動(dòng)、靜渦旋盤之間的泄漏是影響渦旋真空泵抽氣性能的重要因素，分析了主要由軸向間隙及徑向間隙引起的氣體返流泄漏，闡述了相應(yīng)的密封原理及措施，為渦旋真空泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供新的思路。

1、前言

　　渦旋真空泵主要由泵頭、電機(jī)、機(jī)座等組成，泵頭內(nèi)的動(dòng)渦旋盤與靜渦旋盤相互交錯(cuò)組成的渦旋盤付為核心工作部分，構(gòu)成了渦旋真空泵的基本抽氣機(jī)構(gòu)。真空技術(shù)網(wǎng)(www.mp99x.cn)認(rèn)為其工作時(shí)動(dòng)、靜渦旋盤互不接觸，動(dòng)盤以恒定的公轉(zhuǎn)半徑繞靜盤中心公轉(zhuǎn)平動(dòng)，在渦旋齒壁面上產(chǎn)生多個(gè)嚙合點(diǎn)，從而在動(dòng)、靜渦旋件之間形成數(shù)個(gè)月牙形腔體。自吸氣口進(jìn)入泵內(nèi)的氣體隨著動(dòng)盤的公轉(zhuǎn)不斷流入月牙形腔內(nèi)，最終從靜渦旋盤中心的排氣口排出。正是通過這種吸氣、壓縮、排氣的循環(huán)，渦旋真空泵實(shí)現(xiàn)了對(duì)被抽腔體的真空抽取。

　　然而，因各種間隙的存在，造成抽氣時(shí)工作腔內(nèi)的氣體返流泄漏，導(dǎo)致泵的壓力范圍變窄，容積效率減小，極限真空度降低。

2、間隙與泄漏

　　動(dòng)、靜渦旋盤嚙合如圖1 所示。

圖1 動(dòng)、靜渦旋盤嚙合示意

　　如圖1，動(dòng)、靜渦旋盤在嚙合過程中，從中心腔至最外層的每一級(jí)封閉壓縮腔，腔內(nèi)氣體壓力是逐漸降低的。當(dāng)渦旋真空泵抽氣到達(dá)一定程度時(shí)，吸氣口處的進(jìn)氣壓力將會(huì)減小，而動(dòng)、靜渦旋盤間的間隙就會(huì)導(dǎo)致高壓腔內(nèi)的氣體返流泄漏至低壓腔甚至吸氣口處，使泵的抽氣性能降低。通常造成這種泄漏的間隙主要有2 種: 軸向間隙和徑向間隙。

　　2.1、軸向間隙與徑向泄漏

　　如圖2，渦旋盤齒頂與齒底面間的間隙為軸向間隙，引起氣體徑向泄漏。在壓差作用下，中心處壓力較高的部分氣體會(huì)沿軸向間隙的徑向方向泄漏至吸氣口處，使吸氣口處壓力升高、泵的下一次吸氣效果減弱; 同時(shí)，返流泄漏的氣體又會(huì)在下一次循環(huán)工作中被重復(fù)吸入腔內(nèi)壓縮，嚴(yán)重影響渦旋真空泵的容積效率與極限真空度。

圖2 軸向間隙泄漏

　　2.2、徑向間隙與切向泄漏

　　如圖3，渦旋齒壁面( 動(dòng)盤渦旋齒外壁面與靜盤渦旋齒內(nèi)壁面及靜盤渦旋齒外壁面與動(dòng)盤渦旋齒內(nèi)壁面) 之間的間隙為徑向間隙，引起氣體切向泄漏。受相鄰月牙腔之間氣體壓力梯度的影響，高壓腔內(nèi)的氣體只能沿徑向間隙的切向方向泄漏至相鄰一級(jí)的低壓腔內(nèi)，而不會(huì)直接返流至吸氣口處，因此吸氣口處壓力升高相對(duì)較少，對(duì)抽氣效果影響較小。說明徑向間隙對(duì)渦旋真空泵抽氣性能及極限真空度的影響遠(yuǎn)小于軸向間隙。

圖3 徑向間隙泄漏

4、結(jié)論

　　(1) 分析了渦旋真空泵的泄漏情況，提出了針對(duì)不同間隙泄漏的密封方法與設(shè)計(jì)原理，對(duì)渦旋真空泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供新的思路;

　　(2) 軸向間隙對(duì)渦旋真空泵抽氣性能及真空度的影響大于徑向間隙，采用具有自動(dòng)補(bǔ)償功能的密封設(shè)計(jì)對(duì)軸向間隙的密封效果最佳;

　　(3) 最小徑向間隙寬度設(shè)計(jì)在0. 05mm 左右; 利用徑向隨變機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)偏心量或開設(shè)迷宮齒進(jìn)行非接觸式密封均能有效減少切向氣體泄漏量。