渦旋真空泵的原理、結構特點(diǎn)、類(lèi)型及應用
1、渦旋真空泵的工作原理
渦旋真空泵的工作腔是由一對型線(xiàn)共軛的渦旋盤(pán)副嚙合安裝組成。渦旋盤(pán)就是在盤(pán)面開(kāi)有一個(gè)或幾個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)螺旋槽的渦旋型盤(pán)狀結構體。一個(gè)靜渦旋盤(pán)與一個(gè)動(dòng)渦旋盤(pán)相互交錯組裝在一起，動(dòng)、靜盤(pán)之間由防自轉機構保證180°相位差，這樣組成的一對渦旋盤(pán)副構成了無(wú)油渦旋真空泵的抽氣機構。靜渦旋盤(pán)與動(dòng)渦旋盤(pán)彼此之間在幾條直線(xiàn)( 在橫截面上是幾個(gè)點(diǎn)) 上接觸形成幾對月牙形封閉腔，動(dòng)渦旋盤(pán)在曲軸的驅
動(dòng)下繞靜渦旋盤(pán)的渦旋體中心運動(dòng)，接觸點(diǎn)沿渦旋曲面移動(dòng)實(shí)現吸氣、壓縮與排氣。在電機的帶動(dòng)下，曲軸每轉一圈，就有一組新的月牙封閉腔形成，從而實(shí)現渦旋真空泵的吸氣、壓縮、排氣循環(huán)，對被抽氣體形成包容和強制輸送。
2、渦旋真空泵的結構類(lèi)型
2.2.1、公轉型
公轉型是一個(gè)渦旋固定不動(dòng)( 稱(chēng)為靜渦旋) ，另一個(gè)繞著(zhù)它公轉平動(dòng)( 稱(chēng)為動(dòng)渦盤(pán)) ，動(dòng)渦盤(pán)由曲柄軸驅動(dòng)，密封點(diǎn)位置隨主軸同步轉動(dòng)。它整體結構簡(jiǎn)單、零件少、渦旋回轉線(xiàn)速度小、機械磨損少，但需進(jìn)行平衡設計。渦旋真空泵利用最外側渦圈包容氣體形成封閉吸氣腔。為了減少渦盤(pán)末端和進(jìn)氣口之間的流導，常將進(jìn)氣口設在渦旋盤(pán)外圈末端附近。同時(shí)為了保證中心壓縮腔中的氣體在排氣過(guò)程中盡量排走，一般將排氣孔設在靜渦盤(pán)中心附近。因為渦旋泵內壓縮比不是很大，常設置排氣閥以消除壓縮不足，但應使排氣閥與渦圈頂部之間的容積盡可能小。為了提高抽速或減少渦盤(pán)尺寸，常設計采用雙側渦旋。
2.2.2、回轉型
回轉型是由兩個(gè)渦旋盤(pán)心軸分別裝在兩側軸承上，其中一個(gè)由電機直接驅動(dòng)，另一個(gè)由十字滑環(huán)機構帶動(dòng)，沿相同角度旋轉。其密封位置形成一條線(xiàn)，方向始終不變，泵采用立式結構。驅動(dòng)電機在機殼內上部，渦盤(pán)在下部。因其密封方向不變，回轉徑向密封既便于人為控制，又能避免渦圈側面接觸而需進(jìn)行的卸載運轉，但其整體結構復雜、零件多、機械磨損高。
2.2.3 、轉型和回轉型的區別
(1) 轉動(dòng)形式不同。公轉型是一個(gè)渦旋固定不動(dòng)為靜渦旋，另一個(gè)為動(dòng)渦旋，動(dòng)渦旋繞著(zhù)靜渦旋作公轉平動(dòng)。而自轉型的兩個(gè)渦旋盤(pán)各自繞其自身轉軸實(shí)現兩者同步同方向轉動(dòng)。
(2) 密封位置和方向不同�；剞D型的兩個(gè)渦旋盤(pán)齒的徑向密封位置形成一條線(xiàn)，密封線(xiàn)方位始終固定不變。公轉型渦旋機械徑向密封的位置和方向卻隨著(zhù)主軸同步轉動(dòng)。即主軸旋轉一周，徑向密封線(xiàn)的方位變化360°。
