CN102414449B - 真空泵 - Google Patents

Abstract

一种用于泵送腐蚀性流体的多级真空泵，其中第一流动部段的材料的耐腐蚀性小于第一流动部段下游的第二流动部段的材料。

Description

真空泵

技术领域

本发明涉及一种真空泵，且尤其涉及适用于泵送腐蚀性流体的真空泵。

背景技术

在图7中示出已知的真空泵50，其包括泵送机构52。该泵送机构包括多个泵送级54，该多个泵送级54用于在高真空流体入口58与低真空到大气压力的流体出口60之间沿着流体流动路径56泵送流体。示出五个泵送级54。在泵送级54中每一个中，马达62驱动转子R相对于定子S旋转。

如果泵送的流体包括腐蚀剂，诸如氟，对泵送机构52造成腐蚀。随着时间的过去，腐蚀会造成泵送机构的部件表面上沉积物累积。这会造成在泵送级54的转子R与定子S之间的运行空隙减小。在泵持续操作较长时间之后，腐蚀可能会造成泵送级的转子和定子接触，造成泵故障。

能用耐腐蚀材料制造泵送机构来减轻真空泵中的腐蚀，但通常这些材料较为昂贵。

发明内容

本发明提供一种用于泵送腐蚀性流体的真空泵，该泵包括：泵送机构，其包括在高真空流体入口与低真空流体出口之间沿着流体流动路径的多个泵送级，且其中在所述流动路径的第一部段的泵送机构的材料耐腐蚀性小于所述第一部段下游的所述流动路径的第二部段的泵送机构的材料。

在附属权利要求中限定本发明的其它优选和/或可选方面。

附图说明

为了使本发明更好地理解，现将参看附图来描述本发明的实施例，仅以举例说明的方式给出本发明的实施例，在附图中：

图1示出真空泵的简化截面；

图2是示出对于具有由相对不耐腐蚀的材料制成的泵送机构的泵，相对于泵参考温度，随着时间的过去的腐蚀性累积。

图3是示出对于具有由相对耐腐蚀的材料制成的泵送机构的泵，相对于泵参考温度，随着时间的过去的腐蚀性累积。

图4是示出对于具有由相对不耐腐蚀的材料和相对耐腐蚀的材料制成的泵送机构的泵，相对于泵参考温度，随着时间的过去的腐蚀性累积。

图5是示出耐腐蚀材料和不耐腐蚀材料的性质的表格；

图6是示出耐腐蚀材料的成分的实例的表格；以及

图7是现有技术真空泵的简化截面。

具体实施方式

参看图1，示出用于泵送腐蚀性流体的多级真空泵10。该泵送机构12包括多个泵送级14，多个泵送级14用于在高真空流体入口18与低真空到大气压力的流体出口20之间沿着流体流动路径16泵送流体。在此实例中示出五个泵送级14。在泵送级14中每一个中，马达22驱动转子R相对于定子S旋转。

为了达成本发明，对图7所示的现有技术泵进行分析且图2示出对于现有技术泵，相对于泵参考温度所绘制的随着时间的过去(在此实例中10,000小时）的腐蚀累积。在该曲线图中，第一线示出沿着流动路径56在中泵送级的转子和定子的面处的累积且第二线示出沿着流动路径56在最终泵送级的转子和定子的面处的累积。在此实例中，中泵送级为第三级。以微米测量腐蚀性累积且以摄氏度来测量温度。在该曲线图中所用的温度为在最终泵送级所取得的泵参考温度。应了解中泵送级的温度小于曲线图所示的温度，但为了简单起见并未示出。在操作期间，泵参考温度升高且这种升高取决于多种因素，诸如泵送的流体类型和由泵所做的功。

在图7中，制造泵送机构的材料相对不耐腐蚀。这种材料的实例为SG铁。从图2将看出最终级的腐蚀性累积显著地大于中泵送级的腐蚀性累积，特别是当泵参考温度在200℃时。在此参考温度，在最终级的腐蚀性累积仅略低于400μm，而在中级，累积仅略高于50μm。

图3示出与图2所示等效的曲线图，除了在此分析中，制造泵的材料相对耐腐蚀。这种材料的实例为富Ni的SG铁。在图3中，减小在中泵送级和最终泵送级处的腐蚀性累积，但在最终泵送级处的累积减小大约300μm至略低于100μm，而在中泵送级的累积仅减小大约30μm至大约20μm。

当考虑图7所示的泵时，在每个泵送级54压缩流体时，沿着流动路径56的流体压力从入口58向出口60增加，通常压缩比沿着流动路径从一个泵送级到下一泵送级增加。流体和泵送机构的温度也沿着流动路径升高。

因此，如果泵送的流体包括腐蚀剂，诸如氟，对泵送机构52造成的腐蚀量沿着流动路径56随着温度和压力增加而增加。增加的压力增加了可用于腐蚀泵送机构的腐蚀性分子的量且增加的温度增加了腐蚀性反应。因此，腐蚀性累积在最终泵送级处大于在中泵送级处。因此，由于在累积最多的泵送机构的最终级处的运行空隙减小而出现泵故障。虽然如图3所示的那样，可能会增加耐腐蚀，但泵故障常常会出现于泵送机构的最终级处。

