濾油機渦旋式真空泵的泄漏及密封

　　動(dòng)、靜渦旋盤(pán)之間的泄漏是影響渦旋真空泵抽氣性能的重要因素，分析了主要由軸向間隙及徑向間隙引起的氣體返流泄漏，闡述了相應的密封原理及措施，為渦旋真空泵的優(yōu)化設計提供新的思路。

1、前言

　　渦旋真空泵主要由泵頭、電機、機座等組成，泵頭內的動(dòng)渦旋盤(pán)與靜渦旋盤(pán)相互交錯組成的渦旋盤(pán)付為核心工作部分，構成了渦旋真空泵的基本抽氣機構。真空技術(shù)網(wǎng)(likelearn.cn)認為其工作時(shí)動(dòng)、靜渦旋盤(pán)互不接觸，動(dòng)盤(pán)以恒定的公轉半徑繞靜盤(pán)中心公轉平動(dòng)，在渦旋齒壁面上產(chǎn)生多個(gè)嚙合點(diǎn)，從而在動(dòng)、靜渦旋件之間形成數個(gè)月牙形腔體。自吸氣口進(jìn)入泵內的氣體隨著(zhù)動(dòng)盤(pán)的公轉不斷流入月牙形腔內，最終從靜渦旋盤(pán)中心的排氣口排出。正是通過(guò)這種吸氣、壓縮、排氣的循環(huán)，渦旋真空泵實(shí)現了對被抽腔體的真空抽取。

　　然而，因各種間隙的存在，造成抽氣時(shí)工作腔內的氣體返流泄漏，導致泵的壓力范圍變窄，容積效率減小，極限真空度降低。

2、間隙與泄漏

　　動(dòng)、靜渦旋盤(pán)嚙合如圖1 所示。

圖1 動(dòng)、靜渦旋盤(pán)嚙合示意

　　如圖1，動(dòng)、靜渦旋盤(pán)在嚙合過(guò)程中，從中心腔至最外層的每一級封閉壓縮腔，腔內氣體壓力是逐漸降低的。當渦旋真空泵抽氣到達一定程度時(shí)，吸氣口處的進(jìn)氣壓力將會(huì )減小，而動(dòng)、靜渦旋盤(pán)間的間隙就會(huì )導致高壓腔內的氣體返流泄漏至低壓腔甚至吸氣口處，使泵的抽氣性能降低。通常造成這種泄漏的間隙主要有2 種: 軸向間隙和徑向間隙。

　　2.1、軸向間隙與徑向泄漏

　　如圖2，渦旋盤(pán)齒頂與齒底面間的間隙為軸向間隙，引起氣體徑向泄漏。在壓差作用下，中心處壓力較高的部分氣體會(huì )沿軸向間隙的徑向方向泄漏至吸氣口處，使吸氣口處壓力升高、泵的下一次吸氣效果減弱; 同時(shí)，返流泄漏的氣體又會(huì )在下一次循環(huán)工作中被重復吸入腔內壓縮，嚴重影響渦旋真空泵的容積效率與極限真空度。

圖2 軸向間隙泄漏

　　2.2、徑向間隙與切向泄漏

　　如圖3，渦旋齒壁面( 動(dòng)盤(pán)渦旋齒外壁面與靜盤(pán)渦旋齒內壁面及靜盤(pán)渦旋齒外壁面與動(dòng)盤(pán)渦旋齒內壁面) 之間的間隙為徑向間隙，引起氣體切向泄漏。受相鄰月牙腔之間氣體壓力梯度的影響，高壓腔內的氣體只能沿徑向間隙的切向方向泄漏至相鄰一級的低壓腔內，而不會(huì )直接返流至吸氣口處，因此吸氣口處壓力升高相對較少，對抽氣效果影響較小。說(shuō)明徑向間隙對渦旋真空泵抽氣性能及極限真空度的影響遠小于軸向間隙。

圖3 徑向間隙泄漏

4、結論

　　(1) 分析了渦旋真空泵的泄漏情況，提出了針對不同間隙泄漏的密封方法與設計原理，對渦旋真空泵的優(yōu)化設計提供新的思路;

　　(2) 軸向間隙對渦旋真空泵抽氣性能及真空度的影響大于徑向間隙，采用具有自動(dòng)補償功能的密封設計對軸向間隙的密封效果最佳;

　　(3) 最小徑向間隙寬度設計在0. 05mm 左右; 利用徑向隨變機構自動(dòng)調節偏心量或開(kāi)設迷宮齒進(jìn)行非接觸式密封均能有效減少切向氣體泄漏量。