干式螺杆真空泵的性能结构及使用注意事项

干式螺杆真空泵是干式泵家族中的一员。所谓干式真空泵,在泵的抽气流道中,不能使用任何油类和液体,排气口与大气相通,能直接连续向大气中排气的泵。干式真空泵在抽气流道内无任何液态工作介质或密封介质,从根本上解决了油封式真空泵引发的各种问题。

干式螺杆真空泵出现于上世纪90年代初,由于它具有抽速范围宽广、结构简单紧凑、泵腔内无摩擦元件、能耗低、无废液排放以及运行成本低等一系列优点,因而在半导体、光伏产业、化工、制药、石化、空间模拟、低压风洞等领域得到广泛应用。

PART 01 工作原理及其特点

干式螺杆真空泵是由一对同步齿轮带动逆向旋转的螺杆,在螺杆与螺杆之间、螺杆与泵腔之间均有一定的间隙,没有任何金属与金属之间的接触。于是螺杆在旋转过程中就将被抽气体从进气口吸入并排出到排气口。干式螺杆真空泵按照其中螺杆类型划分可分为等螺距和变螺距两类,而变螺距中又分为螺杆二段螺距大小不等和螺杆螺距连续变化两种。

从左至右:等螺距、变螺距(二段拼成)、螺距连续变化(整体)不同的螺杆设计。

等节距螺杆与变节距螺杆P-V图

螺杆式真空泵与罗茨型、爪式真空泵比较

气路比较

多级罗茨式气路

罗茨+爪式气路

干式螺杆泵气路

抽速特性比较

干式螺杆真空泵的特点

干式螺杆真空泵零部件少,没有易损件,因此它运转可靠且寿命长,操作维护方便;

由于采用变螺距结构,比等螺距螺杆可节省30%能耗,排气温度较低;

干式螺杆真空泵没有不平衡的惯性力,机器可平稳地高速运行,噪声低;

具有强制输气的特点,在宽广的压力范围内能保持较高的抽速,排气量几乎不受排气压力的影响;

由于干式螺杆真空泵转子齿面间留有微小间隙,因而可抽除腐蚀性、有毒、含有粉尘、可凝性蒸汽等多种气体,微小颗粒不容易堆积,泵腔内的剩余物也容易被清除;

螺杆真空泵结构断面图

PART 02 材料配置及特殊涂层

部位

材料配置

泵体/端盖

球墨铸铁

转子

铸铁,标准为无涂层,特殊涂层可选

同步齿轮

合金钢,精磨斜齿轮

轴封:驱动端

机械密封和唇形密封

轴封:非驱动端

三联唇形密封

轴封:驱动轴端

机械密封

O 型圈

Kalrez? 4079 / Viton? A-1009

螺杆真空泵的涂层

由于干式真空泵极大多数是用于抽除腐蚀性或危险性气体,为了防止泵腔和螺杆被腐蚀或生锈并延长泵的使用寿命,根据不同的应用可选择下列不同的涂层:

PTFE (聚四氟乙烯)涂层:耐化学性能好,但涂层寿命较短,熔点低于300℃且耐磨性较差。

NIFA涂层:对所有的化学物质均具有良好的耐腐蚀性,耐机械划伤的性能好;

NIFLON涂层:良好的耐磨性,对基材具有良好的结合力,对极大多数化学物质具有良好的耐蚀性,耐机械划伤。

PART 03 性能参数与注意事项

下述是7种不同规格型号的变螺距螺杆真空泵的技术参数(点击图片放大)。

使用注意事项

螺杆真空泵背压:螺杆真空泵通常的排气压力是大气压,在配用电机功率不变的情况下最大允许背压到0.3barg。如果螺杆真空泵在高背压下运行,会造成抽速下降、极限真空变差、排气温度过高等问题。

进气温度:螺杆真空泵进气温度15℃~60℃,在此温度范围内泵可连续长期工作;进气温度超出此范围则需采取必要措施。

冷却水温度:冷却水是在冷却水温度为20℃下的流量,冷却水最高的允许温度为32℃,但必须适当加大冷却水流量。

处理液体和固体的能力:螺杆真空泵的被抽气体可以夹带一定量的液体和微小颗粒。