專利名稱：異型腔真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異型腔真空泵，屬流體機(jī)械和真空技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空泵是使封閉空間內(nèi)產(chǎn)生和維持低于環(huán)境大氣壓力的稀薄氣體狀態(tài)的裝置，在化工、石油、制藥、食品、冶金、機(jī)械、造紙、電子、塑料、陶瓷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。按工作原理劃分，真空泵有氣體輸送泵和氣體捕集泵兩種基本類型。實(shí)際使用的真空泵大多數(shù)是氣體輸送泵，包括羅茨真空泵、旋片式真空泵、定片式真空泵、液環(huán)(水環(huán))真空泵、干式真空泵、往復(fù)式真空泵、滑閥式真空泵、分子真空泵、水噴射真空泵、氣體噴射泵、擴(kuò)散泵等。隨著現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)真空泵的工作效率、真空度、壓力范圍、振動(dòng)與噪聲、可靠性、工作壽命、能耗、介質(zhì)適應(yīng)性、耐腐蝕、耐高溫等性能要求和經(jīng)濟(jì)性要求越來越高， 然而現(xiàn)有的真空泵尚不能充分地滿足這些需求。就氣體輸送型真空泵而言，由于這類泵的性能主要取決于其機(jī)械構(gòu)造，因此需要有新的泵體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是需要最大限度地簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮小體積、降低重量、提高效率，同時(shí)使泵的基本結(jié)構(gòu)件功能多樣化，從而為提高泵的綜合技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)造條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、效率高、可靠性好并具有停機(jī)自動(dòng)閉鎖功能的葉片轉(zhuǎn)子型真空泵一異型腔真空泵。本發(fā)明的異型腔真空泵異型腔真空泵包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口、出口、第一卸荷槽、第二卸荷槽和壓力平衡槽的定子與安裝在定子兩端面上的上蓋板和下蓋板構(gòu)成密封腔，在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子；定子的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸；過渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線0上；過渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，S卩Pmax=R' _=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即 Pmin=R' min=b ；四分之一圓弧面AB的半徑R與過渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a ；四分之一圓弧面CD的半徑r與過渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b ;過渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過渡；過渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過渡；限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過渡 ’轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過渡；限位曲面EA滿足以下條件過四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的公共軸線0且垂直于0的任意直線被限位曲面EA和過渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度Lee,大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的半徑之和，即Lce = R+r=a+b ；定子上的進(jìn)口開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，出口開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；第一卸荷槽和第二卸荷槽均開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；第一卸荷槽的一端起于過渡弧面BC的C端，另一端與出口聯(lián)通；第二卸荷槽的一端起于過渡弧面BC的B端，另一端與出口聯(lián)通；壓力平衡槽開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，一端起于限位曲面EA的E端，另一端與進(jìn)口聯(lián)通；定子的上端面和下端面均為光滑平面，二者相互平行，并且垂直于異型柱面內(nèi)腔各弧面的母線；上蓋板和下蓋板均為平板，利用螺釘分別與定子的上端面和下端面固定，形成密封腔；上蓋板的中心加工有第一軸承孔，下蓋板的中心加工有第二軸承孔，第一軸承孔為通孔，第二軸承孔為盲孔；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體、第一組合滑板和第二組合滑板構(gòu)成；轉(zhuǎn)子本體為中部加工有十 字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，圓柱體的上端同軸加工有傳動(dòng)軸，圓柱體的下端同軸加工有定心軸；轉(zhuǎn)子本體的半徑R1與四分之一圓弧面CD的半徑r相等，即R1=I";轉(zhuǎn)子本體的高度h與定子的高度H相等，即h=H ;轉(zhuǎn)子本體上的十字交叉導(dǎo)向槽由第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽組成，這兩個(gè)導(dǎo)向槽的導(dǎo)向面都平行于轉(zhuǎn)子本體的軸線0 ;第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽均為中心對(duì)稱，每個(gè)導(dǎo)向槽的兩翼均沿轉(zhuǎn)子本體的徑向切入轉(zhuǎn)子本體一定深度，切入段同時(shí)沿轉(zhuǎn)子本體的軸線方向貫通；第一導(dǎo)向槽的中部加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，該通孔使第一導(dǎo)向槽沿轉(zhuǎn)子本體的徑向貫通；第二導(dǎo)向槽在轉(zhuǎn)子本體的上端面和下端面處各加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，分別沿轉(zhuǎn)子本體的徑向貫通；轉(zhuǎn)子本體的圓柱體中部加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體的軸線0且與第二導(dǎo)向槽平行的中間導(dǎo)流孔，將第二導(dǎo)向槽位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通；轉(zhuǎn)子本體的圓柱體在傳動(dòng)軸根部附近和定心軸根部附近各加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體的軸線0且與第一導(dǎo)向槽平行的側(cè)翼導(dǎo)流孔，將第一導(dǎo)向槽位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通；第一組合滑板由兩塊形狀和尺寸完全相同的T形滑板和一個(gè)第一彈性元件組合而成；T形滑板的頂部為圓弧面，弧面半徑小于或等于轉(zhuǎn)子本體的半徑R1 ;在T形滑板的底部靠近邊緣處加工有一第一導(dǎo)流孔，在底部端面加工有第一彈性元件的定位容孔；兩塊T形滑板的底部相互正對(duì)，第一彈性元件位于兩塊T形滑板之間，使兩塊T形滑板產(chǎn)生相互推力；第二組合滑板由兩塊形狀和尺寸完全相同的槽形滑板和兩個(gè)第二彈性元件組合而成；槽形滑板頂部的形狀與T形滑板頂部的形狀相同，在槽形滑板兩只槽腿的底部靠近邊緣處各加工有一第二導(dǎo)流孔，在兩只槽腿的底部端面各加工有第二彈性元件的定位容孔；兩塊槽形滑板的槽腿相互正對(duì)，兩個(gè)第二彈性元件分別位于兩對(duì)槽腿之間，使兩塊槽形滑板產(chǎn)生相互推力；T形滑板的厚度與第一導(dǎo)向槽的寬度相等，槽形滑板的厚度與第二導(dǎo)向槽的寬度相等；T形滑板的高度Ii1和槽形滑板的高度h2均等于轉(zhuǎn)子本體的高度h，即hphfh ;第一組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體的第一導(dǎo)向槽內(nèi)，第二組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體的第二導(dǎo)向槽內(nèi)；T形滑板的長(zhǎng)度L1、槽形滑板的長(zhǎng)度L2與四分之一圓弧面AB的半徑R和四分之一圓弧面⑶的半徑r滿足關(guān)系JL1 ^ R+r, 2L2 ^ R+r ；轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體上的傳動(dòng)軸和定心軸分別與上蓋板的第一軸承孔和下蓋板的第二軸承孔旋轉(zhuǎn)配合；同時(shí)，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體的圓柱面與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面CD的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體的上端面與上蓋板的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體的下端面與下蓋板的滑動(dòng)配合、第一組合滑板和第二組合滑板與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面AB的滑動(dòng)配合，以及第一組合滑板與第一導(dǎo)向槽的滑動(dòng)配合和第二組合滑板與第二導(dǎo)向槽的滑動(dòng)配合，構(gòu)成防內(nèi)泄動(dòng)密封系統(tǒng)；當(dāng)?shù)谝唤M合滑板的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的T形滑板的第一導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體的中間導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第二導(dǎo)向槽的兩側(cè)連通，此時(shí)，第二組合滑板處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的槽形滑板在第二彈性元件的推力和槽形滑板自身離心力的作用下，其頂端與限位曲面EA保持接觸；當(dāng)?shù)诙M合滑板的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的槽形滑板的第二導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體的側(cè)翼導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第一導(dǎo)向槽的兩側(cè)連通，此時(shí)，第一組合滑板處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板在第一彈性元件的推力和T形滑板自身離心力的作用下，其頂端與限位曲 面EA保持接觸。異型腔真空泵的工作方式，是將進(jìn)口與需要抽真空的密閉容器連接，由外部轉(zhuǎn)動(dòng)力偶通過傳動(dòng)軸使轉(zhuǎn)子按A — B — C — D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將氣體從進(jìn)口吸入，由出口壓出。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板的上半部由四分之一圓弧面AB的A端向B端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則第二組合滑板上半部由過渡弧面BC的B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)，由于AB區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)子與腔體的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副理論上均為零間隙配合，故第一組合滑板的左側(cè)因腔體的體積連續(xù)變大而形成負(fù)壓，將氣體從進(jìn)口吸入腔體。與此同時(shí)，第一組合滑板右側(cè)腔體的體積連續(xù)減小，將氣體從出口壓出。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板轉(zhuǎn)到點(diǎn)BD位置而第二組合滑板轉(zhuǎn)到點(diǎn)AC位置時(shí)，二者交換角色，并重復(fù)以上過程。轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組合滑板與第二組合滑板的交替動(dòng)作亦連續(xù)進(jìn)行，使密閉容器內(nèi)的氣體壓力不斷下降，直至達(dá)到極限真空度。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩塊組合滑板隨同轉(zhuǎn)子本體轉(zhuǎn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)子本體上交叉滑動(dòng)，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置時(shí)，其上下兩端分別與定子內(nèi)腔的1/4圓弧面AB和1/4圓弧面CD保持接觸，而長(zhǎng)度不變，并且相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止。同時(shí)，第二組合滑板的右端沿過渡弧面BC由B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)，其左端則在限位曲面EA區(qū)域內(nèi)由E端向A端轉(zhuǎn)動(dòng)，第二彈性元件的推力使第二組合滑板的長(zhǎng)度增大，其左端與限位曲面EA接觸。隨著第二組合滑板的右端沿過渡弧面BC由B端轉(zhuǎn)到C端，過渡弧面BC的極徑連續(xù)減小，推動(dòng)第二組合滑板在第二導(dǎo)向槽內(nèi)向左滑移。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板轉(zhuǎn)到BD位置而第二組合滑板轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，兩塊組合滑板交換動(dòng)作，重復(fù)前面90°的旋轉(zhuǎn)過程。之后，第一組合滑板和第二組合滑板周期性地重復(fù)以上動(dòng)作。