螺桿式真空泵是容積式真空泵中的新興成員，出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代前后，發(fā)展較晚。但作為一種理想干泵，螺桿式真空泵在面世后獲得了快速發(fā)展。接下來，我們一起了解一下它的基本知識吧！

01?螺桿式真空泵特點(diǎn)

螺桿式真空泵脫胎于螺桿式壓縮機(jī)與螺桿液體輸送泵，是容積式真空泵中一種較為理想的干式真空泵。

它能提供清潔無油的真空環(huán)境，并且對腐蝕性氣體、可凝性蒸氣、含粉塵顆粒氣體有較強(qiáng)適應(yīng)性。

因此在電子半導(dǎo)體、制藥、石化等一些對清潔真空環(huán)境要求嚴(yán)格、氣體成分復(fù)雜的行業(yè)領(lǐng)域，螺桿式真空泵備受青睞，逐漸成為傳統(tǒng)油封機(jī)械泵、液環(huán)泵的換代產(chǎn)品。?

螺桿式真空泵通過一對非對稱螺桿轉(zhuǎn)子的相向運(yùn)動(dòng)，來周期性改變齒間容積實(shí)現(xiàn)輸送氣體，達(dá)到抽氣的目的。它具有以下特點(diǎn)：?

1、清潔無油，多相混輸，適應(yīng)性廣泛。螺桿式真空泵轉(zhuǎn)子間存在嚴(yán)格間隙，泵腔內(nèi)無油，可抽除腐蝕性氣體、有毒及含粉塵、可凝性蒸氣等復(fù)雜氣體。

2、結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)平衡好，可靠性高。螺桿式真空泵零部件少，核心部件無易損件，也無不平衡慣性力，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長。?

3、因結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，所以操作、維修維護(hù)簡便。?

4、強(qiáng)制輸氣，可以在寬壓力范圍內(nèi)保證較大抽速，排氣量幾乎不受排氣壓力影響。

02?螺桿式真空泵的結(jié)構(gòu)

螺桿式真空泵一般是雙螺桿結(jié)構(gòu)。螺桿式真空泵是通過一對非對稱螺桿轉(zhuǎn)子，在泵腔中作同步、高速反向運(yùn)轉(zhuǎn)，周期性改變齒間容積而產(chǎn)生的吸氣和排氣作用的抽氣設(shè)備。?

它的主要結(jié)構(gòu)包括螺桿轉(zhuǎn)子、軸承、泵體、密封等。螺桿轉(zhuǎn)子經(jīng)精細(xì)動(dòng)平衡校正，由軸承支撐，安裝在泵腔中，螺桿與螺桿之間維持嚴(yán)格一定的間隙。

泵工作時(shí)，相互之間無磨擦，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，腔內(nèi)無需潤滑油。

因此，螺桿式真空泵能抽除含有大量水蒸汽及少量粉塵的氣體場合，極限真空高，消耗功率低，具有節(jié)能，免維修等優(yōu)點(diǎn)。?

上圖可見，螺桿式真空泵在結(jié)構(gòu)上比較簡單。形式上，螺桿式真空泵有臥式和立式之分。

依據(jù)螺桿轉(zhuǎn)子型線的不同又可分為單頭螺桿式真空泵與多頭螺桿式真空泵。

單頭螺桿式真空泵根據(jù)轉(zhuǎn)子螺距的不同，可分為等螺距螺桿式真空泵與變螺距螺桿式真空泵，變螺距中又可細(xì)分為一段式、兩段式、三段式等。?

多頭型線在一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)即能完成吸氣、壓縮、排氣過程，導(dǎo)程少，可有效減少泵的體積與重量，適用于大抽速領(lǐng)域，但其型線復(fù)雜，需特制道具與專用機(jī)床，加工費(fèi)用昂貴，且由于泄漏三角的因素，真空度不高，因此市場上并不多見。?

單頭型線適用于中小型螺桿式真空泵，市場上也多為單頭螺桿式真空泵。其中等螺距螺桿式真空泵腔內(nèi)無壓縮，可以輕松排出固體顆粒與可凝性氣體，但其排氣溫度與能耗度較高。

變螺距螺桿式真空泵腔內(nèi)有壓縮，排氣溫度低、能耗低，但對粉塵顆粒以及可凝性氣體的耐受性不如等螺距。?下圖是幾種不同型線的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對比：

03?螺桿式真空泵的工作原理?

因?yàn)槭敲撎ビ诼輻U式壓縮機(jī)，所以螺桿式真空泵的工作原理也與螺桿式壓縮機(jī)類似。我們以近似的多頭型線的來闡述：?

1、吸氣過程?

圖中可見，陽轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，陰螺桿按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖中上方的轉(zhuǎn)子端面是吸氣斷面，下方的端面為排氣端面。?

a、吸氣過程即將開始 ? ??

b、吸氣過程中 ? ? ? ?

c、吸氣過程結(jié)束

圖1a示出吸氣過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。在這一時(shí)刻，這一對齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣口連接。

隨著轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個(gè)齒間容積的擴(kuò)大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中。

如圖1b中陰影部分所示。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子齒的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連通。

吸氣過程結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)子位置如圖1c所示，其最顯著的特點(diǎn)是齒間容積達(dá)到最大值。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積不會(huì)再增加。

齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。?

2、壓縮過程?

