滑閥式真空泵的工作原理與改進(jìn)措施
滑閥式真空泵的抽氣原理與旋片泵相似，但兩者結(jié)構(gòu)不同。滑閥式真空泵是利用滑閥機(jī)構(gòu)來改變吸氣腔容積的，故稱滑閥泵。
滑閥泵亦分單級(jí)泵和雙級(jí)泵兩種，有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)形式。單級(jí)泵的極限壓力為0.4～1.3Pa;雙級(jí)泵的極限壓力為6×10-2 ~10-1 Pa。一般抽速超過150L/S的大泵都采用單級(jí)形式。這種泵可單獨(dú)使用，也可作其它泵的前級(jí)泵用。
1、滑閥式真空泵的工作原理
滑閥泵的結(jié)構(gòu)主要由泵體及在其內(nèi)部作偏心轉(zhuǎn)動(dòng)的滑閥、半圓形的滑閥導(dǎo)軌、排氣閥、軸等組成(見圖11)。
圖11：滑閥式真空泵結(jié)構(gòu)原理圖
泵體中裝有滑閥環(huán)(4)，滑閥環(huán)內(nèi)裝有偏心輪(3)，偏心輪固定在軸(2)上，軸與泵體中心線相重合。在滑閥環(huán)上裝有長(zhǎng)方形的滑閥桿(5)，它能在半圓形滑閥導(dǎo)軌(7)中上下滑動(dòng)及左右擺動(dòng)，因此泵腔被滑閥環(huán)和滑閥桿分隔成A、B兩室。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于A、B兩室容積周期性地改變，使被抽氣體不斷進(jìn)入逐漸增大容積的吸氣腔;同時(shí)，在排氣腔隨著其容積的縮小而使氣體受壓縮，并通過排氣閥排出泵外。
雙級(jí)型的滑閥泵，實(shí)際上是由兩個(gè)單級(jí)泵串聯(lián)起來的。它的高、低真空室在同一泵體上，有的是直接鑄成一個(gè)整體，有的是壓入中隔板把泵腔分成高、低兩室。
2、滑閥式真空泵的改進(jìn)措施探討
滑閥泵雖然是一種老泵，但與旋片泵等比較，它具有允許工作壓力高(104Pa)、抽氣量大、能在較惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，經(jīng)久耐用等突出優(yōu)點(diǎn)，所以在真空冶煉、真空干燥、真空浸漬、真空蒸餾等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)等方面的問題，又存在著急需解決和改進(jìn)的問題：
(1) 泵的振動(dòng)和噪音問題
滑閥泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和操音較大，泵的振動(dòng)影響真空系統(tǒng)的穩(wěn)定.縮短泵的壽命，并對(duì)環(huán)境造成污染。所以研制出振動(dòng)噪音小的滑閥泵對(duì)于提高泵的質(zhì)量、擴(kuò)大泵的應(yīng)用有十分重要的意義。
滑閥泵的主要振動(dòng)來自泵滑閥運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的不平衡慣性力。解決的方法有以下幾個(gè)方面：
a.整體結(jié)構(gòu)方面。滑閥泵可設(shè)計(jì)成立式結(jié)構(gòu)或臥式結(jié)構(gòu)。從發(fā)展趨勢(shì)看，臥式(即傾斜式)結(jié)構(gòu)較合理。因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊、重心低的特點(diǎn)，有利于減小振動(dòng)。
b.動(dòng)平衡。通常采用加平衡輪并在皮帶輪上加不平衡重量來對(duì)偏心輪和滑閥的慣性力進(jìn)行平衡減振。對(duì)泵滑閥運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力分析和試驗(yàn)表明滑閥桿的運(yùn)動(dòng)是影響泵振動(dòng)大小的非常重要的因素，如泵已加平衡輪后.立式H-150A型泵因滑閥桿運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)值占總振動(dòng)值的2/3;臥式H-150型泵則占9/10。可以通過分析計(jì)算，然后在平衡輪上加配重的方法來平衡滑閥桿的慣性力.實(shí)踐證明，這種一種有效的減振方法。
c.采用機(jī)械減振裝置。對(duì)于高速泵和大泵，除采用平衡措施外，還可用機(jī)械減振的辦法來減小振動(dòng)。例可用橡膠減振器，將減振器安裝在泵的底座上，靠橡膠來吸振。
d.泵缸數(shù)目的合理選擇與布置。滑閥泵有單缸、雙缸和三缸等結(jié)構(gòu)。對(duì)于單缸、雙缸和等長(zhǎng)三缸等結(jié)構(gòu)的泵，均需在泵上另加平衡配重來平衡泵運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的慣性力與慣性力矩。而一種不等長(zhǎng)三缸結(jié)構(gòu)則從結(jié)構(gòu)原理上鉸好地解決了滑閥泵的振動(dòng)問題。
該結(jié)構(gòu)布置型式如圖12所示。
圖12：不等長(zhǎng)三缸結(jié)構(gòu)慣性力平衡圖
