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1、.容积式真空泵结构型式的探讨(1)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, 结构上已无大的创新, 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、旋摆式三种, 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型式, 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
2、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容积发生周期性变化, 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,
3、 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。图 1 往复式泵 图 2 往复活塞式真空泵结构示意图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
4、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。图 3 膜片式真空泵结构示意图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
5、, 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, 运转平稳, 机器的振动和机械噪声低, 同时能较大提高转速( 达到 15003000r/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
6、 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。图 4 爪式真空泵原型图 图 5 罗茨式真空结构示意图对于爪式: 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, 机器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:
7、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. L ysho lm 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,
8、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 BU SCH, 里其乐等。上一页 12 3 下一页 友情提示：如需查看全文，请全文下载，或者进入真空论坛提问。廣泛用於中、低真空獲得設備上的容
9、積式真空泵, 經過百餘年的發展, 到瞭現在, 結構上已無大的創新, 而在工藝、加工裝配精度、材料等方面隨著科學技術的進步而不斷得到提高和完善。本文針對容積式真空泵的不同結構型式進行分析探討, 而結構型式按照主要運動件的運動形式來劃分為: 往復式、旋轉式、.旋擺式三種, 文中選用具有代表性的基本結構型式做為圖例。1 、歷史與現狀1.1、往復式真空泵1.1.1、往復活塞式: 是一種最古老的結構型式, 其發明時間已無從考究, 我國古代使用的水槍、木質風箱即是這種結構的實際運用, 見圖 1。1640 年德國人用這種結構制成瞭真空泵 , 成為現代真空泵和空氣壓縮機械的鼻祖。基本結構見圖 2, 其運動形式
10、是活塞在泵腔內做往復直線運動, 使活塞與泵腔圍成的空間的容積發生周期性變化, 達到進氣與排氣的目的 , 進氣與排氣在時間上錯開, 都是不連續的, 即進氣與排氣是間斷的, 從而引起氣流脈動噪聲, 它有一個主要運動件 活塞, 而現在動力的提供都是以旋轉運動的形式(主要是電機) , 所以動力要驅動活塞做往復直線運動, 必須通過曲軸和連桿, 使得整機尺寸大, 活塞的往復直線運動是加減速運動, 連桿是平面運動 , 必然產生不平衡的慣性力而引發機器的振動和機械噪聲, 同時轉速不能高(300r/min 左右) ; 活塞與泵腔之間的密封靠活塞環, 活塞環與泵腔內壁直接接觸, 磨損嚴重, 消耗功率大, 容積效率
