爪式真空泵结构优化设计及流场特性研究

发布时间：2020-06-02 16:17

【摘要】：干式真空泵的设计与研发起源于半导体微电子行业,成熟于医疗、机械、煤炭设备、工业除尘除锈等行业。近年来我国在真空泵行业虽然取得了进步,但仍处于向国外学习阶段。未来真空泵行业的发展趋势必然是倾向于无油清洁型,且具有广阔的市场与需求。但我国生产的无油清洁型真空泵质量一般,可靠性低,一定程度上限制了国内真空泵行业的发展。本着提高干式真空泵的可靠性的目标,本文进行了爪型干式真空泵结构优化设计及流场动态特性的研究。首先,基于爪式真空泵的整体结构和工作原理,分析了极限真空度及其影响因素。从密封和真空度角度出发,设计了一种电机轴直联转子的爪式真空泵,彻底消除了泵与外界大气之间的动密封结构,实现爪式真空泵真空度、可靠性、稳定性的提高。从转子的理论型线入手,通过分析爪顶形状系数、圆心角和啮合间隙等参数对转子和泵性能的影响,优化各项参数,最终构建出新型螺旋直爪转子。其次,推导爪式真空泵压缩比的计算公式,探究螺旋型转子对爪式真空泵压缩比的影响;结合泵流体力学和回转式容积泵理论基础,分析爪式真空泵理论极限压强和实际极限压强的影响因素,比较了两种转子极限压强的大小;基于流体力学理论知识,分析了螺旋型直爪转子对流场的影响,探究其优异性。再次,基于流场数值计算的理论基础,选定爪式真空泵内部流动的控制方程,并为爪式真空泵流场的数值模拟选择合适的湍流模型;利用UG建立两种爪泵流场的三维分析模型,运用CFX分析模块,求解真空腔的流场,分别详细比较了两种流场的压力场特性、流场流线特性、流场涡流特性,探究了螺旋转子对爪式真空泵流动场的有益影响。通过以上三方面的工作,对爪型干式真空泵进行了结构优化,提高了密封性,优选了几何参数、系统的分析了流场的动态特性,提高了泵工作的可靠性。
【图文】：

爪式真空泵剖面图

图 1.2 半导体市场销售金额统计图[26]最新数据统计，2017 年中国大陆的半导体消费额已达到 1315 亿美元[27]，，成为全球最大市场。另一方面国内的半导体集成电路自给比例仅年进口额度达到了 2000 亿。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB752

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本文编号：2693432