4.2 旋片式真空泵

4.2.1 设计与工作原理

旋片式真空泵是油密封的旋转式容积泵。泵系统包括壳体 (1) 、 一个偏心地安装的转子 (2)、在离心力和弹力作用下径向移 动的叶片 (3) 以及入口和出口 (4)。入口阀(如配置) 被设计 为真空安全阀，该阀在泵运行过程中始终处于打开状 态。 工作室 (5) 位于壳体内，并受到定子、转子和叶片的限 制。 偏心安装的转子和叶片将工作室分为具有可变容积的两 个独立腔。 当转子转动时，气体流入扩大的吸入室直至其被 第二个叶片封住。 封闭气体然后进行压缩，直到出口阀冲破 大气压力而开启。出口阀是油封的。
当阀打开时，少量的油进入吸入室，不仅能够对其进行润 滑，而且能够将叶片与壳体(定子)密封开来.

在使用气镇的情况下，一个孔向外侧打开，让气体流入前侧 的密封吸入室。因此，在气体压缩阶段，在相对低的压缩量 下达到打开出口阀所需的压力。这使得蒸汽开始冷凝前排出 气体/蒸汽混合物。在操作过程使用气镇达到的最终压力高于 无气镇操作所达到的压力。

工作液、油

泵油，也称为工作液，在旋片式真空泵中泵油有多个作用。 它润滑所有运动部件，填充出口阀下的死空间以及缩小入口 和出口之间的间隙。它压缩叶片和工作室之间的间隙，此外 还通过热传递确保最佳温度平衡。

多级泵

旋片式真空泵是有单级泵和两级泵之分。双级泵比单级泵实 现相对更低的极限压力。此外，气镇对极限压力的影响较 低， 因为气镇仅允许在高压力级使用。

真空安全阀

根据所涉及的泵类型，旋片式真空泵可能配备真空安全阀。 真空安全阀在有意或意外停泵的情况下将泵与真空室隔离， 并使大气对泵系统进行充气，防止油液进入真空室中。在开 启泵后，一旦泵中的压力达到真空室中的压力，它稍作延迟 后打开。

4.2.2 应用

旋片式真空泵可广泛 用于整个低、 中真空范围。单级或双级 泵都可以使用， 这取决于所涉及的压力范围。如果要抽除的 介质不会在泵工作压力和大气压下冷凝， 理想运行条件始终 存在。

蒸汽

在压缩阶段可全部或部分在泵中冷凝的蒸汽还必须在蒸馏和 干燥过程中被抽出。 在这种情况下，打开气镇阀有助在无冷 凝的情况下通泵来排出蒸汽。然而， 蒸气抽出能力并不总是 足以防止冷凝。冷凝物与油的混合将 导致极限压力增加， 并 降低工作液的润滑能力。这些因素可导致泵内发生腐蚀。在 排空蒸汽前， 泵必须用气镇预热至少半个小时。较高温度的 工作液会减少冷凝。 减少冷凝的其他方法包括获得尽可能低 的出口压力及单独排出冷凝物。为此， 应在入口和出口侧使 用油分离器。必须使用油雾过滤器和垂直排气管防止出口处 的背压。如有有萃取系统，应将出口与其连接。

灰尘、粒子和化学物质

在一定的限制条件内，过滤器和分离器可以保护真空泵不受 到磨损和腐蚀。 装有聚酯纤维 (SAS) 或环氧树脂玻璃微纤维 (DFT) 滤芯的分离器能够过滤粘合灰尘。 活性炭过滤器(FAK) 粘合无机蒸汽，滤芯填充物是可更换的。

流入的碳氢化合物(油蒸汽)可在加热催化阱 (URB) 中进行 催化焚烧， 并在沸石阱(ZFO 或 ST)中吸收各种蒸汽。当 达到饱和时，可通过烘烤它们使其再生。 冷凝物可收集在分 离器(KAS 或 CT)中，并手动排出。化学除油过滤器(OFC) 借助集成在旋片式真空泵中的油泵清理泵油。

在气体抽气量大且使用气镇操作时，油雾被夹带出泵。可以 假设气体流量为 100 kPa · m³ 时的油损为 4 ml。油蒸汽可以 在油雾过滤器(ONF 或 OME)中进行分离，并通过特定的 回油管道(ORF 或 ODK) 返回到泵的油循环系统之中。
然而，如果尽管有气镇和上述配件，同样被抽出的物质以化 学方法与泵油反应或具有极低的蒸气压以致无法避免泵中出 现冷凝时，则应该选择不同类型的前级泵。

