旋片式真空油泵的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)室旋片式真空泵是一種油封式機(jī)械真空泵，基于變?nèi)菰�理工作的機(jī)械真空泵。它的核心結(jié)構(gòu)由泵體、偏心轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋和彈簧等部件組成。
       
在泵的腔體內(nèi)部，一個(gè)偏心安裝的轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)壁相切，二者之間保持很小的間隙（通常2-3微米）。轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的兩個(gè)或多個(gè)旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋片在離心力和彈簧張力的作用下與泵腔內(nèi)壁保持接觸。這種結(jié)構(gòu)將泵腔分為多個(gè)可變?nèi)莘e的工作室，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些工作室的容積周期性變化，從而實(shí)現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。旋片式真空泵通常使用專門的真空泵油作為密封介質(zhì)。這些油液在轉(zhuǎn)子與定子間形成密封油膜，既保證運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑，又有效防止高壓氣體返流。相較于剛性密封，這種油封方式可以將極限真空度提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，旋片泵可分為單級(jí)和雙級(jí)兩種，雙級(jí)泵通過(guò)串聯(lián)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更高的真空度。
         
旋片式真空泵的工作過(guò)程可以分為三個(gè)階段，構(gòu)成一個(gè)完整的氣體處理循環(huán)。當(dāng)轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)時(shí)，與吸氣口相通的空間A容積逐漸增大，內(nèi)部氣體壓力降低，外部氣體在壓力差作用下被吸入泵內(nèi)。隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被吸入的氣體被轉(zhuǎn)至空間B的位置，此時(shí)容積開(kāi)始逐漸縮小，氣體被壓縮。最后，當(dāng)被壓縮氣體的壓力超過(guò)排氣壓強(qiáng)時(shí)，排氣閥被推開(kāi)，氣體穿過(guò)油箱內(nèi)的油層排至大氣中。如果是雙級(jí)泵，排出的氣體會(huì)進(jìn)入第二級(jí)進(jìn)一步壓縮處理。這一連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程使旋片泵能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)抽氣，為實(shí)驗(yàn)室提供穩(wěn)定的真空環(huán)境。油液在這一過(guò)程中起著多重作用：密封各運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙，減少有害空間；潤(rùn)滑旋轉(zhuǎn)部件，減少摩擦；幫助冷卻泵體，防止過(guò)熱。
       
實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中常用的真空泵種類繁多，每種類型都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。旋片式真空泵與其他類型真空泵相比較，主要有如下特點(diǎn)：旋片泵結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)；能夠達(dá)到更高的極限真空；可以單獨(dú)使用，不需要前級(jí)泵配合；技術(shù)更為成熟，價(jià)格相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)。
       
根據(jù)上述特點(diǎn)，旋片式真空泵在實(shí)驗(yàn)室中有著廣泛而多樣化的應(yīng)用，幾乎涵蓋了所有需要真空環(huán)境的科研領(lǐng)域，主要包括下述主要應(yīng)用：        
旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀——用于在減壓條件下溫和地蒸發(fā)溶劑、濃縮樣品或回收溶劑，通過(guò)降低沸點(diǎn)，使熱敏性物質(zhì)能夠在較低溫度下分離純化。旋片式真空油泵的高真空度（1mabr以內(nèi)），能夠滿足大部分樣品蒸餾所需要的真空度要求。在具體判斷選擇的油泵能否搭配時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意蒸餾瓶的容量。實(shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)的一般是1-2L容量蒸餾瓶的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，亦或是容量5L以下的普通的臺(tái)式機(jī)型，都使用抽氣量T242型號(hào)的旋片泵，其抽氣量為42升每分鐘。如果是工業(yè)生產(chǎn)用或者容量更大的落地式旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，那么應(yīng)當(dāng)選用抽氣量更大的泵，否則也無(wú)法抽到需要的真空值。
       
減壓蒸餾——和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的基本原理相同，但是區(qū)別在于，一般是將蒸餾瓶連接真空泵后直接抽氣，并不進(jìn)行加熱。缺少加熱的輔助，需要真空泵能夠達(dá)到更高的真空度才能實(shí)現(xiàn)蒸餾效果。這就需要使用采用兩級(jí)抽氣結(jié)構(gòu)的T242高真空度實(shí)驗(yàn)室旋片式真空油泵。兩級(jí)抽氣結(jié)構(gòu)是指真空泵內(nèi)有兩組氣缸，每一組氣缸內(nèi)都有一組獨(dú)立的倩文所述的旋片部件。兩組氣缸接力抽氣，可以達(dá)到較高的0.066mbar的真空度。
       
真空鍍膜——在材料科學(xué)研究中，旋片泵為真空鍍膜設(shè)備提供必要的真空環(huán)境，用于制備各種功能性薄膜材料。它也是電子掃描顯微鏡（SEM）和聚焦離子束系統(tǒng)的重要輔助設(shè)備，確保這些高分辨率儀器能夠在高真空條件下工作。
       
凍干機(jī)——冷凍干燥過(guò)程中，旋片泵創(chuàng)造的低壓環(huán)境使冰直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，保留生物樣品的結(jié)構(gòu)和活性。在凝膠干燥、溶劑回收等操作中，旋片泵也發(fā)揮著不可替代的作用。
       
真空干燥箱—— 通過(guò)干燥箱的加熱功能使樣品中的水分蒸發(fā)出來(lái)，搭配真空泵的抽氣將水汽抽走，從而實(shí)現(xiàn)干燥的效果。相較于蒸餾應(yīng)用，真空度高低會(huì)影響到蒸餾效果，真空度的抽氣速率對(duì)于真空干燥箱在使用時(shí)的效果影響更大。抽氣速度越快，那么干燥的時(shí)間和效果也會(huì)越好。在實(shí)際選擇搭配的真空泵時(shí)，需要考慮到效費(fèi)比，所以可以根據(jù)干燥箱的容量來(lái)選擇合適容積的真空泵。如常見(jiàn)的20L以下干燥箱也可以使用抽泣速度為42升/分鐘的T142搭配，50L左右的可以選擇抽取速率70升/分鐘的T170型，如果是100升左右的大容量真空干燥箱則需要使用抽速127升/分鐘的T1127。在實(shí)際使用中，客戶如果發(fā)現(xiàn)新購(gòu)的干燥箱真空度遲遲抽不上去，除了進(jìn)行常規(guī)的密封性檢查外，應(yīng)該查看干燥箱的容量和真空泵的抽速是否匹配，如不匹配，那么干燥箱上的真空表就無(wú)法顯示到理想的真空度。