旋片式真空泵的使用與維修

旋片式真空泵是利用轉子和可在轉子槽內滑動的旋片的旋轉運動以獲得真空的一種變容機械真空泵。當采用工作液來進行潤滑并填充泵腔死隙，分隔排氣閥和大氣時，即為通常所稱的油封旋片真空泵。無工作液時，即為干式旋片真空泵，將另頁介紹。

        在油封旋片真空泵中，國內習慣上稱皮帶傳動的為旋片式真空泵，而把泵與電機直接連接或用聯軸器連接的稱為直聯旋片真空泵。在每種泵中，又有單級和雙級之分。在單級泵中，由于選用的結構形式和參數不同，泵的極限壓力和用途也不同。

        它們的共同特點是結構較簡單，使用方便，能從大氣壓力下起動，可直接排人大氣，偏心質量較小，維護簡便，雙級泵的極限壓力為6×10^-2～l×10^-2Pa，一種單級泵可達4Pa左右，另一種單級泵為50～200Pa左右。

        自1909年蓋德（W．Gaede）發明旋片泵并取得德國，1936年又發明氣鎮泵，1941年取得以來，旋片真空泵得到廣泛應用和不斷完善。60年代末，國際上出現了提高轉速，直聯的小型化趨勢，70年代初出現了直列產品，到80年代初，又推出了改進的系列產品，有多種可供用戶選配的附件，可以保護泵，或保護環境，泵本身結構也有改進而使可靠性提高。

        在泵的結構方面，為了能在停泵時防止返油，有的設有能自動切斷油路的止回閥，有的設有進氣通道截止閥，有的為了能在泵開氣鎮運轉突然停電時自動切斷氣路來保持泵口處于真空狀態而設有油泵和控制結構。在附件方面，有消霧器、氣味過濾器、阻擋碎玻璃等雜物用的人口過濾器、灰塵過濾器、蒸汽凝結阱、化學阱，有控制泵溫以提高水蒸氣抽除率和保護泵的溫控水量調節閥。到了80年代末，90年代初，又推出了油過濾器、能監視油溫、油壓、油質等的電子顯示器，甚至可以與計算機聯結，進行自動控制，采用強制潤滑和風冷，使泵的連續工作入口壓力達10kPa，甚至更高，同一臺泵的適用范圍因而更大。

        雙級旋片真空泵，可以廣泛用于冰箱、空調機、燈泡、日光燈、瓶膽生產和電子、冶金、醫藥、化工、濾油機、印刷機械、包裝機等工業，可作為擴散泵、羅茨泵、分子泵等的前級泵，供電子儀器、醫療儀器等配套和實驗研究應用。由于直聯泵沒有皮帶摩擦的粉塵的污染，體積小、重量輕、材料節約、功能日趨完善，更被廣泛推廣應用。

一、抽氣原理與結構

    旋片泵，它有偏心地裝在定子腔內的轉子及轉子槽內的兩個或數個旋片，轉子與泵殼內表面或相切或相交，轉子帶動旋片旋轉時，旋片借離心力（有的還有彈簧力）緊貼缸壁，把進排氣口分割開來，并使進氣腔容器周期性擴大而吸氣，排氣腔容積則周期性地縮小而壓縮氣體，借氣體和油的壓力推開排氣閥排氣，從而獲得真空。見圖一。雙級泵由二個單級串聯而成，進氣壓力高時，一般大中型泵，二級可同時排氣，進氣壓力低時，氣體由排人低級，然后再排出泵外。

