渦輪式無(wú)油真空泵的工作原理

         日本研制一種新型的渦輪式無(wú)油泵,是一種粗抽泵,可從大氣壓抽到10^-2Pa。在結(jié)構(gòu)上采用徑向流和周向流泵的復(fù)合結(jié)構(gòu), 經(jīng)多級(jí)串聯(lián)抽氣。這種泵的抽氣單元是以滿足極限壓力10^-2Pa, 出口壓力為大氣壓,返油率為零而設(shè)計(jì)的。

        圓盤(pán)式牽引泵在分子流態(tài)下有高的壓縮比,在粘性流態(tài)時(shí)抽速和壓縮比均很低。作為無(wú)油的粗抽泵來(lái)說(shuō),要經(jīng)常在粘性流態(tài)下工作,因此不能采用這種抽氣單元。該泵選用了徑向流和周向流抽氣機(jī)構(gòu)為了使該抽氣單元能從粘性流擴(kuò)展到過(guò)渡流和分子流區(qū)域, 作為真空泵的抽氣單元, 經(jīng)研究得出葉輪通道和轉(zhuǎn)向通道均為向后彎曲的葉片,如圖10所示。

(a) 徑向流抽氣單元

(b) 周向流抽氣單元

(c) 渦輪式無(wú)油泵結(jié)構(gòu)

圖10　渦輪式無(wú)油泵

         組合后得到了很好的抽氣性能, 在低于10³Pa 的過(guò)渡流和分子流范圍內(nèi), 最大壓縮比為3000。這種徑向流抽氣單元, 根據(jù)抽速的要求, 可調(diào)節(jié)葉輪上葉片的高度。一般粘性流態(tài)時(shí)泵的抽速比分子流態(tài)時(shí)的抽速高。選這種徑向流抽氣單元作為泵的低壓段抽氣。周向流抽氣單元如圖10 所示, 它可作為該泵的高壓段抽氣, 氣體不斷得到旋轉(zhuǎn)葉輪給予的動(dòng)量, 通過(guò)一級(jí)壓縮, 壓力能增加幾倍。周向流抽氣單元在粘性流態(tài)時(shí)有較高的壓縮比, 比相同速度的徑流抽氣單元的壓縮比高得多, 這種抽氣單元僅在粘性流態(tài)時(shí)有高的壓縮比, 在低于10³Pa 的過(guò)渡流內(nèi), 其壓縮比會(huì)隨入口壓力的下降而降低。而且這時(shí)比徑向抽氣單元的壓縮比還低。周向流抽氣單元的壓縮比隨葉輪的圓周速度增加而提高。葉輪達(dá)到音速時(shí)壓縮比有最大值。故在粘性流范圍選用這種周向流抽氣單元。因此, 用徑向流和周向流抽氣單元串聯(lián)組合成這種渦輪型的干式泵。

      這種泵的極限壓力可達(dá)到10^-2Pa, 抽速為0.02～0.15m³/s,轉(zhuǎn)速31000r/min。