【康沃真空網(wǎng)】隨著渦輪分子泵應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工工藝變得越來越重要。應(yīng)用領(lǐng)域的細(xì)化帶來的個(gè)性化分子泵設(shè)計(jì)將逐漸成為一種趨勢，這對渦輪分子泵設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
如今，在渦輪分子泵主要性能指標(biāo)（極限壓力，抽速，氣流量，壓縮比等）不斷提高的前提下，許多科學(xué)應(yīng)用及工業(yè)流程越來越關(guān)注其次要性能（外形尺寸、緊湊性、防輻射性能、聲振粗糙度等）的表現(xiàn)。
其中聲振粗糙度無疑是應(yīng)用領(lǐng)域衡量分子泵次要性能的重要指標(biāo)。那么如何減少渦輪分子泵的振動(dòng)以及產(chǎn)生的噪音呢？本期我們一起來探討下。
渦輪分子泵結(jié)構(gòu)圖 來源：普發(fā)真空
想要減少減少渦輪分子泵的振動(dòng)與噪音，首先要找出振動(dòng)來源。渦輪分子泵的振動(dòng)來源分別是軸承和轉(zhuǎn)子，其中球軸承因?yàn)橛邢迶?shù)量的滾珠設(shè)計(jì)，使得機(jī)械噪音不可避免。而多數(shù)情況下，渦輪分子泵的振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子不平衡造成的。
轉(zhuǎn)子不平衡
那么什么是轉(zhuǎn)子不平衡？這是一種由于沒有離心力的補(bǔ)償，振動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)至軸承上的現(xiàn)象。
我們都知道渦輪分子泵轉(zhuǎn)子葉片在工作時(shí)旋轉(zhuǎn)非?？欤^度的不平衡就會(huì)有較高的離心力，進(jìn)而使整體產(chǎn)生位移。
轉(zhuǎn)子不平衡主要原因
轉(zhuǎn)子不平衡會(huì)帶來額外的軸承負(fù)載，導(dǎo)致軸承的磨損與損壞。并且還會(huì)讓泵殼和其他儀器組件的振動(dòng)增加，產(chǎn)生噪音。嚴(yán)重情況下轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下將無法運(yùn)行，造成轉(zhuǎn)子與泵體的損壞。
正因?yàn)檗D(zhuǎn)子不平衡帶來了諸多問題，所以精準(zhǔn)的平衡對于渦輪分子泵的性能來說是關(guān)鍵參數(shù)。這就要求真空設(shè)備制造商在組裝分子泵之前，對于每個(gè)轉(zhuǎn)子通過動(dòng)平衡進(jìn)行補(bǔ)償，已達(dá)到產(chǎn)品要求。而其中轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，也成為渦輪分子泵等真空產(chǎn)品的核心競爭力。
轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)
其實(shí)每個(gè)轉(zhuǎn)子在被鑄造加工出來后，都會(huì)有不平衡狀態(tài)。真空設(shè)備制造商需要通過動(dòng)平衡裝置對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡測試，達(dá)到要求后成為合格的轉(zhuǎn)子，組裝在渦輪分子泵內(nèi)。具體流程如下：
以上提到的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)通過安裝配重達(dá)到補(bǔ)償，屬于正向質(zhì)量補(bǔ)償。除此之外，還有一種通過移除材料達(dá)到平衡的反向質(zhì)量補(bǔ)償法，就是激光動(dòng)平衡技術(shù)。
激光動(dòng)平衡是由德國普發(fā)真空研發(fā)的專利技術(shù)，它與普通動(dòng)平衡技術(shù)的步驟相同，主要差別在于對不平衡的補(bǔ)償。激光動(dòng)平衡技術(shù)利用高能脈沖激光燒蝕法，通過局部加熱導(dǎo)致材料的氣化或者升華，將不平衡的位置進(jìn)行質(zhì)量移除。
普發(fā)真空激光動(dòng)平衡測試裝置
與普通的動(dòng)平衡技術(shù)相比，激光動(dòng)平衡技術(shù)擁有更多的優(yōu)勢：
l 激光燒蝕相比于傳統(tǒng)的鉆孔與打磨，對質(zhì)量補(bǔ)償有更精準(zhǔn)的定位；
l 對材料性能沒有影響；
l 擁有鏡像系統(tǒng)，可以對不同動(dòng)平衡平面進(jìn)行質(zhì)量糾正，使轉(zhuǎn)子擁有更大柔性；
l 移除平衡孔和動(dòng)平衡配重塊，整個(gè)過程全自動(dòng)化，提高轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡效率。
激光動(dòng)平衡與傳統(tǒng)動(dòng)平衡相比，不平衡公差減小50%
