油封机械泵对泵油性能的要求(2)

         油封机械泵是利用泵油密封相连部件间的空隙, 如果用液体密封把真空侧和大气压的空间隔开,则此密封作用可能基于: 液体静压、液体流的高阻抗或密封液体的表面张力。如油封机械泵转子与泵壳的间隙的密封如图11(a)所示。此处油封的主要作用在于同时需要润滑和密封, 在这种类型中, 最广泛使用的密封是旋片泵的柱式密封, 为了密封可靠, 转子与定子之间的间隙(不论大泵或小泵), 必须是2～3 微米。若转子和滑片两种材料选择不当, 磨损将使间隙增大到油不能密封。油表面张力产生的密封作用, 在泵油充填间隙后, 一方面真空一方面大气压, 由于压差将泵油推向真空侧, 若间隙足够小, 而液体表面张力足够大,则液体将承受压力差。

图11　VAROVAC2S2630F 型旋片泵断面图

       在油封机械泵中, 不论是被抽气体还是蒸汽都可能随泵油循环来到泵的入口处, 进入泵腔的泵油会溶解气体, 在抽气过程中, 这些可溶性气体会从油膜中在泵入口处被分离出来。

          从泵腔排出的泵油, 在大气的作用下会吸收一部分气体, 泵油还可能在压缩腔内吸收气体。当油的粘度不足或往泵腔给油量小时, 气体就有可能从压缩腔突破转子与定子之间的间隙进入吸入腔而到入口处, 有害空间回油多也会造成这种现象。矿物油吸气性能试验表明, 溶解于油中的空气成分与大气中的成分是不一致的。在常温下O2的溶解度比N2的溶解度要大。气体在矿物油中的溶解速度随油的粘度的增加而减小, 这是因为油吸收气体乃是一种扩散过程, 而扩散速度是随油的粘度增加而减小的。被油所吸收的气体量通常都是用大气压力下进入单位体积油中的气体的体积来衡量的, 在相当长时间大气压下溶于油中的气体体积可达油体积的10%在开始的15～20s时间内油吸收的空气量就能达到泵油体积的1%～2%。

          在对20℃的1000cm3(1L)的新泵油中大约含有80Torr·L的空气。在泵油从泵腔被排出而处于大气作用下这段不太长的时间内, 看来是来不及吸收那么多空气的。因此认为: 在泵腔内, 油不能完全被去气, 但是, 较好的单级泵其空气的极限分压力也不可能达到低于2×1023 To rr。这种油的吸气不单对泵的极限压力有影响而且对低压时的抽速也有影响。泵口处管道的流导对泵的抽速有很大影响。但在油封机械泵的应用时如有些恶劣的抽气条件如有粉末灰尘或金属屑片等磨料, 如在真空冶炼炉的抽气过程中就是如此。

          通常在油封机械泵的入口装有粉尘过滤器如小型泵在泵入口设有倒锥形网状或半球形网状过滤器, 如图11 (b) 所示, 有无过滤器对抽速性能的影响。它利用装有编织物过滤元件的过滤器, 并能拆卸或更换过滤元件。利用2200 cm 2面积的编织网以星形断面折叠装在过滤器腔内, 以增加过滤通气面积以减少气阻, 有无过滤器对抽速有很大影响。这种过滤器可捕捉颗粒物大为10 微米以上。在现有的油封旋片泵的结构中有很多改进, 有利于提高泵的抽气效率和降低摩擦功率, 如图11(c)所示, 在泵的入口设有倒置的半球形入口过滤器, 增大了面积, 增大入口流导, 能防止尘物阻塞, 在结构上尽量减小有害空间的影响, 在下偏心转子与泵壳的密封间隙处, 设有回流通道在旋片前达到有害空间时油能从泄流道返回, 不致于将大量油经间隙压入吸气侧造成泵油放气对抽速和极限压力的影响, 由于泄流使功率也不会使在有害空间处挤油压力增高而增大功率。