一種磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及真空獲得設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種便于調(diào)整磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布的葉輪結(jié)構(gòu)。該磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子主軸、葉輪桶、葉輪和葉片組成，所述葉輪桶設(shè)置在葉輪的下方，轉(zhuǎn)子主軸設(shè)置在葉輪中并與葉輪相連，在葉輪上設(shè)置有葉片，在所述葉輪上設(shè)置有螺釘孔，所述螺釘孔在葉輪上端面和/或葉輪最下層葉片間隙處沿著圓周按一定的角度分布。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單容易、調(diào)整效率高且不會額外增加電磁控制壓力的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及真空獲得設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種便于調(diào)整磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布的葉輪結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]分子泵是一種真空獲得設(shè)備，它通過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把動(dòng)能傳遞給其所在封閉空間的氣體分子，使氣體分子獲得定向高速，從而使氣體被壓縮，并被驅(qū)向排氣口，再被連接在排氣口的前級泵抽走，從而獲得我們所需的高真空環(huán)境。磁懸浮分子泵是采用磁懸浮軸承將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(包括磁懸浮主軸和葉輪)穩(wěn)定地懸浮在空中，轉(zhuǎn)子在工作中與定子沒有機(jī)械接觸，具有無機(jī)械磨損、低能耗、高轉(zhuǎn)速、低噪聲、無需潤滑、使用壽命長、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前磁懸浮分子泵已廣泛應(yīng)用于高真空度、高潔凈度真空環(huán)境的獲得等領(lǐng)域中。
[0003]由于磁懸浮分子泵在工作時(shí)定轉(zhuǎn)子之間不直接接觸，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的懸浮和旋轉(zhuǎn)都是由電磁力控制，在同樣的結(jié)構(gòu)尺寸下，磁懸浮軸承的剛度要低于傳統(tǒng)的接觸軸承，且其工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)軸承，因此磁懸浮分子泵對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度和質(zhì)量均衡分布要求十分嚴(yán)格。在現(xiàn)有的加工技術(shù)條件下，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度較容易保證，但是質(zhì)量均衡分布卻難以實(shí)現(xiàn)，主要有以下原因:1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由磁懸浮主軸和葉輪組成，以葉輪直徑為225毫米的磁懸浮分子泵為例，磁懸浮主軸重約1.5千克，葉輪重約3千克，從圖1可以看出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)心處在不穩(wěn)定位置。2、主軸幾乎是一圓柱形，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量均衡分布容易實(shí)現(xiàn)，但其不占主導(dǎo)地位，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量分布是否均衡主要取決于葉輪，葉輪不僅質(zhì)量占比大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度高，在現(xiàn)有的加工技術(shù)下，通常會產(chǎn)生f 10克的質(zhì)量不均衡分布。一般當(dāng)磁懸浮分子泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布超過10毫克時(shí)，該不均衡質(zhì)量分布將使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重心與軸心間產(chǎn)生一個(gè)較大的偏心距，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)升速過程中，這個(gè)不均衡質(zhì)量引起的巨大的離心力會造成轉(zhuǎn)子的橫向機(jī)械振動(dòng)。在這種情況下，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)往往達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，即使到了額定轉(zhuǎn)速，工作狀態(tài)也不能保持穩(wěn)定。
