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真空泵知识干货水环真空泵、滑阀全解析

来源:火狐直播在线看    发布时间:2026-01-14 23:59:00

  液环式真空泵结构示意图如图所示,主要由叶轮、壳体与液体组成。机器工作时,偏心的叶轮带动液体旋转并环布于圆筒形壳体内壁,使叶片与液体共同形成若干工作腔。

  叶轮叶片、叶轮轮毂和水环之间形成的一个月牙形空间即基元容积。基元容积随叶轮的旋转发生大小周期变化,每旋转一周,每个基元容积就扩大、缩小一次,并与吸气、排气口各连通一次,实现吸气、压缩、排气过程。

  图(a)是一台单作用水环泵。在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮旋转时,水被叶轮抛向四周,在离心力的作用下,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。

  此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点,那么叶轮在旋转前 180°时小腔的容积由小变大,且与端面(即端盖)上的吸气口相通,此时气体被吸入(吸气口的终止位置保证小腔容积为最大),当吸气终了时,小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,气体便被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。

  图(b)是一台双作用水环泵。它的泵腔相对于叶轮做成双偏心,近似于椭圆形,叶轮转动时其水环内表面与轮毂形成两个上下对称的月牙形空间,其端面上开设两个吸气口与两个排气口,因此转子旋转一周每个小腔吸气、排气各两次。

  综上,单作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行一次。这种泵的极限真空较高,但抽速和效率较低。而双作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行两次。

  在相同的抽速条件小,双作用水环比单作用水环泵可以大幅度减少尺寸和质量。由于工作腔对称分布于轮毂两侧,这样就改善了作用在转子上的载荷。这种泵的抽速较大,效率也较高,但极限真空较低。但一般认为水环泵的极限压力并不十分重要,因为不同的液体,在压力小于50~60hPa 时,会发生气蚀现象,泵的部件会遭到损坏。

  2)结构紧凑,泵的转速较高,一般可与电动机直联,无须减速装置故用较小的结构尺寸能够得到较大的排气量。

  4)泵腔内没有金属摩擦表面,无须对泵内进行润滑,而且损失很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

  2)真空度低,这不仅是因为受到结构上的限制,更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水做工作液,极限压力只能达到2000~4000Pa。用油做工作液,可达130Pa。

  由于没有排气阀及表面摩擦,因此能抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点,尽管它效率低,仍然有比较广泛的应用。

  滑阀泵由于其结构特点,容量比旋片泵大得多,因此常常被用在大型真空设备上。滑阀泵分单级和双级两种类型。

  单级泵的极限压力对小泵0.6Pa对大泵1.3Pa(均关气镇);双级泵的极限压力≤0.06Pa(关气镇)。抽速大于150L/s的滑阀泵多采用单级型。

  由于滑阀泵的旋转质量有较大的偏心,如果没有很好的质量平衡,在运转时会产生较大的振动。但泵旋转质心的运动轨迹是形状复杂的封闭曲线,因此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,个别的也有达到1000r/min 以上。新型三腔滑阀泵的出现,较好地解决了滑阀泵的质量平衡问题,使泵的振动得到了有效控制,泵的转速也可相应得到提高。

  目前,滑阀泵有3种结构类型,如图所示:滑阀杆铰接在滑阀环上;滑阀杆与滑阀环做成一体;行星式滑阀泵。行星式滑阀泵与体积和转速相同的别的形式的滑阀泵相比,由于滑阀体尺寸较小,因此抽速较大。但由于滑阀杆摆动的幅度很大,这种结构只适用于小型泵。在实际产品中,均采用以滑阀杆与滑阀环做成一体的结构。

  下图所示为滑阀泵结构图,与旋片泵相似,滑阀泵也设有气镇阀,气镇孔开在排气口附近或端盖上,以排出含有可凝性蒸汽的被抽气体。在泵出口设置油气分离器,以减少泵油的损耗和对环境的污染。

  为减少滑阀不平衡惯性力引起的振动。对于单缸单级泵,要在驱动轮对面一侧加平衡轮,并在驱动轮上加不平衡质量进行平衡减振。

  对于双缸滑阀泵,有两种结构:单级并联,常用于大、中型泵,以提高抽速;双级串联,常用于中、小型泵,以降低极限压力。

  对于三缸滑阀泵,有等长缸和不等长缸两种形式,以不等长缸为常见。其三缸分布为:中间为一长缸,两侧各为等长短缸,长缸与短缸长度比为 2:1,相差 180°布置。

  中间滑阀产生的惯性力由两侧滑阀产生的相反方向的惯性力所平衡。因此,三缸滑阀泵的振动很小,无须将泵固定在地基上就能够顺利工作了。

  滑阀泵为排出可凝性蒸汽也设置了气镇阀。在极限压力下,为减小泵油冲击排气阀产生的噪声,也可以通过气镇阀向泵内放入少量干燥空气。

  泵油在滑阀泵中起到润滑和密封的作用。适当的设置油路是十分重要的有时可采用油泵进行强制供油。在双级泵中,泵油应先进入低真空侧,经脱气的泵油再进入高真空侧,从而方便获得更低的极限压力。

  在滑阀泵出口处设置油雾捕集器,用以捕集和回收由排气阀排出的混在被抽气体中的油滴,这样既能节约泵油,又能够大大减少对环境的污染。

  油捕集器一般有三级:第一级是碰撞罩,除去较大的油滴;第二级是不锈钢填料,收集小的油滴;第三级是烧结的玻璃纤维,捕集可见油滴。

  滑阀泵的性能参数有极限压力、抽气速率、功率、转数、温升等,与旋片泵的参数基本相同。选择滑阀泵时,除了选择正真适合的性能参数外,还应关注泵的振动、噪声、喷油和漏油等情况,考核泵的寿命、制造精度,泵体和滑阀的铸件质量、铸铁成分、耐腐蚀、耐磨损等内容。

  滑阀泵不适宜抽除水蒸气、易燃、易爆的气体。在特殊情况下,如果一定要用滑阀泵抽除上述气体时,需要配置安全设备,采取安全措施。例如,抽水蒸气时可以在泵的入口前加装低温冷阱。

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