涡轮式无油真空泵的工作原理

         日本研制一种新型的涡轮式无油泵,是一种粗抽泵,可从大气压抽到10^-2Pa。在结构上采用径向流和周向流泵的复合结构, 经多级串联抽气。这种泵的抽气单元是以满足极限压力10^-2Pa, 出口压力为大气压,返油率为零而设计的。

        圆盘式牵引泵在分子流态下有高的压缩比,在粘性流态时抽速和压缩比均很低。作为无油的粗抽泵来说,要经常在粘性流态下工作,因此不能采用这种抽气单元。该泵选用了径向流和周向流抽气机构为了使该抽气单元能从粘性流扩展到过渡流和分子流区域, 作为真空泵的抽气单元, 经研究得出叶轮通道和转向通道均为向后弯曲的叶片,如图10所示。

(a) 径向流抽气单元

(b) 周向流抽气单元

(c) 涡轮式无油泵结构

图10　涡轮式无油泵

         组合后得到了很好的抽气性能, 在低于10³Pa 的过渡流和分子流范围内, 最大压缩比为3000。这种径向流抽气单元, 根据抽速的要求, 可调节叶轮上叶片的高度。一般粘性流态时泵的抽速比分子流态时的抽速高。选这种径向流抽气单元作为泵的低压段抽气。周向流抽气单元如图10 所示, 它可作为该泵的高压段抽气, 气体不断得到旋转叶轮给予的动量, 通过一级压缩, 压力能增加几倍。周向流抽气单元在粘性流态时有较高的压缩比, 比相同速度的径流抽气单元的压缩比高得多, 这种抽气单元仅在粘性流态时有高的压缩比, 在低于10³Pa 的过渡流内, 其压缩比会随入口压力的下降而降低。而且这时比径向抽气单元的压缩比还低。周向流抽气单元的压缩比随叶轮的圆周速度增加而提高。叶轮达到音速时压缩比有最大值。故在粘性流范围选用这种周向流抽气单元。因此, 用径向流和周向流抽气单元串联组合成这种涡轮型的干式泵。

      这种泵的极限压力可达到10^-2Pa, 抽速为0.02～0.15m³/s,转速31000r/min。