余擺線真空泵工作原理及抽氣過程
余擺線真空泵的轉子與泵腔的型線均為“余擺線”。目前真空行業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,但由于滑閥的質心相對回轉中心的距離不是定值,雖然在結構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。這些缺點迫使人們去研制新型結構的真空泵。德國于 1964 年開始根據汪克爾汽車轉子發動機原理進行了余擺線真空泵的研制,于1967年在國際真空科學年會上展出了試驗樣機,于1972年底開始批量生產。我國隨著真空技術的發展,撫順真空設備廠與東北大學合作,于1975年研制出我國第一臺YZ-150型余擺線真空泵,現已批量生產。
余擺線真空泵工作原理
如圖所示, R1是小齒輪5的節圓半徑, R2是大齒輪4的節圓半徑, R2=2R1。O1M 是轉子型線的創成半徑且與 O1 圓相固聯。當動圓 O1 在定圓 O2 的內圓周上作純滾動時, M 點畫出的軌跡便是轉子的理論型線──余擺線。固定在泵體上的小齒輪 5 和固定在轉子上的大齒輪 4 是一對內嚙合齒輪。當曲柄 3 驅動轉子沿小齒輪作行星運動時,泵體上的 M 點永遠與轉子理論型線接觸,而泵體的理論型線則是轉子理論型線曲線族的外包絡線。轉子型線的內包絡區域永遠被轉子側面所覆蓋,如在側蓋上開設氣鎮孔時,則應避開該區域。
圖:余擺線真空泵工作原理圖及傳動機構圖
余擺線真空泵的抽氣過程
當轉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。當轉子按箭頭方向轉動時, B 腔與排氣口連通, A 腔繼續吸氣。轉子相對泵體轉一周進行兩次吸排氣。從行星輪系傳動比的計算可知,泵軸轉一圈,轉子轉半圈。所以,泵軸轉一圈,吸、排氣各進行一次。
通過上述分析可知,因轉子質心與回轉中心的距離為定值,故余擺線泵的偏心質量可以完全得到平衡。