影响旋片真空泵抽速的因素

1、间隙对极限压力的影响

泵的极限压力决定于低真空级极限压力, 低真空级极限压力低, 则高真空级极限压力也低。因此低真空级的间隙非常重要, 一般认为既然是低真空级要求不高, 间隙可以放大一些, 但实际却截然相反,低真空级非常关键, 它这里的气体分子自由程(相对高真空级而言) 小, 气体阻力小, 容易泄漏, 因而间隙应该小而高真空级处气体分子自由程大,气体阻力大,故间隙可以取得比低真空级大。例如英国EDWARDS 公司的E2M40旋片泵, 低真空级端面间隙为0.06 mm,而高真空级端面间隙为0.095mm又如日本ULVAC(真空技术株式会社) 的D650K旋片泵低真空级端面间隙为0.05mm,高真空级端面间隙为0.08mm。

这样的间隙安排也符合热膨胀的要求, 照一般规律旋片泵在(3.3～4) ×104Pa 时功率最高, 以后应逐渐下降。但我们在检测中发现不少厂的泵的功率在这压力以上不但不降, 反而继续上升, 有的泵甚至卡死。原因在于随着压力的上升, 泵的功率和温度也上升, 热膨胀也厉害, 而高真空级的长度一般为低真空级的2～4倍, 因此如高真空级的间隙小, 则热膨胀使它的间隙越来越小,摩擦也越厉害, 恶性循环最终使泵(主要是高真空级) 卡死。

此外切点间隙对泵的极限压力影响极大。因为切点二边一是压缩腔, 一是吸气腔, 压差较大, 尤其是在接近排气时, 压差最大。这时压缩气体最容易通过切点间隙向吸气腔返流, 所以切点间隙必须严格控制, 一般15L/s以下的泵应控制在0.01~0.02mm , 大的泵也不能超过0.03mm。

2、高、低真空级之间通道的流导对抽速的影响

增加高、低真空级之间通道的流导, 有利于泵抽速的提高。对于一台泵来说, 它的高、低真空级的压缩比根据抽速的大小一般取1～6, 压缩比越小, 向高真空级的返流和泄漏就越少, 有利于极限压力的降低。在高、低真空级缸的比例确定之后, 要保证低真空时泵的抽速, 必须在高真空级排出处设置余气阀, 这一点大家都已知道。但怎样保证高真空时的抽速, 则很少有这方面的报道, 我们认为这时就必须考虑高、低真空级之间的通道的流导。如果流导过小,低真空级由于通道流阻的影响, 不能有效地把高真空级排出的气体完全抽吸, 导致气体返流增加, 则就不能保证高真空级的抽速, 因此高、低真空级之间的流导直接影响到高真空时泵的抽速大小。

我们做了一个对比, 一台2XZ24型泵, 由于高、低真空级之间通道的流导不足,2Pa时抽速只有1.3L/s, 抽气效率只有30%。适当增加它的通道截面积, 就提高到2L/s, 再增加通道截面积, 就达到2.56L/s, 抽气效率提高到59%, 这就充分说明, 增加高、低真空级之间通道的流导对于提高泵(实际是高真空级) 的抽速是极其重要的。

3、泵温对真空度的影响

在盛夏季节, 尤其是在通风条件不良的工作场所, 对4～8L/s 这样的直联泵, 泵温都比较高, 这将导致泵油的热分解加速, 产生的轻馏份增加,油蒸汽增加⋯⋯, 这些都对泵的真空度有较大影响, 为了降低泵温可以设计一风扇, 安装在联轴器上, 这风扇看起来不大, 但作用却不小, 可以使泵温下降5～7℃,它的作用在于风扇吹破了泵周围的热空气屏障包围层, 使热交换能顺利进行。

4、高真空级排出口应高于低真空级的吸入口

使高真空级排出的油能顺利流入低真空级。否则在二级之间的通道内有可能产生油堵, 从而影响泵的极限压力和抽速。

5、降低排气速度, 有利于泵抽速的提高

我们检测了许多直联泵, 发现普遍存在1.5 ×103Pa 时抽速小于6.7 ×102Pa (甚至3.3 ×102Pa ) 时抽速, 这主要是由于排气阻力过大所造成, 适当降低排气速度, 这种现象就消失了。