设计参数对滑阀真空泵性能的影响(2)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)浙江真空设备集团有限公司 作者:何敏剑

  综上所述,为了降低滑阀泵的极限压力,间隙应是越小越好。但间隙过小会使进入相对运动部件之间的油量过少,而不能保证零件之间充分的润滑,从而容易造成零件相互咬合,使滑阀泵不能正常运转,所以必须保证各零、部件之间有合适的间隙。当然,在保证润滑效果的情况下,间隙应尽可能取小值。从设计角度考虑,可以采取改进运动件的材料、提高零件表面硬度等方法来降低运动件摩擦副之间的摩擦系数,从而从另一方面提高润滑效果,减少间隙值,进而降低滑阀泵的极限压力。

  润滑油对滑阀泵的极限压力影响很大。在滑阀泵整个吸、排气过程中,润滑油进入泵腔对泵腔内的运动件起到润滑和密封作用,随着进油量的增多,密封效果上升,返流减少,泵的极限压力下降;但另一方面,气体在润滑油里的溶解度随气压的不同而变化,被抽气体会在高压时会溶于润滑油,而在低压时再释放出来,这种现象会影响滑阀泵的极限压力。随着进油量的增加,油带的气体量增多,对滑阀泵的极限压力的影响随之增强。控制进油量会影响泵的极限压力。再者,滑阀泵的润滑油的饱和蒸汽通过泵的进气管道扩散到被抽系统内,从而造成系统极限压力升高。极限分压力越低,饱和蒸汽压对泵极限压力的影响就越明显,润滑油的饱和蒸汽压力是滑阀泵极限压力的基数,因此滑阀泵一般选用饱和蒸汽压低的真空油作为润滑油。

  泵体的温度也会影响泵的极限压力。泵温越高,使得高、低缸间的通道内的气体温度上升越快越高,与泵进气口的气体的温差越大,压力上升越大,高缸的排气压力上升,从而使泵的极限分压力升高;其次,当泵的温度升高时,润滑油的饱和蒸汽压随之升高,从而导致泵的极限压力升高;再者,过高的温度还会使润滑油产生裂变反应而变质,使润滑油的品质下降,从而使泵的极限压力升高。通常情况下一般滑阀泵的温度控制在60℃以下。带有除水装置的滑阀泵在抽除润油中的水的时候,为加快水的蒸发,通常泵温也不会超过80℃~90℃, 过后泵温应迅速回复到60℃以下。

2、抽气速率

  间隙是影响滑阀泵有效抽速的主要因素。滑阀泵是一种变容式机械真空泵,滑阀泵在进气口压力较高的时候,返流对泵抽速的影响很小,泵的抽速略小于泵的理论抽速;当进气口压力较低时,返流对泵抽速的影响增大,此时泵的抽速明显减少。

  对于单级滑阀泵,间隙的大小直接影响单级滑阀泵的抽速。在相同进气压力情况下,间隙越大,则间隙的流导越大,泵的抽速损失越大,泵的实际抽速越小;由于间隙的流导随进、排气压差的增大而增大,所以间隙对抽速的影响随进气压力的降低而增大。

  对于双级滑阀泵,高缸间隙的大小直接影响双级滑阀泵的抽速。在相同进气压力情况下,高缸间隙越大,间隙的流导越大,高缸的抽速损失越大,泵的实际抽速越小,并且间隙对抽速的影响随进气压力的降低而增大。根据气体连续方程,双级滑阀泵在抽气过程中有以下关系:

式中Q———双级滑阀泵实际抽取的气体流量
  S低———双级滑阀泵高缸的实际抽速
  P低———双级滑阀泵低缸的进气压力
  S高———双级滑阀泵高缸的实际抽速
  P高———双级滑阀泵高缸的进气压力

  假定低缸进气压力P低不变,将低缸间隙加大,则低缸的抽速损失随之增大,低缸的实际抽速S低减少,泵的实际抽气量Q减少。从而我们先假设高缸进气压力P 高不变,由于Q减少,则高缸抽速S高变小;或者我们假设高缸抽速S高不变,由于Q减少,则高缸进气压力P高降低,高缸进、排气口压差(P低-P高)加大,进而导致高缸抽速损失增大,高缸实际抽速S高减少,这与假设矛盾,所以在此种情况下,高缸的实际抽速S高必然减少。随着低缸进气压力P 低降低,由低缸间隙流导造成的低缸的抽速损失随之增大,则高缸的抽速损失增大;同时随着低缸进气压力P低降低,高、低缸之间的压缩比P低/P高不断增大,从而使得这种影响进一步加强。从而我们可以得出这样一个结论:低缸间隙的大小会影响双级滑阀泵的抽速,低缸间隙的流导越大,泵抽速损失越大,泵的实际抽速越小,并且低缸间隙对抽速的影响随进气压力的降低而增大。在双级滑阀泵抽气过程中,高缸的气体压力总小于低缸的气体压力,则高缸返流的气体的分子自由程长,低缸的短,所以低缸的间隙更容易造成气体返流,对本级的抽速影响更大。同时,由于低缸的进气压力总是大于高缸的进气压力,使得在返流造成相同的抽速损失的情况下,低缸的抽速损失对双级滑阀泵实际抽气量Q 的影响更大。事实上,国外的双级滑阀泵更注重控制低缸的间隙。

  综上所述,为了降低滑阀泵的抽速损失,间隙应是越小越好,对于双级滑阀泵,高、低缸的间隙控制都重要。控制间隙是滑阀泵获得好的抽速曲线的根本。

  润滑油对滑阀泵的抽速影响很大。在滑阀泵整个吸、排气过程中,润滑油进入泵腔对泵腔内的运动件起到润滑和密封作用,润滑油密封效果的好坏直接影响泵的抽速。溶于润滑油的被抽气体在低压时释放出来,会影响滑阀泵吸气过程中有效的气体吸入量,从而影响滑阀泵的抽速,进油量越大影响越明显,并且随着滑阀泵进气压力的降低而增强,在进气压力接近极限压力时最为明显。进油量会影响泵的抽速。

  泵体的温度也会影响泵的抽速。泵温上升,泵内的气体受热膨胀,从而减少滑阀泵有效的气体流量,使泵的抽速减少。通常情况下一般滑阀泵的温度控制在60℃以下。

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