真空腔体浅谈余摆线真空泵的工作原理与特点及应用

真空腔体浅谈余摆线真空泵的工作原理与特点及应用

余摆线真空泵的转子与泵腔的型线均为“余摆线”。目前真空行业中广泛使用的油封式机械真空泵大多是中、小型的旋片泵和中、大型的滑阀泵。旋片泵在较脏的工作条件下，旋片泵在转子槽中卡住。尽管滑阀泵对这一缺点有一定程度的克服，但由于滑阀的质心相对回转中心的距离不是定值，虽然在结构上采取了一些动平衡措施，但尚不能达到完 全平衡，故振动难以完 全消除。尤其泵的容量越大，振动亦更大。同时上述两种泵，特别是滑阀泵与其排气量相比外形尺寸显得较大。这些缺点迫使人们去研制新型结构的真空泵。德国于 1964 年开始根据汪克尔汽车转子发动机原理进行了余摆线泵的研制;于1967年在国际真空科学年会上展出了试验样机;于1972年底开始批量生产。我国随着真空技术的发展，抚顺真空设备厂与东北大学合作，于1975年研制出我国第 一台YZ-150型余摆线真空泵，现已批量生产。

一、余摆线真空泵的工作原理

如图14所示， R1 是小齿轮 5 的节圆半径， R2 是大齿轮 4 的节圆半径， R2 =2R1 。 O1M 是转子型线的创成半径且与 O1 圆相固联。当动圆 O1 在定圆 O2 的内圆周上作纯滚动时， M 点画出的轨迹便是转子的理论型线──余摆线。固定在泵体上的小齿轮 5 和固定在转子上的大齿轮 4 是一对内啮合齿轮。当曲柄 3 驱动转子沿小齿轮作行星运动时，泵体上的 M 点永远与转子理论型线接触，而泵体的理论型线则是转子理论型线曲线族的外包络线。转子型线的内包络区域永远被转子侧面所覆盖，如在侧盖上开设气镇孔时，则应避开该区域。

图14：余摆线真空泵工作原理图及传动机构图

当转子位于图14中虚线位置时，泵腔被分成三个部分：吸气腔、封闭腔和排气腔。当转子按箭头方向转动时， B 腔与排气口连通， A 腔继续吸气。转子相对泵体转一周进行两次吸排气。从行星轮系传动比的计算可知，泵轴转一圈，转子转半圈。所以，泵轴转一圈，吸、排气各进行一次。

通过上述分析可知，因转子质心与回转中心的距离为定值，故余摆线泵的偏心质量可以完 全得到平衡。

二、余摆线泵的特点及应用

从结构原弹和使用性能来看，余摆线泵与同类型泵相比有很多优点：

1、泵的动平衡性好，所以泵运转较平稳、振动亦小，转速可以提高，可以做到尺寸小、抽速大，适合发展为大抽速的机械真空泵。

2、由于吸气管路短而粗，有利于提高低压力下的抽速。因此，在低压范围内 (1 ～ l00Pa) 余摆线泵的抽速特性曲线优于滑阀泵。

3、余摆线泵的转子和泵体是一对共轭齿形副的啮合运动，所以对被抽气体中含有一定量的粉尘及小颗粒等不太敏感。

4、余摆线泵适应较高温度的工作环境，可以通过温控装置使泵腔保持较高温度 ( 即成为余摆线热泵 ) ，用来抽除大量的可凝性水蒸汽。

由于余摆线泵在 1 ～ l0Pa 压力范围内仍具有很大的抽速，因此该泵适用于真空行业中的大排气量装置。目前，余摆线泵在真空冶金、真空热处理、真空干燥、浸渍等行业中得到应用。