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，每當(dāng)一片滑板沿限位曲面EA從E端向進(jìn)口滑動(dòng)時(shí)，該滑板后部腔體的體積連續(xù)增大，產(chǎn)生負(fù)壓，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用。定子上的壓力平衡槽將進(jìn)口與該滑板后部的腔體連通，起消除負(fù)壓的作用。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，每當(dāng)一片滑板沿過渡弧面BC從B端向出口滑動(dòng)時(shí)，該滑板后部腔體的體積連續(xù)減小，腔體內(nèi)氣體壓力增大，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用；此時(shí)，定子上位于出口上方的第二卸荷槽將出口與該滑板后部的腔體連通，起釋放壓力的作用。類似地，每當(dāng)一片滑板沿過渡弧面BC從出口向C端滑動(dòng)時(shí)，該滑板前部腔體的體積連續(xù)減小，腔體內(nèi)氣體壓力增大，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用；此時(shí)，定子上位于出口下方的第一卸荷槽將出口與該滑板前部的腔體連通，起釋放壓力的作用。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第二組合滑板由BD位置轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，第一組合滑板相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止，第二組合滑板則在轉(zhuǎn)子本體的第二導(dǎo)向槽內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此階段，位于第一組合滑板下部的T形滑板上的第一導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體上的中間導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第二組合滑板的兩塊槽形滑板之間的左右兩個(gè)腔室連通。第二組合滑板向左滑動(dòng)時(shí)，其左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓，其右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，于是右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過中間導(dǎo)流孔和第一導(dǎo)流孔流入左側(cè)腔室，因此不會(huì)發(fā)生氣阻，影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，中間導(dǎo)流孔和第一導(dǎo)流孔對(duì)第二組合滑板的滑動(dòng)產(chǎn)生一定的阻尼，使第二組合滑板對(duì)定子的沖擊力減弱。當(dāng)?shù)诙M合滑板由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第一組合滑板由BD位置轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，第二組合滑板相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體保持靜止，第一組合滑板則在轉(zhuǎn)子本體的第一導(dǎo)向槽內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此階段，位于第二組合滑板下部的槽形滑板上的第二導(dǎo)流孔與轉(zhuǎn)子本體上的側(cè)翼導(dǎo)流孔處于同軸位置，將第一組合滑板的兩塊T形滑板之間的左右兩個(gè)腔室連通。第一組合滑板向左滑動(dòng)時(shí)，其左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓，而右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，于是右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過側(cè)翼導(dǎo)流孔和第二導(dǎo)流孔流入左側(cè)腔室，因此不會(huì)發(fā)生氣阻，影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，側(cè)翼導(dǎo)流孔和第二導(dǎo)流孔對(duì)第一組合滑板的滑動(dòng)產(chǎn)生一定的阻尼，使第一組合滑板對(duì)定子的沖擊力減弱。異型腔真空泵處于非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)且出口側(cè)的氣體壓力大于進(jìn)口側(cè)的氣體壓力時(shí)，轉(zhuǎn)折平面DE對(duì)位于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板或槽形滑板起卡阻作用，使轉(zhuǎn)子不能倒轉(zhuǎn)。本發(fā)明的異型腔真空泵的主要特點(diǎn)是(I)構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)量少。(2)定子與轉(zhuǎn)子為主動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，因此容積效率高；腔體有效容積大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，吸氣和排氣同時(shí)進(jìn)行而且無間斷，因此抽真空速度快。(3)在氣體通過腔體的過程中，當(dāng)其處在與進(jìn)口連通的腔室內(nèi)時(shí)，壓力連續(xù)下降；當(dāng)其處在與出口連通的腔室內(nèi)時(shí)，壓力連續(xù)上升。但是，不存在相鄰T形滑板和槽形滑板之 間的腔室同時(shí)與進(jìn)口和出口隔離并且被壓縮的狀態(tài)，即腔體內(nèi)部無壓縮。因此，氣體溫度變化很小，接近等溫過程。(4)由于吸氣和排氣過程都是連續(xù)不斷的，因此抽排比較均勻，脈動(dòng)輕微，噪聲低，
工作平穩(wěn)。(5)組合滑板在彈性元件張力的作用下長(zhǎng)度可變，因此具有磨損自動(dòng)補(bǔ)償能力，而且泵的容積效率穩(wěn)定。(6)由于轉(zhuǎn)子具有不可倒轉(zhuǎn)特性，同時(shí)轉(zhuǎn)子與定子和蓋板的配合使腔體具有靜態(tài)自密封能力，因此泵的定子-轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)止回閥的功能，使泵在停機(jī)時(shí)自動(dòng)閉鎖，避免發(fā)生倒吸現(xiàn)象發(fā)生。(7)組合滑板的長(zhǎng)度可變，因此對(duì)氣體中的顆粒塵埃等雜質(zhì)不敏感。(8)由于具有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)自密封特性，因此既可以采用普通油封方式改善定子-轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑和間隙密封，也可以通過選擇具有自潤(rùn)滑性能并且強(qiáng)度和耐腐蝕等其它性能也符合要求的材料加工泵體零件，制造干式泵。
(9)安裝方位不影響泵的工作性能。(10)可以不使用減速器，直接與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，因此能夠使真空系統(tǒng)以較小的空間占用和動(dòng)力損失獲得較大的抽氣量。(11)可以兼作水泵使用，因此適合于某些需要預(yù)先抽、排水或水汽的應(yīng)用場(chǎng)合，并且能夠使整個(gè)真空系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。


