一种新型旋片式真空泵的研究

摘要

旋片泵是最基本的一种真空获得设备，它既可以单独用来获取低中真空，也可以作为其它中高真空泵的前级泵来使用。旋片泵与其它的真空泵相比，具有结构紧凑、体积小、重量轻、噪声低、振动小等优点。能够广泛的应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理、真空干燥等工艺过程中。因此，对旋片泵的研究具有重要意义。
　　 定子内表面的截面形状曲线称为定子型线。它的形状和性质决定了旋片的运动状态和特性，对旋片泵容积流量、输出流量的脉动、冲击振动、噪声、效率以及使用寿命都有着很大的影响。定子型线是旋片泵的设计关键之一。
　　 本文首先系统介绍了旋片式真空泵的工作原理和主要结构。包括转子结构、泵体结构、排气阀结构以及气镇阀；较全面地介绍了气镇的作用和原理，以及气镇装置的结构和参数的选择；并对旋片泵工作参数的影响因素进行了分析；陈述了目前国内产品主要存在的问题，并对这些问题的改进方法进行了总结。其次针对现有旋片泵的旋片和定子摩擦和磨损过大导致旋片泵温升过高的问题，提出了一种改进型定子型线的构建方法及旋片泵新的结构形式，并确定了新曲线的数学模型。求出了新型定子型线的方程，分析了定子曲线的形状参数；给出了合适的旋片结构，并对旋片的运动情况进行了详细地分析；详述了新型旋片泵的主要参数的选择和主要尺寸的确定。接着应用热力学第一定律和质量守恒定律，对旋片真空泵的工作腔建立了工作过程的数学模型，推导出了新型旋片泵的工作容积的表达公式；列出了实际工作过程的热力学基本方程和参数补充方程组；分析了旋片泵的主要泄漏部位；并应用Matlab程序对旋片泵工作过程数学模型进行了计算分析和程序模拟，验证了数学模型的有效性。为旋片泵的进一步设计研究完成了主要的准备工作。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 旋片泵的发展概述

1.3 真空泵的市场分析

1.4 真空泵技术进展趋势

1.5 旋片泵理论研究的方向及特点

1.6 本文主要研究工作

第2章 旋片泵的结构、工作原理及特点

2.1 旋片泵的主要结构

2.2 旋片泵的工作原理

2.3 旋片泵的结构形式

2.4 转子结构

2.5 泵体结构

2.6 排气阀结构

2.7 气镇装置

2.7.1 气镇作用和原理

2.7.2 气镇阀和气镇孔的结构

2.7.3 气镇装置的主要参量计算

2.7.4 气镇泵性能计算中主要参数的选择

2.8 旋片泵的主要性能指标

2.8.1 极限压力

2.8.2 抽气速率

2.8.3 抽速与入口压力的关系

2.9 旋片泵的功率与电动机的功率选择

2.10 旋片泵的其它问题及解决办法

2.10.1 旋片泵的喷油和漏油

2.10.2 噪声成因和降低措施

2.11 本章小结

第3章 新型旋片泵设计方案

3.1 定子型线

3.2 旋片泵的传统结构形式及其定子型线

3.3 新型旋片泵设计方案

3.3.1 新型旋片泵的定子型线

3.3.2 新型旋片泵的旋片结构

3.4 基本参数及主要尺寸

3.4.1 基本参数的选择

3.4.2 主要尺寸的确定

3.5 本章小结

第4章 旋片泵工作过程的数学模拟

4.1 旋片泵的工作过程

4.2 基元容积和工作容积

4.3 基本假设

4.4 数学模拟的基本方程

4.4.1 基本方程

4.4.2 基元能量及质量守恒方程的具体表达式

4.5 补充方程

4.5.1 气体状态方程

4.5.2 换孰方程

4.5.3 质量交换

4.6 旋片泵工作过程的计算机模拟

4.6.1 程序实现方法简介

4.6.2 程序计算结果分析

4.7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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