[0004]針對以上問題，目前普遍采用的方法主要如下:方法1、通過電磁控制，在穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，引入偏心估計(jì)和磁力補(bǔ)償，利用轉(zhuǎn)子系統(tǒng)因質(zhì)量不均衡分布引起的振動(dòng)參數(shù)，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)質(zhì)量不均衡分布量和位移負(fù)剛度進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)因質(zhì)量不均衡分布所引起的振動(dòng)控制，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)能夠在工作過程中高精度地繞慣性主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。但是這個(gè)方法會給磁懸浮分子泵的電磁控制系統(tǒng)帶來巨大的壓力而且也會影響磁懸浮分子泵的整體性能，并帶來更多的發(fā)熱和能量損耗，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布量超過I克時(shí)這個(gè)辦法已基本無效了。方法2、通過簡單的物理去重，利用動(dòng)平衡設(shè)備檢測出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布情況后在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁主軸上進(jìn)行去重，這種方法可以解決轉(zhuǎn)子系統(tǒng)Hg左右的質(zhì)量分布不均衡量，但是操作復(fù)雜、效率低，而且電磁主軸的材質(zhì)主要是鋼材不容易去重，另外轉(zhuǎn)子系統(tǒng)拆裝一次，也容易導(dǎo)致其質(zhì)量不均衡分布的改變。實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對以上情況，為了能夠簡便有效的解決主要由葉輪加工帶來的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)過大的整體質(zhì)量不均衡分布，提高磁懸浮分子泵的整體性能，本實(shí)用新型提供了如下一種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單容易、調(diào)整效率高且不會額外增加電磁控制壓力的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子主軸、葉輪桶、葉輪和葉片組成，所述葉輪桶設(shè)置在葉輪的下方，轉(zhuǎn)子主軸設(shè)置在葉輪中并與葉輪相連，在葉輪上設(shè)置有葉片，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:在所述葉輪上設(shè)置有螺釘孔，所述螺釘孔在葉輪上端面和/或葉輪最下層葉片間隙處沿著圓周按一定的角度分布。
[0007]本實(shí)用新型所述的螺釘孔在葉輪上端面葉片間隙處沿著圓周按18、30或36度的角度分布。
[0008]本實(shí)用新型所述的螺釘孔在葉輪最下層葉片間隙處沿著圓周按15、18或30度的角度分布。
[0009]本實(shí)用新型所述的螺釘孔的孔深10-15毫米。
[0010]本實(shí)用新型所述的螺釘孔的孔徑大小為Μ4、Μ5或Μ6。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)效果:采用了本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的葉輪之后，能夠有效的解決在現(xiàn)有技術(shù)條件下葉輪加工難，加工精度難以保證所帶來的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)較大的質(zhì)量不均衡分布這個(gè)難點(diǎn)。使用了本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的葉輪之后，在調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量分布不均衡的時(shí)，不需要再增加磁懸浮分子泵電磁 控制系統(tǒng)的調(diào)試難度，也不需要將磁懸浮主軸和葉輪反復(fù)拆離對磁懸浮主軸進(jìn)行去重，可以將磁懸浮主軸和葉輪作為一個(gè)整體來調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布，且操作簡單、方便、高效，只需要通過動(dòng)平衡程序，檢測出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布情況，就可以選擇合適的螺釘進(jìn)行質(zhì)量補(bǔ)償，從而達(dá)到矯正轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的慣性主軸的目的。本實(shí)用新型可以從根本上解決轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布的問題，且調(diào)整能力大(20克左右)，一般都能滿足現(xiàn)有技術(shù)情況下加工出來的葉輪，提高了原材料的使用率，降低了原材料的損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的俯視示意圖。
[0014]標(biāo)號說明:轉(zhuǎn)子主軸1、葉輪桶2、葉輪3、葉片4、橫向螺釘孔5、縱向螺釘孔6。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
[0016]本實(shí)施例的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子主軸1、葉輪桶2、葉輪3和葉片4組成，所述葉輪桶2設(shè)置在葉輪3的下方，轉(zhuǎn)子主軸I設(shè)置在葉輪3的軸線上，并與葉輪3固定相連，在葉輪3上設(shè)置有葉片4，在葉輪3上端面葉片4間隙處沿著圓周每隔α角分布有一個(gè)縱向螺釘孔6，α角在本實(shí)施例中為36度。在葉輪3最下層葉片4間隙處沿著圓周每隔β角分布有一個(gè)橫向螺釘孔5, β角在本實(shí)施例中為18度。
