滑阀真空泵的使用
滑阀式真空泵的抽气原理与旋片泵相似,但两者结构不同。滑阀式真空泵是利用滑阀机构来改变吸气腔容积的,故称滑阀泵。
滑阀泵亦分单级泵和双级泵两种,有立式和卧式两种结构形式。单级泵的极限压力为0.4~1.3Pa;双级泵的极限压力为6×10-2 —10-1Pa。一般抽速超过150L/S的大泵都采用单级形式。这种泵可单独使用,也可作其它泵的前级泵用。
1.工作原理
滑阀泵的结构主要由泵体及在其内部作偏心转动的滑阀、半圆形的滑阀导轨、排气阀、轴等组成(见图11)。
图11:滑阀式真空泵结构原理图
泵体中装有滑阀环(4),滑阀环内装有偏心轮(3),偏心轮固定在轴(2)上,轴与泵体中心线相重合。在滑阀环上装有长方形的滑阀杆(5),它能在半圆形滑阀导轨(7)中上下滑动及左右摆动,因此泵腔被滑阀环和滑阀杆分隔成A、B两室。泵在运转过程中,由于A、B两室容积周期性地改变,使被抽气体不断进入逐渐增大容积的吸气腔;同时,在排气腔随着其容积的缩小而使气体受压缩,并通过排气阀排出泵外。
双级型的滑阀泵,实际上是由两个单级泵串联起来的。它的高、低真空室在同一泵体上,有的是直接铸成一个整体,有的是压入中隔板把泵腔分成高、低两室。
滑阀式油封机械泵的工作原理
滑阀泵应用范围和使用条件与旋片泵基本相同。
滑阀泵因其结构特点,容量比旋片泵大得多,常用在大型真空设备上。滑阀泵有单级和双级两种形式。单级泵的极限压力对小泵≤0.6Pa,对大泵≤1.3Pa,双级泵的极限压力≤0.06Pa(均关气镇)。
滑阀泵的旋转质量有较大偏心
,如没有很好的质量平衡,会产生较大振动。但泵旋转质心的运动轨迹是形状复杂的封闭曲线,很难实现对滑阀泵惯性力的完全平衡。
滑阀泵的振动限制了泵转速的提高,泵转速一般在350~600r/min,个别也有达1000r/min以上的。
新型三腔滑阀泵的出现,较好地解决了滑阀泵的质量平衡,使泵的振动得到了有效的控制,泵转速也可相得到提高。
图1
滑阀泵工作原理图
泵主要由泵体、偏心轮、滑阀组件和导轨等组成。
与泵腔同心的驱动轴带动偏心轮旋转,偏心轮带动滑阀环运动,使滑阀杆在导轨中上下滑动和左右摆动。滑阀将泵腔分成A、B两个部分。当驱动轴按图中所示方向转动时,A腔容积增加,压力降低,气体经滑阀杆A腔一侧的开口进入A腔,此时处于吸气过程。当滑阀处于左上方位置时(图3-16c中),A腔容积达最大,此时进气口与A腔隔绝,完成吸气过程B腔容积减小,压缩气体。当B腔内气体压力达到排气压力时,推开油封的排气阀,开始排气。当滑阀处于左上方位置时,排气终了。
1.泵盖
2.气镇量调节阀
3.导管
4.逆止阀
5.油气分离器
图2
滑阀泵结构图
拆卸顺序(应先放水及油):
a、防护罩
b、泵三角皮带轮。
c、轴承盖及密封装置。
d、甲、乙泵盖(连轴承一并拆卸)。
e、滑阀及滑阀导轨组件。
f、偏心轮、平键及轴。
5.2.2.2 排气阀拆卸程序
a、方油箱组件
b、罩式化雾器
c、弹簧及主阀体
d、导管
e、排气阀片装配时则次序相反。
5.2.2.3 注意事项
a、不能直接用榔头敲打加工面。
b、装入时要仔细清洗零件。
c、注意密封面不能漏气及漏油。
滑阀式真空泵是靠气阀(滑阀)前后滑动,和两个排气阀片交替做工,打开、关闭气道,进行吸气排气,从而得到真空。
往复式真空泵的气阀总成是固定的,打开泵头侧盖就会看到,气阀有四个阀片,(两个进气,两个排气),活塞在做往复运动时,靠进、排气阀片交替运动,控制进气排气,从而得到真空。阀片属易损件阀片损坏影响真空泵效率,真空度低
真空泵按工作原理分气体输送泵变容真空泵往复式旋片式油封式旋片式滑阀式定片式余摆线式多室旋片式干式螺杆液环式罗茨真空泵动量传输泵分子真空泵牵引分子泵涡轮分子泵复合分子泵喷射真空泵液体喷射真空泵气体喷射真空泵蒸汽喷射真空泵扩散泵自净化扩散泵分馏式扩散泵扩散喷射泵离子输运泵气体捕集泵吸附泵吸气剂泵吸气剂离子泵蒸发离子泵溅射离子泵低温泵按真空度分粗真空度高真空度滑阀式真空泵旋片式真空泵罗茨真空泵超高真空度气体传输泵
气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出,借以达到抽气目的的真空泵,这种泵基本上有两种类型:
变容真空泵
利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵,气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式及旋片式两种:
(1) 往复式真空泵:是利用泵腔内活塞做往复式运动,将气体吸入、压缩并排出。因此,又称为活塞式真空泵。
(2) 旋片式真空泵:是利用泵腔内活塞做旋转运动,将气体吸入、压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种形式:
① 油封式真空泵:它是利用油类密封各运动部件之间的间隙,减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置,故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种形式。
a旋片式真空泵:转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近,在转子槽内装有两个(或两个以上)旋片,当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触,此旋片随转子一起旋转,可将泵腔分成几个可变容积。
