双极旋片式真空泵是一种高效的真空获得设备,它通过独特的双级串联结构,在单级旋片泵的基础上实现了更高的极限真空度和更稳定的抽气性能,广泛应用于冶金、化工、电子制造、真空镀膜及科研实验等多个领域。
该设备的核心工作原理基于容积的变化。泵腔内偏心安装着转子,转子槽内装有带弹簧的旋片。当电机带动转子高速旋转时,旋片在离心力和弹簧张力的作用下紧贴泵腔内壁滑动,将泵腔内的月牙形空间分隔成不断变化的容积腔。气体随着容积的周期性扩大被吸入,又随着容积的缩小被压缩,最终推开排气阀排出。
一、主要结构组成
泵体(定子)
功能:作为泵的核心外壳,提供密闭的压缩腔室,内部通常分为两级压缩腔(高压级和低压级)。
特点:采用高强度铸铁或铝合金制造,确保耐压性和热稳定性;内表面经过精密加工以减少摩擦和磨损。
转子
功能:偏心安装在泵体内,通过电机驱动旋转,带动旋片运动实现气体压缩。
特点:通常为圆柱形,表面经过抛光处理以降低摩擦;材质多为铸铁或不锈钢,需具备高耐磨性。
旋片(滑片)
功能:安装在转子槽内,随转子旋转时在离心力作用下紧贴泵体内壁,将泵腔分割为多个可变容积的压缩室。
特点:
材质为石墨、碳纤维或高分子复合材料,需兼顾自润滑性和耐磨性。
双极泵通常配备多组旋片(如每级2-3片),以增强密封性和抽气效率。
端盖(泵盖)
功能:封闭泵体两端,与泵体共同形成密闭空间;内部可能集成排气阀、油池等结构。
特点:通常与泵体通过螺栓紧固,并配备密封圈防止漏气。
二、关键辅助系统
润滑系统
油池:位于泵体底部,储存泵油以润滑旋片与泵体内壁的接触面,减少磨损并密封间隙。
油路:通过泵体内部的油孔将泵油输送至各摩擦部位,形成油膜保护。
油标:用于观察油位,确保油量在正常范围内。
排气系统
排气阀:安装在端盖上,当压缩室气体压力超过大气压时自动开启,将气体排出泵外。
消音器:可选配于排气口,降低排气噪声。
气镇阀:用于抽吸含水蒸气的气体时,通过注入少量干燥空气稀释水蒸气,防止泵油乳化。
密封系统
轴封:位于转子轴与端盖之间,防止泵油泄漏和外部空气倒灌。
密封圈:用于泵体与端盖、进气口与排气口等部位的密封,确保泵腔气密性。
冷却系统
风冷结构:通过风扇强制散热,适用于中小型泵。
水冷结构:在泵体或端盖上设置冷却水套,通过循环水带走热量,适用于大型泵或高温工况。
三、双极泵的特殊设计
两级压缩结构
低压级:直接抽吸大气或前级泵排出的气体,进行初步压缩。
高压级:接收低压级排出的气体,进一步压缩至更高真空度。
优势:通过两级串联可显著提高极限真空度(通常可达10⁻²Pa以下),并降低单级压缩比,减少泄漏和返流。
中间隔板
位于两级压缩腔之间,分隔高压级和低压级,并可能集成中间排气阀以优化气体流动路径。
四、驱动与控制部件
电机
直接驱动转子旋转,通常为异步电动机或变频电机,功率根据泵型号和抽气速率匹配。
联轴器
连接电机与转子轴,传递扭矩并补偿安装误差。
控制面板(可选)
集成真空计、压力开关、温度传感器等,实现运行状态监测和自动保护功能。
