无油螺杆真空泵螺杆转子设计理念的回顾与展望

2015-11-08 张世伟 东北大学机械工程与自动化学院

  基于对国内外公开文献资料的学习和作者多年研究工作的总结,本文回顾了当前关于无油螺杆真空泵中螺杆转子的设计思路与方法,从转子设计的几何学计算、常用转子型线的构成、等螺距与变螺距的螺旋展开方式、转子动平衡设计方法等几方面,进行了详细的综述;选择介绍在国内有产品销售的六款采用特殊结构螺杆转子的外国螺杆泵产品,对其转子特点进行了分析。针对干式泵在应用领域所面临的新挑战,本文还提出了基于气体热力过程分析的螺杆泵专属设计新理念和采用通用泵体和专属转子的螺杆泵生产新方法,并展望由此可能带来的新变化。

  国内真空行业的专家学者很早就已经认识到,无油螺杆真空泵是一种具有广阔应用前景和巨大市场潜力的干式真空泵。因为作为一种直排大气的低真空泵,与旋片泵、滑阀泵等传统油封泵相比,螺杆泵具有无油污染、排除水蒸气和固体粉尘颗粒能力强等特点;与水环泵等液封泵相比,螺杆泵具有真空度高、能耗低、抽除可溶性蒸汽时无废液产生的特点;与爪式泵、多级罗茨泵、涡旋泵等其它干式真空泵相比,螺杆泵具有抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长等特点。

  目前,螺杆泵已被成功地应用于半导体、医药、食品、化工等众多工业领域,所占真空泵市场份额逐年上升。然而,我国目前仅有十余家生产单位能够提供国产螺杆真空泵定型产品,且主要面向低端市场,外国的螺杆泵产品依然占据着国内市场的主导地位。这一格局与其它种类真空泵有很大不同,充分说明我国的螺杆真空泵生产能力和水平远远不能适应我国真空泵应用市场的需求。同时,这一现状也备受国内真空行业的关注,并极大地激发了国内真空泵生产企业的开发热情,目前国内已有一些真空泵生产厂家开始致力于螺杆真空泵的开发研制与生产销售,使螺杆泵的研发工作成为国内真空泵行业的一个热点。

  螺丝杆式定子和叶片是螺丝杆式进口涡流体室箱泵中最的的关键的抽气安全装置,会直接来决定着泵的事情功能和便用耐用度,其激光加工造成投资成本预算约占一款的螺丝杆式泵屏幕总投资成本预算近很多。螺丝杆式定子和叶片的设定与造成则是一款的螺丝杆式泵生育的中的的的关键方法之三,也是目前中国各商家開發建设技木、研发螺丝杆式进口涡流体室箱泵方式下列非常会面临的方法瓶颈问题。根据螺丝杆式进口涡流体室箱泵螺丝杆式定子和叶片的设定原里尚太低成孰,且有方法加密缘由,倒致至于螺丝杆式进口涡流体室箱泵定子和叶片设定的发表的资料极其稀疏。目前中国与众不同单位名称中从事于螺丝杆式进口涡流体室箱泵開發建设技木研发的研究探讨方案专家学者和方法专业人员,绝大部分最先最基础条件原里考虑,做好研究探讨方案事情,会发现和彻底解决開發建设技木事情下列面对的一款个方法瓶颈问题,制度约束了目前中国螺丝杆式进口涡流体室箱泵開發建设技木生育的的强度与水准的提高了。   针对性此种疑问,此文作家在学校吸取临床经验中国国国外公开监督参考文献的资料和小结范文过程组数年分析成功临床经验的常见上,品尝回顾与发展趋势小结范文中国国国外观于螺栓真空室系统泵螺栓定子和定子和转子的设置常见原则,简介最常见的相应的的概念与设置措施,并对未来是什么螺栓定子和定子和转子的设置措施提供新的作业设想和发展趋势,从而对中国我们国家螺栓真空室系统泵的联合开发和分析作业有着可以帮助。 1、叶片来设计的平面图形学求算   相关螺栓进口机械泵电机定转子制作方案的最大多怎么样学计算方法,包涵其怎么样抽速、吸排气阀收缩比和动不平衡量制作方案。   1.1、抽速计算方式   罗杆泵的明确抽速计算方式关系式为

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  式中:η 为泵的抽气效率,是一个小于1 的系数。由于螺杆泵内部没有液体密封,泵内的级间返流泄漏十分严重,所以与其它传统容积式真空泵相比,其抽气效率要低得多。St 为泵的几何抽速,或称理论抽速,单位取m3/s 或L/s。n 为螺杆的转速,单位取r/min。Vin 为单一螺杆转子的齿间有效吸气容积,单位取为m3,考虑螺杆真空泵大多是采用双螺杆,所以式中乘以系数2。对于端面型线形状尺寸沿轴向保持不变的螺杆转子,Vin 可表示为

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  其中Ae 为单一螺杆转子的有效抽气面积,单位取为m2;Lin 是对应泵吸气口结束点之后第一个螺旋导程的长度,单位取为m。

  1.2、压缩视频比计算   螺丝杆泵的吸排气管收缩比κ 考量于螺丝杆定子和转子槽式导程的转变 ,可指出为

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  其中Vout 为单一螺杆转子的齿间排气容积,单位取为m3;Lout 是转子排气端面前一个螺旋导程的长度,单位取为m。

