旋片式真空泵的設計改進趨勢

2022/07/01

　1、 材料選用

　　要提高旋片式真空泵的轉速，減少磨損，降低溫度，保證旋片式真空泵的正常性能，關鍵之一就是如何適當選擇定子和旋片這對主磨擦副的材料。直聯泵旋片常用的材料為一種新型自潤滑材料——碳素浸合金。國內有的研究單位還對其他材料用作旋片做了綜合測試，結果表明用碳纖維增強塑料、高分子液晶材料作旋片材料具有開發價值。

　　2、 泵腔形線

　　由于高速直聯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、磨損與潤滑是研制性能良好的直聯旋片泵的關鍵。通過彈性流體動力潤滑理論的分析計算發現現有泵旋片與泵腔間的運動不合理，使旋片與轉子及泵腔間的磨損較嚴重，難以找到合適的潤滑狀況，導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過程中始終保持長度不變。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線的定子泵腔型線，這種型線是一條與一系列圓心在軸對稱的曲線上的包絡圓外側相切的包絡線。當然，這種型線的加工工藝比正圓形型線要麻煩些，但它多花的代價可以從改善泵的性能中得到補償。這樣的泵，振動、噪音、溫升、磨損均會減少很多。

　　3、轉子結構與旋片

　　通過旋片泵幾何抽速的計算可知，當泵的轉速已達一定高的數值時，再增加旋片可以在不加大轉子偏心距，又不增加最大線速度的情況下提高抽速。在結構上增加旋片數也是簡單可行的，故它是一種有希望的提高抽速的途徑。

　　目前，國內廠家生產的直聯泵有采用三槽式整體轉子結構，其上裝有三個旋片。整體轉子三旋片結構有較高的強度和剛性;可以減少高速運轉時轉子的不平衡性，以減少旋片承受的沖擊負荷。泵幾何抽速計算表明，泵采用三槽轉子要比二槽轉子的抽速大18～20%。

　　實現多旋片結構的關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;增強泵的冷卻等。

　　4、泵體結構及排氣口位置

　　側偏心結構是一種較新的泵體結構形式。側偏心結構的泵轉子與泵腔的切點不在上方，而在側面，油箱也在側面。它與一般的上切點結構的泵相比有以下一些優點：由于油位與排氣口在側面，而油面剛好把排氣閥門和潤滑油路的進油孔淹沒，這樣停泵后，只能回很少一點油在泵腔內，其余的油只能回到油路進油孔處就不能往泵腔內進了。由于回流到泵腔內的油量很少，所以泵的啟動容易，因而可減少泵電機功率。同時，當油回到進油孔位置時，進油孔便成了放氣孔。使泵內氣體壓力與外部大氣壓力相等，阻止油返入真空系統中造成污染。

　　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計較小;需油量也減少，使泵體結構緊湊。同時氣體從排氣閥排出是水平方向，而從頂部出氣口排出來時是垂直方向，氣體分子運動的方向改變，路程加長，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置擋油裝置，防止開泵噴油的效果更加理想。

　　德國最近又開發研制出大抽速的高速直聯下偏心轉子單級油封旋片泵。這種泵的結構與傳統結構的旋片泵相比具有較大變化：轉子與泵體下偏心安裝，轉子與泵腔的切點在泵腔的下方，油箱位于泵體的側面。這種結構的泵重心低，運轉平穩，振動及噪音相對減少，為制造大型旋片泵創造了有利條件。德國生產的$630F/FL型旋片泵的平均抽速可達170L/s。該結構泵的排氣口位于泵體下部，排氣閥的排氣方向為水平方向，在排氣側裝有空氣偏轉板、阻尼篩和排氣過濾元件，既防止了噴油，又降低了噪聲。泵上還配有氣鎮閥及油循環、油冷卻裝置、泵溫調控系統，使泵可用于抽除高溫氣體及抽除大量的水蒸氣。目前，德國雷暴公司已用這種泵來取代余擺線真空泵，廣泛應用于真空冶煉和真空熱處理設備上。

　　旋片式真空泵還有許多方面有待改進。相信，隨著真空技術的進步，性能更好的，能適應多種工藝要求的旋片泵一定會出現。