渦旋真空泵的設(shè)計(jì)、工藝的技術(shù)問題
1、渦旋真空泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)渦旋泵能夠有效工作的目的，必須使渦旋型線在各個(gè)真空氣腔良好嚙合，從而克服由于真空腔壓差大等復(fù)雜因素導(dǎo)致的渦旋壁受力情況惡化、熱變形、排氣腔一部分高壓氣體滯留和真空泵效率降低等。所以要保證渦旋型線之間的精確包容與嚙合，控制工作介質(zhì)的泄漏，達(dá)到抽氣目的。這是渦旋泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
2、渦旋真空泵的密封
作為一種干式真空泵，無油泵是能在大氣壓力至5 Pa 的壓力范圍內(nèi)工作，創(chuàng)造無油清潔真空環(huán)境的真空泵。在泵的抽氣流道中，無須使用任何油類和密封液體作為介質(zhì)，依靠動(dòng)、靜渦旋盤相對轉(zhuǎn)動(dòng)形成吸氣腔和壓縮腔將被抽氣體排出，連續(xù)完成吸氣、壓縮和排氣過程。因此，如何防止泄漏解決密封的問題尤為突出。
渦旋泵的密封主要包括軸向嚙合間隙的徑向密封，即齒頂密封，和徑向嚙合間隙的切向密封，即齒側(cè)密封。
圖3 齒頂密封件
齒頂密封采用頂部密封件來解決。動(dòng)盤（轉(zhuǎn)子）與靜盤（定子）的齒頂面上開設(shè)漸開線螺旋槽。在螺旋槽內(nèi)嵌入特種材料的密封條，密封條相對渦旋盤做圓周向滑動(dòng)，由于是無油運(yùn)轉(zhuǎn)，要求密封件耐磨、耐高溫、具有一定的蠕變性能，其材質(zhì)、尺寸、位置對泵的成功長期運(yùn)轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的。齒側(cè)密封即氣腔之間的密封和與大氣隔絕的密封，通常齒側(cè)密封被認(rèn)為是決定渦旋泵抽氣性能的主要因素之一，對于齒側(cè)密封, 常通過修正渦圈壁厚,選擇最佳運(yùn)行間隙,使泵在達(dá)到工作溫度時(shí)嚙合間隙最小, 以此達(dá)到密封的目的，它也是保證泵的極限真空度的必要條件。由于動(dòng)、靜渦旋盤工作時(shí)會產(chǎn)生熱變形，而且變形量不同，其最小轉(zhuǎn)動(dòng)間隙會隨工況而變化,間隙過大，會導(dǎo)致極限真空度難以達(dá)到，間隙過小，渦旋盤之間會發(fā)生摩擦甚至咬合，導(dǎo)致溫度急劇上升，破壞渦旋盤壁面，導(dǎo)致泵的咬死失效, 所以間隙大小的確定對設(shè)計(jì)者是一個(gè)挑戰(zhàn)。
圖4 齒側(cè)間隙密封
齒頂密封和齒側(cè)密封是渦旋泵性能的保證。尤其是對泵的極限真空具有決定性的作用。極限真空度的指標(biāo)對渦旋泵的性能影響至關(guān)重要，對于渦旋泵來說是很難把握及達(dá)到的指標(biāo)。主要是渦旋盤副的嚙合間隙很難掌控，它是由渦旋盤的線形、材質(zhì)、溫升、表面處理等諸多因素構(gòu)成的。它也是要求設(shè)計(jì)人員與工藝人員共同完成的關(guān)鍵工作。
3、渦旋真空泵的工藝性
渦旋泵動(dòng)盤和靜盤的嚙合是泵的技術(shù)核心，其材料要保證在高速相對運(yùn)動(dòng)條件下能夠耐高溫，耐磨損和自潤滑，并且要有良好的加工性。渦旋盤副的加工精度和效率也是一個(gè)很重要的部分，要求用數(shù)控專用機(jī)床，一次裝卡加工完成，保證線形和精度。由于渦旋盤副的特殊運(yùn)動(dòng)關(guān)系，材料要經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚赃_(dá)到耐高溫，耐磨損和自潤滑。
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