Как работает спиральный вакуумный насос?

Чистая вакуумная среда всегда была идеальной вакуумной средой, к которой стремились ученые и предприятия. С момента создания вакуумной среды люди пытались использовать разные средства для достижения эффекта чистого вакуума. К настоящему времени оборудование для получения чистого вакуума разработано для конденсатных вакуумных насосов, плунжерных вакуумных насосов, кулачковых насосов, спиральных вакуумных насосов и диафрагменных вакуумных насосов.

История развития спирального вакуумного насоса

Теория вихря была подана французом Лено Кре в 1905 году для получения патента США на реверсивный спиральный расширитель. Однако из-за ограниченного уровня обработки и производства в то время точность обработки спирального профиля не могла быть гарантирована, и спиральный насос долгое время не производился. С 1970-х годов обострение энергетического кризиса и появление высокоточных станков с ЧПУ открыли возможности для развития шнековых машин. Отчет об исследовании показывает, что спиральный компрессор имеет несравненные преимущества перед другими компрессорами, поэтому крупномасштабная разработка и исследование спирального компрессора встали на путь быстрого развития.

  С быстрым развитием полупроводников, новых материалов и биофармацевтической промышленности, постоянным развитием вихревой теории и настоятельным требованием чистой и безмасляной вакуумной среды, вихревой вакуумный насос появился, как того требует время, со своими уникальными преимуществами. . В начале 1980-х спиральный вакуумный насос использовался Coffin Do в системе высокого вакуума из-за его хороших уплотняющих характеристик и низкой скорости возврата масла. В 1987 году японская корпорация Mitsubishi Electric впервые успешно разработала спиральный вакуумный насос, который продемонстрировал абсолютные преимущества конструкции и производительности. В 1988 году Morishita E из Токийского университета в Японии успешно разработал вертикальный роторный спиральный вакуумный насос с масляной смазкой.

  Разница между сухим вакуумным насосом и вакуумным насосом с масляной смазкой заключается в том, что в камере насоса нет масла или жидкости. Поэтому решение проблем уплотнения и охлаждения в насосе является ключом к исследованию вакуумных насосов с сухой спиралью. В 1990 г. Куширо Т. успешно разработал сухой спиральный вакуумный насос с водяным охлаждением. В 1998 г. Савада Т. успешно разработал сухоспиральный вакуумный насос с воздушным охлаждением. Два вентилятора охлаждения были установлены на главном валу, который располагался на концах двух статических дисков.

принцип работы спирального вакуумного насоса 

  Спиральный вакуумный насос в основном состоит из вращающейся спирали, неподвижной спирали, антиротационного механизма, кожуха и других компонентов. Его базовая структура показана на рисунке ниже;

Орбитальная спираль и неподвижная спираль поворачиваются друг относительно друга на 180° и взаимно смещены на определенное расстояние (расстояние равно радиусу коленчатого вала). При вращении коленчатого вала подвижная спираль перемещается поступательно, обеспечивая зацепление зубьев спиральной подвижной и неподвижной спирали. Зацепление спирали будет генерировать несколько точек зацепления, образуя несколько закрытых рабочих камер в форме полумесяца. При вращении коленчатого вала зацепление перемещается снаружи внутрь по спиральной стенке зуба с тем, чтобы реализовать серповидную рабочую полость от большей к меньшей постепенно с образованием периодически изменяющегося объема рабочей полости. В то же время давление газа в рабочей камере постоянно увеличивается с вращением коленчатого вала и, наконец, выпускается из выпускного отверстия в центре неподвижной спирали, чтобы обеспечить всасывание, сжатие и выпуск. газа и завершить процесс выхлопа спирального вакуумного насоса.

  Процесс откачки спирального вакуумного насоса осуществляется за счет непрерывного движения подвижной и неподвижной спиральных спиральных элементов. Таким образом, конструкция спирального насоса является одним из важных этапов разработки спирального вакуумного насоса, который определяет всасывающую способность спирального вакуумного насоса. Наиболее важным дизайном спирали является дизайн профиля спирали. В целом профиль прокрутки вращающейся прокрутки и фиксированной прокрутки одинаков.