通過激光動(dòng)平衡技術(shù)的使用，普發(fā)真空已經(jīng)把渦輪分子泵轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡綜合水平提升20%以上。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于普發(fā)HiPace 80 Neo渦輪分子泵上，其轉(zhuǎn)子擁有更低的離心力，增加了分子泵的使用壽命，更好的降低了振動(dòng)與噪音的產(chǎn)生，同時(shí)降低了分子泵對實(shí)驗(yàn)與儀器的影響。
HiPace 80 Neo
低振幅的重要性
渦輪分子泵的眾多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诒皿w的振動(dòng)和不平衡都有相應(yīng)要求。在質(zhì)譜分析與電子顯微鏡領(lǐng)域，渦輪分子泵的振動(dòng)與噪音成為影響最終分析結(jié)果的重要因素。
以電子顯微鏡為例，除了需要高真空度之外，真空泵工作時(shí)的振動(dòng)水平也非常關(guān)鍵。由于電子顯微鏡中電子束的截面小，在樣品上的定位精度很高，只有處于振動(dòng)水平極低的環(huán)境中，才能保持這種精度。集成了具備激光平衡技術(shù)的渦輪分子泵之后，其振動(dòng)變得更低，使電子顯微鏡能夠獲得更高分辨率的圖像。
振動(dòng)對掃描電子顯微鏡的影響：通過對比掃描電子顯微鏡對石墨表面晶簇的檢測，左圖為高真空法蘭處振幅20nm的成像情況，右圖為高真空法蘭處振幅5nm的成像情況，可以看出右圖比左圖更加清晰，更低的振幅可以得到更清晰的圖像質(zhì)量。
渦輪分子泵使用的注意事項(xiàng)
渦輪分子泵的振動(dòng)與噪音不僅與制造技術(shù)有關(guān)，更重要的是后期的使用與保養(yǎng)。作為精密機(jī)械設(shè)備，渦輪分子泵的高加工精度和裝配工藝使得在使用時(shí)也有較高的要求。下面這些使用的注意事項(xiàng)，大家更要關(guān)注。
● 防止大的機(jī)械振動(dòng)和沖擊，例如，對真空泵的前級(jí)管路加以支承或懸掛，以保證來自管路系統(tǒng)的作用力無法傳遞到分子泵上。
● 防止大氣載荷沖擊。
● 由于泵體旋轉(zhuǎn)時(shí)本身會(huì)有高頻振動(dòng)，要避免設(shè)備共振問題。
● 連接渦輪分子泵進(jìn)氣口與真空腔體的管路要盡可能短，以提高抽氣效率和連接剛度。
● 防止粉塵及大顆粒物被抽入分子泵內(nèi)，對設(shè)備造成永久性傷害。
● 防止強(qiáng)磁場電場干擾，以免干擾或損壞渦輪分子泵電動(dòng)機(jī)。
● 防止長時(shí)間工作在大氣載荷下，以免轉(zhuǎn)子過熱，影響使用。
● 禁止在分子泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中或轉(zhuǎn)速未降為零時(shí)隨意移動(dòng)分子泵。
● 至少每4年更換一次潤滑用的油棉，更換油棉流程如下：
?、?關(guān)閉分子泵，待其停穩(wěn)后，放氣至大氣；
?、?將真空泵從真空系統(tǒng)上拆下，用原有潔凈的防護(hù)蓋密封法蘭開口；
?、?反轉(zhuǎn)分子泵使高真空法蘭朝下；
?、?先將內(nèi)六角螺栓(x3)從后蓋中擰出，取下后蓋及O形圈；
?、?從軸承架中取出油棉并用鑷子將多孔塑料棒夾出；
?、?用清潔、不起球的抹布去除分子泵和后蓋上的污濁物，嚴(yán)禁使用任何清潔劑；
⑦ 將多孔塑料棒放入原位；
⑧ 將新的油棉插入軸承架，注意毛氈面朝向噴射螺母；
?、?將O形圈及后蓋裝好。
1-后蓋；2-多孔塑料棒；3-內(nèi)六角螺栓；4-油棉；5-噴射螺母；6-O形圈
● 如果分子泵使用時(shí)負(fù)載較大或系統(tǒng)較臟，應(yīng)根據(jù)油的顏色變化，縮短更換潤滑油的時(shí)間。
● 更換潤滑油時(shí)，不可用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，清水沖洗、晾干后注入新潤滑油即可。
● 建議在運(yùn)轉(zhuǎn)45000~100000h后，更換分子泵渦輪轉(zhuǎn)子。
● 分子泵停機(jī)時(shí)，一定要遵循系統(tǒng)先開后關(guān)的原則，待分子泵停穩(wěn)后再關(guān)閉粗/低真空泵。
● 分子泵停機(jī)時(shí)，請用高壓氣體對水冷部分進(jìn)行吹掃，避免由于冷卻水殘留而腐蝕泵體；對于連續(xù)使用的分子泵，請按月清理冷卻水路，方法為打開出水口水管，直接用冷卻水沖洗水路即可。
● 分子泵轉(zhuǎn)子材料為鋁合金，使用溫度有一定限制，因此當(dāng)由于工藝問題出現(xiàn)高溫時(shí)，需要安裝合適的隔熱裝置。
● 最后，要定期對分子泵進(jìn)行巡檢，對泵體溫度、噪聲、振動(dòng)等方面進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，對于接近或達(dá)到保養(yǎng)周期的分子泵及時(shí)與廠家取得聯(lián)系。