圖I是異型腔真空泵的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖，其中圖(a)為轉(zhuǎn)子處于任意轉(zhuǎn)動(dòng)位置的示意圖，圖(b)為滑板端部剛好分別處于異型柱面內(nèi)腔四個(gè)曲面銜接位置的示意圖；圖2是異型腔真空泵的縱向剖面圖；圖3是定子的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為定子的主視圖，圖(b)為定子的右視圖，圖(C)為定子的左視圖；圖4是轉(zhuǎn)子本體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為轉(zhuǎn)子本體的主視圖，圖(b)為轉(zhuǎn)子本體的左視圖，圖(C)為轉(zhuǎn)子本體的俯視圖；圖5是由兩塊T形滑板和彈性元件構(gòu)成的第一組合滑板的示意圖；圖6是由兩塊槽形滑板和彈性元件構(gòu)成的第二組合滑板的示意圖。圖7是最小限位曲面的示意圖。圖中1.定子，2.進(jìn)口，3.出口，4.第一卸荷槽，5.轉(zhuǎn)子本體，6.第一組合滑板，7.第二組合滑板，8.第一彈性元件，9.傳動(dòng)軸，10.定心軸，11.第二彈性元件，12.上蓋板,13.第一軸承孔，14.第二軸承孔,15.第一導(dǎo)流孔,16.第二導(dǎo)流孔,17.中間導(dǎo)流孔，18.側(cè)翼導(dǎo)流孔,19.第一導(dǎo)向槽,20.第二導(dǎo)向槽,21.第一彈性兀件的定位容孔,22.下蓋板，23.上端面，24.下端面，25. T形滑板的頂部，26.第二卸荷槽，27.定子的上端面，28.定子的下端面，29.槽形滑板的頂部，30.轉(zhuǎn)子本體的圓柱面，31.壓力平衡槽，32. T形滑板，33.槽形滑板，34.第二彈性元件的定位容孔。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI至圖7。本發(fā)明的異型腔真空泵包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口 2、出口3、第一卸荷槽4、第二卸荷槽26和壓力平衡槽31的定子I與安裝在定子I兩端面上的上蓋板12和下蓋板22構(gòu)成密封腔,在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子。定子I的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸，公共軸線為0 (見圖2、圖3);過渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線0上；過渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，即Pmax=R' _=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即Pmin=R' min=b。四分之一圓弧面AB的半徑R與過渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a。四分之一圓弧面CD的半徑r與過渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b。過渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過渡。過渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過渡。限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過渡。轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過渡。轉(zhuǎn)折平面DE的功能是防止轉(zhuǎn)子倒轉(zhuǎn)，其長(zhǎng)度不宜過大，只要能夠可靠地起到卡阻滑板的作用即可。如果不需要防止轉(zhuǎn)子倒轉(zhuǎn)，可以取消轉(zhuǎn)折平面DEdlg D與點(diǎn)E重合，相當(dāng)于將轉(zhuǎn)折平面DE的長(zhǎng)度取為零。不論是否設(shè)置轉(zhuǎn)折平面DE,限位曲面EA應(yīng)按以下條件設(shè)計(jì)過公共軸線0且垂直于0的任意直線被限位曲面EA和過渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度L。。，大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面CD的半徑之和，SPLce ^ R+r=a+b。過渡弧面BC的輪廓曲線稱為過渡曲線，該曲線的線形對(duì)泵的振動(dòng)特性和能量損耗特性有很大的影響，需要結(jié)合滑板的葉頂曲線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)谝?、第二兩塊組合滑板的葉頂曲線為正突三角形或者對(duì)稱突圓弧曲線時(shí)，過渡曲線滿足極坐標(biāo)方程式(I):
「 80(/i -r) 240(/ -/.) 192(Rn、p = R——~lO +^L04--~-6*(I)
MTlTT式中p表示過渡曲線的極徑，R彡p彡r，0表示過渡曲線的極角，限位曲面EA的輪廓曲線稱為限位曲線，應(yīng)根據(jù)過渡曲線設(shè)計(jì)，與方程(I)給出的過渡曲線對(duì)應(yīng)的限位曲線滿足方程式(2)p =及—轉(zhuǎn)+—192WV，⑵
TlTlITR>r' ^ r在式(2)中，如果取r' =r，則限位曲線與過渡曲線的形狀和尺寸完全相同。此時(shí)，限位曲面EA的E端與四分之一圓弧面CD的D端重合，轉(zhuǎn)折平面DE消失，異型柱面內(nèi)腔的輪廓曲線呈軸對(duì)稱形狀，而限位曲面EA可以用DA表示，參看圖7。異型腔真空泵采用這種形狀對(duì)稱的腔體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)雙向工作。定子I上的進(jìn)口 2開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，出口 3開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)，一般情況下，二者共軸。第一卸荷槽4和第二卸荷槽26均開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)。第一卸荷槽4的一端起于過渡弧面BC的C端，另一端與出口 3聯(lián)通。第一卸荷槽4的功能是消除氣阻現(xiàn)象，使氣體能夠全部從出口 3順利排出。第二卸荷槽26的一端起于過渡弧面BC的B端，另一端與出口 3聯(lián)通。第二卸荷槽26的功能，是在滑板接近出口時(shí)平衡其后部腔室與出口側(cè)的壓力。壓力平衡槽31開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，一端起于限位曲面EA的E端，另一端與進(jìn)口 2聯(lián)通。壓力平衡槽31的功能是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，使T形滑板6或槽形滑板7的前部與轉(zhuǎn)折過渡面DE之間形成的負(fù)壓區(qū)能夠及時(shí)釋放壓力。進(jìn)口 2與出口 3可根據(jù)需要加工連接結(jié)構(gòu)，例如管道螺紋。定子I的上端面和下端面均為光滑平面，二者相互平行并且垂直于異型柱面內(nèi)腔各弧面的母線。定子I的上端面27和下端面28應(yīng)有較高的平面度。