 双 螺 杆 的 应 用 状 况 类 似 。 1.2.3 旋 片 式 ： 这 种 结 构 型 式 的 最 早 发 明 者 是 拉 梅 里 在 1588年 提 出 ， 见 图 7和 图 8。 特 鲁 特 对 此 类 结 构 于 1805年 做 了 改 进 ， 弗 朗 肖 于 1861年 再 进 一 步 改 进 ， 此 后 应 用 于 工 业 领 域 ， 并 在 此 基 础 上 不 断 改 进 设 计 ， 如 维 蒂 希 大 约 1990年 改 进 成 多 叶 片 式 ， 所 以 到 了 现 在 ， 此 类 型 结 构 应 用 最 广 ， 变 型 产 品 最 多 ， 见 图 9。 其 运 动 形 式 是 一 个 转 子 在 圆 形 泵 腔 内 绕 自 己 的 旋 转 轴 中 心 做 旋 转 运 动 ， 其 旋 转 中 心 与 圆 形 泵 腔 中 心 偏 出 一 个 距 离 ， 在 转 子 中 心 线 开 有 旋 片 槽 ， 两 片 旋 片 放 入 槽 内 ， 两 旋 片 之 间 有 被 压 缩 的 弹 簧 ， 产 生 弹 力 使 旋 片 外 端 始 终 与 泵 腔 接 触 ， 转 子 旋 转 时 ， 转 子 、 旋 片 、 泵 腔 围 成 的 空 间 的 容 积 发 生 周 期 性 变 化 ， 达 到 进 气 与 排 气 的 目 的 ， 进 气 几 乎 是 连 续 的 ， 而 排 气 是 间 断 的 ， 所 以 排 气 过 程 有 气 流 脉 动 ， 引 起 一 定 的 气 体 动 力 噪 声 ； 它 的 主 要 运 动 件 有 二 个 转 子 与 旋 片 ， 动 力 提 供 给 转 子 ， 转 子 旋 转 并 驱 动 旋 片 同 步 旋 转 ， 所 以 结 构 紧 凑 ， 整 机 尺 寸 小 ， 零 部 件 少 ； 转 子 形 状 对 称 并 做 匀 速 旋 转 时 ， 动 平 衡 性 能 良 好 ， 运 转 平 稳 ， 机 器 的 振 动 和 机 器 噪 声 低 ， 同 时 转 速 较 高 ； 工 作 可 靠 性 高 ， 易 于 维 修 ， 容 积 效 率 高 ； 零 件 是 最 易 于 加 工 的 圆 和 方 ， 加 工 不 需 要 专 机 ， 废 品 率 低 ， 互 换 性 好 ， 适 于 批 量 生 产 ； 虽 然 加 工 、 装 配 精 度 要 求 较 高 ， 转 子 与 旋 片 、 旋 片 与 泵 腔 之 间 滑 动 接 触 ， 磨 损 较 大 ， 消 耗 功 率 也 较 大 ， 但 成 本 不 高 ， 所 以 此 种 结 构 真 空 泵 占 有 的 市 场 份 额 最 高 ， 生 产 厂 家 最 多 。 1.2.4 涡 旋 式 ： 这 种 结 构 型 式 是 法 国 人 Creux在 1905年 的 发 明 专 利 ， 见 图 10。 因 加 工 工 艺 及 设 备 等 要 求 高 ， 直 至 70年 代 高 精 度 数 控 铣 床 出 现 才 实 现 这 种 机 构 ， 1987年 三 菱 电 机 首 次 用 于 真 空 泵 。 