[发明专利]一种三腔滑片真空泵缸体及其型线设计方法

说明书

本发明公开了一种三腔滑片真空泵缸体及其型线设计方法，采用正弦螺旋线构成缸体型线，第一吸入段曲线、第二吸入段曲线和第三吸入段曲线，第一排出段曲线、第二排出段曲线和第三排出段曲线分别绕原点120°旋转对称，组成曲线之间完全光滑连接且二阶导数连续，第一吸入段曲线对应的圆心角的大小为α，第一排出段曲线对应的圆心角的大小为β，αβ且α+β＝120°；缸体和转子之间形成三个相同的不对称工作腔，减小了排气容积，有效增大了内容积比；本发明提出的三腔滑片真空泵缸体保证滑片顶端在与缸体内壁保持接触的滑动中不发生刚性冲击和柔性冲击，并且可通过改变曲线对应圆心角大小来增大滑片真空泵内容积比，使滑片真空泵具有较大的极限真空度。

技术领域

本发明涉及滑片真空泵，特别涉及适用于一种三腔滑片真空泵缸体及其型线设计方法。

背景技术

滑片真空泵是一种容积式流体机械，旋转时靠离心力使滑片顶端与缸体内壁保持接触，转子带动滑片沿缸体内壁滑动，在上下端盖、滑片、转子和缸体间形成封闭的工作腔，实现气体的吸入，压缩和排出。具有抽速大、体积小、可抽除一定量的可凝性气体的优点，广泛应用于机械、电子、化工、汽车等行业。常见的滑片真空泵包括单腔、双腔和三腔滑片真空泵，为获得更好的工作性能，缸体型线的设计尤为重要。相关研究提出了多次函数型线、三角函数型线和多段组合曲线等，但对应缸体的各个工作腔均为对称结构，排气容积较大，导致内容积比小，压缩效率低。

发明内容

为了增大滑片真空泵内容积比，也为了丰富缸体型线的类型，本发明提出了一种三腔滑片真空泵缸体及其型线设计方法。采用正弦螺旋线构建缸体型线，改变吸入和排出段曲线对应圆心角的占比，达到缸体和转子之间形成三个相同的不对称工作腔，减小排气容积，增大内容积比的目的。缸体型线上所有曲线满足二阶导数连续，保证滑片顶端在与缸体内壁保持接触的滑动中不发生刚性冲击和柔性冲击。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三腔滑片真空泵缸体，缸体(1)内的型线按顺时针方向分布依次为：第一吸入段曲线AB、第一排出段曲线BC、第二吸入段曲线CD、第二排出段曲线DE、第三吸入段曲线EF和第三排出段曲线FA，组成曲线之间完全光滑连接且二阶导数连续；A点、C点和E点为滑片能到达的最低点，位于以原点O为圆心，半径为底圆半径R₃的圆上；B点、D点和F点为滑片能到达的最高点，位于以原点O为圆心，半径为顶圆半径R₁的圆上；第一吸入段曲线AB对应的圆心角∠AOB的大小为α，第一排出段曲线BC对应的圆心角∠BOC的大小为β，αβ且α+β＝120°；将第一吸入段曲线AB和第一排出段曲线BC绕原点O顺时针旋转120°后得到的曲线与第二吸入段曲线CD和第二排出段曲线DE重合，将第一吸入段曲线AB和第一排出段曲线BC绕原点O顺时针旋转240°后得到的曲线与第三吸入段曲线EF和第三排出段曲线FA重合；缸体(1)和转子(2)之间形成三个相同的不对称工作腔：第一工作腔(101)、第二工作腔(102)和第三工作腔(103)。

所述的一种三腔滑片真空泵缸体，第一吸入段曲线AB的方程为：

第一排出段曲线BC的方程为：

式中，表示初始第一排出段曲线的方程；M₁表示将初始第一排出段曲线沿横轴镜像的矩阵；M₂表示将镜像后的曲线绕原点O顺时针旋转2π/3角度的旋转矩阵；

同时第一吸入段曲线AB的曲率满足k_AB0，

式中：t为参数。

所述的三腔滑片真空泵缸体的型线设计方法，包括以下步骤：