液力傳動(dòng)型滑閥真空泵性能研究

　　本文論述了液力傳動(dòng)的基本概念，對滑閥真空泵使用V 型帶傳動(dòng)所存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，闡明了將液力傳動(dòng)應用在滑閥真空泵上以后，既可以充分利用電機的最大扭矩啟動(dòng)的特點(diǎn)，來(lái)改善泵的啟動(dòng)性能，尤其是低溫狀態(tài)下的啟動(dòng)，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程平穩柔和，可隔離扭振，減緩啟動(dòng)沖擊和振動(dòng)，有效防止機械磨損，延長(cháng)設備使用壽命；又可以利用它的限矩功能，將泵的能耗控制在一個(gè)適當的范圍內，降低配套電機的功率，具有顯著(zhù)優(yōu)異的節能效果。

　　工業(yè)生產(chǎn)中的機械一般由原動(dòng)機、傳動(dòng)機構和工作機械三部分組成。在真空行業(yè)中，原動(dòng)機為各種電動(dòng)機，工作機械為各種類(lèi)型真空泵。傳動(dòng)機構主要是直聯(lián)(或通過(guò)聯(lián)軸器)傳動(dòng)、V 型帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。羅茨真空泵通常都是通過(guò)聯(lián)軸器直聯(lián)傳動(dòng)，只有英國EDWARDS 公司的EH 系列羅茨真空泵是用液力傳動(dòng)的�；�閥真空泵通常都是用V 型帶傳動(dòng)，只有德國LEYBOLD 公司的DK 系列滑閥真空泵是用齒輪傳動(dòng)的，但從未見(jiàn)液力傳動(dòng)應用在滑閥真空泵上的報導和文獻，在國內外也從未見(jiàn)有液力傳動(dòng)型滑閥真空泵的產(chǎn)品。

　　1、液力傳動(dòng)的基本概念

　　主要依靠工作液體的動(dòng)能變化來(lái)傳遞或變換能量的傳動(dòng)系統稱(chēng)為液力傳動(dòng)，液力傳動(dòng)包括液力偶合器和液力變矩器兩種主要的傳動(dòng)元件類(lèi)型。適合在真空泵中使用的是液力偶合器，按它的結構和性能又分為普遍型、限矩型和調速型偶合器等不同類(lèi)別。

　　我們在滑閥泵中采用的是限矩型偶合器，液力偶合器基本工作原理：可以簡(jiǎn)單看作是葉片泵(泵輪)和水輪機(渦輪)的組合，泵輪由電機帶動(dòng)旋轉，位于泵輪內的工作液受到泵輪葉片的作用，產(chǎn)生離心力迫使工作液向外緣流動(dòng)，從而使工作液的速度和壓力增大，這樣就把電機的機械能轉變成泵輪內工作液的動(dòng)能；泵輪排出的工作液進(jìn)入渦輪，沖擊渦輪的工作葉片，同時(shí)工作液被迫沿渦輪葉片間流道向心流動(dòng)，流速減小，工作液的能量轉變成渦輪輸出軸上的機械能。工作液對渦輪做功，降低能量后再次回到泵輪，并吸收能量，如此循環(huán)往復，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為就實(shí)現了泵輪與渦輪之間的能量傳遞。液力偶合器可以將輸入軸上的轉矩大小不變地傳遞到輸出軸上。

圖1 靜壓泄液式液力偶合器

　　2、滑閥真空泵的運行特征

　　滑閥泵是一種應用非常廣泛的真空泵，不但可單獨使用，更多的是作為各種機組的前級泵使用，市場(chǎng)需求量中以大、中型泵為主，我們最大泵的抽速已達到1000L/s，配套功率達到100kW。大、中型滑閥泵的慣性大，加上油的粘度又大，泵的啟動(dòng)電流非常大，啟動(dòng)大電流持續時(shí)間長(cháng)，特別是冬季，給泵的啟動(dòng)帶來(lái)很大的困難。

　　JB/T1246—2007“滑閥真空泵”技術(shù)要求規定，泵的使用環(huán)境溫度為5~40℃，如中型泵的H-150型泵配套功率為15kW，在環(huán)境溫度為20℃時(shí)啟動(dòng)功率為11.25kW，而在6℃時(shí)，啟動(dòng)功率卻達到37.5kW，而且啟動(dòng)困難。STOKES 公司的412H，原來(lái)配套電動(dòng)機為7.5kW，在5℃時(shí)啟動(dòng)功率達到了33.8kW，后來(lái)它將配套電動(dòng)機改為了11kW。因此，為了保證泵在低溫狀態(tài)下的順利啟動(dòng)，不但要增加配套電動(dòng)機的功率，輸電線(xiàn)路和電器控制設備的容量也要增大。

　　“滑閥真空泵” 技術(shù)要求規定，泵長(cháng)期運轉的最高入口壓力容許值：雙級泵為1.5kPa，單級泵為15kPa。這都說(shuō)明滑閥泵不容許、也不適合在超過(guò)上述規定的入口壓力下長(cháng)期工作，而應選用活塞泵、液環(huán)泵、氣冷式羅茨泵和濕式羅茨泵等。實(shí)際上滑閥泵也大都使用在真空度較高的工況下，我們可以從滑閥泵的功率—入口壓力曲線(xiàn)(圖2)上看出，在此壓力范圍內工作泵的消耗功率都不大，即使加上一定的余量，泵的功耗也只有配套功率的70~75%。

圖2 滑閥泵的功率- 入口壓力曲線(xiàn)

　　綜上所述，滑閥泵所使用的液力傳動(dòng)機構應具有：能將泵的消耗功率限制在一個(gè)適當的范圍內，泄液速度較快，防瞬時(shí)過(guò)載能力強；能有效改善泵的啟動(dòng)性能，降低啟動(dòng)電流，保證泵在低溫下也能平穩順利啟動(dòng)。

　　能滿(mǎn)足上述要求的偶合器是復合泄液式限矩型偶合器，它結構類(lèi)似靜壓泄液式偶合器，但卻有類(lèi)似動(dòng)壓泄液式偶合器的功能，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為它既有動(dòng)壓泄液又有靜壓泄液，故稱(chēng)復合泄液式偶合器。它結構簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，可以直接安裝在電動(dòng)機軸上。

　　8、結束語(yǔ)

　　液力傳動(dòng)裝置使用到滑閥真空泵上以后，可以帶來(lái)很大的效益。它可有效改善和提高電動(dòng)機的啟動(dòng)能力，縮短電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)大電流持續時(shí)間，降低電動(dòng)機啟動(dòng)電流，使泵在低溫下也能正常平穩啟動(dòng)；具有良好的過(guò)載保護能力，可減少泵的電機配套功率和電器控制設備的容量，具有顯著(zhù)的節能效果，節能效益可達25~30%。上述工作我們做得還很不夠，還有許多問(wèn)題需進(jìn)一步研究和探討。