動、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)計提供新的思路。

1、前言

　　渦旋真空泵主要由泵頭、電機、機座等組成，泵頭內(nèi)的動渦旋盤與靜渦旋盤相互交錯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構(gòu)。真空技術(shù)網(wǎng)(www.mp99x.cn)認(rèn)為其工作時動、靜渦旋盤互不接觸，動盤以恒定的公轉(zhuǎn)半徑繞靜盤中心公轉(zhuǎn)平動，在渦旋齒壁面上產(chǎn)生多個嚙合點，從而在動、靜渦旋件之間形成數(shù)個月牙形腔體。自吸氣口進入泵內(nèi)的氣體隨著動盤的公轉(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)，渦旋真空泵實現(xiàn)了對被抽腔體的真空抽取。

　　然而，因各種間隙的存在，造成抽氣時工作腔內(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、靜渦旋盤嚙合如圖1 所示。

圖1 動、靜渦旋盤嚙合示意

　　如圖1，動、靜渦旋盤在嚙合過程中，從中心腔至最外層的每一級封閉壓縮腔，腔內(nèi)氣體壓力是逐漸降低的。當(dāng)渦旋真空泵抽氣到達一定程度時，吸氣口處的進氣壓力將會減小，而動、靜渦旋盤間的間隙就會導(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，返流泄漏的氣體又會在下一次循環(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的低壓腔內(nèi)，而不會直接返流至吸氣口處，因此吸氣口處壓力升高相對較少，對抽氣效果影響較小。說明徑向間隙對渦旋真空泵抽氣性能及極限真空度的影響遠小于軸向間隙。

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，提出了針對不同間隙泄漏的密封方法與設(shè)計原理，對渦旋真空泵的優(yōu)化設(shè)計提供新的思路;

　　(2) 軸向間隙對渦旋真空泵抽氣性能及真空度的影響大于徑向間隙，采用具有自動補償功能的密封設(shè)計對軸向間隙的密封效果最佳;

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