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日本荏原EBARA真空泵的工作原理
所有容積式真空泵的核心邏輯一致:設(shè)備運轉(zhuǎn)時,泵內(nèi)部密閉空間容積不斷發(fā)生由大到小、再由小到大的循環(huán)變化。
容積擴大階段,內(nèi)部壓力低于外界大氣壓,氣體被吸入泵腔;容積縮小階段,氣體被壓縮、壓力升高,最終從排氣口排出。
周而復(fù)始完成吸氣、壓縮、排氣流程,持續(xù)降低密閉容器內(nèi)的氣體含量,從而形成真空環(huán)境。
荏原全系干式泵嚴(yán)格實現(xiàn)泵腔與潤滑系統(tǒng)完全隔離,真空腔體內(nèi)部不使用潤滑油,真正做到無油潔凈;
濕式泵則依靠專用工作液完成密封與壓縮,適配含液、含粉塵的復(fù)雜介質(zhì)。
主要由驅(qū)動電機、同步齒輪箱、多級雙轉(zhuǎn)子組件、分段泵腔、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)氣口、排氣口、軸封及防反流結(jié)構(gòu)組成。
兩組轉(zhuǎn)子依靠同步齒輪帶動,始終保持同向高速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵腔內(nèi)壁均為精密間隙配合,互相不接觸。
氣體從設(shè)備前端進(jìn)氣口進(jìn)入第一級泵腔,隨著一對弧形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,腔體容積交替變化,完成初次吸氣與壓縮。
經(jīng)過一級壓縮后的氣體,直接進(jìn)入下一級泵腔,由后續(xù)轉(zhuǎn)子繼續(xù)逐級壓縮。
整臺設(shè)備由多級泵體串聯(lián)組成,氣體被逐級加壓、分壓,最終從最后一級排氣口排出。
多級串聯(lián)的設(shè)計,讓設(shè)備可以直接從大氣壓開始抽氣,無需額外前級泵,同時穩(wěn)步提升真空度。
轉(zhuǎn)子全程無摩擦運轉(zhuǎn),不會產(chǎn)生粉塵、油污污染真空環(huán)境,完全滿足高潔凈工藝要求。
齒輪箱獨立設(shè)置在泵體外側(cè),內(nèi)部加注專用潤滑油,僅用于潤滑同步齒輪與軸承;軸封組件徹底隔開齒輪箱與真空腔體,潤滑油絕對不會進(jìn)入氣路。
設(shè)備標(biāo)配風(fēng)冷或水冷結(jié)構(gòu),持續(xù)帶走氣體壓縮產(chǎn)生的熱量,避免泵腔高溫、工藝氣體結(jié)晶或部件老化。
部分防腐機型在轉(zhuǎn)子、泵腔內(nèi)壁增加耐蝕涂層,依靠物理隔絕抵御酸性、腐蝕性氣體侵蝕。
電機帶動兩組螺旋轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn),氣體從軸向進(jìn)氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子之間的螺旋槽內(nèi)。
隨著轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動,螺旋槽內(nèi)的密閉空間從進(jìn)氣端向排氣端緩慢移動,同時空間容積逐步縮小。
氣體在移動過程中被連續(xù)壓縮,壓力不斷升高,最終從軸向排氣口排出。
相比羅茨結(jié)構(gòu),螺桿轉(zhuǎn)子的壓縮過程更平緩,氣流脈動小、噪音更低。
ESA 系列針對氫氣等輕質(zhì)氣體做了流道優(yōu)化,依靠大容積腔體與特殊螺距設(shè)計,提升輕氣體抽取效率。同樣采用腔體無油設(shè)計,依靠外部齒輪箱單獨潤滑,保證真空潔凈度。
設(shè)備啟動后,葉輪高速旋轉(zhuǎn),葉片帶動泵體內(nèi)的工作液一同轉(zhuǎn)動。受離心力作用,液體在泵體內(nèi)壁形成一圈均勻的環(huán)形水環(huán)。
由于葉輪為偏心布置,葉片與水環(huán)之間會形成大小不斷變化的密閉腔室。
當(dāng)腔室容積變大時,外界氣體通過進(jìn)氣口被吸入腔室;葉輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動,腔室容積逐漸縮小,氣體被水環(huán)與葉片擠壓壓縮;
運轉(zhuǎn)至排氣區(qū)域時,壓縮后的氣體沖破壓力從排氣口排出。運轉(zhuǎn)過程中部分工作液會隨氣體帶出,設(shè)備自帶自動補水結(jié)構(gòu),持續(xù)補充水量,維持水環(huán)形態(tài)穩(wěn)定。
水環(huán)同時起到密封、冷卻、傳遞壓力的作用,因此該機型可耐受氣體中夾帶液體、細(xì)小雜質(zhì),不會像干式泵那樣出現(xiàn)磨損、卡滯問題。
設(shè)備極限真空會受工作液溫度影響,水溫越低,可達(dá)到的真空度越高。
依靠彈性膜片做往復(fù)運動,不斷改變膜片上方腔體的容積。膜片向上運動,腔體擴容形成負(fù)壓,吸入氣體;膜片向下運動,腔體縮容壓縮氣體并排出。
整體結(jié)構(gòu)簡單、體積小、震動低,采用單相供電,無需復(fù)雜冷卻系統(tǒng),滿足實驗室短時、間歇式真空使用需求。
先由干式羅茨 / 螺桿泵作為前級泵,將系統(tǒng)從大氣壓抽到粗真空區(qū)間;再由渦輪分子泵利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片擊打氣體分子,進(jìn)一步抽取微量殘留氣體,最終實現(xiàn)超高真空。
兩級設(shè)備分工配合,兼顧大抽速與高真空度。
針對腐蝕性氣體的防腐機型,通過材質(zhì)升級與表面涂層,在轉(zhuǎn)子、泵腔表面形成防護(hù)層,阻擋腐蝕介質(zhì)侵蝕;
防爆機型對電氣腔體、泵體結(jié)合處做密封防爆處理,避免運轉(zhuǎn)產(chǎn)生火花,適配易燃易爆氣體;
高潔凈機型選用低析出、無揮發(fā)材質(zhì),配合全密封結(jié)構(gòu),杜絕雜質(zhì)污染,適配制藥、半導(dǎo)體嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。
整體來看,荏原不同系列真空泵依托差異化容積結(jié)構(gòu),分別實現(xiàn)大抽速連續(xù)運行、高潔凈無油、耐介質(zhì)混雜、超高真空等功能
覆蓋從粗真空到超高真空、從通用工業(yè)到高端精密制造的全場景需求。