制作定子I的材料，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐受腐蝕等技術(shù)要求選擇，例如鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、塑料等。上蓋板12和下蓋板22均為平板，其平面度應(yīng)與定子I的上端面27和下端面28匹配，能夠依靠平面配合與定子I的上端面27和下端面28與形成密封結(jié)構(gòu)，并可以控制與轉(zhuǎn)子端面的配合間隙。上蓋板12的中心加工有第一軸承孔13，下蓋板22的中心加工有第二軸承孔14，第一軸承孔13為通孔，第二軸承孔14為盲孔。兩塊蓋板的材料可以與腔體I的材料相同。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體5、第一組合滑板6和第二組合滑板7構(gòu)成。轉(zhuǎn)子本體5為加工有十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，圓柱體的上端同軸加工有傳動(dòng)軸9，圓柱體的下端同軸加工有定心軸10。轉(zhuǎn)子本體5的半徑R1與四分之一圓弧面⑶的半徑r相等，即R1=K轉(zhuǎn)子本體5的高度h與定子I的高度H相等，即h=H。轉(zhuǎn)子本體5上的十字交叉導(dǎo)向槽由第一導(dǎo)向槽19和第二導(dǎo)向槽20組成，這兩個(gè)導(dǎo)向槽的導(dǎo)向面都平行于轉(zhuǎn)子本體5的軸線O。第一導(dǎo)向 槽19和第二導(dǎo)向槽20均為中心對(duì)稱，每個(gè)導(dǎo)向槽的兩翼均沿轉(zhuǎn)子本體5的徑向切入轉(zhuǎn)子本體5 —定深度，切入段同時(shí)沿轉(zhuǎn)子本體5的軸線方向貫通。第一導(dǎo)向槽19的中部加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，該通孔使第一導(dǎo)向槽19沿轉(zhuǎn)子本體5的徑向貫通。第二導(dǎo)向槽20則在轉(zhuǎn)子本體5的上端面23和下端面24處各加工有一個(gè)矩形或圓形通孔，分別沿轉(zhuǎn)子本體的徑向貫通。轉(zhuǎn)子本體5的圓柱體中部加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體5的軸線0且與第二導(dǎo)向槽20平行的中間導(dǎo)流孔17，中間導(dǎo)流孔17將第二導(dǎo)向槽20位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通。轉(zhuǎn)子本體5的圓柱體在傳動(dòng)軸9根部附近和定心軸10根部附近各加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體5的軸線0且與第一導(dǎo)向槽19平行的側(cè)翼導(dǎo)流孔18，側(cè)翼導(dǎo)流孔18將第一導(dǎo)向槽19位于軸線0兩側(cè)的部分相互連通。制作轉(zhuǎn)子5的材料，應(yīng)根據(jù)工作介質(zhì)的性質(zhì)、工況參數(shù)以及其它因素確定，例如使用不銹鋼、銅合金、塑料等材料。第一組合滑板6由兩塊形狀和尺寸完全相同的T形滑板32和一個(gè)第一彈性元件8組合而成。T形滑板32的頂部25為半徑小于R1的圓弧面(也可以設(shè)計(jì)成其它形狀)，在底部靠近邊緣處加工有一第一導(dǎo)流孔15。為了安裝第一彈性元件8，可在T形滑板32底部邊緣處加工一彈簧容孔21。兩塊T形滑板的底部相互正對(duì)，第一彈性元件8位于兩塊T形滑板的底部之間，使兩塊T形滑板產(chǎn)生相互推力。第二組合滑板7由兩塊形狀和尺寸完全相同的槽形滑板33和兩個(gè)第二彈性元件11組合而成。槽形滑板33的頂部29的形狀與T形滑板32的頂部相同，在兩只槽腿的底部靠近邊緣處各加工有一第二導(dǎo)流孔16。為了安裝第二彈性元件11，可在槽形滑板33兩只槽腿的底部邊緣處各加工一彈簧容孔34。兩塊槽形滑板的槽腿相互正對(duì)，兩個(gè)第二彈性元件11分別位于兩對(duì)槽腿之間，使兩塊槽形滑板產(chǎn)生相互推力。T形滑板32的厚度應(yīng)與第一導(dǎo)向槽19的寬度相等，槽形滑板33的厚度應(yīng)與第二導(dǎo)向槽20的寬度相等。T形滑板32的高度Ii1和槽形滑板33的高度h2均應(yīng)等于轉(zhuǎn)子本體5的高度h，即hphfh。第一組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體5的第一導(dǎo)向槽19內(nèi)，第二組合滑板以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體5的第二導(dǎo)向槽20內(nèi)。T形滑板32的長(zhǎng)度L1、槽形滑板33的長(zhǎng)度L2與四分之一圓弧面AB的半徑R和四分之一圓弧面CD的半徑r之間應(yīng)滿足以下關(guān)系2L:芻 R+r,2L2 芻 R+r。制作T形滑板32和槽形滑板33的材料，應(yīng)與轉(zhuǎn)子本體5和定子I統(tǒng)一考慮，例如使用不銹鋼、銅合金、塑料等材料。制作第一彈性元件8和第二彈性元件11的材料，主要根據(jù)工作介質(zhì)的性質(zhì)、工況參數(shù)、工作壽命等因素確定，可以使用不銹鋼、銅合金、彈性塑料等材料。
轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體5上的傳動(dòng)軸9和定心軸10分別與上蓋板12的第一軸承孔13和下蓋板22的第二軸承孔14旋轉(zhuǎn)配合，可以在密封腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體5的圓柱面30與異型面內(nèi)腔的四分之一圓弧面CD的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體5的上端面23與上蓋板12的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體5的下端面24與下蓋板22的滑動(dòng)配合、第一組合滑板6和第二組合滑板7與異型面內(nèi)腔的四分之一圓弧面AB的滑動(dòng)配合，以及第一組合滑板6與第一導(dǎo)向槽19的滑動(dòng)配合和第二組合滑板7與第二導(dǎo)向槽20的滑動(dòng)配合，構(gòu)成防內(nèi)泄動(dòng)密封系統(tǒng)。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板6的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的T形滑板32的第一導(dǎo)流孔15應(yīng)與轉(zhuǎn)子本體5的中間導(dǎo)流孔17剛好處于同軸位置，將第二導(dǎo)向槽19的兩側(cè)連通；此時(shí)，第二組合滑板7處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的槽形滑板33在第二彈性元件11的推力和槽形滑板33自身離心力的作用下，其頂端29與限位曲面EA保持接觸。當(dāng)?shù)诙M合滑板7的兩端分別處在 四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的槽形滑板33的第二導(dǎo)流孔16應(yīng)與轉(zhuǎn)子本體5的側(cè)翼導(dǎo)流孔18剛好處于同軸位置，將第一導(dǎo)向槽19的兩側(cè)連通；此時(shí)，第一組合滑板6處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板32在第一彈性元件8的推力和T形滑板32自身離心力的作用下，其頂端25與限位曲面EA保持接觸。組裝程序一、將兩塊T形滑板32對(duì)插到第一導(dǎo)向槽19內(nèi)。對(duì)插前，先在兩塊T形滑板32之間裝入第一彈性元件8。兩塊T形滑板32和第一彈性元件8組裝在一起，構(gòu)成第一組合滑板6。