余擺線真空泵的工作原理與特點及應(yīng)用
余擺線真空泵的轉(zhuǎn)子與泵腔的型線均為“余擺線”。目前真空行業(yè)中廣泛使用的油封式機械真空泵大多是中、小型的旋片泵和中、大型的滑閥泵。旋片泵在較臟的工作條件下，旋片泵在轉(zhuǎn)子槽中卡住。盡管滑閥泵對這一缺點有一定程度的克服，但由于滑閥的質(zhì)心相對回轉(zhuǎn)中心的距離不是定值，雖然在結(jié)構(gòu)上采取了一些動平衡措施，但尚不能達(dá)到完全平衡，故振動難以完全消除。尤其泵的容量越大，振動亦更大。同時上述兩種泵，特別是滑閥泵與其排氣量相比外形尺寸顯得較大。這些缺點迫使人們?nèi)パ兄菩滦徒Y(jié)構(gòu)的真空泵。德國于 1964 年開始根據(jù)汪克爾汽車轉(zhuǎn)子發(fā)動機原理進行了余擺線泵的研制;于1967年在國際真空科學(xué)年會上展出了試驗樣機;于1972年底開始批量生產(chǎn)。我國隨著真空技術(shù)的發(fā)展，撫順真空設(shè)備廠與東北大學(xué)合作，于1975年研制出我國第一臺YZ-150型余擺線真空泵，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。
一、余擺線真空泵的工作原理
如圖14所示， R1 是小齒輪 5 的節(jié)圓半徑， R2 是大齒輪 4 的節(jié)圓半徑， R2 =2R1 。 O1M 是轉(zhuǎn)子型線的創(chuàng)成半徑且與 O1 圓相固聯(lián)。當(dāng)動圓 O1 在定圓 O2 的內(nèi)圓周上作純滾動時， M 點畫出的軌跡便是轉(zhuǎn)子的理論型線──余擺線。固定在泵體上的小齒輪 5 和固定在轉(zhuǎn)子上的大齒輪 4 是一對內(nèi)嚙合齒輪。當(dāng)曲柄 3 驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿小齒輪作行星運動時，泵體上的 M 點永遠(yuǎn)與轉(zhuǎn)子理論型線接觸，而泵體的理論型線則是轉(zhuǎn)子理論型線曲線族的外包絡(luò)線。轉(zhuǎn)子型線的內(nèi)包絡(luò)區(qū)域永遠(yuǎn)被轉(zhuǎn)子側(cè)面所覆蓋，如在側(cè)蓋上開設(shè)氣鎮(zhèn)孔時，則應(yīng)避開該區(qū)域。
圖14：余擺線真空泵工作原理圖及傳動機構(gòu)圖
當(dāng)轉(zhuǎn)子位于圖14中虛線位置時，泵腔被分成三個部分：吸氣腔、封閉腔和排氣腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向轉(zhuǎn)動時， B 腔與排氣口連通， A 腔繼續(xù)吸氣。轉(zhuǎn)子相對泵體轉(zhuǎn)一周進行兩次吸排氣。從行星輪系傳動比的計算可知，泵軸轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)半圈。所以，泵軸轉(zhuǎn)一圈，吸、排氣各進行一次。
通過上述分析可知，因轉(zhuǎn)子質(zhì)心與回轉(zhuǎn)中心的距離為定值，故余擺線泵的偏心質(zhì)量可以完全得到平衡。
二、余擺線泵的特點及應(yīng)用
從結(jié)構(gòu)原彈和使用性能來看，余擺線泵與同類型泵相比有很多優(yōu)點：
1、泵的動平衡性好，所以泵運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、振動亦小，轉(zhuǎn)速可以提高，可以做到尺寸小、抽速大，適合發(fā)展為大抽速的機械真空泵。
2、由于吸氣管路短而粗，有利于提高低壓力下的抽速。因此，在低壓范圍內(nèi) (1 ～ l00Pa) 余擺線泵的抽速特性曲線優(yōu)于滑閥泵。
3、余擺線泵的轉(zhuǎn)子和泵體是一對共軛齒形副的嚙合運動，所以對被抽氣體中含有一定量的粉塵及小顆粒等不太敏感。
4、余擺線泵適應(yīng)較高溫度的工作環(huán)境，可以通過溫控裝置使泵腔保持較高溫度 ( 即成為余擺線熱泵 ) ，用來抽除大量的可凝性水蒸汽。
由于余擺線泵在 1 ～ l0Pa 壓力范圍內(nèi)仍具有很大的抽速，因此該泵適用于真空行業(yè)中的大排氣量裝置。目前，余擺線泵在真空冶金、真空熱處理、真空干燥、浸漬等行業(yè)中得到應(yīng)用。