[0017]針對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布主要是由質(zhì)量占比大、加工難度高的葉輪部分引起的，我們就主要從葉輪部分下手，在現(xiàn)有的加工條件下，通過改變?nèi)~輪部分的設(shè)計(jì)增加其調(diào)整自身質(zhì)量均衡分布的能力。如圖1、圖2所示，分別在葉輪3上端面和最下層葉片4間隙處均勻的打一周螺紋孔，上端面每隔α角打一個(gè)孔(α可根據(jù)需要取18、30、36度等)，孔深20-25毫米；最下層葉片4間隙處每隔β角打一個(gè)孔(β可根據(jù)需要取15、18、30度等)，孔深10-15毫米?？讖酱笮】筛鶕?jù)需要取Μ4、Μ5或Μ6。這個(gè)設(shè)計(jì)給葉輪3提供了一種可以通過加重來改變其質(zhì)量分布的方法。當(dāng)檢測出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布的情況時(shí)，通過簡單的在葉輪3上對應(yīng)相位的螺紋孔內(nèi)添加金屬材質(zhì)的螺釘，就可以達(dá)到調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量分布不均衡的目的。
[0018]下面具體闡述一下運(yùn)用本實(shí)用新型能夠調(diào)整的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不均衡分布的大小和操作方法。為簡單起見首先假設(shè)葉輪上下兩處都打的螺紋孔孔徑大小都是Μ4，螺釘選用銅材質(zhì)，上端面α取30度，孔深20毫米，單個(gè)螺紋孔內(nèi)在螺釘不突出的情況下可以添加
1.45克的質(zhì)量；最下層葉片間隙處β也取30度，孔深10毫米，單個(gè)孔在螺釘不突出的情況下可以添加0.73克的質(zhì)量，上下兩處螺紋孔位置一一對應(yīng)(當(dāng)上下兩處α、β角度不一致時(shí)，則確定一個(gè)起始角度對應(yīng)即可)。當(dāng)檢測出如圖2中所示A點(diǎn)方向需要添加一個(gè)質(zhì)量來調(diào)整轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量不均衡分布時(shí)，我們可以以A點(diǎn)為中心，延圓周向兩端螺紋孔中添加銅質(zhì)螺釘(根據(jù)質(zhì)量分布幾何學(xué)原理，兩端延伸均不能超過圓周的四分之一)，則上下兩處都能以A點(diǎn)為中心，向包括A點(diǎn)在內(nèi)的5個(gè)螺紋孔中添加螺釘增加A點(diǎn)相位方向的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量分解在葉輪上端面可以添加1.45*(l+2cos30° +2cos60° )克等于5.41克對A點(diǎn)方向的質(zhì)量補(bǔ)償，葉輪最下層葉片間隙處的螺紋孔可以添加0.73* (l+2cos30° +2cos60° )克等于2.72克，總計(jì)可以在A點(diǎn)方向添加(5.41+2.72)克即8.13克對A點(diǎn)方向的質(zhì)量補(bǔ)償。若換用鉛質(zhì)螺釘，由于鉛的密度是11.34克/立方厘米，而銅的密度是8.9克/立方厘米，則最多可補(bǔ)償質(zhì)量為10.36克。
[0019]在這種設(shè)計(jì)下能 補(bǔ)償由于葉輪加工帶來的10克以內(nèi)的質(zhì)量分布不均衡。當(dāng)葉輪的質(zhì)量不均衡分布超過10克時(shí)，可以將孔打大至M5或M6，同時(shí)選用密度較大的金屬制成的螺釘。因此按照這個(gè)設(shè)計(jì)，通過在葉輪上端面和最下層葉片間隙處打螺釘孔，利用添加合適的金屬螺釘來補(bǔ)償葉輪加工帶來的質(zhì)量不均衡分布，可以有效的解決由于葉輪加工精度不夠帶來的20克以內(nèi)的質(zhì)量不均衡分布誤差。
【權(quán)利要求】
1.一種磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子主軸、葉輪桶、葉輪和葉片組成，所述葉輪桶設(shè)置在葉輪的下方，轉(zhuǎn)子主軸設(shè)置在葉輪中并與葉輪相連，在葉輪上設(shè)置有葉片，其特征是:在所述葉輪上設(shè)置有螺釘孔，所述螺釘孔在葉輪上端面和/或葉輪最下層葉片間隙處沿著圓周按一定的角度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征是:所述螺釘孔在葉輪上端面葉片間隙處沿著圓周按18、30或36度的角度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征是:所述螺釘孔在葉輪最下層葉片間隙處沿著圓周按15、18或30度的角度分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征是:所述螺釘孔的孔深10-15毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的磁懸浮分子泵的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征是:所述螺釘孔的孔徑大小為Μ4、Μ5或Μ6。`
【文檔編號】F04D29/32GK203532324SQ201320601525
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】洪申平, 俞天野, 項(xiàng)海銘, 沙宏磊, 張亮 申請人:天津飛旋科技研發(fā)有限公司