[发明专利]一种一级抽气装置的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一级抽气装置的设计方法，特别涉及一种通过曲柄连杆带动活塞盘往复做功的一种抽气装置的设计方法。

背景技术

抽气泵，是指具备一进一出的抽气嘴、排气嘴各一个，并且在进口处能够持续形成真空或负压；排气嘴处形成微正压；工作介质主要为气体。抽气泵其工作原理同真空泵工作原理相同，都是电机的圆周运动，通过机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空（负压），在泵抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压（吸）入泵腔，再从排气口排出。正因为抽气口处或者抽排气口可以与外界大气形成压力差，同时不像大型真空泵需要润滑油和真空泵油，不会污染工作介质，而且具有体积小巧、噪音低、免维护，可以连续24小时运转等优点，所以微型真空泵被作为动力装置，广泛用于气体采样、气体循环、真空吸附、加速过滤、汽车真空助力等等场合，在医疗、卫生、科研、环保等领域得到了广泛的应用。目前，现有的关于活塞泵和真空泵的设计并未形成完整的、系统的的设计方法，而且现有的设计方法也存在一定的缺陷，并不适用于本发明涉及的抽气装置，主要表现在未考虑隔膜片活塞运动的非刚性变形。

本发明提供一种一级抽气装置的设计方法，旨在解决本发明涉及的抽气装置主要尺寸的确定。

发明内容

本发明考虑隔膜片活塞运动的非刚性变形，以及单向阀平衡状态下体积和压力变化，提出一种一级抽气装置的新的设计方法，旨在解决本发明涉及的抽气装置主要尺寸的合理确定。用本方法设计出来的抽气装置具有结构简单紧凑，体积小，可靠性高，以及良好的自吸性能等特点。

本发明提供的一种一级抽气装置的新的设计方法，通过全新的设计方法合理的确定了腔体盘内径D₃、活塞盘直径D、上下腔直径D₂等主要尺寸，合理确定隔膜片在活塞运动时对抽气装置内部体积和压力变化的影响，使该抽气装置的设计方法更为合理。

实现上述目的所采用的的技术方案:

在进行抽气装置设计时，其基本性能参数——排出压力P₂和流量Q是由用户提供的。

(1)

式中—抽气装置的实际流量，m³/s；

—抽气装置的理论流量，m³/s；

—抽气装置的容积效率；

—活塞盘截面积，㎡；

—活塞盘直径，m；

D₂—上下腔内径，通过实际测绘上下腔内径D₂=1.12D，m；

L—上下腔高度，m；

M—活塞盘厚度,m；

a—排气临界时活塞盘与上壁面宽度，m；

b—吸气临界时活塞盘与下壁面宽度，m；

t—隔膜片厚度，m;

h—隔膜行程，h=L-(0.5M+0.5t+b)-(a+0.5M-0.5t)=L-(M+a+b), m；

—活塞盘行程长度，m；

k₁—隔膜片刚性系数，k₁=0.96；

k₂—空气压缩系数，k₂=0.91;

—活塞盘的每分钟往复次数,spm；

—抽气装置的联数（活塞盘数）；

—系数，

（_——活塞盘连杆截面积，㎡），单作用抽气装置，；

—活塞盘平均速度，m/s；

由上式可知，要确定，必须确定、、、等与结构有关的参数。此外，在绘制总体方案图时，还需知道吸入管和排出管的内径、，它们也与有关。以上这些参数统称之谓抽气装置的结构参数。但是，、是在确定后确定的，如果在总体设计时预先选定了抽气装置型式和总体结构型式，那么，、即为已知，可预先选取。因此，决定的主要结构参数就是、和。

由该抽气装置的设计实践经验得知，为了确定、、组合的最佳方案，一般应选择合适的入手，而后再确定,进而再比较，由此而逐步确定组合的最佳方案。

1. 抽气装置容积效率的选择