旋片式真空泵的設(shè)計(jì)改進(jìn)趨勢(shì)

2020-05-03 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

　　1、材料選用

　　要提高旋片式真空泵的轉(zhuǎn)速，減少磨損，降低溫度，保證旋片式真空泵的正常性能，關(guān)鍵之一就是如何適當(dāng)選擇定子和旋片這對(duì)主磨擦副的材料。直聯(lián)泵旋片常用的材料為一種新型自潤(rùn)滑材料——碳素浸合金。國(guó)內(nèi)有的研究單位還對(duì)其他材料用作旋片做了綜合測(cè)試，結(jié)果表明用碳纖維增強(qiáng)塑料、高分子液晶材料作旋片材料具有開發(fā)價(jià)值。

　　2、泵腔形線

　　由于高速直聯(lián)泵的旋片與定子之間摩擦與磨損增大，泵的溫升增高，所以改善旋片泵的旋片與泵腔之間的摩擦、磨損與潤(rùn)滑是研制性能良好的直聯(lián)旋片泵的關(guān)鍵。通過彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有泵旋片與泵腔間的運(yùn)動(dòng)不合理，使旋片與轉(zhuǎn)子及泵腔間的磨損較嚴(yán)重，難以找到合適的潤(rùn)滑狀況，導(dǎo)致高速旋片泵溫升增加。而解決磨損的辦法就是使旋片在旋轉(zhuǎn)過程中始終保持長(zhǎng)度不變。而目前的正圓形泵腔是無法辦到的。由理論上可以提出一種包絡(luò)線的定子泵腔型線，這種型線是一條與一系列圓心在軸對(duì)稱的曲線上的包絡(luò)圓外側(cè)相切的包絡(luò)線。當(dāng)然，這種型線的加工工藝比正圓形型線要麻煩些，但它多花的代價(jià)可以從改善泵的性能中得到補(bǔ)償。這樣的泵，振動(dòng)、噪音、溫升、磨損均會(huì)減少很多。

　　3、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與旋片

　　通過旋片泵幾何抽速的計(jì)算可知，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速已達(dá)一定高的數(shù)值時(shí)，再增加旋片可以在不加大轉(zhuǎn)子偏心距，又不增加最大線速度的情況下提高抽速。在結(jié)構(gòu)上增加旋片數(shù)也是簡(jiǎn)單可行的，故它是一種有希望的提高抽速的途徑。

　　目前，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的直聯(lián)泵有采用三槽式整體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其上裝有三個(gè)旋片。整體轉(zhuǎn)子三旋片結(jié)構(gòu)有較高的強(qiáng)度和剛性;可以減少高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的不平衡性，以減少旋片承受的沖擊負(fù)荷。泵幾何抽速計(jì)算表明，泵采用三槽轉(zhuǎn)子要比二槽轉(zhuǎn)子的抽速大18～20%。

　　實(shí)現(xiàn)多旋片結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于旋片與泵腔材料的改革，如采用耐磨性能好的軟旋片材料;增強(qiáng)泵的冷卻等。

　　4、泵體結(jié)構(gòu)及排氣口位置

　　側(cè)偏心結(jié)構(gòu)是一種較新的泵體結(jié)構(gòu)形式。側(cè)偏心結(jié)構(gòu)的泵轉(zhuǎn)子與泵腔的切點(diǎn)不在上方，而在側(cè)面，油箱也在側(cè)面。它與一般的上切點(diǎn)結(jié)構(gòu)的泵相比有以下一些優(yōu)點(diǎn)：由于油位與排氣口在側(cè)面，而油面剛好把排氣閥門和潤(rùn)滑油路的進(jìn)油孔淹沒，這樣停泵后，只能回很少一點(diǎn)油在泵腔內(nèi)，其余的油只能回到油路進(jìn)油孔處就不能往泵腔內(nèi)進(jìn)了。由于回流到泵腔內(nèi)的油量很少，所以泵的啟動(dòng)容易，因而可減少泵電機(jī)功率。同時(shí)，當(dāng)油回到進(jìn)油孔位置時(shí)，進(jìn)油孔便成了放氣孔。使泵內(nèi)氣體壓力與外部大氣壓力相等，阻止油返入真空系統(tǒng)中造成污染。

　　由于泵體上的排氣孔位置降低，排氣閥座平面與水平面接近垂直，使泵的高度降低;排氣孔外的油箱可設(shè)計(jì)較小;需油量也減少，使泵體結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)氣體從排氣閥排出是水平方向，而從頂部出氣口排出來時(shí)是垂直方向，氣體分子運(yùn)動(dòng)的方向改變，路程加長(zhǎng)，頂部空間很大，使氣體分子速度降低，能量損失，有利于防止噴油。如果在排氣口處及排氣箱頂部空間設(shè)置擋油裝置，防止開泵噴油的效果更加理想。

　　德國(guó)最近又開發(fā)研制出大抽速的高速直聯(lián)下偏心轉(zhuǎn)子單級(jí)油封旋片泵。這種泵的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的旋片泵相比具有較大變化：轉(zhuǎn)子與泵體下偏心安裝，轉(zhuǎn)子與泵腔的切點(diǎn)在泵腔的下方，油箱位于泵體的側(cè)面。這種結(jié)構(gòu)的泵重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)及噪音相對(duì)減少，為制造大型旋片泵創(chuàng)造了有利條件。德國(guó)生產(chǎn)的$630F/FL型旋片泵的平均抽速可達(dá)170L/s。該結(jié)構(gòu)泵的排氣口位于泵體下部，排氣閥的排氣方向?yàn)樗椒较�，在排氣�?cè)裝有空氣偏轉(zhuǎn)板、阻尼篩和排氣過濾元件，既防止了噴油，又降低了噪聲。泵上還配有氣鎮(zhèn)閥及油循環(huán)、油冷卻裝置、泵溫調(diào)控系統(tǒng)，使泵可用于抽除高溫氣體及抽除大量的水蒸氣。目前，德國(guó)雷暴公司已用這種泵來取代余擺線真空泵，廣泛應(yīng)用于真空冶煉和真空熱處理設(shè)備上。

　　旋片式真空泵還有許多方面有待改進(jìn)。相信，隨著真空技術(shù)的進(jìn)步，性能更好的，能適應(yīng)多種工藝要求的旋片泵一定會(huì)出現(xiàn)。