11、低。上述情況都是往復活塞式真空泵無法克服的結構缺點, 但是, 因為它工作可靠性高, 壽命長, 易於維修, 加工、裝配精度要求低, 通用機床就能完成加工,適合一般水平的生產廠 , 成本較低, 所以還占有一定的市場份額 , 生產廠傢較多。圖 1 往復式泵 圖 2 往復活塞式真空泵結構示意圖.1.1.2、膜片式: 見圖 3。它是往復活塞式的一種變型 , 區別是膜片代替瞭活塞, 膜片一般是 柔性 材料 , 質量小, 雖然也做往復直線運動, 但引起的不平衡慣性力減小 , 振動和機械噪聲大大降低, 膜片與泵腔之間無摩擦磨損, 消耗功率降低。膜片式雖然克服瞭往復活塞式的一些缺點, 但是, 膜片容易折裂, 工
12、作可靠性下降, 壽命短, 維修頻率高, 使用成本高, 所以占有的市場份額很低, 生產廠傢很少。圖 3 膜片式真空泵結構示意圖1.2、旋轉式真空泵1.2.1、羅茨式和爪式: 這兩種結構型式的原型是 1848 年由瓊斯在英國發明, 見圖 4 和圖 5。圖 5 所示結構於 1854 年由美國人羅特兄弟應用於鼓風機,被命名為羅茨式鼓風機 , 貝倫斯在1867 年設計成泵和蒸汽機。對於羅茨式: 見圖 5。其運動形式是兩個 8 字形轉子在泵腔內繞各自旋轉軸中心做旋轉運動, 造成轉子與泵腔圍成的空間的容積發生周期性變化, 達到進氣與排氣的目的 , 而且進氣與排氣在時間上同步進行, 即進氣與排氣是連續的 ,
13、但排氣過程有一定的氣流脈動, 引起一定的氣體動力噪聲。它的主要運動件有兩個 8 字形轉子, 而動力都是提供給主動軸, 再由主動軸傳遞動力給從動軸, 這必須通過一對齒輪, 帶來定位及加工裝配的較高要求, 但結構緊湊, 整機尺寸較小, 零部件少。轉子形狀對稱並做勻速旋轉時, 動平衡性能良好, 運轉平穩, 機器的振動和機械.噪聲低, 同時能較大提高轉速( 達到 15003000r/min) 。轉子與轉子、轉子與泵腔之間有間隙,即非接觸 , 所以無摩擦磨損, 消耗功率不大, 工作可靠性高, 壽命長, 易於維修, 可用於幹式真空泵, 但 8 字形轉子的加工難度較大 , 需要專機, 不利於批量生產, 成本
14、較高, 運動件的間隙使泄漏較大, 容積效率較低, 所以占有一定的市場份額, 生產廠傢較多。圖 4 爪式真空泵原型圖 圖 5 羅茨式真空結構示意圖對於爪式: 見圖 4(變型)。其結構和工作過程與羅茨式類似, 不同處一是進氣與排氣在時間上錯開(有部分重疊) , 進氣與排氣不連續, 工作過程存在氣流脈動, 引起氣體動力噪聲; 二是轉子形狀不對稱,旋轉動平衡性能較差, 機器的振動和機械噪聲較高,同時加工難度更大, 要用到專用機床, 不利於批量生產, 成本較高, 容積效率等其它方面與羅茨式相似,所以占有的市場份額不高。1.2.2、螺桿式: 這種結構型式是德國人 H. Krigar 在 1878 年發明,
15、 直到 1934 年瑞典皇傢理工學院 A. L ysho lm 才把此結構型式應用於工業上, 而且一般采用雙螺桿式 , 見圖 6。其運動形式是兩個螺桿在 8 字型泵腔內繞各自旋轉軸中心做同步旋轉運動,螺桿上的螺旋齒槽相互嚙合, 造成由齒型空間組成的基元容積發生變化, 達到進氣與排氣的目的,進氣與排氣在時間上同步進行, 但不是連續的, 存在氣流脈動, 有氣體動力噪聲; 它的主要運動件有兩個螺桿, 所以主動軸要通過一對齒輪傳遞動力給.從動軸,帶來定位及加工裝配的較高要求, 但結構緊湊, 整機尺寸較小, 零部件少; 轉子做勻速旋轉時, 動平衡性能較好, 運轉平穩, 機器的振動和機械噪聲較低, 同時可
16、實現較高轉速; 螺桿與螺桿、螺桿與泵腔之間有間隙, 即非接觸 , 泵內運動件與泵腔無摩擦, 故幾乎無磨損, 消耗功率不大, 工作可靠性高, 壽命長, 易於維修, 可用於幹式真空泵; 8 字形泵腔和螺旋齒槽螺桿的加工、裝配精度要求高, 且必須用專機加工 , 不利於批量生產, 成本較高; 運動件的間隙使泄漏較大, 容積效率較低 , 所以占有的市場份額不高。生產廠傢也不多, 較知名的有 : 德國 BU SCH, 裡其樂等。上一頁 12 3 下一頁 友情提示：如需查看全文，請全文下載，或者進入真空論壇提問。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, 结构上已无大的创新, 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、旋摆式三种, 文中选用