中間是一個(gè)長(zhǎng)缸，兩側(cè)各為等長(zhǎng)的短缸a三組滑閥用一根公共軸同時(shí)驅(qū)動(dòng)，中間一組滑閥長(zhǎng)度及重量雙倍于左右兩組滑閥。泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩組短滑閥和中間長(zhǎng)滑閥之間始終保持著180。的相位差。長(zhǎng)滑閥產(chǎn)生的慣性力為F，短滑閥的慣性力為F/2，因此慣性力和慣性力矩大小相等方向相反，三組滑閥可以通過自身的結(jié)構(gòu)設(shè)置來保持力的平衡.使泵基本消除振動(dòng)。
由于該結(jié)構(gòu)泵運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)很小，所以泵的轉(zhuǎn)速可以大大提高，從而可減少泵的體積和重量。例如，抽速為150L/S的三缸滑閥泵的重量要比普通型H-150泵減輕30%。這種結(jié)構(gòu)也為大抽速滑閥泵的開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。美國(guó)Kinney公司制造的三缸自平衡結(jié)構(gòu)滑閥泵的最大抽速已達(dá)367L/S。
(2) 提高容積利用率和轉(zhuǎn)速
若泵腔直徑不變，減小轉(zhuǎn)子直徑，則可以使泵的容積利用系數(shù)增大，使抽速在泵外形尺寸不變時(shí)加大。國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了行星式滑閥泵(如圖13所示)。該結(jié)構(gòu)把偏心轉(zhuǎn)子做成圓板狀，滑閥桿(滑片)裝在滑閥體的開口槽內(nèi)，另一端鉸接在泵體上使其能擺動(dòng)。當(dāng)泵工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)圓板自轉(zhuǎn)，插在偏心孔內(nèi)的滑閥體跟著公轉(zhuǎn)，同時(shí)滑閥體又可沿滑閥桿(滑片)滑動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)過程中，滑閥體和泵腔內(nèi)壁始終保持一定的密封間隙，以實(shí)現(xiàn)抽氣、壓縮和排氣。
圖13：行星式滑閥泵結(jié)構(gòu)圖
行星式滑閥泵與體積和轉(zhuǎn)速相等的其它滑閥泵比較，由于滑閥體尺寸小，抽速可增加一倍。同樣也可相應(yīng)地提高泵的轉(zhuǎn)速。但由于滑閥桿在這種結(jié)構(gòu)中擺動(dòng)很大，所以目前該結(jié)構(gòu)只宜于小型泵。
由于滑閥泵的材料、振動(dòng)、噪音等一系列問題尚待解決和完善，因此影響了泵轉(zhuǎn)數(shù)的進(jìn)一步提高。高轉(zhuǎn)數(shù)(可達(dá)1000r/min)目前僅限于抽速為40L/S以下的小型泵。
(3) 抽除可凝性氣體的措施
近年來，隨著真空應(yīng)用范圍越來越廣泛，在真空干燥、真空浸漬、真空脫水、真空冶煉等行業(yè)用滑閥泵抽除氣體都含有大量水蒸汽。如果在真空泵中不能及時(shí)排除，就會(huì)污染真空泵油，造成真空泵抽氣性能降低。盡管在泵上設(shè)置了氣鎮(zhèn)閥，認(rèn)可降低泵的極限真空，用氣鎮(zhèn)方法抽除可凝性氣體，但對(duì)于真空干燥、脫水、煉泥等水蒸汽含量高的抽氣過程來說，用氣鎮(zhèn)方法并不理想，一般有以下方法可試用：
a.滑閥泵與冷凝器配套使用。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)廠家采用這一方案。原理是將冷凝器串接在泵與被抽容器之間，把真空工藝設(shè)備中的大量水蒸汽用冷凝器捕捉成水，從而減少水蒸汽進(jìn)入真空泵中的數(shù)量、降低泵油污染程度。如果適當(dāng)調(diào)節(jié)冷凝器出口閥門流量和充分發(fā)揮真空泵上的氣鎮(zhèn)閥作用，可以取得較好的抽氣效果。
b.變滑閥泵為熱泵。根據(jù)水的物理特性及相圖原理，可將滑閥式真空泵改成熱泵。這樣.可在較高泵腔溫度條件下，抽除大量可凝性水蒸汽。其工作原理如下：用一套自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)控制器，通過自動(dòng)控制泵的冷卻水流量來達(dá)到控制泵腔溫度的目的。使得在抽氣過程中，泵腔的溫度始終控制在高于水的飽和蒸汽壓溫度，促使被抽氣體中的大量水蒸汽能順利排出。
為避免出現(xiàn)由于泵腔內(nèi)溫度較高，泵長(zhǎng)期工作可能會(huì)出現(xiàn)的泵油變稀、真空度下降、運(yùn)轉(zhuǎn)零部件卡死等現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)中可采用耐高溫的泵油(如N-62或N-68)和耐高溫軸承.加大運(yùn)轉(zhuǎn)零部件的間隙等。
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