多级爪型干式真空泵

多级爪型干式真空泵

多级爪型干式真空泵的结构对于其材料消耗、体积、能耗等性能有着非常重要的作用。本文介绍了北京朗禾科技的最新型结构———螺旋反爪结构,就其原理和国际上最经典的两种结构:螺旋型(德国)和反爪型(英国)做了介绍和对比,说明螺旋反爪结构可以大幅度缩短泵的长度、节约大量的材料、提高抽气效率、降低加工精度、提高抽气性能,对爪型干式真空泵的发展和普及有很好的推动作用。
 
  多级爪型干式真空泵是上世纪末快速发展成熟的新型(变容积)真空泵,真空技术网调研了其有如下突出优点:泵腔内无油、对被抽容器没有油污染、并能直排大气、单泵就能达到3 Pa 等,在电子行业得到了非常广泛的应用,替代了油封机械泵以及滑阀真空泵。由于其性能卓越而越来越广泛的应用于航天、核工业、化工、制药、环保等行业,并呈逐年上升的趋势。其主要的结构型式有螺旋型和反爪型,其结构各有优势,相比较而言反爪型比螺旋型优势更明显。但由于其结构限制,泵的抽速目前基本上只做到小于600 M3/h,不能够满足化工和制药等大抽速的需要。
淄博丹瑞真空设备结合以上两种结构的优势,推出螺旋反爪结构,达到更少材料、更低能耗、更好维护、更大抽速的效果,而且能适合化工、制药、环保等领域的需要。
 
1、传统经典爪型干式真空泵的工作原理
  (1)单级爪泵的工作原理:
 
  如图1 所示,在图1a 位置A 腔和进气口4接通,随着转子对的同步反方向运动A 腔容积变大,气体就吸入泵内,B 腔内的气体也在转子对的作用下得到了逐渐压缩,我们称为吸气过程;图1b 位置A 腔容积继续变大,继续吸气,同时,B 腔的容积在转子对的同步反方向运动下逐渐变小,运动到和排气口接通的位置气体通过排气口排到下一级,这个过程一直会持续到图1c 位置,吸气和排气同时进行,简称为吸排气过程;在图1c 位置A 腔达到了最大容积,吸气结束和B腔的容积达到了最小,排气结束。转子挡住了进气口和排气口,起到了自动关闭的作用;在图1d位置随着转子的运转,B 腔内没有被排出去的气体和A 腔内被吸入的气体混合到了一起,既不吸气也不排气,我们称为过渡过程;
 
  不间断重复以上3 个过程,达到了连续不间断抽真空的目的,由于泵腔内无需用水或油等介质,有如下的优势:能抽各种化学气体、特殊不锈钢材料制做的爪泵还能抽腐蚀性气体。在航天、制药、化工、核工业等行业得到了广泛的应用。
 

1.排气口; 2.转子对; 3.泵体; 4.进气口
图1 单级爪泵工作原理图
 
 (2)常见的多级爪泵原理:
 
  如图2 和图3 所示,在第一级的排气口位置,设计一个长长的通道,以便于第一级排出去的气体能进入第二级的进气口。同时为了保证在第一级排气时,第二级泵体3B 开始吸气,所以第二级的同步转子对比第一级落后一定角度的相位差,通过研究发现,相位差在30°到120°之间都是合理的,最合理的角度还需要进一步研究。通道不能设计得太小。依此方法来设计第三级转子对以及第四级转子对和通道,就会发现各级转子对依次沿着转子对旋转的方向落后于上一级,串联在主轴上就呈现了螺旋型布局,称为螺旋型。
 

图2 螺旋型结构的三维示意图
 
 

图3 螺旋型结构原理图
 
  其结构有如下优点而被广泛采用:转子的放置都如上图放置,从上世纪80 年代末期欧洲几家企业生产过这样的泵以后,产品在市场方面得到了非常好的反应和使用效果,目前在中国均得到了最广泛的采用。