旋片式真空泵介绍

旋片式真空泵是利用转子和可在转子槽内滑动的旋片的旋转运动以获得真空的一种变容机械真空泵。当采用工作液来进行润滑并填充泵腔死隙，分隔排气阀和大气时，即为通常所称的油封旋片真空泵。无工作液时，即为干式旋片式真空泵，将另页介绍。

        在油封旋片真空泵中，国内习惯上称皮带传动的为旋片式真空泵，而把泵与电机直接连接或用联轴器连接的称为直联旋片真空泵。在每种泵中，又有单级和双级之分。在单级泵中，由于选用的结构形式和参数不同，泵的极限压力和用途也不同。

        它们的共同特点是结构较简单，使用方便，能从大气压力下起动，可直接排人大气，偏心质量较小，维护简便，双级泵的极限压力为6×10^-2～l×10^-2Pa，一种单级泵可达4Pa左右，另一种单级泵为50～200Pa左右。

        自1909年盖德(W．Gaede)发明旋片泵并取得德国专利，1936年又发明气镇泵，1941年取得专利以来，旋片式真空泵得到广泛应用和不断完善。60年代末，国际上出现了提高转速，直联的小型化趋势，70年代初出现了直联系列产品，到80年代初，又推出了改进的系列产品，有多种可供用户选配的附件，可以保护泵，或保护环境，泵本身结构也有改进而使可靠性提高。

        在泵的结构方面，为了能在停泵时防止返油，有的设有能自动切断油路的止回阀，有的设有进气通道截止阀，有的为了能在泵开气镇运转突然停电时自动切断气路来保持泵口处于真空状态而设有油泵和控制结构。在附件方面，有消雾器、气味过滤器、阻挡碎玻璃等杂物用的人口过滤器、灰尘过滤器、蒸汽凝结阱、化学阱，有控制泵温以提高水蒸气抽除率和保护泵的温控水量调节阀。到了80年代末，90年代初，又推出了油过滤器、能监视油温、油压、油质等的电子显示器，甚至可以与计算机联结，进行自动控制，采用强制润滑和风冷，使泵的连续工作入口压力达10kPa，甚至更高，同一台泵的适用范围因而更大。

        双级旋片真空泵，可以广泛用于冰箱、空调机、灯泡、日光灯、瓶胆生产和电子、冶金、医药、化工、滤油机、印刷机械、包装机等工业，可作为扩散泵、罗茨泵、分子泵等的前级泵，供电子仪器、医疗仪器等配套和实验研究应用。由于直联泵没有皮带摩擦的粉尘的污染，体积小、重量轻、材料节约、功能日趋完善，更被广泛推广应用。

一、抽气原理与结构

    旋片泵，它有偏心地装在定子腔内的转子及转子槽内的两个或数个旋片，转子与泵壳内表面或相切或相交，转子带动旋片旋转时，旋片借离心力(有的还有弹簧力)紧贴缸壁，把进排气口分割开来，并使进气腔容器周期性扩大而吸气，排气腔容积则周期性地缩小而压缩气体，借气体和油的压力推开排气阀排气，从而获得真空。见图一。双级泵由二个单级串联而成，进气压力高时，一般大中型泵，二级可同时排气，进气压力低时，气体由高级排人低级，然后再排出泵外。

    由于泵是利用吸气容积的变化来抽吸气体的，其名义抽速可按吸气的几何容积来设计计算。

二、气镇原理与结构

    由于真空泵的抽气过程是一压缩过程，故当有水蒸气之类的可凝性气体时，如果在排出泵腔前达到其饱和蒸汽压力，则会凝结在油中，使泵油乳化变质，润滑密封性能变坏，凝结物在吸气腔中还会重新变成气态,使真空度降低。据介绍，当含水超过50％时，还会破坏润滑性能，造成频繁换油和浪费。国外经过了十八年的研究,发明了气镇泵。其原理是，排气腔的压力是由空气分压力和蒸汽分压力二部分组成的，只有当二者之和足以克服排气阀的大气压力和弹力时，才发生排气。气镇阀的作用，是在排气发生之前向泵的排气腔充入一定量空气，以降低排气压力中的蒸汽分压力，当它低于泵温下的饱和蒸汽压时，即可随充入气体排出泵外,而避免凝结在泵油中。另外，当密闭泵口运转时，已混入油内的可凝性气体的凝结物或气相就会溶于油中的物质，又会在泵腔内从油中逸出，这时如果开气镇工作，也可抽除一定量的可凝性物质，从而起到一定净化作用，延长泵油的使用期。真空泵油较贵，货源亦有限，因此合理使用气镇有着大的经济意义。

    在结构上,气镇阀有一逆止阀,防止排气时油、气从气镇孔排出,气镇量设计成可调的,可获取不同气镇极限压力,气镇阀的开启便于移到泵外的合适位置,可实现远距离操作。气镇阀微量渗气时可降低噪声,还可作为停泵时的放气阀用,来避免或延缓停泵返油。