b.滑阀式真空泵:在偏心转子外部装有一个滑阀,转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动,滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动,而泵腔分成两个可变容积。
c.定片式真空泵:在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子,泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片,当转子旋转时,滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。
d.余摆线式真空泵:在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子,它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。
e.多室旋片式真空泵:在一个泵壳内并联装有由同一个电动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。
②干式螺杆真空泵:它是一种不用油类(或液体)密封的变容真空泵。
③液环式真空泵:带有多叶片的转子偏心装在泵壳内,当它旋转时,把液体(通常为水或油)抛向泵壳内形成泵壳同心的环液,环液同转子叶片形成了容积周期性变化的几个小容积,故亦称旋转变容真空泵。
④罗茨真空泵:泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子,转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。它属于旋转变容真空泵。机械增压泵即为这种形式的真空泵。
动量传输泵:这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流,把动量传输给气体或气体分子,使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体可分为下述几种类型。
(1) 分子真空泵:它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子,使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种型式:
① 牵引分子泵:气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得力量,被送到出口,因此,是一种动量传输泵。
②涡轮分子泵:泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子,它在定子圆盘(或定片)间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。
③ 复合分子泵:它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联起来的一种复合式分子真空泵。
(2) 喷射真空泵:它是利用文丘里(VENTURI)效应的压力降生产的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵,适于在粘滞留和过渡流状态下工作。这种泵又可详细地分成以下几种:
① 液体喷射真空泵:以液体(通常为水)为工作介质的喷射真空泵。
② 气体喷射真空泵:以非可凝性气体作为工作介质的喷射真空泵。
③ 蒸汽喷射真空泵:以蒸汽(水、油或汞蒸汽)作为工作介质的饿喷射真空泵
(3) 扩散泵:以低压高速蒸汽流(油或汞等蒸汽)作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸汽射流中,被送到出口。在射流中气体分子密度始终是很低的,这种泵适于在分子流状态下工作。可分为:
① 自净化扩散泵:泵液中易挥发的杂质经专门的机械输送到出口而不回到锅炉中的一种油扩散泵
② 分馏式扩散泵:这种泵具有分馏装置,使蒸汽压强较低的工作液蒸汽进入高真空工作的喷嘴,而蒸汽压强较高的工作液蒸汽进入低真空工作的喷嘴,它是一种多级油扩散泵。
(4) 扩散喷射泵:它是一种有扩散泵特性的单级或多级喷嘴与具有喷射真空泵特性的单级或多级喷嘴串联组成的一种动量传输泵。油增压泵即属于这种形式。
(5) 离子传输泵:它是将被电离的气体在电磁场或电场的作用下,输送到出口的一种动量传输泵。
气体捕集泵
这种泵是一种是气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上,从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵,有以下几种型式。
吸附泵:它主要依靠具有大表面的吸附剂(如多孔物质)的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵
吸气剂泵:它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。升华泵即属于这种形式。
