油封机械泵抽速与入口压力的关系(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学 作者:杨乃恒

        油封机械泵的理论抽速, 即几何抽速或称设计抽速, 一般比额定抽速值大10% 左右。在某一规定的入口压力下测定的抽速与泵的几何抽速之比为泵的抽气效率。因工况的不同对泵的类型会有不同的要求。如极限压力为133 Pa 的泵, 通常在入口压力为1.33kPa 时的抽气效率为60%; 而极限压力为13.3Pa 时, 入口压力为67Pa 时的抽气效率为60%; 当极限压力为10-1Pa 时, 入口压力为13. 3Pa时的抽气效率为60%, 这是以前对泵性能的要求。

        现在行业标准已有明确规定, 如对于2XZ-8 型泵,在2 Pa 时抽气效率为45%。而国外一些厂家, 同类产品此值却在75%左右。这个差距是什么原因造成的呢? 这是我们关心的问题。于2005 年全国真空冶金会议上有人分析:“国产泵2 Pa 时抽气效率甚至连行业标准都没有达到, 这里有油的因素, 但更多的可能还是零部件设计和加工的问题。”油封机械泵的几何抽速乃是转子和泵腔形成的吸气容积和泵转速的乘积。但这个值不能100% 的实现。实际上泵的抽速与泵的入口压力有关, 吸入压力低时, 实际抽速也下降, 当达到极限压力时, 实际抽速为零。

          由于从泵的入口管道至泵腔, 气流有一定的阻力, 所以泵入口处的抽速要低于泵腔处的几何抽速。此外, 泵中还存在有经间隙的反向气流Q , 也会引起泵的实际抽速下降。因而, 可得下式

          式中P1为吸气终了时泵腔内的压力; Sg为泵腔的几何抽速, S为实际抽速, P2为泵入口处的压力,Q是反向气流量(在低压时Q 为常量)。当泵达到极限压力P0时, 这时P2=P1=P0,SP2=0, 故Q=SgP0。再将Q 代入(1)式得

           由此式可求得P 1。根据管道流导的定义, 得

          由此式得知, 实际抽速S 与几何抽速Sg , 管道流导U 以及极限压力P 0 和泵的入口压力P 2 有关。当P 2> > P0时, P0/P2可以忽略, 实际抽速S 仅与Sg和U有关。当P 2→P0时则S →0。实际抽速S 是靠试验求得的, 例如表1 列举了抽气效率与入口压力的关系。

表1 Table1(P2单位为托, 1托= 133Pa)

 

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