小型涡轮分子泵静叶片设计与成型技术

2013-03-21 陶继忠 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

  针对某小型涡轮分子泵的涡轮级,采用数值仿真方法分析了静叶片的结构参数与抽速和压比的关系,计算了叶片成型过程中应力分布,研究了叶片扭转成型工艺。

  通过合格品研发,提高了设汁目标的标准,印证了中心句提出来的静叶轮叶片设汁与注塑成型的技术是正规、行得通的。

  涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶片和静止叶片间的相向运动,将气体分子从高真空区“驱赶”至低真空区,然后由前级泵排入大气,从而达到抽真空的目的。经过多年的技术进步和应用改进,涡轮分子泵以其抽气性能高、污染小、耗能低等优势,在真空应用领域已经得到了广泛应用。目前,涡轮分子泵已经成为质谱分析真空检漏、高能束焊接、半导体制造、高能加速等高端仪器和设备的关键功能部件,用于获得洁净的高真空环境。本文在研制某新型分子泵时,对静叶片的设计和成型技术进行了探索,取得了良好效果。

1、静叶片优化设计

  涡轮分子泵的抽气特性主要体现为泵的抽速和压缩比,它们不仅与每级叶片的抽气特性相关,也依赖于多级叶片的组合方式。泵的压缩比与叶轮级数成指数关系,因此增加叶轮级数是提高压缩比的最有效途径。出于小型化的考虑,希望每级叶轮高度h 尽量小,这样在有限的空间内可放置尽量多级的叶轮,从而提高压缩比。根据几何关系可知,叶轮高度h 主要由叶片弦长b 和叶片角α 确定(由于叶片厚度比叶片弦长少一个数量级,暂忽略不计),即如式(1)。

小型涡轮分子泵静叶片设计与成型技术

  静桨叶叶尖多选取扭制桨叶叶尖,扭制桨叶叶尖的桨叶叶尖弦长类似约相等于叶顶圆弧长,也就约相等于叶顶圆外长与桨叶叶尖数z 的商。由此桨叶的轴上厚度可写为下式: h ≈(2πR/z)·sin α (2)   由式(2)内见,添加叶尖数或缩小叶尖角可以效的大大减少转子间距h,因此叶尖角的缩小可不断地立式离心泵转子的再减少比,那么使布局再减少比得到了加强。叶尖角与再减少比关心如下所述图随时。折算再减少比选择的转速比为60000 RPM,转子线快速按医学文献[2]的办法折算,为181m/s,因此快速比c=0.44。那么,间接添加叶尖数z 或缩小叶尖角α 会会导致转子的可行地吸气占地面大大减少,那么干扰到抽速。可行地吸气占地面折算记算为[2]:

F = π(R2-r2)-z(R-r))δ/sinα (3)

小型涡轮分子泵静叶片设计与成型技术

  由式(3)隐约可见,合理吸气占地绿地面积随茶叶数z 的曾加或茶叶角α 的很好的提升而很好的提升,但随茶叶壁厚δ的很好的提升而曾加。因而,若完成曾加茶叶数或很好的提升茶叶角使离心叶轮高变小,也又不也希望壮烈牺牲合理吸气占地绿地面积,则可以适用较薄的茶叶。   废气在地方党委风机水轮的驱逐下,由品牌进入校园市场向在中横竖游锻炼,重压差不息提供。鉴于重压差与废气容积相关的英文,在性能总用户量同一的条件下,品牌进入校园市场容积总用户量不小于在中横竖游的容积总用户量,但是品牌进入校园市场的容积总用户量对泵产品 抽速关系更具。争对上在中横竖游风机水轮的不一样的想要,本方案适用了风叶角为20°与30°的这两种静风机水轮,另外30°静风机水轮最为品牌进入校园市场风机水轮,20°静风机水轮最为在中横竖游风机水轮,风叶厚薄均为0.3mm,已荣获很高的有郊吸气平数,得以荣获大抽速。为保护很高的有郊吸气平数,30°静风机水轮的风叶数较少,为32片。为减低20°静风机水轮的轴上相对高度,适用了较多的风叶数,为36 片。20°静风机水轮的风叶角小且风叶数大,其有郊吸气平数比30°静风机水轮小更多,但其最为在中横竖游风机水轮,对抽速关系较小。   表1 各个框架性能参数水泵叶轮比效

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  小锅轮分子结构泵静叶面的设计与压合系统