设计参数对滑阀真空泵性能的影响(3)

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

3、功率

  影响滑阀泵功率的关键在于泵的排气压力,而滑阀泵排气压力的大小就取决排气系统的设计。

  首先是排气阀的结构设计。单级滑阀泵的排气系统可采用浮动阀和弹簧阀的复合结构。在滑阀泵的进气压力很高时,由于气体流量大,可通过浮动阀、弹簧阀联合动作,实现大流量气体排出;在进气压力较低时,只通过浮动阀动作来完成少量气体排出。对于双级滑阀泵,在极限压力附近工作时,由于泵所抽取的气体流量太小,浮动阀不可能准确动作,所以双级滑阀泵的排气系统不能采用浮动阀的结构。

  其次是排气阀的复位装置。浮动阀靠压差动作,无复位装置。弹簧阀由弹簧力复位,在保证排气结束时排气阀能及时关闭的前提下,排气阀的弹簧的弹性系数应取小一些,这样在相同的排气压力下,排气阀片有更大的行程,排气阀有更好的通导能力,有利于降低泵的排气压力,减少滑阀泵的运行功率。

  第三是排气通道的设计。从减少滑阀泵功率角度考虑,排气通道设计时,首先必须保证在排气过程中,泵内受压缩部分始终与排气通道相连,以避免无效压缩和润滑油压缩,有利于降低泵的功率;其次排气通道必须有足够的流导,保证气体快速的排出,有利于降低泵的排气压力。润滑油的粘度对泵的功率影响很大。润滑油的粘度使泵的运动部件在动作过程中受到额外的阻力,油的粘度越高,阻力越大,消耗的功率也越大。随着温度的上升,润滑油的粘度不断降低,润滑油造成的阻力不断降低,消耗的功率随之减少。例如本公司H-150滑阀泵在进气压力为3.3×104Pa 时, 当泵温为50℃时, 功率为12.2kW,泵温为75℃时,功率为11.2kW。润滑油的粘度对滑阀泵的起动功率的影响更为明显,例如412H滑阀泵(正常运转配7.5kW电机)在环境温度8℃时起动功率为32kW,在环境温度为4℃时起动功率为34.5kW,这种现象在冬天可导致滑阀泵起动困难。

4、噪声

  机械撞击噪声是滑阀泵噪声的主要成分。滑阀泵在正常运转过程中,滑阀与泵体内壁(进气侧的大、小缸交接处)会发生机械撞击而产生强烈的机械撞击噪声。影响机械撞击噪声的因素:泵体与滑阀环之间的间隙、偏心轮与滑阀环之间的间隙、泵轴心与泵体大缸中心的偏移量等。在设计上通常会调整撞击部位的间隙,减轻甚至消灭撞击,从而降低滑阀泵的机械撞击噪声。液体撞击噪声、气液排放噪声是泵噪声的重要成分。滑阀泵在压缩过程中,滑阀带动泵油高速冲向排气孔附近的泵缸内壁和滑阀杆,产生强烈的液体撞击噪声。并且在滑阀泵排气过程中由于润滑油和气体高速通过排气流道时会产生强烈的气液排放噪声。这两种噪声在滑阀泵排气末段时最为明显。要降低这二种噪声,在设计时可以选择较低的转速,较小的泵缸内径,以此来降低液体撞击时的速度和气液排放速度,有利于降低噪声;在泵正常运转时,减少进油量泵,以此来减少撞击泵内壁的油量和排放的油量,有利于降低噪声。气液排放噪声还可以通过改进排气阀的流道,尽量增大通道面积,降低润滑油通过排气阀时的速度,有利于降低噪声。

  轴承噪声在滑阀泵噪声中不常见。滑阀泵转速较低,轴承润滑充分,轴承正常运转时发出的声音极低。轴承噪声主要指的是轴承不运转正常时发出的噪声。当滑阀泵内的轴承因加工、运输和安装过程中受伤害而存在缺陷,在正常运转时,轴承会发出异常的“嗒嗒嗒”的声音,这种噪声频率较低、声强较弱,但明显可闻。汽蚀噪声在滑阀泵噪声中很少见到。本公司在试制H-150AB滑阀泵时, 泵的实际转速为900r/min,在极限压力状态下噪声特别高,对该泵进行拆检,发现在滑阀的排气侧表面出现许多针孔,而后通过多次试验确认为汽蚀破坏。因此,对于中、大型的滑阀泵而言,泵的转速不宜选取太高,否则容易出现汽蚀现象,降低泵的寿命。

  油箱也是影响滑阀泵噪声的一个因素。钢板焊接油箱容易引起振动;铸铁油箱不易产生振动,并且铸铁本身有吸声效果,所以使用铸铁油箱可使泵的噪声低2~3分贝(A)。油箱内置的油气分离器在不影响排气压力的情况下,可适当增加阻挡,增强消声效果,如此也可以使泵的噪声低1~2 分贝(A)。

5、低真空下的运行性能

  滑阀泵应该可以在0~0.1MPa 范围内的任一压力区间长期工作,但在高入口压力下工作需解决二个问题:一是喷油;二是进油。喷油现象是滑阀泵在高入口压力下工作时普遍存在的问题,通常采用泵内置油汽分离器限制喷油量。本公司开发的“二次旋风式油气分离器”效果非常明显,可减少90%以上的喷油量。通常滑阀泵是靠油箱内压力与泵腔内压力之间的压差进油。由于进油通道的阻力以及润滑油本身的粘性,保证滑阀泵的进油量需要足够的压差。本公司多次试验表明,单级滑阀泵在入口压力6×104Pa 时,泵的进油量开始明显下降,在入口压力8.2×104Pa 时,滑阀泵不能自动进油。因此,长期工作在入口压力为104~105Pa下的滑阀泵需要考虑高入口压力下的进油问题,通常是在泵内设置油泵来进行压力供油,油泵一般采用齿轮泵、摆线泵、旋涡泵等结构。滑阀泵适用入口压力范围很广,但在高入口压力的工况下,只有处理好喷油和进油问题,滑阀泵才能正常、稳定的工作。

6、返油和油蒸汽返流

  返油通常是指滑阀泵润滑油通过泵的进气口返流到进气管道的现象。在滑阀泵在停泵时由于存在进、排气压差而出现返油,因此,在滑阀泵停泵时需向泵口充气。滑阀杆靠近泵进气口的滑阀泵在正常运转时,滑阀杆的动作会引起泵口存油的飞溅,从而使滑阀泵的润滑油返流到进气管道中,对于这种返油,一般会在进气管道中设置一段垂直管路,以迫使返流的润滑油回流到滑阀泵中。油蒸汽返流指的是润滑油蒸汽通过扩散作用返流到被抽系统的现象。滑阀泵在入口压力较高时,泵进气管通道中的气流密度较大,气体的分子自由程短,分子间容易发生碰撞,油蒸汽不容易逆流扩散到被抽系统中,此时油蒸汽返流量极少;随着入口压力的不断降低,油蒸汽返流量逐渐增加,当滑阀泵的入口压力小于15Pa时,润滑油蒸汽的返流现象非常明显。对于工作压力在15Pa 以下,并且对油蒸汽污染要求较高的场合,不能单独用滑阀泵作抽真空系统。

  设计参数对滑阀真空泵性能的影响(3)为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/pumps/jixie/rotary-pump/101417.html

  与 油封式旋转机械真空泵 相关的文章请阅读:

  油封式旋转机械真空泵http://www.chvacuum.com/pumps/jixie/rotary-pump/