    由于泵是利用吸氣容積的變化來抽吸氣體的，其名義抽速可按吸氣的幾何容積來設計計算。

二、氣鎮原理與結構

    由于真空泵的抽氣過程是一壓縮過程，故當有水蒸氣之類的可凝性氣體時，如果在排出泵腔前達到其飽和蒸汽壓力，則會凝結在油中，使泵油乳化變質，潤滑密封性能變壞，凝結物在吸氣腔中還會重新變成氣態,使真空度降低。據介紹，當含水超過50％時，還會破壞潤滑性能，造成頻繁換油和浪費。國外經過了十八年的研究,發明了氣鎮泵。其原理是，排氣腔的壓力是由空氣分壓力和蒸汽分壓力二部分組成的，只有當二者之和足以克服排氣閥的大氣壓力和彈力時，才發生排氣。氣鎮閥的作用，是在排氣發生之前向泵的排氣腔充入一定量空氣，以降低排氣壓力中的蒸汽分壓力，當它低于泵溫下的飽和蒸汽壓時，即可隨充入氣體排出泵外,而避免凝結在泵油中。另外，當密閉泵口運轉時，已混入油內的可凝性氣體的凝結物或氣相就會溶于油中的物質，又會在泵腔內從油中逸出，這時如果開氣鎮工作，也可抽除一定量的可凝性物質，從而起到一定凈化作用，延長泵油的使用期。真空泵油較貴，貨源亦有限，因此合理使用氣鎮有著大的經濟意義。

    在結構上,氣鎮閥有一逆止閥,防止排氣時油、氣從氣鎮孔排出,氣鎮量設計成可調的,可獲取不同氣鎮極限壓力,氣鎮閥的開啟便于移到泵外的合適位置,可實現遠距離操作。氣鎮閥微量滲氣時可降低噪聲,還可作為停泵時的放氣閥用,來避免或延緩停泵返油。

    氣鎮量與泵的幾何抽速、摻氣級的幾何容積、氣鎮孔大小、間隙大小有關。氣鎮極限壓力與泵的不氣鎮極限壓力和油路設計有關,與氣鎮量有關。

習慣上有“油浸式”和“油封式”之分。前者指泵體浸在油箱中的，它的優點是：許多要求氣密的部位和零部件都可借助于油來密封；便于設置防止停泵返油機構；便于設置氣鎮輔助油路，使之提高氣鎮性能，也可使泵在較高入口壓力下工作更可靠。目前zui大抽速已達70L/s。其余的稱為“油封式”，取意是只把排氣閥浸在油中。用油把排氣口密封起來。

    按照轉子偏心的位置分，義有所謂正偏心與側偏心之分。偏心在正上方的叫正偏心，在側面的叫側偏心。側偏心的優點是：油位較低，油量可較少，停泵返油較少，起動功率和配用功率可較小；排氣閥檢修、維護較方便。注意裝配工藝宜采用豎裝法。對于正偏心結構，裝配可采用倒裝法，利用轉子自重找正裝配位置。

    對于雙級泵，高低二級轉子的連接方法和支承方法也有不同：一種是四個支承，叉式連接；另一種是二支承。鍵連接傳動。在二支承結構中，低級轉子多為帶內孔的結構，也有用轉子中壁一側軸頸延長作為低級轉子的。如果低級轉子外徑與轉子相同，采用正槽不穿軸形式時，轉子外徑與缸鏡之比d/D=b應有較大值。采用正槽穿軸形式時則可取較小b值。此時轉子一端開槽而另一端帶凸緣。也有人采用高低二級取不同的b值，不同的缸徑和轉子直徑的做法。或采用側偏旋片槽的結構形式。由于選用結構不同，泵的拆裝也不一樣，用戶必須仔細閱讀使用說明書，以防損壞泵。

    對于轉子，凡高速直聯結構，考慮動平衡影響，宜采用實心形式。對于低速泵，轉子較大時，為減輕重量，宜采用空心形式。

    轉子有整體、整體加穿軸、拼接、焊接等結構形式。國內普遍采用的一種結構是由二半轉子體加二轉子盤用螺釘和銷釘拼接。一種新結構是用一個轉子盤與一個整體轉子拼接，具有剛性好、工時省、形位公差精度好的優點。