圖中，陽轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。上方的轉(zhuǎn)子端面是吸氣斷面，下方的端面為排氣端面。?

a、壓縮過程開始 ? ? ? ?

b、壓縮過程中 ? ? ? ?

c、壓縮過程結(jié)束排氣開始?

圖2a示出螺桿式真空泵壓縮過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。此時(shí)氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在一個(gè)封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減小。

隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減小。被密封在齒間容積中的氣體被占據(jù)體積也隨之減小，導(dǎo)致壓力升高，從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程，如圖2b所示，壓縮過程一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前。如圖2c所示。?

3、排氣過程

螺桿式真空泵的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。

隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出。?如圖3a所示。

這個(gè)過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積變?yōu)榱恪?

04?螺桿真空泵的工業(yè)應(yīng)用

1)螺桿真空泵在制藥行業(yè)溶媒回收中的應(yīng)用

采用溶媒結(jié)晶工藝的原料藥，通常在結(jié)晶后進(jìn)行過濾、洗滌和真空干燥。物料中含濕通常在20%~200%，濕物料所含溶媒通常是易燃、易爆、有毒、有害的介質(zhì)，它們在干燥過程中被真空機(jī)組抽走。

傳統(tǒng)的濕式真空系統(tǒng)普遍選用羅茨-液環(huán)真空泵機(jī)組，液環(huán)泵的密封液在運(yùn)行中會(huì)溶解或吸收部分有機(jī)溶媒，在汽液分離器中分離廢氣和高濃度的有機(jī)廢液，這兩部分都需要處理，這不僅不能充分回收這部分溶媒，而且使企業(yè)運(yùn)行成本增加，更對健康安全和環(huán)保帶來挑戰(zhàn);而應(yīng)用干式真空冷凝系統(tǒng)，可以使干燥過程中的有機(jī)溶媒在排氣側(cè)冷凝，實(shí)現(xiàn)溶劑的回收，以及廢水廢液的零排放。

由于螺桿泵泵腔內(nèi)無任何其他工藝介質(zhì)，內(nèi)部表面均采取涂層的防腐措施，既節(jié)能又環(huán)保，無廢液處理問題，溶媒還可以全部回收，所以螺桿真空泵已成為這一應(yīng)用領(lǐng)域的最佳選擇。

2)螺桿真空泵在石化行業(yè)汽油蒸汽回收方面的應(yīng)用

干式螺桿真空泵在汽油蒸汽回收裝置中是一個(gè)關(guān)鍵性設(shè)備，所抽氣體為容易揮發(fā)的汽油蒸汽，主要成份是C4、C5、C6 等汽油蒸汽。

通常要求泵的運(yùn)行溫度控制在80℃以下，然而僅僅依靠泵體夾套冷卻無法使泵的運(yùn)行降低到如此低的溫度。

另外在多數(shù)現(xiàn)場都不能提供冷卻水，可以提供的冷卻液就是汽油。

為了降低泵的運(yùn)行溫度除了往泵體夾套內(nèi)通入汽油外，最有效的方法就是向泵腔內(nèi)(在溫度最高點(diǎn))注入適量的汽油，以此蒸發(fā)吸熱來降低泵腔內(nèi)溫度。

由于螺桿真空泵在油汽回收工藝過程中，被冷凝的汽油會(huì)堆集在泵的排氣口處，這種積液現(xiàn)象會(huì)造成泵的異常振動(dòng)和噪聲，因此必須及時(shí)排出，為此可以采取下列三種改進(jìn)措施。

措施1：泵的排氣管向下傾斜，排氣管道位置低于泵的排氣口位置。

措施2：在泵的排氣口或消音器最低位處，安裝一臺(tái)循環(huán)泵以消除積液現(xiàn)象。

措施3：在泵的排氣口處安裝單向閥，以防止泵在停止運(yùn)行時(shí)由于虹吸現(xiàn)象造成冷凝液倒流入泵腔內(nèi)。

3) 螺桿真空泵在空間模擬方面的應(yīng)用

由于空間模擬裝置其被抽容器的容積從幾千立方米到幾萬立方米，真空度變化從幾萬Pa 到幾個(gè)Pa，而且被抽氣體中含有大量的水蒸氣或部分氮氧化物，所以這種真空系統(tǒng)首先遇到問題就是預(yù)抽真空問題，如果選用傳統(tǒng)的滑閥泵作前級泵則存在下列問題：

首先是滑閥泵在高入口壓力下長時(shí)間運(yùn)行，由于氣流攜帶作用，其噴油現(xiàn)象十分嚴(yán)重，一是浪費(fèi)大量昂貴的油，二是污染環(huán)境;

由于被抽氣體中含有大量的水蒸氣或氮氧化物，這些氣體一旦進(jìn)入泵內(nèi)會(huì)使真空泵油迅速乳化變質(zhì)，油的密封性破壞，導(dǎo)致真空性能下降，甚至使泵毀壞;需要配置泵的數(shù)量多，而且滑閥泵的振動(dòng)、噪聲也大；

但螺桿真空泵由于具有清潔無油、抽速大、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前大型空間模擬真空系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。

另外，為了提高真空機(jī)組的抽速和極限真空并相應(yīng)的減小螺桿泵的尺寸，一般都是采用一臺(tái)羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構(gòu)成的二級機(jī)組或二臺(tái)羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構(gòu)成的三級機(jī)組。

為防止顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)，在真空機(jī)組入口均配置入口過濾器，其精度為50 μm。

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