油式旋片真空泵保养与维修

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)亨斯迈先进化工材料广东有限公司 作者:唐浩

  油式旋片式真空泵是真空行业量大面广的产品,广泛应用于冶金、医药、化工、电子等行业。正确的使用及良好的维护不仅可以延长泵使用寿命,同时可以节约不少费用。文章通过对油式旋片真空泵工作原理介绍以及日常维护方法阐述,再结合两个实际维修案例分析,得出油式旋片式真空泵日常保养维护和维修方法,可为该泵使用者提供一种参考。

  真空本指没有任何事物粒子存在的空间,但什么都没有的空间是不存在的。工业上的真空指的是气压比一标准大气压(101.325kPa)小的气体空间,是指稀薄的气体状态。真空环境可粗略地分为:低真空>102 Pa,中真空102~10-1 Pa,高真空10-1~10-5 Pa 和超高真空<10-5 Pa。通常,把能够从密闭容器中排出气体或是容器中的气体分子数目不断减少的设备称为真空获得设备或真空泵。

1、真空泵介绍及分类

  真空泵是利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气,以获得和维持真空的装置。真空泵和其他设备(如真空容器、真空阀真空测量仪表、连接管路等)组成真空系统,广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。真空泵按结构类型可分为机械式,喷射式和吸着式,凡是利用机械运动来获得真空的泵称为机械真空泵。按其工作原理及机构特点分为变容真空泵和动量传输泵,变容式真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气以达到抽气目的的真空泵。这种泵分为旋转式和往复式两种,旋转式真空泵利用泵腔内转子部件的旋转运动将气体吸入、压缩并排出,主要有有以下4 类:(1)液环真空泵;(2)油封式真空泵;(3)干式真空泵;(4)罗茨真空泵。液环真空泵将带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时,把工作液体抛向泵壳形成与泵壳同心的液环,液环同转子叶片形成了容积周期变化的几个小的旋转变容吸排气腔。工作液体通常为水或油,所以亦称为水环真空泵或油环真空泵。用水作工作液,极限压强只能达到2000~4000 Pa。用油作工作液,可达130 Pa。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)发布的本文中油式旋片真空泵属于液环真空泵的一种,工作液为真空泵油

机械真空泵分类

图1 机械真空泵分类

2、油式旋片真空泵机构与工作原理

  油式旋片真空泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。在泵腔内偏心地安装带有旋片的转子,转子槽中装有旋片。转子和旋片将定子腔分成吸气和排气两部分。当转子在定子腔内旋转时周期性地将进气口方面容积逐渐扩大而吸入气体,同时逐渐缩小排气口一侧的容积将已吸入的气体压缩并从排气口排出[4]。旋转时将真空泵油抛向泵壳形成于泵壳同心的油环,油环同转子叶片形成了容积周期变化的几个小的旋转变容吸排气腔。图2 所示为油式旋片泵的工作原理示意图,泵其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子(转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小)和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片,当转子旋转时,始终沿定子的内壁滑动。

旋片真空泵工作原理图

图2 旋片真空泵工作原理图

3、油式旋片真空泵使用与维护

3.1、油式旋片真空泵使用

  和所有转动设备一样,油式旋片真空泵开机前需要在电机风叶处手动盘车,检查泵内是否有异物卡住。之后加相应型号真空泵油到指定油位且在使用一周内或工作100 h 换油,因为新配件可能会产生杂质影响抽真空效果。禁止在泵进口放有容易被吸入泵内的东西,泵出口如有手动阀门一定要处于开启状态。然后点动,检查转向是否正确再继续运转。进口管线尽可能短易于保持密封性,以免泄漏减少真空度

3.2、油式旋片真空泵维护

  油式旋片真空泵工作介质为真空泵油,真空泵性能表现和油的质量及纯度有着非常密切的关系。泵在使用过程中,所抽物料里的杂质和水非常容易通过抽气进入真空泵油中,这种情况会严重影响真空泵工况甚至烧泵。所以,需要经常对真空泵油进行取样观察。笔者方法如下:在真空泵正常运转后刚停机时(但注意高温高压伤人)油温较高时,用透明瓶装起来,在常温时环境放置24 h 后,观察有没:颗粒沉淀物?有没水沉下来?色彩暗浅?具体用以下实例解释。