4.2.3 产品概览

普发旋片式真空泵提供单级和双级版本。其抽速和可达到的 最终压力取决于电源频率。

4.2.3.1 单级旋片式真空泵

HenaLine

HenaLine 单级油封旋片式真空泵具有 25 至 1,600 m³ · h^-1 的抽速，并具有低至 0.3 hPa 的极限压力。它们可普遍用于 很多工业和研究环境。它们可作为独立泵进行工作， 也可集 成到机组中。使用适当的配件，这些泵也可适合于最恶劣操 作条件下的应用，即:在高入口压力以及循环模式下工作。 油雾过滤器、回油系统和真空安全阀都作为标准部件集成在 一起。除防止对大气环境的污染外，它们还保护泵和系统。 气镇阀可以排出水蒸气和其他过程蒸汽。Hena i 系列泵专为 具有较低最终压力的分析应用而开发。

UnoLine Plus

UnoLine Plus 泵可以用于工业应用。这些旋片泵具有工作可 靠，既可以单独使用，也可作为普发罗茨泵的前级泵。 可以 实现极限压力接近 6 · 10^-2 hPa。 这些泵采用水冷方式，对灰 尘和污垢极不敏感。它们配备了油再生系统。 冷凝物污染物 和灰尘粒子可从工作液中分离，收集在蒸汽分离器后被排 出。 可调节冷却水控制器使 UnoLine Plus 泵可以保持所需的 工作温度。 这些泵配备了气镇，以进行蒸汽排空。

4.2.3.2 双级旋片式真空泵

双级旋片式真空泵适合于压力低至 10^-3 hPa 的低、中真空范 围中的应用。采用气镇时排出冷凝蒸汽。

DuoLine

DuoLine 旋片式真空泵可根据泵的大小采用交流或直流电动机 供电。除标准模式外，也提供以下设计：磁耦合泵（Duo M 系 列）和腐蚀性气体泵，都具有和不具有磁耦合（Duo MC 系 列）。

Duo M 系列

M 系列泵配备了磁耦合，具有严格的密封性。这种无磨损密封 概念对泵进行了严格的密封， 使它们既清洁又环保。磁耦合使 维护最小化，明显节省保养费用。

Duo MC 系列

MC 系列泵适用于腐蚀性气体的抽出。与标准泵相反，它们 具有特殊的气镇阀， 惰性气体可通过该阀进入泵体。此外， 该泵配备了特殊的旋片，该旋片尤其耐化学腐蚀。 MC 系列 中所有腐蚀性气体泵可用于使用耐化学腐蚀的 F4 或 F5(全 氟聚醚)工作液的操作。 Duo MC 系统泵尤其适合于抽出有 毒气体，因为密封严格的磁耦合可防止气体的泄漏。

Pascal

Pascal 系列中抽速在 5 至 21 m³ · h^-1 的旋片式真空泵内设 有交流或直流电动机。入口和出口法兰可垂直或水平连接。 除标准范围外，也可提供具有强制润滑和两种不同防腐蚀性 气体的 I 系列泵。

SD 系列

旋片式真空泵 SD 系列专为抽非腐蚀性气体而设计。自润滑 (抽速达 21 m³ · h^-1) 供排气处的排油量最少。在长期操作 过程中， 泵的低温能够将最终压力下的油蒸汽返流减少到最 低。
正如同抽速达 21 m³ · h^-1 一样，该泵轴封可直接更换，而无 需拆卸泵体，因此现场保养非常容易。

I 系列

I 系列泵配备了强制润滑。与 SD 系列相比，这提高了水蒸汽 抽出能力。强制润滑使 I 系列可以实现非常低的噪音水平和 低振动。

C1 系列

由于 FPM 密封件和氧化铬涂层轴以及壳体、旋片、轴套和视 窗使用特殊材料， C1 系列中的强制润滑泵特别适合于腐蚀性 的气体抽出。本系列中两个最大的机型还集成了油过滤器和 油液套管冲洗装置。
C1 系列配有矿物油。

C2 系列

C2 系列泵也配备了强制润滑。这些泵的防腐蚀性气体措施、 泵具有轴承润滑、用于工作液脱气的中性气体冲洗以及特殊 旋片材料的使用使其优于 C1 系列。该系列中两个最大的泵 也配备了油压力传感器和油温传感器。有了这种防腐蚀性气 体设备，Pascal C2 泵特别适合于半导体制造中蚀刻和涂层 工艺中的使用。

