阅读说明：本技术 一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵 (Two-stage compression sliding vane type vacuum pump driven by rotary ring ) 是由 王君 刘译阳 董丽宁 谈庆朋 武萌 奚周瑾 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵,该真空泵由前端盖(1)、转环盖(2)、转环(3)、滑片(4)、气缸(5)和后端盖(6)组成；外侧气缸型线(503)、内侧气缸型线(504)是全光滑的,曲率半径连续。前端盖(1)、转环盖(2)、转环(3)与气缸(5)之间形成六个容积不相同的腔体,转环(3)外侧的三个腔体容积相同、转环(3)内侧的三个腔体容积相同；本发明能够增加排气量,提高内容积比,减小余隙容积,提高真空泵的容积利用率和真空度,改善滑片受力情况。(The invention discloses a two-stage compression sliding vane type vacuum pump driven by a rotating ring, which consists of a front end cover (1), a rotating ring cover (2), a rotating ring (3), a sliding vane (4), an air cylinder (5) and a rear end cover (6); the outer cylinder line (503) and the inner cylinder line (504) are all smooth and have continuous curvature radius. Six cavities with different volumes are formed among the front end cover (1), the swivel cover (2), the swivel (3) and the cylinder (5), the volumes of the three cavities on the outer side of the swivel (3) are the same, and the volumes of the three cavities on the inner side of the swivel (3) are the same; the invention can increase the exhaust volume, improve the internal volume ratio, reduce the clearance volume, improve the volume utilization rate and the vacuum degree of the vacuum pump and improve the stress condition of the sliding blade.)

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵

技术领域

本发明属于真空泵领域，具体地说，涉及一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵。

背景技术

滑片真空泵是一种容积式流体机械，依靠滑片在泵腔中连续运转将气体由吸气口吸入并压缩，最后由排气口排出；具有抽速大、体积小、可吸入含杂质气体的优点，广泛应用于冶金、电子、医药、汽车行业；其关键技术是泵腔的内腔型线，泵腔内腔形状直接影响真空泵的工作性能。常见的滑片真空泵的工作腔为单腔或者双腔，这种滑片真空泵排气量、内容积比较小，真空泵的极限真空度较低。

随着真空泵应用邻域的增加，对真空泵的真空度要求也在提高，公开号为CN277724的专利中提出的同心双波环多滑片转子机，其采用余弦函数曲线构造的腔体型线，通过转环分割内外腔体实现了两级结构，增大了可输送的液体的流量，改善了滑片的受力情况；但是型线矢径变化幅度较小，不利于增加内容积比；传动盘和盖板之间有相对运动，增大泄漏量。

发明内容

本发明为了增加内容积比，进而增加极限真空度及排气量，同事为了改善泄露情况，以及丰富滑片式真空泵气缸端面型线的类型，提出了一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵。采用不同相位、不同阶次的正、余弦函数曲线构建外侧气缸型线(503)和内侧气缸型线(504)，可根据设计工况，通过调整参数的大小，通过转环将气缸分割成内外两个部分，实现两级结构设计，使得压缩气体在一级压缩完成后进入二级工作腔从而达到提高内容积比、压缩比、极限真空度，同时每级用三腔设计，提高了排气量。该外侧气缸型线(503)和内侧气缸型线(504) 仅仅在极坐标方程上相差一个常系数，外侧气缸型线(503)和内侧气缸型线(504)上任意位置处都连续光滑，满足气缸型线一阶导数连续光滑、二阶导数连续的特性要求。滑片在滑槽方向上不存在刚性冲击与软性冲击，有利于改善自身的受力状况，抑制滑片振动和对气缸内壁的撞击，以保证滑片平稳、可靠地运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵，包括：前端盖(1)、转环盖(2)、转环(3)、滑片(4)、气缸(5)和后端盖(6)，其特征是：所述的前端盖(1)上开设有3个排气孔，分别是：二级第一排气孔(101)、二级第二排气孔(102)、二级第三排气孔(103)；3个吸气孔，分别是：一级第一吸气孔(104)、一级第二吸气孔(105)、一级第三吸气孔(106)；所述的转环盖(2)上开设有3个吸气通道，分别是第一吸气通道(201)、第二吸气通道(202)、第三吸气通道(203)；所述的后端盖(6)上开设有3个排气孔，分别是：一级第一排气孔(601)、一级第二排气孔(602)、一级第三排气孔(603)；3个吸气孔，分别是：一级第一吸气孔(604)、一级第二吸气孔(605)、一级第三吸气孔(606)，相邻的任意两个吸、排气孔形状相同，相位角相差120°；所述的转环(3)上对称开设有m条向心的滑槽，其中，m为个数，6≤m≤12，每个滑槽内装配一个滑片(4)；

