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真空泵的关键技术问题

       由于圆渐开线的几何特性,涡旋齿型线若采用圆渐开线,则必然在涡旋齿始端产生齿碰干涉现象,传统方法是把齿碰区域切掉,来避免此现象,这样当气体压缩到中心区域时会产生膨胀现象,造成压缩比和极限真空度的降低。为了提高压缩比和涡旋齿齿头强度,及解决涡旋齿型线在加工中与刀具干涉的问题,通常进行型线修正。常见的修正方法有双圆弧修正、直线圆弧修正、多对圆弧修正、二次曲线修正和三角函数修正等。
       但目前的修正方法还不是很成熟,如果参数设计不合理,仍然会出现干涉问题,所以设计时一定要进行三维运动模拟,查看修正后的型线是否存在干涉问题。密封问题是影响涡旋真空泵极限真空度的主要因素,压缩气体会通过侧向间隙和轴向间隙返流,这就需要采用轴向和径向密封来减少气体返流。涡旋真空泵的密封主要包括轴向啮合间隙的径向密封,即齿顶密封,和径向啮合间隙的切向密封,即齿侧密封。
       由于涡旋真空泵的型线特性,吸气腔与排气腔没有直接相连,中间存在压缩腔,所以相邻工作腔间的压差不大,较易密封气体。轴向间隙为动涡旋盘齿顶端与静涡旋盘盘面以及静涡旋盘齿顶端与动涡旋盘盘面之间存在的间隙。常在动涡旋盘和静涡旋盘的齿顶面上开设与涡旋齿型线相同的涡旋槽,并在涡旋槽内嵌入特种材料的密封条来密封。由于密封条与涡旋盘盘面之间存在相对运动,所以要求密封材料具有耐磨、耐高温的特性。
       涡旋齿高度的加工误差,动涡旋盘和静涡旋盘的安装误差,涡旋齿的热变形,双面泵中动涡旋盘面两端的压力差等都会引起轴向间隙的变化,这要求密封材料具有一定的弹性和强度,补偿间隙的变化。目前常用的密封材料为掺入特殊材料的聚四氟乙烯混合物。为了保证涡旋齿齿端的强度,涡旋槽不要太深。涡旋泵结构设计应易于动、静涡旋盘的拆卸,当长期运转后,密封条不满足密封要求时,可以较方便的进行替换。
       极限真空度是涡旋真空泵的主要性能指标,齿顶密封和齿侧密封是影响极限真空度的主要因素。密封效果主要受加工精度、材质和表面处理等因素决定,所以提高加工精度,改善涡旋盘材料,合理的表面处理可提高密封效果,这需要较多领域的专家合作,共同努力实现。