2X270旋片真空泵在實(shí)際配用過程中,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)被抽容器的壓力被抽到100Pa(熱偶真空計(jì)測出) 左右后, 壓力下降非常緩慢, 由100Pa 抽至3Pa竟然用了20min之多。在排除漏氣、管道流導(dǎo)等泵本身因素影響后, 換上另臺同型號的泵進(jìn)行抽氣,結(jié)果截然不同,由100Pa抽至3Pa僅僅用了8min時間。同樣的系統(tǒng),同樣型號的旋片真空泵,而翻查泵出廠檢驗(yàn)記錄, 前者的極限分壓力性能甚至比后者好(前者為2×1022Pa,后者為3×1022Pa)。是什么造成這樣的結(jié)果呢?為此,我們對以上兩臺2X270旋片真空泵進(jìn)行試驗(yàn)和解剖分析。

1　試驗(yàn)和解剖分析

1.1　試驗(yàn)

         我們進(jìn)行的試驗(yàn)是空載試驗(yàn), 試驗(yàn)、測試圖如圖1。試驗(yàn)、測試過程: 關(guān)閉充氣閥(1), 接入熱偶式真空計(jì)(4); 開泵(3)運(yùn)行1h,使泵油溫正常,讀出熱偶計(jì)讀數(shù)(小格數(shù))作為泵的極限全壓力(小格數(shù))然后停泵并充入大氣; 5min 后, 關(guān)閉充氣閥, 開泵并同時計(jì)時1min, 分段記錄熱偶計(jì)讀數(shù)(小格數(shù)) , 見記錄表1。

11 充氣閥　21 進(jìn)氣管　312X270 旋片真空泵　41 熱偶式真空計(jì)

圖1　試驗(yàn)、測試裝置原理圖

         從表1看出兩臺泵的抽氣效率相差非常大,為了取得更多的數(shù)據(jù),我們又從本型泵的成品中抽出16臺進(jìn)行試驗(yàn)、檢查, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)有9 臺泵的抽氣效率低于40%,只有7臺泵在80%以上。

注: 11“1 號泵”、“2 號泵”分別為配用時抽速慢、快的2X270旋片式真空泵;

　　　21 抽氣效率={[1m in 熱偶真空計(jì)讀數(shù)(格)三次平均值]ö[極限全壓(格)]}×100%。

1.2　解剖分析

         為了找出問題的本質(zhì)所在,我們解剖了1、2真空泵。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,從轉(zhuǎn)速、各零部件公差、油孔大小控制到裝配質(zhì)量均沒有發(fā)現(xiàn)兩泵的本質(zhì)區(qū)別。最后,我們采用互換裝配法,把轉(zhuǎn)子部件互換裝配后進(jìn)行測試,結(jié)果抽氣效率也“互換”了。原來問題的關(guān)鍵就在轉(zhuǎn)子部件上。因此我們完全把注意力集中在轉(zhuǎn)子部件上。

        轉(zhuǎn)子部件的結(jié)構(gòu)如圖2,從結(jié)構(gòu)圖可看出,它是由上下空心轉(zhuǎn)子體和前后軸頭通過銷釘定位、螺釘緊固組裝后進(jìn)行精加工而成。組裝好的轉(zhuǎn)子部件, 形成了由空心轉(zhuǎn)子體與前后軸頭組成的兩個封閉空間A1、A2,它們在轉(zhuǎn)子部件進(jìn)入泵腔運(yùn)行前,一直處于1個大氣壓狀態(tài)(所含物質(zhì)主要是空氣、組裝的加工液等)。當(dāng)裝配好后進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試時,如果轉(zhuǎn)子體與軸頭的結(jié)合面不滲漏的話,不管泵腔里的真空度如何,它將一直處于1個大氣壓狀態(tài)。但是, 如果結(jié)合面有滲漏, 則A1、A2里的氣體將沿結(jié)合面間隙漏入泵腔。

圖2　轉(zhuǎn)子部件結(jié)構(gòu)圖

         我們知道,油封機(jī)械真空泵在大氣壓～10-2Pa階段(用熱偶真空計(jì)測量約達(dá)5格)的抽氣速率近似于常數(shù)。在這一段壓力的抽氣過程中, 系統(tǒng)內(nèi)的壓力較高, 排氣量較大, 即使系統(tǒng)內(nèi)有些微小的漏氣和放氣, 對系統(tǒng)的抽速影響也不大, 可以忽略不計(jì)。但當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力低于102Pa時, 影響就相當(dāng)大了。

圖3　工作原理圖

        我們可以根據(jù)旋片真空泵的結(jié)構(gòu)和抽氣原理建立一個模型如圖3, 圖中B1 為吸氣腔、B2壓縮排腔。設(shè)兩轉(zhuǎn)子軸頭與轉(zhuǎn)子體結(jié)合面間隙的流導(dǎo)為C,隨著轉(zhuǎn)子部件的旋轉(zhuǎn),A2進(jìn)入B1腔。由于此時A2腔的壓力為Pz(抽氣開始時為一個大氣壓) 比B1腔的壓力Pb高得多(設(shè)此時已達(dá)102Pa) , 則從A2漏出的氣流量為Q

Q = C (Pz - Pb) = DPbzC

　　由于Q 通過端面和旋片間隙直接進(jìn)入B1腔則B1腔的壓力會升高至Pbl,隨后進(jìn)入B2腔排出泵腔外。當(dāng)A1進(jìn)入B1腔時, 也如此。周而復(fù)始, 直到平衡即Pz=Pb=極限壓力

　　因?yàn)榻Y(jié)合面的流導(dǎo)C是比較小的(因加工精度、裝配精度、變形量大小等不同而異) , 由A1、A2腔漏入B1腔的過程, 也將是很緩慢的, 而且Q也隨著DP bz 變小而逐漸變小。但是, 當(dāng)C由于結(jié)合面的間隙非常微小而被泵油形成的油膜密封時則Q≈ 0,此時,對泵抽氣效率產(chǎn)生的影響也可以忽略不計(jì)了。同樣道理, 當(dāng)泵配用到真空系統(tǒng)上時, 也會產(chǎn)生同樣的過程, 只不過把B1 延伸到管道、真空容器上去罷了。

       這就是組合式轉(zhuǎn)子對油封旋片真空泵抽氣效率的影響。

2　改進(jìn)措施

         由解剖分析得知, 當(dāng)結(jié)合面的流導(dǎo)C 非常微小或結(jié)合面完全