    气镇量与泵的几何抽速、掺气级的几何容积、气镇孔大小、间隙大小有关。气镇极限压力与泵的不气镇极限压力和油路设计有关,与气镇量有关。

习惯上有“油浸式”和“油封式”之分。前者指泵体浸在油箱中的，它的优点是：许多要求气密的部位和零部件都可借助于油来密封；便于设置防止停泵返油机构；便于设置气镇辅助油路，使之提高气镇性能，也可使泵在较高入口压力下工作更可靠。目前最大抽速已达70L/s。其余的称为“油封式”，取意是只把排气阀浸在油中。用油把排气口密封起来。

    按照转子偏心的位置分，义有所谓正偏心与侧偏心之分。偏心在正上方的叫正偏心，在侧面的叫侧偏心。侧偏心的优点是：油位较低，油量可较少，停泵返油较少，起动功率和配用功率可较小；排气阀检修、维护较方便。注意装配工艺宜采用竖装法。对于正偏心结构，装配可采用倒装法，利用转子自重找正装配位置。

    对于双级泵，高低二级转子的连接方法和支承方法也有不同：一种是四个支承，叉式连接；另一种是二支承。键连接传动。在二支承结构中，低级转子多为带内孔的结构，也有用高级转子中壁一侧轴颈延长作为低级转子的。如果低级转子外径与高级转子相同，采用正槽不穿轴形式时，转子外径与缸镜之比d/D=b应有较大值。采用正槽穿轴形式时则可取较小b值。此时转子一端开槽而另一端带凸缘。也有人采用高低二级取不同的b值，不同的缸径和转子直径的做法。或采用侧偏旋片槽的结构形式。由于选用结构不同，泵的拆装也不一样，用户必须仔细阅读使用说明书，以防损坏泵。

    对于高级转子，凡高速直联结构，考虑动平衡影响，宜采用实心形式。对于低速泵，转子较大时，为减轻重量，宜采用空心形式。

    转子有整体、整体加穿轴、拼接、焊接等结构形式。国内普遍采用的一种结构是由二半转子体加二转子盘用螺钉和销钉拼接。一种新结构是用一个转子盘与一个整体转子拼接，具有刚性好、工时省、形位公差精度好的优点。

双级旋片真空泵的使用与维修

    双级旋片真空泵的使用

    使用前，应首先仔细阅读产品说明书，开箱后应检查装运质量。收好备品备件和技术文件，拆除排气口防护件。按要求安装，接线，试转向。水冷泵接水。
    为防止因返油与反转而喷油，应先开启泵口，按规定转向把泵内存油用手盘到油箱中。同时查看油位，应在油标中心以上，但不要满油标，多了要放出。
    判断转向的辅助方法。把护套倒放在泵口上，如开泵后被吸住，是正向，被吹落，是反向。声音正常是正向，声音异常响是反向。
    如在泵口配装带充气电磁阀，一般应横装，并与泵同时动作。
    相对湿度较高或被抽气体中含水汽等可凝性蒸汽时，应使用气镇阀。
    按说明书推荐选用真空泵油。注意酯类真空泵油不可与矿物油型真空泵油和其他油类混用，必须严格清洗后才能换入酯类真空泵油。
    检查泵的极限压力以压缩式水银真空计为准。全压力计应注意做好计与规管的配对校准和备用比对规管。建议在规管与被测泵之间装一球阀。不测时关阀，可延长规管使用时间。