  1.3、动平衡机量折算   当下全国分娩与技术应用的全无油螺丝杆进口真空泵泵,通常数适用单头螺丝杆电机定子和叶轮。种电机定子和叶轮的一致的特征是其激光切割端面型线的形心没有其旋转水平线,转动或者单方向转动时必然性会导致线质量不发展。之所以,在电机定子和叶轮的设定阶段中,就一定对电机定子和叶轮来进行特别的动发展核算,以驱除其不发展量。弹性电机定子和叶轮的能源发展的前提条件是需要旋转体的建筑体质心是旋转轴表层,或者需要旋转体对重直于旋转轴的二平面坐标轴的空气阻力积为零,相对真理的统计学表示手段分开为:

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  式中,ex 和ey 分离是表示为电机定电机定滑片在x 轴和y 轴目标方向的质心大地坐标值;Iyz 和Izx 分离是为电机定电机定滑片对y-z 轴和z-x 轴的非惯性系积;大地坐标值系的z 轴沿电机定电机定滑片的旋转水平线,所以积份皆是对电机定电机定滑片体的其他质量管理m 完成。更多推动电机定电机定滑片动平衡机机的方式方法,后文都有浅论。 2、丝杠滑片型线   无可厚非,罗杆定子和转子的型线设定与手工加工是全无油罗杆蒸空泵的最关键所在技艺小技巧的一种,近乎大部分制造制造厂都将其作头等技艺机密文件恰当专利证书保证或秘不示人,也是大部分新开业发设定职工所有着的关键性设定薄弱环节。   螺栓涡流泵的办公原里脱胎于在其显示前以经枝术稳重的螺栓汽体压解机和螺栓药液运送机泵。螺栓涡流泵中螺栓滑片的办公原里与设计的设定概念也是由这有两种类护肤品衍化二来。虽然螺栓涡流泵运送机的媒质与螺栓汽体压解机是一样的,但其滑片设计的样式却更相近于螺栓药液运送机泵中的螺栓滑片。有史以来到止,许多螺栓涡流泵的塑型类护肤品,其滑片均采取单头自啮合型线设计的。其实“自啮合”特性,就算主从螺栓滑片采取全部是一样的的激光切割端面型线,这半点与螺栓汽体压解机有相当大不同于而与螺栓药液运送机泵如此。   2.1、端口型线、轴面型线与法面型线   数据对螺栓叶轮剖切面方向的区别,螺栓叶轮型线的大部分体现习惯同样有两种状态,各为内孔型线、轴面型线和法面型线。内孔型线来说研究阐述主、从螺栓叶轮的共轭的因素、阐述级间漏洞因素、算起泵腔的容量能力等都特别客观事物简单不便,从而在型线构思的概念期间中被大部分利用。而轴面型线和法面型线,具体主要用于研究步骤等螺纹螺栓叶轮的构成,但在等螺纹螺栓叶轮的构思的概念、制作、检定期间中应该用尤为简单不便,从而也时有选用。假如我希望利用做成形铣刀可制作等螺纹螺栓叶轮,则有必要数据法面型线来构思的概念做成形铣刀。螺栓叶轮内孔型线、轴面型线和法面型线的彼此研究步骤式子,并且 叶轮齿面的旋转式叶片曲率式子,均可在叶轮坐标定位系中相互之间切换求得,从而只要是决定了在这当中本身型线研究步骤习惯和旋转式叶片扩展习惯,剩余型线研究步骤习惯就已决定。种种型线研究步骤式子的互求切换步骤,可图案填充螺栓压解机、螺栓泵或旋转式叶片齿圈的涉及到的原理步骤。图1 给定的是同一时间个等螺纹螺栓叶轮的内孔型线、轴面型线和法面型线的剖切方向和应对的二个型线图行。

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图1 螺栓马达转子的内孔型线、轴面型线和法面型线关心图 3、完成语

  正如本文引言中所述,无油螺杆真空泵的应用市场已经成熟并正在迅速成长,而我国螺杆泵的设计、制造水平尚处于低水平的引进消化探索阶段,还远远不能适应我国当前市场的实际需求。其中螺杆转子的设计理论和制造技术的落后,正是制约螺杆泵技术与产品进步的关键因素之一。例如,在北京2015年第十三届国际真空展览会上,所展出的国产螺杆泵大多数还是采用的等螺距螺杆转子,因此排气功耗大,转子的工作转速也多是直连电机的同步转速。真空技术网(//crazyaunt.cn/)对照近几年外国公司的产品,大量出现排气功耗小的变螺距转子,且多采用增速机构以提高转子的工作转速。

  这篇常试从结合机构测算、型线搭建、叶轮动均衡模式、螺旋式开展模式等几的方面,对已有的方案思路和海外护肤品开展粗浅的定性分析,个人小结并提交者其他不成功熟的工作设想,挂一漏万,属一孔之见。这篇做者之全部勇于敢于、劳烦地提交者自已的观念意见,其本来的意思体现在抛砖引玉,增进中国内地相应的同行公司教授和工程建筑方法者的热烈,相互之间研究综述相应的方法的攻克点,因而不久加强的祖国隔膜机械泵泵螺栓机械泵泵的方案、生产制造和运用平行,为的祖国的整体上方法平行的加强进行自已需承担的责任,为的祖国的生活开发进行更具的突出贡献。   鉴于从本文写作者通常很少有机酸会驾临水利公程实计实地现场直接性陆续参与螺栓泵的设计研制成功和水利公程软件应用业务,所有贫乏实计实践经验和对应信息来自,本文所提看法多是在文献综述知料的学习成绩和“闭门觅句”式的探析得到的,故此,严重错误、不充分小细节在所无奈,但成就感对国产对应方法人员管理有些帮,供小伙伴学习启发,也真心诚意喜欢做出反省纠正。