Типы и структура

  Спиральные вакуумные насосы можно разделить на два типа в зависимости от различных режимов движения спирали, типа вращения и типа вращения. Один виток насоса является фиксированным и называется фиксированным витком, а другой виток — вращающимся витком. Двигатель приводит во вращение коленчатый вал, и коленчатый вал толкает центр окружности основания подвижной спирали вокруг окружности основания неподвижной спирали, совершая круговое движение радиусом r. Структура, препятствующая вращению, ограничивает вращение подвижной прокрутки.

  Две спирали в ротационном спиральном вакуумном насосе представляют собой подвижные спирали, и они вращаются в одном и том же направлении вокруг центра своей базовой окружности.

  а. Тип революции

     Вакуумный насос спирального типа представляет собой одну стационарную спираль (фиксированная спираль), а другую вращается вокруг нее и перемещается (вращающаяся спираль). Орбитальная спираль приводится в движение коленчатым валом, а положение точки уплотнения вращается синхронно с главным валом. Он имеет простую общую структуру и несколько частей. Скорость вращения вихря мала, а механический износ невелик, но для этого требуется конструкция динамического баланса. В спиральном вакуумном насосе самое внешнее спиральное кольцо содержит газ, образуя закрытую камеру всасывания. Чтобы уменьшить проводимость потока между улиткой и впускным отверстием для воздуха, впускное отверстие для воздуха устанавливается рядом с концом внешнего кольца спирали. Порт расположен недалеко от центра стационарной прокрутки.

  б. Роторный тип

      Спиральный вакуумный насос роторного типа состоит из двух спиралей, установленных на подшипниках с обеих сторон, одна из которых приводится в движение непосредственно двигателем, а другая приводится в движение кольцевым механизмом с поперечным скольжением для вращения в том же направлении. Положение уплотнения образует линию, направление всегда одинаковое, а насос имеет вертикальную конструкцию. Приводной двигатель находится в верхней части корпуса, а улитка – в нижней. Его общая конструкция сложна, состоит из множества деталей и подвержена высокому механическому износу.

  в. Разница между двумя типами

      ◆Различный способ поворота

      ◆Разное положение и ориентация уплотнения

      ◆Направление радиальной и тангенциальной силы газа на спираль отличается

      ◆Различный баланс

      ◆Опрокидывающий момент и осевая сила различаются

Диапазон вакуума вакуумного насоса с сухой спиралью

Спиральные вакуумные насосы могут работать от атмосферного давления. Предельный вакуум спиральных вакуумных насосов разных марок отличается, но обычно он может достигать от 10 Па до 0,5 Па.

Характеристики спирального вакуумного насоса

◆ Небольшой зазор, меньшая утечка и высокий уровень вакуума.

◆ Простая структура и небольшое количество деталей.

◆ Широкий диапазон рабочего давления. Поскольку объем рабочей камеры постоянно изменяется, изменение крутящего момента и мощности невелико.

◆ Низкий вибрационный шум и высокая надежность.

◆ Из-за ограниченности собственных характеристик спиральный вакуумный насос нелегко превратить в насос с большой скоростью откачки. В настоящее время скорость откачки спирального вакуумного насоса некоторых производителей может достигать 16 л/с.

Применение безмасляных спиральных вакуумных насосов

◆ Полупроводниковая промышленность - оборудование для подготовки тонких пленок, оборудование для упаковки полупроводников;

◆Научное приборостроение - каналы синхротронного излучения, электронные микроскопы, приборы для анализа и испытаний;

◆Промышленность механического оборудования - оборудование для подготовки материалов, вакуумные испытания, оборудование для очистки материалов;

◆Химическая промышленность;

◆Медицинское оборудование - стоматологические инструменты, диализные аппараты, биопрепараты и лекарственные препараты;

◆ Упаковочная промышленность - упаковочное оборудование для продуктов питания, лекарств, биопрепаратов и т.д.