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    無油往復泵的設計問題


    凡在真空泵的抽氣流道內無任何液態工作介質或密封介質的往復泵都可稱為無油往復泵。無油泵可使被抽容器內獲得清潔真空泵,在排氣時不污染環境,是一種很有發展前途的真空泵。無油往復泵主要用在半導體工業、醫療工業、表面科學和食品工業等領域。

    設計無油往復泵的關鍵是活塞環和密封環或填料函的自潤滑材料。目前使用最多的是充聚四氟乙烯材料。

    填充聚四氟乙烯是聚四氟乙烯(PTFE)與一種或數種填充物組成,如碳纖維、玻璃纖維、青銅粉、石墨、二硫化鉬等按一定比例組成的混合物,經過壓制、燒結后,可加工成活塞環。這種活塞環任性較好,不易折斷,化學性質穩定,耐高溫達250℃,低溫達 -200℃,并能在金屬表面形成一層薄膜,摩擦系數小,因而具有良好的自潤滑功能。

    碳纖維聚四佛乙烯(CFRP)是一種新型的密封材料,其耐磨性、耐熱性、強度及彈性模量均高于其他填充聚四佛乙烯,自潤滑性能優異,最近幾年發展很快。

    為減少活塞桿處的填料密封,無油往復泵常采用無十字頭的結構。這種結構使泵的尺寸和重量都減小了,成本降低了。但在曲軸箱內需抽真空,曲軸伸出端必須采用無油機械密封。

    為降低往復泵的極限壓力,我公司在引進美國瓦里安(Varian)公司技術的基礎上研發出一種四級往復泵。它是由四個階梯形活塞和四個階梯型氣缸組成,活塞的背面是小直徑部分,活塞的背面空間由次級活塞抽氣,以減少泄露降低極限壓力。每個氣缸都有進氣閥和排氣閥。這四個活塞組成四個壓縮級,為增加抽速,頭兩個活塞的進氣孔與泵進氣孔相連,組成并聯抽氣,第四個活塞兩側作用。當排氣壓力高于大氣壓時,有一部分氣排入大氣;在低于大氣壓時,依次排入第三個、第四個氣缸,然后排入大氣。氣缸的內表面襯有聚合材料,以降低摩擦系數與磨損。泵的極限壓力可達2.6Pa,壓縮比達100000,進氣壓力低時,泵消耗功率低,因散熱條件好,泵溫低不需冷卻水。



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