前端盖(1)、转环盖(2)、转环(3)与气缸(5)之间形成六个腔体，六个腔体的轴向投影都为月牙形，其中，转环(3)外侧的三个腔体容积大小相同，分别为一级第一腔体(501)、一级第二腔体(502)和一级第三腔体(503)，转环(3)内侧的三个腔体容积大小相同，分别为二级第一腔体(504)、二级第二腔体(505)和二级第三腔体(506)，且一级腔体的容积均大于为二级腔体；六个腔体均被m个滑片(4)分割为2m个容积不相同的工作腔；且任意一级腔体的最小封闭工作腔大于二级腔体中的最大封闭工作腔；

在工作过程中，被抽送气体通过前端盖(1)上的三个一级吸气口分别进入三个一级腔体实现吸气过程，在一级腔体中被压缩后，被抽送气体从气缸(5)上的三个排气一级排气口排出，完成一级压缩过程；再由接管二级吸气口进入二级腔体(302)，再次经过压缩后，被抽送气体经过转环盖(2)上的三个排气通道进入前端盖(1)上的二级排气口排出，完成二级压缩过程；从而实现气体的两级压缩。

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵，其特征是：所述的气缸(5)上的外侧气缸型线 (503)和内侧气缸型线(504)仅由一条解析曲线组成，气缸型线是全光滑的，在任意点处的曲率半径连续，且n阶可导(n＝1,2,3…)；

以气缸(5)的回转中心为坐标原点O建立极坐标系，内侧气缸型线(504)的方程为：

外侧气缸型线(503)的方程为：

其中，ρ—气缸型线的矢径，mm；

R₁—缸体内型线内切圆半径，mm；

R₂—缸体内型线外接圆半径，mm；

l—伸长系数，为滑片长度，mm。

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵，其特征是：所述的气缸(5)上内侧气缸型线(504) 上存在6个特殊点：第一点A₁、第二点B₁、第三点C₁、第四点D₁、第五点E₁、第六点F₁，其中，第二点B₁、第四点D₁、第六点F₁与半径为R₁的内切圆相切，为距回转中心点O最近的点；第一点A₁、第三点C₁、第五点E₁与半径为R₂的外接圆相切，为距回转中心点O最远的点；气缸(5)上外侧气缸型线(503)上同样存在6个特殊点：第一点A₂、第二点B₂、第三点C₂、第四点D₂、第五点E₂、第六点F₂，其内切圆与外接圆半径分别是：R₁+l和R₂+l。

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵，其特征是：在工作过程中，转环(3)的爪安装在转环盖(2)的槽中，转环(3)嵌套在气缸(5)中，前端盖(1)、后端盖(6)装配在气缸(3)的轴向侧，且和转环盖同轴心，m个滑片(4)安装在转环(3)的m个滑槽中；由电机驱动转环盖(2)带动转环(3)，从而使转环上的滑片(4)在气缸(5)内运动，形成变化的工作腔。

一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵，其特征是：所述的转环盖(2)上开设有三个形状大小完全相同，相邻相位角相差120°的吸气通道：第一排气通道(201)、第二排气通道 (202)、第三排气通道(203)，且任一排气通道的轴向投影始终与其中一个滑片相切，在形成最小封闭工作腔时，排气通道与前端盖(1)上的三个排气孔相连，从而实现排气过程；

所述的前端盖(1)上的排气孔：二级第一排气孔(101)、二级第二排气孔(102)、二级第三排气孔(103)；且在形成二级第一腔体(504)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与二级第一排气孔(101)的边缘轮廓相切；二级第二腔体(505)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与二级第二排气孔(102)的边缘轮廓相切；二级第三腔体(506)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与二级第二级第三排气孔(103)的边缘轮廓相切；

所述的前端盖(1)上的吸气孔：一级第一吸气孔(104)、一级第二吸气孔(105)、一级第三吸气孔(106)；且在形成一级第一腔体(501)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第一吸气孔(104)的边缘轮廓相切；一级第二腔体(502)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第二吸气孔(105)的边缘轮廓相切；一级第三腔体(503)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第三吸气孔(106)的边缘轮廓相切；