    双级旋片真空泵的维修

    l、首先要了解泵的类型、特点、现在状况。了解使用要求，确定修理目标。在进行维修之前，准备好检测手段。
    2、判断故障，确诊故障。判断准，可省事。确诊要验证。
    3、排除故障，先简后繁，先易后难。无须拆卸的不拆。以减少由于缺少专用工具和操作不当引起新的损伤，减少位置变化和跑合运转时间。一般的说，拼接式转子是不可拆卸的，否则形位公差就不保，转子就报废了。
    4、有毒有害、有腐蚀性的泵，应请用户先行清洗，并告知必要的防护措施，以保障维修人员的健康。
    5、故障分类
    建议把故障分为运转故障和性能故障。
    运转故障可包括泵不转，泵温太高，漏油，漏水，最大功率超标等。
    性能故障可包括极限压力、极限全压力、抽气效率、噪声、喷油、气镇性能等不达标或不能满足要求。
6、故障判断与诊断例举
    6.1泵不转。情况不明不能先开泵，以免加重故障。用手能盘动和不能盘动。
    6.1.1泵能盘动而不转。原因可以是联轴器故障；皮带打滑；电机接线有误；电机损坏；电源没电等。
    6.1.2不能盘动或盘起来很重的，原因可以是因为起动泵温太低，泵油粘度太高；设计制造原因的停泵返油太多。油位太高引起的停泵返油太多(加油太多，或有水汽在泵中凝结，或在排气管中凝结的水流回泵中)；有异物在泵内(进气管中的焊渣、氧化物；旋片弹簧等泵零件的碎屑；旋片变形卡住；发生了咬合(铜套、转子、中壁、泵盖、定子、轴承)。
    6.2泵温太高。指低级排气阀附近测得的最高油温超过使用说明书规定值。由于泵温升高会使泵油粘度大幅下降，并使泵油的饱和蒸汽压升高，使泵的极限压力升高和抽气效率下降；使橡胶件容易老化；热膨胀使运转间隙缩小，特别是某些非金属旋片的厚度方向和铜套内孔间隙，影响泵运转的可靠性。泵温太高的原因可以是泵环境温度太高，进气温度太高，进气冷却装置失效，泵长期连续运转入口压力太高；水冷泵冷却水量不足，循环水设计效果不佳；温控水量调节阀失效等。
    6.3漏油。可以发生在轴封，油箱与泵零部件的密封面，放油塞、油标、油孔闷头、定子部件与支座的通孔连接处，气镇阀(例如2X-8)等部位。可由密封件老化，安装不当，损坏失效，表面不平整、有杂质、粗糙和铸件疏松等引起。如果停泵后返油，油会进入气镇阀，不关气镇阀可能会漏油。
自制橡胶垫时，一定要用耐油橡胶，要按照原设计形状，密封面太大时压不紧会漏油。
    6.4漏水可以发生在水管接头，水套闷盖平面，放水孔螺塞，放水阀等处，水套钻穿，铸件缺陷，冻裂，也可能导致漏水。
    6.5大功率超标。可由长期连续作入口压力太高、排气压力太高、杂物进人发生咬合、泵温太高、旋片等配合间隙太小、电压太高、泵液返入泵内太多等引起，会使电机损坏。应尽量避免在最大功率附近长期连续运转。如果表面有沉积物，要定期拆开清除。
    6.6极限压力不达标。
    可由外漏、内漏、油孔堵塞、泵油质量不良或污染变质、有水汽等可凝性物质、仪器仪表失真、泵运转不正常等引起。
外漏较多时，排气口可看到白色蒸汽。油标处有较多气泡，手在排气口上可感到排气压力。低级排气阀处油面有较多气泡。功率会有所增加。这时，首先应检查气镇阀是否已关好。由于新泵出厂每台都在泵口测极限压力，所以如有外漏现象，应对泵口及管道、阀门、容器逐一检查。外轴封失效、油杯无油、油孔闷头漏气也可造成外漏。内漏可由泵内的运动间隙、排气阀座平面、排气阀的密封面、内轴封、泵盖平面、进气管、气镇阀密封件等引起。磨损、腐蚀、咬合会使运转间隙加大。油孔阻塞时，打开加油孔听，泵的噪声会较轻，在油箱密封良好的情况下，如果手在排气口上有被吸的感觉，排气阀可能失效。
    如果泵油清洁，长期存放未用，可开气镇阀净化泵内水汽。若无效，要检杏仪表。若泵油发黄发白已乳化，可全开气镇，调大气镇量净化运转，必要时可在泵口放入适量气体运转，可加快净化过程。若抽入其他挥发性气体或液体，要及时换油，必要时请洗油箱。有些泵，在级间气道里会沉积泵液，为取得好的换油效果，要设法把沉积泵液排出。
    极限压力是用座式压缩式水银真空计测量的。
    用经校准的热偶真空计等全压力计测量时，测得值会增加。注意热偶真空计的规管要配对校准。建议备用一只同时校准的规管，以备怀疑规管污染失真时进行对比。
    极限压力升高会使高真空时段的抽气效率下降，也会使极限全压力升高。可以参照上述介绍来判断、检查、处理抽气效率下降和极限全压力升高的故障。
6.7噪声。泵的结构设计，电机与泵轴承的噪声，旋片等运动件是否滑畅、进油量太多、风扇、传动件产生的噪声、进气量大，开气镇运转、挡油板等泵内零件松动，安装不平等引起振动，都会影响泵的噪声。
    6.8喷油。防止喷油用的油盒回油孔的大小、位置、密封状况,挡油板的设计、安装,排气口部分的减雾器、挡油帽、气分离器，油位的高低，进油量的大小，都会影响泵的喷油，泵门敞开抽大气时，直联泵排气口的气流速度可以高达30m/s，吹开油面时，泵内的循环油和气流带出的油就将考验防止喷油的各项措施。
    7、其他。有些泵有油泵，有油分离器，有油路上的单向阀，有消雾器，有入口过滤器(防油蒸汽返流用)，有入口灰尘过滤器等部件或附件，也要进行检查。油泵失效将使泵的润滑和密封失效，消雾器失效，有可能使排气压力升高，功率加大，损坏电机，入口过滤器失效可使进气阻力增大，抽速下降，抽气效率下降。
    8、清洗。不宜浸洗，以免洗液进入拼接转了内部，不易排出。
    9、拆装。要按照使用说叫书推荐和规定有序进行，记好位置，合理摆放，以免错装。
    以上介绍希望能对生产、使用和维修人员提供有益的参考。