C2 系列配有全氟化的工作液。

4.2.3.3 工作液选择

由于工作液与被抽吸的介质接触，其容易受到被抽介质的影 响。因此，工作液应根据不同的应用单独选择。普发真空提 供各种类型的工作液，适合于所有主要的应用。泵体都是按 照某一种类型的工作液进行设计的。只有在使用普发真空建 议使用的工作液时，才能保证目录中指定的旋片式真空泵达 到极限压力。制造商不接受因使用其他工作液所造成的损害 责任。不同类型的油不得混合。一些油不能相混合，因为这 样有可能对泵系统造成损害。 样有可能对泵系统造成损害。

4.2.3.4 配件

灰尘分离器(SAS 或 DFT)

如果过程产生灰尘，必须在泵的上游安装灰尘分离器， 因为 粒子会导致磨损增加并堵塞润滑油路。 可提供各种类型灰尘 分离器接口，以适合于连接法兰。 凝结液分离器(KAS 或 CT) 在抽空蒸汽时，冷凝物可在真空系统的入口和出口管道中形 成，并可导致对泵体的腐蚀以及对润滑剂的性能造成不利影 响。为保护泵不受这些冷凝物的影响，我们建议在入口和出 口管道中安装凝结油分离器。

油雾分离器(ONF 或 OME)

回油系统的目的是收集和返回雾状的泵油。它们用于所有涉 及到从旋片式真空泵中排放大量工作液的应用，特别是在高 压应用或频繁启动操作中。回油系统的使用降低了运营成 本，提高了过程稳定性，尤其是在氟和核技术中使用特殊油 液时。油雾分离器将油收集在一个容器里，然后返回到真空 泵中。

回油系统(ORF 或 ODK)

回油系统的目的是收集和返回雾状的泵油。它们用于所有涉 及到从旋片式真空泵中排放大量工作液的应用，特别是在高 压应用或频繁启动操作中。回油系统的使用降低了运营成 本，提高了过程稳定性，尤其是在氟和核技术中使用特殊油 液时。油雾分离器将油收集在一个容器里，然后返回到真空 泵中。

沸石阱(ZFO 或 ST)

采用沸石阱吸附防止烃从旋片式真空泵返流到真空部件或入 口侧的容器中。吸附剂可通过烘烤使其再生。再生间隔时间 取决于所涉及的工艺。

催化阱 (URB)

催化阱防止单级或两级旋片式真空泵的烃返流。通过在250°C 的工作温度下催化裂解烃以形成 CO2 和水蒸气。此间允许通 过周期性排气进入反应室的氧可以再生。这意味着再生间隔 与所涉及的工艺无关。直接将陷阱安装在入口和/或在单级旋 片式真空泵上使用需要水冷。

活性炭过滤器 (FAK)

如果涉及更多的的化学物质，则使用活性炭过滤器。这些化 学物质包括氢化硫、氰化物、汞、氨、氧化硫、亚硝气以及 蒸汽溶剂、酸和碱性溶液。活性炭过滤器配有初始填充 物。 该初始填充物可更换。填充物的使用寿命取决于所涉及的工 艺。

机械和化学油过滤器(OFM、OFC 或 DE)

化学油过滤器接入到旋片式真空泵的油循环系统中。该油过 滤器滤掉工艺中进入工作液里的灰尘或微粒状物质。此 外， 化学油过滤器吸附油中的腐蚀性物质。这减少了泵磨 损，并 提高了使用寿命。

氮冷阱(KLF 或 LNT)

氮冷阱接入到真空系统和旋片式真空泵之间。它们冷凝工艺 气体流中可冷凝的介质。以这种方式，可以有效地保护旋片 式真空泵不受化学物质或溶剂的腐蚀。这些阱可提供标准的 铝或耐腐蚀的不锈钢。冷却液的使用和使用寿命取决于具体 的应用。
在排空低温容器时，冷阱可保护真空室，防止旋片式真空泵 的工作液蒸汽返流进入真空室。

自动气镇阀 (AGB)

自动气镇阀是手动气镇的电气、远程控制版。其包括一个电 磁阀(在无电流时关闭)，它允许供给的气体进入泵的高压 力级。自动气镇阀可连接至中性气体源。如果使用频繁或泵 需远距离操控，则应使用自动气镇阀。

油位监测 (OLS)

油位监测设备直接安装在油箱和视窗之间的旋片式真空泵 上。如果需要监测大量的泵或泵安装在难以进入的操作环境 中，则油位监测系统可方便地监测泵油位。
对于所选的泵类型，可提供监测旋片式真空泵一个或多个操 作参数的运行监控单元。包括油压力、油位、工作液的温度 以及出口温度。