所述的后端盖(6)上的排气孔：一级第一排气孔(601)、一级第二排气孔(602)、一级第三排气孔(603)；且在形成一级第一腔体(501)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与一级第一排气孔(601)的边缘轮廓相切；形成一级第二腔体(502)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与一级第二排气孔(602)的边缘轮廓相切；形成一级第三腔体(503)中的最小封闭工作腔时其中一个滑片与一级第三吸气孔(106)的边缘轮廓相切；

所述的后端盖(6)上的吸气孔：二级第一吸气孔(604)、二级第二吸气孔(605)、二级第三吸气孔(606)；且在形成二级第一腔体(504)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第一吸气孔(604)的边缘轮廓相切；二级第二腔体(505)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第二吸气孔(605)的边缘轮廓相切；二级第三腔体(506)中的最大封闭工作腔时其中一个滑片与一级第三吸气孔(606)的边缘轮廓相切。

本发明的有益效果为：

①所提出的一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵能够能够实现两级压缩，从而提高内容积比，进而提高压缩比和真空泵的极限真空度。

②所提出的一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵采用多腔结构，能够增大工作腔容积，进而提高排气量。

③所提出的一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵一阶导数连续、二阶导数连续，且滑片(4)两端始终与气缸(5)接触，不存在脱空现象，有利于改善滑片的受力情况，减小冲击，降低滑片的磨损。

④所提出的一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵型线丰富了滑片泵型线的类型。

附图说明

图1为一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵三维装配关系图。

图2为气缸(5)内腔型线图。

图3为气缸(5)、转环(3)、滑片(4)的轴向二维装配图。

图4为一级吸气过程中的最大吸气容积图。

图5为一级排气过程中的排气容积图。

图6为二级吸气过程中的最大吸气容积图。

图7为二级排气过程中的排气容积图。

图8为前端盖(1)吸排气口开口位置图。

图9为后端盖(6)吸排气口开口位置图。

图10为转环(3)三维视图。

图11为转环盖(2)仰视图。

图12为转环盖(2)主视图。

图中：1—前端盖；2—转环盖；3—转环；4—滑片；5—气缸；6—后端盖；503—外侧气缸型线；504—内侧气缸型线；202—第二工作腔；203—第三工作腔；R₁—泵腔内腔型线内切圆半径；R₂—泵腔内腔型线外接圆半径；α—复合函数曲线中心角；β—过渡曲线中心角；101—二级第一排气孔；102—二级第二排气孔；103—二级第三排气孔；104—二级第一吸气孔；105—二级第二排气孔；106—二级第三排气孔；601—一级第一排气孔；602—一级第二排气孔；603—一级第三排气孔；604—二级第一吸气孔；605—二级第二吸气孔；606—二级第三吸气孔；201—第一排气通道(201)、202—第二排气通道(202)、203—第三排气通道(203)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵的三维装配关系图，包括：前端盖 (1)、转环盖(2)、转环(3)、滑片(4)、气缸(5)和后端盖(6)。

如图2所示，为一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵的内腔型线图，气缸(5)的轮廓型线图的形成方式如下：以气缸(5)的回转中心为坐标原点O建立极坐标系，内侧气缸型线 (504)的方程为：

外侧气缸型线(503)的方程为：

其中，ρ—气缸型线的矢径，mm；

R₁—缸体内型线内切圆半径，mm；

R₂—缸体内型线外接圆半径，mm；

l—伸长系数，为滑片长度，mm；

气缸(5)上内侧气缸型线(504)上存在6个特殊点：第一点A₁、第二点B₁、第三点C₁、第四点D₁、第五点E₁、第六点F₁，其中，第二点B₁、第四点D₁、第六点F₁与半径为R₁的内切圆相切，为距回转中心点O最近的点；第一点A₁、第三点C₁、第五点E₁与半径为R₂的外接圆相切，为距回转中心点O最远的点；气缸(5)上外侧气缸型线(503)上同样存在6个特殊点：第一点A₂、第二点B₂、第三点C₂、第四点D₂、第五点E₂、第六点F₂，其内切圆与外接圆半径分别是：R₁+l和R₂+l。

