一文了解涡旋真空泵动涡旋盘结构的特点

1单面动涡旋盘与双面动涡旋盘的比较
单面和双面为动涡旋盘上两面是否都有涡旋齿而言，动涡旋盘上只有一面有涡旋齿为单面涡旋泵，动涡旋盘上两面都有涡旋齿为双面涡旋泵。目前国内厂家的产品都为双面设计，国外厂家的产品大多为单面设计。
与单面相比，双面涡旋泵有较高的抽速和自平衡轴向力的优点，但是由于很高的结构对称性要求，双面涡旋盘的加工制造比较困难。
在双面涡旋真空泵的结构中，动涡旋中心要安装两个轴承，轴承和真空室直接相连，即使使用动密封，也会造成返油现象，污染真空环境和影响极限真空度，要考虑轴承因真空引起的变形，使用真空轴承，轴承长期在真空条件下工作，会降低轴承的寿命。
双面涡旋真空泵中要求曲轴较长，增大了曲轴的加工制造难度和成本，如果曲轴稍有变形，就会在很大程度上影响侧向间隙，从而影响极限真空度，甚至出现碰齿现象。在单面涡旋真空泵中，轴承可与真空室隔开，清洁度和极限真空度提高；结构简单，动涡旋盘和静涡旋盘之间容易拆装，密封条的替换比较容易；曲轴较短，加工制造难度和成本降低。
由于曲轴没有穿过动、静涡旋盘，不能用一个电机带动静涡旋盘处的冷却风扇，需要另设电机带动冷却静涡旋盘的风扇。
动涡旋盘不能自平衡轴向力，主轴受力较复杂，振动较大，降低轴承寿命。
2单头涡旋齿和多头涡旋齿的区别
单头涡旋齿涡旋盘，在需要较高清洁度和极限真空度时具有显著的优势，与多头涡旋齿相比，单头涡旋齿的特点如下：
(1)工作腔数少，吸气量小；(2)涡旋盘结构简单，加工制造难度较低，成本降低；
(3)涡旋齿圈数多，密封效果增强，清洁度和极限真空度高，压缩比大。
多头涡旋齿涡旋盘，在较大吸气量的场合下具有显著的优势，与单头涡旋齿相比，多头涡旋齿的特点如下:
(1)所形成的工作腔数多，吸气量大，工作过程更为平稳，所受气体力波动变化小，热力性能高；
(2)结构紧凑，涡旋盘的外径小；
(3)转速低，两涡旋盘间的相对滑动速度小，进而摩擦功耗低、磨损小，运行可靠性高；
(4)主轴偏心距小，偏心转子易平衡，动力特性好；
(5)单条涡旋齿圈数少，压缩比小；
(6)涡旋齿占据涡旋盘的空间范围增大，涡旋盘面积利用率降低；
(7)工作腔数量增加，同一工作腔内的容积变化率增加，压缩进程加快。
在多涡旋齿涡旋盘结构参数设计中，齿数Z的确定极为重要，应根据多涡旋齿涡旋盘几何模型得出不同齿数下的涡旋盘结构参数组合，通过多方案比较，确定最佳的涡旋齿数和涡旋盘结构参数。
本文发表于《真空》杂志2013年第3期；原文标题：干式涡旋真空泵的发展与关键问题；作者：黄英，李建军，韩晶雪，张以忱；作者单位：东北大学机械工程与自动化学院