然后，將兩塊槽形滑板33對(duì)插到第二導(dǎo)向槽20內(nèi)，對(duì)插前，先在兩塊槽形滑板33之間裝入第二彈性元件11。兩塊槽形滑板33和第二彈性元件11組裝在一起，構(gòu)成第二組合滑板7。第一組合滑板6和第二組合滑板7與轉(zhuǎn)子本體5的組合體，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。二、將轉(zhuǎn)子插入定子I的內(nèi)腔，使轉(zhuǎn)子本體5的圓柱面與異型面內(nèi)腔的四分之一圓弧面CD配合，然后使轉(zhuǎn)子本體5上的傳動(dòng)軸9和定心軸10分別與上蓋板12的第一軸承孔13和下蓋板22的第二軸承孔14配合，用螺釘把上蓋板12和下蓋板22分別固定在定子I的上端面27和下端面28上，形成密封腔體。動(dòng)作要求異型腔真空泵處于運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)時(shí)，由外部轉(zhuǎn)動(dòng)力偶通過傳動(dòng)軸9使轉(zhuǎn)子按A-B-C-D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，異型面內(nèi)腔的過渡弧面BC推動(dòng)第一組合滑板和第二組組合滑板交叉滑動(dòng)，將氣體從進(jìn)口 2吸入，由出口 3壓出。異型腔真空泵處于非運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)且出口側(cè)的氣體壓力大于進(jìn)口側(cè)的氣體壓力時(shí)，轉(zhuǎn)折平面DE對(duì)處在限位曲面EA區(qū)域內(nèi)并與限位曲面EA保持接觸的T形滑板32或槽形滑板33起卡阻作用，使轉(zhuǎn)子不能倒轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑與密封在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)為異型腔真空泵設(shè)計(jì)油封系統(tǒng)。例如，采用旋片式真空泵常用的潤(rùn)滑方式改善定子-轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑和間隙密封，以保證泵能夠達(dá)到最佳工作狀態(tài)。也可以通過選擇具有自潤(rùn)滑性能，并且強(qiáng)度和耐腐蝕等其它性能也符合要求的材料，設(shè)計(jì)泵體零件，開發(fā)干式泵。
工作原理一、抽真空將進(jìn)口 2與需要抽真空的密閉容器連接，當(dāng)傳動(dòng)軸9受到外力偶作用帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按A-B-C-D方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果兩副組合滑板之一(設(shè)為第二組合滑板7)的上半部由四分之一圓弧面AB的A端向B端轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一組合滑板(第一組合滑板6)的上半部由過渡弧面BC的B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)。在此過程中，由于AB區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)子與腔體的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)副理論上均為零間隙配合，故第二組合滑板7的左側(cè)因腔體的體積連續(xù)變大而形成負(fù)壓，將氣體從進(jìn)口 2吸入腔體；與此同時(shí)，第二組合滑板7右側(cè)腔體的體積連續(xù)減小，將氣體從出口 3壓出。當(dāng)?shù)诙M合滑板7轉(zhuǎn)到BD位置而第一組合滑板6轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，二者交換角色，并重復(fù)以上過程。轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組合滑板6與第二組合滑板7的交替動(dòng)作亦連續(xù)進(jìn)行，使密閉容器內(nèi)的氣體壓力不斷下降，直至達(dá)到極限真空度。
二、組合滑板的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)第一組合滑板6的初始位置為BD，第二組合滑板7的初始位置為AC。此時(shí)，第一組合滑板6的右端(上端)位于1/4圓弧面AB與過渡弧面BC的交界處，左端(下端)位于1/4圓弧面⑶與轉(zhuǎn)折平面DE的交界處；第二組合滑板7的左端(上端)位于1/4圓弧面AB與限位曲面EA的交界處，右端(下端)位于過渡弧面BC與1/4圓弧面CD的交界處，如圖I(b)所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子按A — B — C — D方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩塊組合滑板與轉(zhuǎn)子本體5 —同轉(zhuǎn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)子本體5上交叉滑動(dòng)。第二組合滑板7在由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置的過程中，其上下兩端分別與內(nèi)腔的1/4圓弧面AB和1/4圓弧面CD保持彈性接觸，因此第二組合滑板7的長(zhǎng)度不變，并且相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體5保持靜止。同時(shí)，第一組合滑板6的右端沿過渡弧面BC由B端向C端轉(zhuǎn)動(dòng)，其左端則在限位曲面EA區(qū)域內(nèi)由E端向A端轉(zhuǎn)動(dòng)；第一組合滑板6的左端進(jìn)入限位曲面EA區(qū)域后，第一彈性元件8的推力使第一組合滑板6的長(zhǎng)度增大，其左端與限位曲面EA接觸；隨著第一組合滑板6的右端沿過渡弧面BC由B端轉(zhuǎn)到C端，過渡弧面BC的極徑連續(xù)減小，推動(dòng)第一組合滑板6在第一導(dǎo)向槽內(nèi)向左19滑移，同時(shí)第一組合滑板
6的左端沿限位曲面EA滑動(dòng)，直至到達(dá)A端，此時(shí)第一組合滑板6的右端到達(dá)過渡弧面BC的C端。當(dāng)?shù)谝唤M合滑板6轉(zhuǎn)到AC位置而第二組合滑板7轉(zhuǎn)到BD位置時(shí)，兩塊組合滑板交換動(dòng)作，重復(fù)前面90°的旋轉(zhuǎn)過程。之后，當(dāng)?shù)谝唤M合滑板6和第二組合滑板7周期性地重復(fù)以上動(dòng)作。三、壓力平衡槽的作用異型腔真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每當(dāng)一片滑板沿限位曲面EA從E端向進(jìn)口 2滑動(dòng)時(shí)，該滑板后部腔體的體積連續(xù)增大，產(chǎn)生負(fù)壓，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用。定子上加工有壓力平衡槽31后，進(jìn)口 2與的滑板后部腔體時(shí)刻處于連通狀態(tài)，因此這一負(fù)壓被消除。四、卸荷槽的作用異型腔真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每當(dāng)一片滑板沿過渡弧面BC從B端向出口 3滑動(dòng)時(shí)，該滑板后部腔體的體積連續(xù)減小，腔體內(nèi)氣體壓力增大，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用；此時(shí)，定子I上的第二卸荷槽26將出口 3與該滑板后部的腔體連通，起釋放壓力的作用。類似地，每當(dāng)一片滑板沿過渡弧面BC從出口 3向C端滑動(dòng)時(shí)，該滑板前部腔體的體積連續(xù)減小，壓力增大，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)阻抗力矩作用；此時(shí)，定子I上的第一卸荷槽4將出口3與的滑板前部腔體連通，使這一壓力得到釋放。
