雙級旋片式真空泵的結構與工作原理
在上一篇文章中講述了單級旋片式真空泵的結構及工作原理,從文章中可以看出單級旋片式真空泵一般極限壓力只能達到1.3Pa(個別可達0.1Pa),為什么極限壓力不能再低呢?那么本文就來講述下將兩只單級泵串接起來,組成雙級旋片式真空泵的結構及工作原理。
主要由于:
(1)單級旋片式真空泵的結構上存在有害空間(見圖1),該空間中的氣體是無法排除的。當旋片轉過排氣口后,這一部分氣體又被壓縮,經過轉子與泵腔間的縫隙又回到吸氣空間,所以每次總有些氣體排不盡。
1、有害空間 2、上切點A
圖1:單級旋片式真空泵結構的有害空間
(2)由于在單級旋片式真空泵工作時,泵腔的吸氣空間與排氣空間存在著一定的壓力差。當排氣空間的氣體被壓縮得很小時,它的壓力很高,會通過各種可能的途徑突破到吸氣空間去,使泵真空度下降。
(3)泵油在泵體內循環(huán)流動過程中會溶解進大量氣體和蒸氣。在吸氣側,因為壓力較低,溶解的氣體又會跑出來,使泵的真空度不易提高。
為了提高泵的極限真空度,除了提高泵體、轉子、旋片的加工精度,盡量減少裝配間隙和有害空間以外,最有效的辦法是將兩只單級泵串接起來,組成雙級旋片式真空泵。圖2為雙級旋片式真空泵的工作原理圖。
1.低真空級排氣閥 2.高真空級排氣閥 3.進氣管 4.摻氣閥 5.中間通道
圖2:雙級旋片式真空泵的工作原理
泵由兩個工作室組成。前級泵是低真空級(又叫第一級,低級),后級泵是高真空級(又叫第二級,高級),被抽氣體經后級進入前級,由排氣閥排出泵外。前、后兩級稍有不同:后級的泵腔(缸)比前級大,前級和單極泵一樣,隨時有油進入泵腔,而后級僅在開始工作時存有少量的油,工作一段時間后,便沒有油進入泵腔了。后級工作時,一部分氣體從后排氣閥直接排到大氣中去,一部分氣體經由前級泵排到大氣中去;工作一段時間后,后級泵里的氣體經過壓縮后,壓強達不到一個大氣壓以上,推不開后排氣閥,這些氣體就完全從前級排出
去。抽氣時間一長,后級泵進氣口的壓強大大下降,泵的出口壓強也很小,進出口的壓強差也就小,被壓縮氣體返回的數(shù)量相應減少多同時,后級泵中易蒸發(fā)的油分子不斷被前級泵抽走,油蒸氣的分壓強因而就減小了。這樣可以提高泵的極限真空度.而油污染也比單級泵小。
第I室和第五室旋片的安裝位置是互相垂直的。因此,保證第一級排氣時第二級正好是抽氣,使它們能同步地工作。
當泵工作一段時間后,II室吸入的氣體壓力較低時,雖經II室的壓縮,壓力也達不到一個大氣壓以上,排不開輔助排氣閥(1),則吸入的氣體全部進入前級A室,經I室的繼續(xù)壓縮,由排氣閥(1)排出。
泵工作一段時間后,由于高真空級進氣時壓力大大降低,其出口壓力也很小,這樣II室進出氣口的壓力差也較小,被壓縮氣體返回的數(shù)量也相應減少;同時,后級泵中易蒸發(fā)的油分子不斷被前級I室抽走,油蒸氣的分壓減少了,因而雙級泵的油污染比單級小,極限真空度將大大提高。國前的雙級旋片真空泵的極限真空度可10-2 Pa,國外有的泵可達到10-3 Pa。