旋片式真空泵的材料結構設計改進(jìn)趨勢

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，保證泵的正常性能，關(guān)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(lián)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(kāi)發(fā)價(jià)值。

2、泵腔形線(xiàn)

　　由于高速直聯(lián)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(lián)旋片泵的關(guān)鍵。通過(guò)彈性流體動(dòng)力潤滑理論的分析計算發(fā)現現有泵旋片與泵腔間的運動(dòng)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(guò)程中始終保持長(cháng)度不變。而目前的正圓形泵腔是無(wú)法辦到的。由理論上可以提出一種包絡(luò )線(xiàn)的定子泵腔型線(xiàn)，這種型線(xiàn)是一條與一系列圓心在軸對稱(chēng)的曲線(xiàn)上的包絡(luò )圓外側相切的包絡(luò )線(xiàn)。當然，這種型線(xiàn)的加工工藝比正圓形型線(xiàn)要麻煩些，但它多花的代價(jià)可以從改善泵的性能中得到補償。這樣的泵，振動(dòng)、噪音、溫升、磨損均會(huì )減少很多。

3、轉子結構與旋片

　　通過(guò)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(shí)，再增加旋片可以在不加大轉子偏心距，又不增加最大線(xiàn)速度的情況下提高抽速。在結構上增加旋片數也是簡(jiǎn)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(chǎng)家生產(chǎn)的直聯(lián)泵有采用三槽式整體轉子結構，其上裝有三個(gè)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(shí)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(shí)現多旋片結構的關(guān)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(diǎn)不在上方，而在側面，油箱也在側面。它與一般的上切點(diǎn)結構的泵相比有以下一些優(yōu)點(diǎn)：由于油位與排氣口在側面，而油面剛好把排氣閥門(mén)和潤滑油路的進(jìn)油孔淹沒(méi)，這樣停泵后，只能回很少一點(diǎn)油在泵腔內，其余的油只能回到油路進(jìn)油孔處就不能往泵腔內進(jìn)了。由于回流到泵腔內的油量很少，所以泵的啟動(dòng)容易，因而可減少泵電機功率。同時(shí)，當油回到進(jìn)油孔位置時(shí)，進(jìn)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(shí)氣體從排氣閥排出是水平方向，而從頂部出氣口排出來(lái)時(shí)是垂直方向，氣體分子運動(dòng)的方向改變，路程加長(cháng)，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(kāi)泵噴油的效果更加理想。

　　德國最近又開(kāi)發(fā)研制出大抽速的高速直聯(lián)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(diǎn)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(dòng)及噪音相對減少，為制造大型旋片泵創(chuàng )造了有利條件。德國生產(chǎn)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(guò)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(huán)、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(lái)取代余擺線(xiàn)真空泵，廣泛應用于真空冶煉和真空熱處理設備上。

　　旋片泵還有許多方面有待改進(jìn)。相信，隨著(zhù)真空技術(shù)的進(jìn)步，性能更好的，能適應多種工藝要求的旋片泵一定會(huì )出現。