雙級旋片真空泵的使用與維修

    雙級旋片真空泵的使用

    使用前，應首先仔細閱讀產品說明書，開箱后應檢查裝運質量。收好備品備件和技術文件，拆除排氣口防護件。按要求安裝，接線，試轉向。水冷泵接水。
    為防止因返油與反轉而噴油，應先開啟泵口，按規定轉向把泵內存油用手盤到油箱中。同時查看油位，應在油標中心以上，但不要滿油標，多了要放出。
    判斷轉向的輔助方法。把護套倒放在泵口上，如開泵后被吸住，是正向，被吹落，是反向。聲音正常是正向，聲音異常響是反向。
    如在泵口配裝帶充氣電磁閥，一般應橫裝，并與泵同時動作。
    相對濕度較高或被抽氣體中含水汽等可凝性蒸汽時，應使用氣鎮閥。
    按說明書推薦選用真空泵油。注意酯類真空泵油不可與礦物油型真空泵油和其他油類混用，必須嚴格清洗后才能換入酯類真空泵油。
    檢查泵的極限壓力以壓縮式水銀真空計為準。全壓力計應注意做好計與規管的配對校準和備用比對規管。建議在規管與被測泵之間裝一球閥。不測時關閥，可延長規管使用時間。

    雙級旋片真空泵的維修

    l、首先要了解泵的類型、特點、現在狀況。了解使用要求，確定修理目標。在進行維修之前，準備好檢測手段。
    2、判斷故障，確診故障。判斷準，可省事。確診要驗證。
    3、排除故障，先簡后繁，先易后難。無須拆卸的不拆。以減少由于缺少工具和操作不當引起新的損傷，減少位置變化和跑合運轉時間。一般的說，拼接式轉子是不可拆卸的，否則形位公差就不保，轉子就報廢了。
    4、有毒有害、有腐蝕性的泵，應請用戶先行清洗，并告知必要的防護措施，以保障維修人員的健康。
    5、故障分類
    建議把故障分為運轉故障和性能故障。
    運轉故障可包括泵不轉，泵溫太高，漏油，漏水，zui大功率超標等。
    性能故障可包括極限壓力、極限全壓力、抽氣效率、噪聲、噴油、氣鎮性能等不達標或不能滿足要求。
6、故障判斷與診斷例舉
    6.1泵不轉。情況不明不能先開泵，以免加重故障。用手能盤動和不能盤動。
    6.1.1泵能盤動而不轉。原因可以是聯軸器故障；皮帶打滑；電機接線有誤；電機損壞；電源沒電等。
    6.1.2不能盤動或盤起來很重的，原因可以是因為起動泵溫太低，泵油粘度太高；設計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，或有水汽在泵中凝結，或在排氣管中凝結的水流回泵中）；有異物在泵內（進氣管中的焊渣、氧化物；旋片彈簧等泵零件的碎屑；旋片變形卡住；發生了咬合（銅套、轉子、中壁、泵蓋、定子、軸承）。
    6.2泵溫太高。指低級排氣閥附近測得的zui高油溫超過使用說明書規定值。由于泵溫升高會使泵油粘度大幅下降，并使泵油的飽和蒸汽壓升高，使泵的極限壓力升高和抽氣效率下降；使橡膠件容易老化；熱膨脹使運轉間隙縮小，特別是某些非金屬旋片的厚度方向和銅套內孔間隙，影響泵運轉的可靠性。泵溫太高的原因可以是泵環境溫度太高，進氣溫度太高，進氣冷卻裝置失效，泵長期連續運轉入口壓力太高；水冷泵冷卻水量不足，循環水設計效果不佳；溫控水量調節閥失效等。
    6.3漏油。可以發生在軸封，油箱與泵零部件的密封面，放油塞、油標、油孔悶頭、定子部件與支座的通孔連接處，氣鎮閥（例如2X-8）等部位。可由密封件老化，安裝不當，損壞失效，表面不平整、有雜質、粗糙和鑄件疏松等引起。如果停泵后返油，油會進入氣鎮閥，不關氣鎮閥可能會漏油。