其 特 点 是 动 、 静 涡 旋 转 子 的 旋 线 基 本 相 同 ， 动 涡 旋 转 子 相 对 于 静 涡 旋 转 子 偏 心 并 相 差 180 对 置 安 装 ， 他 们 的 轮 廓 线 组 成 月 牙 腔 ， 动 涡 旋 转 子 旋 转 时 这 个 月 牙 腔 向 中 心 处 移 动 并 连 续 地 逐 渐 变 小 ， 最 后 把 腔 内 气 体 排 出 ， 其 进 气 与 排 气 同 步 并 连 续 单 向 进 行 ， 排 气 过 程 几 乎 没 有 气 流 脉 动 ， 无 气 全 动 力 噪 声 ， 驱 动 扭 矩 变 化 小 ， 运 转 平 稳 ， 机 器 的 振 动 和 机 械 噪 声 低 ， 同 时 转 速 能 大 大 提 高 (可 达 36000r/min)； 它 的 主 要 运 动 件 只 有 一 个 动 涡 旋 转 子 ， 因 而 动 力 传 递 简 单 ， 结 构 紧 凑 ， 整 机 尺 寸 小 ， 零 部 件 少 ； 动 、 静 涡 旋 转 子 之 间 、 转 子 与 泵 腔 之 间 间 隙 小 ， 泵 内 运 动 件 与 泵 腔 无 摩 擦 ， 故 几 乎 无 磨 损 ， 消 耗 功 率 小 ； 没 有 进 气 阀 ， 也 可 以 不 设 排 气 阀 ， 所 以 气 体 流 动 损 失 小 ； 工 作 可 靠 性 高 ， 寿 命 长 ， 易 于 维 修 ， 容 积 效 率 高 ， 但 转 子 形 状 特 殊 ， 带 来 加 工 、 装 配 、 定 位 要 求 精 度 高 ， 且 加 工 必 须 用 专 机 ， 废 品 率 高 ， 不 利 于 批 量 生 产 ， 成 本 较 高 ， 目 前 只 有 少 数 国 家 能 达 到 质 量 要 求 ， 如 美 国 的 Varian， 英 国 的 Edwards， 三 菱 电 机 、 日 立 、 岩 田 等 ， 国 内 还 没 有 合 格 的 生 产 厂 家 ， 所 以 占 有 的 市 场 份 额 不 高 。 1.2.5 余 摆 式 ： 这 种 结 构 型 式 是 库 利 于 1901年 的 发 明 ， 见 图 11， 首 先 应 用 于 旋 转 式 蒸 汽 机 ， 后 来 应 用 于 三 角 活 塞 旋 转 式 发 动 机 ， 进 而 应 用 于 真 空 泵 ， 见 图 12。 其 运 动 形 式 是 一 个 转 子 在 特 殊 形 状 泵 腔 内 绕 行 星 中 心 轮 旋 转 ， 使 转 子 椭 圆 两 顶 端 始 终 与 泵 腔 接 触 ， 转 子 与 泵 腔 围 成 空 间 的 容 积 发 生 周 期 性 变 化 ， 达 到 进 气 与 排 气 的 目 的 ， 进 气 几 乎 是 连 续 的 ， 而 排 气 是 间 断 的 ， 所 以 排 气 过 程 有 气 流 脉 动 ， 引 起 一 定 的 气 体 动 力 噪 声 。 它 的 主 要 运 动 件 椭 圆 ， 转 子 的 转 动 轨 迹 为 余 摆 线 ， 旋 转 动 平 衡 性 能 不 好 ， 运 转 不 平 稳 ， 机 器 的 振 动 和 机 械 噪 声 较 大 ， 同 时 转 速 不 高 。 动 力 提 供 又 是 一 套 行 星 轮 系 ， 所 以 结 构 不 紧 凑 ， 整 机 尺 寸 大 ， 零 部 件 多 。 零 件 形 状 不 易 于 加 工 ， 需 要 专 机 ， 互 换 性 不 好 ， 难 于 批 量 生 产 ， 成 本 较 高 。 虽 工 作 可 靠 性 高 ， 易 于 维 修 ， 容 积 效 率 较 高 ， 但 生 产 厂 家 很 少 ， 所 以 此 种 结 构 泵