如图3所示，为一种转环驱动的两级压缩滑片式真空泵的轴向二维装配图，前端盖(1)、转环盖(2)、转环(3)与气缸(5)之间形成六个腔体，六个腔体的轴向投影都为月牙形，其中，转环(3)外侧的三个腔体容积大小相同，分别为一级第一腔体(501)、一级第二腔体(502) 和一级第三腔体(503)，转环(3)内侧的三个腔体容积大小相同，分别为二级第一腔体(504)、二级第二腔体(505)和二级第三腔体(506)，且一级腔体的容积均大于为二级腔体；六个腔体均被m个滑片(4)分割为2m个容积不相同的工作腔；且任意一级腔体的最小封闭工作腔大于二级腔体中的最大封闭工作腔。

如图4所示，为一级吸气过程中的最大吸气容积图，在形成一级第一腔体(501)中的最大封闭工作腔S_1-1max时其中一个滑片与一级第一吸气孔(104)的边缘轮廓相切；一级第二腔体(502)中的最大封闭工作腔S_1-2max时其中一个滑片与一级第二吸气孔(105)的边缘轮廓相切；一级第三腔体(503)中的最大封闭工作腔S_1-3max时其中一个滑片与一级第三吸气孔(106) 的边缘轮廓相切；

如图5所示，为一级排气过程中的排气容积图，在形成一级第一腔体(501)中的最小封闭工作腔S_1-1min时其中一个滑片与一级第一排气孔(601)的边缘轮廓相切；形成一级第二腔体(502)中的最小封闭工作腔S_1-2min时其中一个滑片与一级第二排气孔(602)的边缘轮廓相切；形成一级第三腔体(503)中的最小封闭工作腔S_1-3min时其中一个滑片与一级第三吸气孔 (106)的边缘轮廓相切；

如图6所示，为二级吸气过程中的最大吸气容积图，在形成二级第一腔体(504)中的最大封闭工作腔S_2-1max时其中一个滑片与一级第一吸气孔(604)的边缘轮廓相切；二级第二腔体(505)中的最大封闭工作腔S_2-2max时其中一个滑片与一级第二吸气孔(605)的边缘轮廓相切；二级第三腔体(506)中的最大封闭工作腔S_2-3max时其中一个滑片与一级第三吸气孔(606) 的边缘轮廓相切。

如图7所示，为二级排气过程中的排气容积图，在形成二级第一腔体(504)中的最小封闭工作腔S_2-1min时其中一个滑片与二级第一排气孔(101)的边缘轮廓相切；二级第二腔体(505) 中的最小封闭工作腔S_2-2min时其中一个滑片与二级第二排气孔(102)的边缘轮廓相切；二级第三腔体(506)中的最小封闭工作腔S_2-3min时其中一个滑片与二级第二级第三排气孔(103) 的边缘轮廓相切。

如图8所示，为前端盖(1)吸排气口开口位置图，前端盖(1)上开设有3个排气孔，分别是：二级第一排气孔(101)、二级第二排气孔(102)、二级第三排气孔(103)；3个吸气孔，分别是：一级第一吸气孔(104)、一级第二吸气孔(105)、一级第三吸气孔(106)，相邻的任意两个吸、排气孔形状相同，相位角相差120°。

如图9所示，为后端盖(6)吸排气口开口位置图，后端盖(6)上开设有3个排气孔，分别是：一级第一排气孔(601)、一级第二排气孔(602)、一级第三排气孔(603)；3个吸气孔，分别是：一级第一吸气孔(604)、一级第二吸气孔(605)、一级第三吸气孔(606)，相邻的任意两个吸、排气孔形状相同，相位角相差120°。

如图10所示，为转环(3)三维视图，转环(3)上对称开设有m条向心的滑槽，其中， m为个数，6≤m≤12，每个滑槽内装配一个滑片(4)；转环(3)上端有三个均匀分布的爪，用以和转环盖(2)配合。

如图11所示，为转环盖(2)的仰视图，转环盖(2)上开设有三个形状大小完全相同，相邻相位角相差120°的吸气通道：第一排气通道(201)、第二排气通道(202)、第三排气通道(203)，且任一排气通道的轴向投影始终与其中一个滑片相切，在形成最小封闭工作腔时，排气通道与前端盖(1)上的三个排气孔相连，从而实现排气过程。

如图12所示，为转环盖(2)主视图，转环盖(2)上的轴可以直联电动机，实现驱动。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。