第二卸荷槽26可以取消。如果不設(shè)第二卸荷槽26，滑板在沿過渡弧面BC從B端向出口 3滑動(dòng)的過程中，其后部腔體內(nèi)的氣體受到壓縮，因此當(dāng)這部分腔體與出口 3連同時(shí)，可以減輕出口側(cè)氣體向腔體內(nèi)反沖的作用。五、導(dǎo)流孔的作用當(dāng)?shù)谝唤M合滑板6由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第二組合滑板7由BD位置轉(zhuǎn)到AC位置時(shí)，第一組合滑板6相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體5保持靜止，第二組合滑板7則在轉(zhuǎn)子本體5的第二導(dǎo)向槽20內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此過程中，位于第一組合滑板6下部的T形滑板32上的第一導(dǎo)流孔15與轉(zhuǎn)子本體5上的中間導(dǎo)流孔17處于同軸位置，將第二組合滑板7的兩塊槽形滑板33之間的左右兩個(gè)腔室連通。由于第二組合滑板7向左滑動(dòng)，左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓，而右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，因此右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過中間導(dǎo)流孔17和第一導(dǎo)流孔15流入左側(cè)腔室，不會(huì)發(fā)生氣阻，使轉(zhuǎn)子能夠順利轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，導(dǎo)流孔對(duì)第二組合滑板7的滑動(dòng)還有一定的阻尼作用，可以減弱第二組合滑板7對(duì)定子的沖擊力。類似地，當(dāng)?shù)诙M合滑板7由AC位置轉(zhuǎn)到BD位置而第一組合滑板6由BD位置轉(zhuǎn) 到AC位置時(shí)，第二組合滑板7相對(duì)于轉(zhuǎn)子本體5保持靜止，第一組合滑板6則在轉(zhuǎn)子本體5的第一導(dǎo)向槽19內(nèi)向左側(cè)滑動(dòng)。在此過程中，位于第二組合滑板7下部的槽形滑板33上的第二導(dǎo)流孔16與轉(zhuǎn)子本體上的側(cè)翼導(dǎo)流孔18處于同軸位置，將第一組合滑板6的兩塊T形滑板32之間的左右兩個(gè)腔室連通。由于第一組合滑板6向左滑動(dòng)，左側(cè)腔室的體積連續(xù)增大形成負(fù)壓而右側(cè)腔室的體積連續(xù)減小形成正壓，因此右側(cè)腔室內(nèi)的氣體通過側(cè)翼導(dǎo)流孔18和第二導(dǎo)流孔16流入左側(cè)腔室，不會(huì)發(fā)生氣阻，使轉(zhuǎn)子能夠順利轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，導(dǎo)流孔對(duì)第一組合滑板6的滑動(dòng)還有一定的阻尼作用，可以減弱第一組合滑板6對(duì)定子的沖擊力。
權(quán)利要求
1.異型腔真空泵，其特征是包括由帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)ロ(2)、出口(3)、第一卸荷槽(4)、第二卸荷槽(26)和壓カ平衡槽(31)的定子(I)與安裝在定子(I)兩端面上的上蓋板(12)和下蓋板(22)構(gòu)成密封腔,在密封腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子； 定子(I)的異型柱面內(nèi)腔由四分之一圓弧面AB、過渡弧面BC、四分之一圓弧面⑶、轉(zhuǎn)折平面DE和限位曲面EA依次銜接構(gòu)成；四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶共軸；過渡弧面BC上B端和C端的曲率中心位于四分之一圓弧面AB與四分之一圓弧面⑶的公共軸線O上；過渡弧面BC的極徑P和曲率半徑R'由B端到C端連續(xù)減小，在B端處的極徑P和曲率半徑R'最大且相等，S卩Pmax=R' max=a，在C端處的極徑P和曲率半徑R'最小且相等，即 Pmin=R' min=b ； 四分之一圓弧面AB的半徑R與過渡弧面BC的最大曲率半徑a長(zhǎng)度相等，即R=a ;四分之一圓弧面CD的半徑r與過渡弧面BC的最小曲率半徑b長(zhǎng)度相等，即r=b ;過渡弧面BC與四分之一圓弧面AB在B端相切，形成光滑過渡；過渡弧面BC與四分之一圓弧面CD在C端相切，形成光滑過渡；限位曲面EA與四分之一圓弧面AB在A端相切，形成光滑過渡；轉(zhuǎn)折平面DE與四分之一圓弧面⑶在D端相交，與限位曲面EA在E端相交，形成由四分之一圓弧面CD到限位曲面EA的階梯過渡；限位曲面EA滿足以下條件 過四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面CD的公共軸線O且垂直于O的任意直線被限位曲面EA和過渡弧面BC所截線段ce的長(zhǎng)度Lee,大于或等于四分之一圓弧面AB和四分之一圓弧面⑶的半徑之和，即Lce き R+r=a+b ； 定子(I)上的進(jìn)ロ(2)開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，出口(3)開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；第一卸荷槽(4)和第二卸荷槽(26)均開設(shè)在過渡弧面BC的區(qū)域內(nèi)；第一卸荷槽(4)的一端起于過渡弧面BC的C端，另一端與出ロ(3)聯(lián)通；第二卸荷槽(26)的一端起于過渡弧面BC的B端，另一端與出ロ(3)聯(lián)通；壓力平衡槽(31)開設(shè)在限位曲面EA的區(qū)域內(nèi)，一端起于限位曲面EA的E端，另一端與進(jìn)ロ(2)聯(lián)通；定子(I)的上端面(27)和下端面(28)均為光滑平面，二者相互平行，并且垂直于異型柱面內(nèi)腔各弧面的母線； 上蓋板(12)和下蓋板(22)均為平板，利用螺釘分別與定子(I)的上端面(27)和下端面固定，形成密封腔；上蓋板(12)的中心加工有第一軸承孔(13)，下蓋板(22)的中心加工有第二軸承孔(14)，第一軸承孔(13)為通孔，第二軸承孔(14)為盲孔； 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體(5)、第一組合滑板(6)和第二組合滑板(7)構(gòu)成；轉(zhuǎn)子本體(5)為中部加工有十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，圓柱體的上端同軸加工有傳動(dòng)軸(9 )，圓柱體的下端同軸加工有定心軸(10);轉(zhuǎn)子本體(5)的半徑R1與四分之一圓弧面⑶的半徑r相等，即R1=r ；轉(zhuǎn)子本體(5)的高度h與定子(I)的高度H相等，即h=H ;轉(zhuǎn)子本體(5)上的十字交叉導(dǎo)向槽由第一導(dǎo)向槽(19)和第二導(dǎo)向槽(20)組成，這兩個(gè)導(dǎo)向槽的導(dǎo)向面都平行于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O ;第一導(dǎo)向槽(19)和第二導(dǎo)向槽(20)均為中心對(duì)稱，每個(gè)導(dǎo)向槽的兩翼均沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向切入轉(zhuǎn)子本體(5) —定深度，切入段同時(shí)沿轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線方向貫通；第一導(dǎo)向槽(19)的中部加工有ー個(gè)矩形或圓形通孔，該通孔使第一導(dǎo)向槽(19)沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向貫通；第二導(dǎo)向槽(20)在轉(zhuǎn)子本體(5)的上端面(23)和下端面(24)處各加エ有ー個(gè)矩形或圓形通孔，分別沿轉(zhuǎn)子本體(5)的徑向貫通；轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱體中部加エ有ー垂直于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O且與第二導(dǎo)向槽(20)平行的中間導(dǎo)流孔(17)，將第二導(dǎo)向槽(20)位于軸線O兩側(cè)的部分相互連通；轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱體在傳動(dòng)軸(9)根部附近和定心軸(10)根部附近各加工有一垂直于轉(zhuǎn)子本體(5)的軸線O且與第一導(dǎo)向槽(19)平行的側(cè)翼導(dǎo)流孔(18)，將第一導(dǎo)向槽(19)位于軸線O兩側(cè)的部分相互連通； 第一組合滑板(6)由兩塊形狀和尺寸完全相同的T形滑板(32)和ー個(gè)第一弾性元件(8)組合而成；T形滑板(32)的頂部(25)為圓弧面，弧面半徑小于或等于轉(zhuǎn)子本體(5)的半徑R1 ;在T形滑板(32)的底部靠近邊緣處加工有一第一導(dǎo)流孔(15)，在底部端面加工有第一弾性元件(8)的定位容孔(21);兩塊T形滑板(32)的底部相互正對(duì)，第一弾性元件(8)位于兩塊T形滑板(32)之間，使兩塊T形滑板(32)產(chǎn)生相互推力；第二組合滑板(7)由兩塊形狀和尺寸完全相同的槽形滑板(33)和兩個(gè)第二弾性元件(11)組合而成；槽形滑板(33)頂部(29)的形狀與T形滑板(32)頂部的形狀相同，在槽形滑板(33)兩只槽腿的底 部靠近邊緣處各加工有一第二導(dǎo)流孔(16)，在兩只槽腿的底部端面各加工有第二弾性元件(11)的定位容孔(34);兩塊槽形滑板的槽腿相互正對(duì)，兩個(gè)第二弾性元件(11)分別位于兩對(duì)槽腿之間，使兩塊槽形滑板(33)產(chǎn)生相互推力；T形滑板(32)的厚度與第一導(dǎo)向槽(19)的寬度相等，槽形滑板(33)的厚度與第二導(dǎo)向槽(20)的寬度相等；Τ形滑板(32)的高度Ii1和槽形滑板(33)的高度h2均等于轉(zhuǎn)子本體(5)的高度h，即hfhfh ;第一組合滑板(6)以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體(5)的第一導(dǎo)向槽(19)內(nèi)，第二組合滑板(7)以滑動(dòng)配合方式安裝在轉(zhuǎn)子本體(5)的第二導(dǎo)向槽(20)內(nèi)；T形滑板(32)的長(zhǎng)度L1、槽形滑板(33)的長(zhǎng)度L2與四分之一圓弧面AB的半徑R和四分之一圓弧面⑶的半徑r滿足關(guān)系JL1含R+r,2 L2 = R+r ； 轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體(5)上的傳動(dòng)軸(9)和定心軸(10)分別與上蓋板(12)的第一軸承孔(13)和下蓋板(22)的第二軸承孔(14)旋轉(zhuǎn)配合；同時(shí)，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子本體(5)的圓柱面(30)與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面⑶的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體(5)的上端面(23)與上蓋板(12)的滑動(dòng)配合、轉(zhuǎn)子本體(5)的下端面(24)與下蓋板(22)的滑動(dòng)配合、第一組合滑板(6)和第二組合滑板(7)與異型柱面內(nèi)腔的四分之一圓弧面AB的滑動(dòng)配合，以及第ー組合滑板(6)與第一導(dǎo)向槽(19)的滑動(dòng)配合和第二組合滑板(7)與第二導(dǎo)向槽(20)的滑動(dòng)配合，構(gòu)成防內(nèi)泄動(dòng)密封系統(tǒng)； 當(dāng)?shù)谝唤M合滑板(6)的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)時(shí)，處在四分之一圓弧面CD區(qū)域內(nèi)的T形滑板(32)的第一導(dǎo)流孔(15)與轉(zhuǎn)子本體(5)的中間導(dǎo)流孔(17)處于同軸位置，將第二導(dǎo)向槽(19)的兩側(cè)連通，此時(shí)，第二組合滑板(7)處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的槽形滑板(33)在第二弾性元件(11)的推力和槽形滑板(33)自身離心カ的作用下，其頂端(29)與限位曲面EA保持接觸；當(dāng)?shù)诙M合滑板(7)的兩端分別處在四分之一圓弧面AB區(qū)域內(nèi)和四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)時(shí),處在四分之一圓弧面⑶區(qū)域內(nèi)的槽形滑板(33)的第二導(dǎo)流孔(16)與轉(zhuǎn)子本體(5)的側(cè)翼導(dǎo)流孔(18)處于同軸位置，將第一導(dǎo)向槽(19)的兩側(cè)連通，此時(shí)，第一組合滑板(6)處于限位曲面EA區(qū)域內(nèi)的T形滑板(32)在第一弾性元件(8)的推力和T形滑板(32)自身離心カ的作用下，其頂端(25)與限位曲面EA保持接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異型腔真空泵，其特征是定子內(nèi)腔過渡弧面BC的輪廓曲線，即過渡曲線，當(dāng)?shù)谝?、第二兩副組合滑板(6、7)的葉頂為正突三角形或者對(duì)稱突圓弧曲線時(shí)，過渡曲線滿足極坐標(biāo)方程式(I)
全文摘要
本發(fā)明公開的的異型腔真空泵，包括定子、轉(zhuǎn)子。定子為帶有異型柱面內(nèi)腔、進(jìn)口和出口的柱體，異型柱面內(nèi)腔由兩個(gè)圓弧面和兩個(gè)非圓弧面組合而成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體和兩對(duì)組合滑板組成，轉(zhuǎn)子本體為加工有傳動(dòng)軸、定心軸和十字交叉導(dǎo)向槽的圓柱體，兩對(duì)組合滑板垂直安裝在導(dǎo)向槽內(nèi)。蓋板為加工有軸承孔的平板。定子的兩個(gè)端面與蓋板配合，構(gòu)成密封腔，轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)軸和定心軸與蓋板上的軸承孔配合。外部驅(qū)動(dòng)力偶通過傳動(dòng)軸使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，異型柱面內(nèi)腔的組合弧面與轉(zhuǎn)子配合，控制兩對(duì)組合滑板交叉滑動(dòng)，將氣體從進(jìn)口吸入，由出口壓出，在進(jìn)口區(qū)域形成負(fù)壓。
文檔編號(hào)F04C29/00GK102678553SQ20121017475
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者呂榮坤, 雷華, 高文通, 魯陽(yáng) 申請(qǐng)人:寧波市鄞州富春精密鑄造有限公司