自制橡膠墊時，一定要用耐油橡膠，要按照原設計形狀，密封面太大時壓不緊會漏油。
    6.4漏水可以發生在水管接頭，水套悶蓋平面，放水孔螺塞，放水閥等處，水套鉆穿，鑄件缺陷，凍裂，也可能導致漏水。
    6.5大功率超標。可由長期連續作入口壓力太高、排氣壓力太高、雜物進人發生咬合、泵溫太高、旋片等配合間隙太小、電壓太高、泵液返入泵內太多等引起，會使電機損壞。應盡量避免在zui大功率附近長期連續運轉。如果表面有沉積物，要定期拆開清除。
    6.6極限壓力不達標。
    可由外漏、內漏、油孔堵塞、泵油質量不良或污染變質、有水汽等可凝性物質、儀器儀表失真、泵運轉不正常等引起。
外漏較多時，排氣口可看到白色蒸汽。油標處有較多氣泡，手在排氣口上可感到排氣壓力。低級排氣閥處油面有較多氣泡。功率會有所增加。這時，首先應檢查氣鎮閥是否已關好。由于新泵出廠每臺都在泵口測極限壓力，所以如有外漏現象，應對泵口及管道、閥門、容器逐一檢查。外軸封失效、油杯無油、油孔悶頭漏氣也可造成外漏。內漏可由泵內的運動間隙、排氣閥座平面、排氣閥的密封面、內軸封、泵蓋平面、進氣管、氣鎮閥密封件等引起。磨損、腐蝕、咬合會使運轉間隙加大。油孔阻塞時，打開加油孔聽，泵的噪聲會較輕，在油箱密封良好的情況下，如果手在排氣口上有被吸的感覺，排氣閥可能失效。
    如果泵油清潔，長期存放未用，可開氣鎮閥凈化泵內水汽。若無效，要檢杏儀表。若泵油發黃發白已乳化，可全開氣鎮，調大氣鎮量凈化運轉，必要時可在泵口放入適量氣體運轉，可加快凈化過程。若抽入其他揮發性氣體或液體，要及時換油，必要時請洗油箱。有些泵，在級間氣道里會沉積泵液，為取得好的換油效果，要設法把沉積泵液排出。
    極限壓力是用座式壓縮式水銀真空計測量的。
    用經校準的熱偶真空計等全壓力計測量時，測得值會增加。注意熱偶真空計的規管要配對校準。建議備用一只同時校準的規管，以備懷疑規管污染失真時進行對比。
    極限壓力升高會使高真空時段的抽氣效率下降，也會使極限全壓力升高。可以參照上述介紹來判斷、檢查、處理抽氣效率下降和極限全壓力升高的故障。
6.7噪聲。泵的結構設計，電機與泵軸承的噪聲，旋片等運動件是否滑暢、進油量太多、風扇、傳動件產生的噪聲、進氣量大，開氣鎮運轉、擋油板等泵內零件松動，安裝不平等引起振動，都會影響泵的噪聲。
    6.8噴油。防止噴油用的油盒回油孔的大小、位置、密封狀況,擋油板的設計、安裝,排氣口部分的減霧器、擋油帽、氣分離器，油位的高低，進油量的大小，都會影響泵的噴油，泵門敞開抽大氣時，直聯泵排氣口的氣流速度可以高達30m/s，吹開油面時，泵內的循環油和氣流帶出的油就將考驗防止噴油的各項措施。
    7、其他。有些泵有油泵，有油分離器，有油路上的單向閥，有消霧器，有入口過濾器（防油蒸汽返流用），有入口灰塵過濾器等部件或附件，也要進行檢查。油泵失效將使泵的潤滑和密封失效，消霧器失效，有可能使排氣壓力升高，功率加大，損壞電機，入口過濾器失效可使進氣阻力增大，抽速下降，抽氣效率下降。
    8、清洗。不宜浸洗，以免洗液進入拼接轉了內部，不易排出。
    9、拆裝。要按照使用說叫書推薦和規定有序進行，記好位置，合理擺放，以免錯裝。
    以上介紹希望能對生產、使用和維修人員提供有益的參考。