(3) 渦旋盤(pán)所受的氣體徑向力和切向力的方向不同。公轉型渦旋機械由動(dòng)渦旋隨曲軸作偏心公轉，因而動(dòng)渦旋受氣體徑向力和切向力的方向繞曲軸同步回轉。而回轉型兩個(gè)渦旋盤(pán)所受氣體徑向力和切向力在空間的位置和方向則始終不變，徑向力在密封線(xiàn)方向，切向力垂直于密封線(xiàn)方向。因而不能像公轉型渦旋機械那樣，應用偏心套或滑動(dòng)軸套徑向隨便機構自動(dòng)調節渦旋齒側面間隙，達到徑向密封。公轉型渦旋曲軸承受均勻載荷，而回轉型渦旋曲軸承受局部載荷，設計時(shí)應特別注意。
(4) 平衡不同。在回轉型渦旋中，由于不使用偏心軸，兩個(gè)渦旋各自繞自身軸轉動(dòng)，在不考慮渦旋齒偏心質(zhì)量情況下，可不考慮離心力存在，也就不需設置平衡塊。而公轉型必須考慮動(dòng)渦旋的偏心質(zhì)量，設置平衡塊來(lái)平衡東渦旋盤(pán)的離心慣性力和離心慣性力矩，才能使機器平穩工作。
(5) 傾覆力矩和軸向力不同�；剞D型渦旋機械由于兩渦旋盤(pán)都轉動(dòng)，都承受同樣大小的傾覆力矩和氣體軸向力，在設計時(shí)，需同時(shí)考慮軸向力推力、軸承載荷。而公轉型只有一個(gè)動(dòng)渦盤(pán)受傾覆力矩作用，所以只需考慮動(dòng)渦盤(pán)所受的傾覆力矩和軸向力。
3、渦旋真空泵的結構特點(diǎn)
渦旋真空泵主要由5 個(gè)部件組成:
�、� 動(dòng)靜渦旋盤(pán)副與基座: 一個(gè)或幾個(gè)漸開(kāi)螺旋線(xiàn)形成的一個(gè)渦旋型盤(pán)狀結構。一個(gè)靜渦旋盤(pán)與一個(gè)動(dòng)渦旋盤(pán)相互交錯，兩者之間保證180°相位差組成的一對渦旋盤(pán)副機構。
�、� 曲軸: 保證動(dòng)渦盤(pán)繞靜渦盤(pán)轉動(dòng)的偏心機構。
�、� 密封件: 保證動(dòng)、靜盤(pán)的端面齒頂密封等的密封裝置。
�、� 防自轉機構: 保證動(dòng)、靜盤(pán)180°相位差的機構。
�、� 電機: 輸出約1500 r /min 的動(dòng)力機構。
它的主要運動(dòng)件只有一個(gè)動(dòng)渦旋盤(pán)，因而動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)單，相同尺寸下運動(dòng)半徑小、零部件少、結構簡(jiǎn)單緊湊、整機尺寸小，動(dòng)、靜渦旋盤(pán)之間、動(dòng)盤(pán)與泵腔之間間隙小，泵內運動(dòng)件與泵腔無(wú)摩擦，所以幾乎無(wú)磨損，運行平穩，消耗功率小，氣體流動(dòng)損失小，工作可靠性高、壽命長(cháng)，易于維修，維修費用低，容積效率高。采用空氣冷卻，無(wú)需水冷。渦旋真空泵具有較高的壓縮比，在較寬的壓力范圍內具有穩定的抽速，由于壓縮腔容積的變化是連續的，因而驅動(dòng)扭矩變化小，功率變化小，振動(dòng)噪聲低，這是其他類(lèi)型的干式真空泵所不具備的。
4、渦旋真空泵的應用領(lǐng)域
渦旋泵已被廣泛應用于諸多領(lǐng)域:
�、� 半導體行業(yè): 薄膜制造設備、半導體器件封裝設備;
�、� 科學(xué)儀器行業(yè):同步輻射光束線(xiàn)機、電子顯微鏡、極光試驗設備、分析測試儀器;
�、� 機械設備行業(yè): 材料制備設備、真空檢測設備、真空過(guò)濾設備、材料提純設備、超高真空排氣設備;
�、� 醫療設備行業(yè): 牙科儀器、透析機; 生物制品行業(yè):材料提純與藥品制備;
�、� 包裝行業(yè): 食品、藥品、生物制品等包裝設備;
�、� 真空冶金行業(yè): 真空爐、納米材料制備設備、真空檢測設備等領(lǐng)域。