表1 真空泵油检查项目表

真空泵油检查项目表

真空泵油检查项目表

图3 真空泵油样比较图

  图3 中1#油样是未使用过的新油,这里做为参考比较。2#油样深黑色并且根本看不出有没沉淀物,那一定要立刻更换。3#油样虽然色彩比1#油样深了点,但真空泵运行都会有少量杂质但属于正常范围,可以放心使用。4#油样比3#暗度加深(证明杂质比3#较多)此时要注意观察底部是否有水或颗粒之类,如有就应更换;如果即没颗粒又没水,那仍可以短期保用,但要密切注意变化色彩再深就应该更换。这里说明一点:一般情况油环真空泵初次使用100 h 后更换油,以后每500~2000 工作小时更换一次。但需根据具体应用环境及操作介质而定。换油时应先将油箱内油放完,注入少量新油开机半分钟后再将油放完,最后注入新的泵油到指定油位。

  除了这种直接对真空泵油进行检查更换外,在日常维护中还需要定期对进气口过滤器滤芯,油雾分离滤芯,内置粉尘滤芯和叶片进行检查清理,必要时更换。这样也可以有效减少使用过程中对真空泵油的污染。

表2 关键部件检查时间表

关键部件检查时间表

4、油式旋片真空泵维修案例

4.1、案例一

  笔者现场遇到一油式旋片真空泵出现启动后跳电现象。在排除电机故障后,打开电机散热风扇罩对泵进行手动盘车无法盘动。凭借经验判断故障来自于泵腔体和转子内部。该泵工作环境中含有粘稠状物质,很有可能转子被粘稠物质粘住导致电机负荷增大,不能带动泵工作便启动过载保护。现场整个将泵拆回到维修间,对照图纸逐步拆解后发现腔体内表面和转子外表面都已经有物料粘卓在上面,导致转子、旋片卡死在腔体里面。油式旋片真空泵工作原理就是转子偏心地在腔体里做周期性运动进行抽气及排气,所以造成泵整体完全失效。

真空泵装配图

图4 真空泵装配图

  将泵完全拆解之后,转子上物料需要彻底清理干净。粘卓物料已经固化很难清理,同时放置在转子中的旋片也不能拿出。而且转子加工精度较高,表面不能用力或尖锐物体用力摩擦,同样腔体也存在这个问题。我们找来相关溶剂,将转子和腔体完全浸入。4 h 之后拿出,上面物料有的已经脱落,未脱落部分可用铜刮片轻轻挂掉,再用砂纸轻轻打磨后即可重新装配。

腔体和转子清理前后对比

图5 腔体和转子清理前后对比

  装回后的真空泵在抽真空性能上比之前略为下降。因为在挂腔体和转子粘卓的物料后,腔体和转子表面间隙会有所增大,导致其抽真空效果变化。同时这也和转配人员熟练操作程度有关系。

4.2、案例二

  在一次新泵试车过程中,由于排气管上有一手动阀门没有开启气体排不出,真空泵温升过大导致进气口的单向阀及其他胶体融化且吸入泵体,造成叶片与胶体杂质融合在一次滑动,直到最后叶片卡主不能动;腔体、转子被含杂质的叶片刮花;轴承及油封高温灼过;电机电流过大烧坏。

  由于是新泵试车过程中出现问题,我们直接联系到厂家过来帮我们处理该问题。随后的维修工作在厂家方进行,笔者未过多参与。但通过和厂家技术人员沟通,此次处理问题的关键和案例一完全相似。都是对腔体和转子进行清理和修复工作,并更换相关损毁的部件。通过此案例分析,泵排气口最好安装单向阀并且排气管径要大于或等于泵出口直径。单向阀可以有效阻止泵外杂质水汽进入泵内,在泵运转时单向阀可以自动被泵排气流打开,不会造成蹩压,导致泵意外损坏。

5、结语

  油式旋片真空泵是利用转子在装有真空泵油的定子腔内旋转时周期性地将进气口方面容积逐渐扩大而吸入气体,同时逐渐缩小排气口一侧的容积将已吸入的气体压缩并从排气口排出来获得真空。所以腔体、转子和真空泵油的好坏决定着真空泵性能表现。在常使用过程中,需要密切注意真空泵油质量。可以结合实际工作条件和工作环境,制定出恰当的真空泵油和关键部件更换周期,确保真空泵高质量运转。维修时对转子和腔体也要格外注意。

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