旋片泵是如何工作的？

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油封式旋转泵的工作原理

容积式真空泵通常是一种在柱塞、转子、叶片以及阀或类似部件的帮助下，将被抽的气体吸入其中的真空泵，然后可能会对气体进行压缩，接着再排出。抽真空过程通过泵内柱塞的旋转运动实现。我们应将这些泵区分为油封式和干式压缩容积泵。通过使用密封油，单级泵就可以实现高达大约 10⁵ 的高压缩比。如果没有密封油，“内部漏气”会大大增加，可达到的压缩比也会相应降低，大约为 10 倍左右。

如分类表 2.1 所示，油封式容积泵包括具有单级和双级设计的旋片泵和滑阀泵，以及单级摆线泵 - 这种泵如今仅剩下历史意义。这些泵都配备一个气镇装置 - 此装置由 Gaede 于 1935 年首次进行了详细描述。在指定的工程限制范围内，气镇装置允许泵抽可凝蒸汽（尤其是水蒸汽），而不会在泵中出现蒸汽凝结。

表 2.1 真空泵的分类

旋片泵（TRIVAC B、TRIVAC E、SOGEVAC）

旋片泵（参见图 2.6）包含一个圆柱形壳体（泵环）(1)，里面有一个偏心安装的悬浮开槽转子 (2) 沿箭头方向转动。转子的叶片 (16) 通常在离心力以及弹簧的作用下强制向外，从而使叶片在壳体内滑动。通过进气口 (4) 进入的气体被叶片推动，最终通过油封排气阀 (12) 从泵中排出。

图 2.6 单级旋片泵 (TRIVAC B) 的剖面图

进气口
集尘器
防返油阀
进气管
旋片
泵腔
转子
节流孔，惰性气镇接口
排气管
排气阀
弹簧
过滤器
节流孔；油过滤器接口

TRIVAC B 系列（图 2.6）只有两个相隔 180° 的叶片。叶片在离心力的作用下强制向外，无需使用弹簧。当环境温度较低时，可能需要使用粘度低的泵油。该泵通过齿轮油泵提供压力润滑。TRIVAC B 系列配备一个特别可靠的防返油阀；进气口和排气口采用水平或垂直布置。油位观察孔和气镇执行器均位于油箱的同一侧（用户友好型设计）。与 TRIVAC BCS 系统结合使用时，它可能配备一系列非常全面的附件，这些附件主要设计用于半导体应用。旋片泵的油壳以及其他油封式容积泵的油壳均用于润滑和密封，也用于填充死腔和开槽。它可以吸收气体压缩产生的热量，即实现散热目的。机油在转子和泵环之间提供密封。这些部件沿一条直线（缸套线）“几乎”相互接触。为了增加油密封的表面积，泵环内集成有一个所谓的密封通道（参见图 2.4）。这可提供更好的密封，并允许达到更高的压缩比或更低的极限压力。

查看下面的视频，观看运行中的 TRIVAC B 旋片泵原理的动画演示

旋片泵的压力范围

Leybold 莱生生产多个不同系列的旋片泵，这些泵非常适合多种应用，例如高进气压力、低极限压力或半导体行业的应用等。表 2.2 总结了这些泵的一些较为重要的特性。TRIVAC 旋片泵为两级 (TRIVAC B) 泵（参见图 2.7）。与相应的单级泵相比，使用双级油封泵可以获得更低的工作压力和极限压力。这是因为使用单级泵时，机油不可避免地会与外部大气接触，这会从大气中吸入气体并部分逸出至真空侧，从而限制可达到的极限压力。在 Leybold 莱宝制造的油封式两级容积泵中，供应至真空侧泵级的机油已经脱气（图 2.7 中的泵级 1）：极限压力几乎位于高真空范围内，最低工作压力则位于中等真空/高真空范围内。注意：所说的高真空级（泵级 1）在机油极少或无机油的情况下运行尽管能够达到极低的极限压力，但在实际应用中会导致相当大的困难，并将严重影响泵的运行。

图 2.4 旋片泵中密封通道的布置，也称为“双密封”。整个密封通道 b 的恒定最小间隙 a

图 2.7 双级旋片泵的示意图（剖面图）

I 高真空级
II 第二个前级真空级
a - 阀挡块
b - 阀的片簧

表 2.2 旋转式真空泵系列

旋转柱塞泵（E 泵）

图 2.9 所示为一体式滑阀泵的剖面图。其中柱塞 (2) 沿偏心装置 (3) 朝箭头方向沿着泵室壁移动。被抽的气体通过进气口 (11) 流入泵，然后通过滑阀 (12) 的进气通道进入泵室 (14)。滑阀与柱塞形成一个装置，并在泵壳中可旋转的阀导向器（铰接杆 13）之间来回滑动。被吸入泵的气体最终进入压缩室 (4)。在转动时，柱塞会压缩此数量的气体，直至其通过油封阀 (5) 排出。与旋片泵一样，油壳用于润滑、密封、填充死腔和冷却。由于泵室被柱塞分成两个空间，每转一圈都完成一个工作循环（参见图 2.10）。滑阀泵有的是单级泵，有的是双级泵。在许多真空过程中，将罗茨泵与单级泵结合使用，可能比仅使用双级泵更具优势。如果这种组合或两级泵均不能满足要求，建议将罗茨泵与双级泵结合使用。这不适合旋片泵与罗茨泵组合的情况。