在图1所示的泵中，泵送机构包括第一部段24和第二部段26。第二部段26在第一部段24下游。在操作期间，下游部段26的温度和压力大于上游部段24的温度和压力。因此，当泵送腐蚀性流体时，部段24的腐蚀小于部段26的腐蚀。由于在部段24中转子和定子上腐蚀沉积物的累积小于部段26，需要第一部段24的耐腐蚀性小于第二部段26。第一部段24因此可由比第二部段的材料相对更廉价的材料制成。

第一部段24和第二部段26包括相应多个泵送级14。第一部段沿着流体流动路径与第二部段相邻。在图1中，第一部段包括第一泵送级、第二泵送级和第三泵送级而第二部段26包括第四泵送级和第五泵送级。在另一布置中，第一部段和第二部段之一可包括单个泵送级。举例而言，第一部段可包括第一泵送级至第四泵送级而第二部段可包括第五泵送级。随着温度和压力升高到最终下游泵送级处的最大程度，可需要由耐腐蚀材料来制造此级，而级1至级4可由较弱耐腐蚀的材料制造。可替代地，第一部段可包括第一泵送级且第二部段可包括第二泵送级至第五泵送级。

在图4中示出等效于图2和图3所示曲线图的曲线图，其描绘了对于图1所示的泵，相对于泵参考温度的腐蚀性累积。图4示出在200℃，在泵送机构的最终级处的腐蚀性累积从图2所示的大约400μm减小至略低于100μm，如根据图3的耐腐蚀泵的情况。但是，在图4中，在中级或第三级处的腐蚀性累积与图2对于不耐腐蚀泵所示的情况相同。就此而言，中级的腐蚀性累积为大约50μm，其小于最终级的腐蚀性累积，即使中级由不耐腐蚀材料（例如，SG铁）制成且最终级由耐腐蚀材料（例如，富Ni铁）制成。因此，并未从用耐腐蚀材料制造泵送机构的第一部段和第二部段得到益处且这样做将不必要地增加泵成本。

应为第一部段和第二部段选择材料使得在第一部段处的腐蚀性沉积物的累积小于或等于在第二部段处的腐蚀性沉积物的累积。优选地，所述泵送级的部件由选定材料制造使得在腐蚀性气体泵送期间在每一级中腐蚀沉积物的累积在级与级之间大体上相等。以此方式，用于各种泵送级的材料可以有成本效益的方式选择，同时维持可接受的耐腐蚀性。在图1中，第二部段26的每个泵送级14的转子R和定子S由富镍的铁制成，而第一部段24的每个泵送级14的转子R和定子S由SG（球状石墨）铁制成。

在图5中示出这些材料的实例，但可根据要求来选择其它材料。举例而言，镍耐受氟，但如果泵送的流体包含其它腐蚀剂，将需要选择适当耐蚀材料。另外，泵送机构的第一部段可由除了SG铁之外的材料制成。

如果泵将用于泵送特定腐蚀性流体，第一部段可由例如富Ni的SG铁的耐腐蚀材料制成，而第二部段可由诸如铸造不锈钢或镍合金的更耐腐蚀的材料制成。

图5示出SG铁和富Ni的SG铁的三个实例。优选地，为第一部段和第二部段选择具有类似线性膨胀系数的材料。就此而言，Ni-resD-5S为优选的耐腐蚀材料，因为其线性膨胀系数为12.6m/mK，其类似于SG铁的系数12.5m/mK。

在图6中示出富Ni的SG铁材料的成分，其在高温条件下具有良好的耐腐蚀性质且也具有良好的强度和刚度。在此材料中，看出镍含量相对高，在按重量计算的24%与32%之间。

相同或相似材料优选地用于每个部段中的转子R和定子S以避免与不同热膨胀系数的部件相关联的问题。

在图1中以简化形式示出真空泵10。真空泵可包括爪型泵送机构或罗茨型泵送机构或者其它类型的干泵送机构，特别地其中在泵送机构的部件之间的运行空隙需要较小以提高效率。

Claims (7)

1.一种用于泵送腐蚀性流体的干真空泵（10），所述泵包括：干泵送机构（12），其包括在高真空流体入口（18）与低真空流体出口（20）之间沿着流体流动路径（16）的多个泵送级（14），所述泵送级（14）中每一个包括定子（S）和转子（R），其中泵送级包括罗茨型泵送机构或者爪型泵送机构，其特征在于，在所述流动路径的第一部段（24）的所述干泵送机构（12）的材料耐腐蚀性小于所述第一部段下游的所述流动路径的第二部段（26）的所述干泵送机构的材料。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其中，所述第一部段和所述第二部段的相应材料使得在所述第一部段的腐蚀性沉积物的累积小于或等于在所述第二部段的腐蚀性沉积物的累积。

3.根据权利要求1或2所述的真空泵，其中，所述第一部段与所述第二部段由相应多个所述泵送级限定。

4.根据权利要求1或2所述的真空泵，其中，所述第一部段沿着所述流体流动路径与所述第二部段相邻。

5.根据权利要求3所述的真空泵，其中，所述第二部段的每个泵送级包括由富镍的铁制成的部件。

6.根据权利要求3所述的真空泵，其中，所述第一部段的每个泵送级包括由球墨铸铁制成的部件。

7.根据权利要求1或2所述的真空泵，其中，所述泵送级的部件由选定材料制造使得在腐蚀性气体泵送期间在每一级中腐蚀性沉积物的累积在级与级之间大体上相等。