吸气剂离子泵:它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上,以达到抽气的目的。它有如下几种型式。
(1)蒸发离子泵:泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华(或蒸发)而覆在泵内壁的吸气材料上,以实现抽气的一种真空泵。
(2)溅射离子泵:泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上,以实现抽气目的的一种真空泵。
低温泵:利用低温表面捕集气体的真空泵
按其真空度可以分为:粗真空、高真空、超高真空三大类。
粗真空系
主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单,使用方便、工作可靠、维护方便的特点。
主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀,不溶于水,含有少量固体颗粒的气体,以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。
是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工、食品、建材等部门,特别是在真空结晶、干燥、过滤、蒸发等工艺过程中更为适宜。
无油(耐腐蚀)立式往复真空泵是卧式真空泵的更新换代产品,是获得粗真空的主要设备。由于采用全密封装置,实现了曲轴箱和汽缸的完全隔离;加上活塞环使用了自润滑材料,便实现了先进的无油润滑。由于无污水排放,所以该型真空泵特别适用于化工、医药和食品等行业的真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥、真空浓缩、真空浸渍等工艺过程中。
高真空系
滑阀式真空泵
(Rotary Piston Vacuum Pump)
广泛应用于真空拉晶、真空镀膜、真空冶金、真空热处理、真空浸渍、真空干燥、真空蒸馏、真空练泥、航空航天模拟试验等新材料、新技术、新工艺的生产与研制中。
滑阀真空泵可单独使用,也可作为罗茨真空泵、油增压泵、油扩散泵的前级泵的使用。当抽吸对黑色金属有腐蚀、对真空油起化学反应、含大量蒸汽、大量粉尘的气体时,需附加装置。优点:相比旋片式真空泵耐用性要高好几倍且抽气速率大,价格相对高一点。
用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用,也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理,真空干燥等工艺过程中。
旋片式真空泵
( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
具有结构紧凑,体积小,重量轻,噪音低,振动小等优点。所以,它适用于作扩散泵的前级泵,而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如:质谱仪器,冰箱流水线,真空冷冻干燥机等。
罗茨真空泵
( Roots Vacuum Pump )
是一种旋转式变容真空泵,须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内,有较大的抽速,对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感。广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。主要用于真空机组的主泵,需要用前级泵辅助。如:水环式真空泵,滑阀真空泵,立式无油真空泵,分子真空泵等。国内最大罗茨真空泵保持纪录为20000L/S。
1.极限真空不高及其消除
(1) 油位太低,有较大排气声,可加入清洁的真空泵油。
(2) 泵油为可凝性蒸汽所污染,可开气镇净化或更换新油。
(3) 泵口外接管道、容器、测试仪表管道、接头等漏气。大漏时,有大排气声,排气口有气排出,应找出漏气部位,进行消除。
(4) 进气咀或气镇阀橡胶密封图装配不当,损坏或老化,应调整或更换。
(5) 进油咀油孔堵塞,可拔出进油咀,疏通油孔。
(6) 真空系统严重污染,包括容器、管道等,应予清洗。
(7) 旋片弹簧折断,应予调换。
(8) 旋片、泵身或盖磨损,间隙过大,应进行检查,修整或调换。
(9) 泵温过高,应改善通风和冷却。如所抽气体温度太高,应予先冷却后再进入泵内。
2.喷油
(1) 油位过高,可入出多余油量。
(2) 减雾器中有泵油或杂物,应清除。
3.漏油
放油螺塞,油箱垫片损坏或装配不当,螺钉拧紧;
油标未拧紧,有机玻璃过热变形;
泵身部件与支座的连接挚垫片未垫好;
油封装配不当或磨损;应予调整或更换。
4.噪声
(1) 旋片弹簧折断,可调换弹簧。
(2) 有毛刺、脏物或变形,运转发生障碍,应检查修磨清洗。
(3) 轴承磨损,零件磨损。应修整或更换。
(4) 电机出毛病,应进行检查。
5.返油
(1) 止回阀未关好,停泵后,油位很快下降,可再开再停,观察变化或拆开检查。
(2) 两泵盖内油封装配不当或磨损,可进行调换。
(3) 泵盖或泵身平面不平整,可进行修整。
(4) 排气阀片损坏,应进行调换。
注:
检查泵的极限真空,以压缩式水银真空计为准。