油封機械泵抽速與入口壓力的關(guān)系

2009-04-22 楊乃恒 東北大學(xué)

        油封機械泵的理論抽速, 即幾何抽速或稱(chēng)設計抽速, 一般比額定抽速值大10% 左右。在某一規定的入口壓力下測定的抽速與泵的幾何抽速之比為泵的抽氣效率。因工況的不同對泵的類(lèi)型會(huì )有不同的要求。如極限壓力為133 Pa 的泵, 通常在入口壓力為1.33kPa 時(shí)的抽氣效率為60%; 而極限壓力為13.3Pa 時(shí), 入口壓力為67Pa 時(shí)的抽氣效率為60%; 當極限壓力為10-1Pa 時(shí), 入口壓力為13. 3Pa時(shí)的抽氣效率為60%, 這是以前對泵性能的要求。

        現在行業(yè)標準已有明確規定, 如對于2XZ-8 型泵,在2 Pa 時(shí)抽氣效率為45%。而國外一些廠(chǎng)家, 同類(lèi)產(chǎn)品此值卻在75%左右。這個(gè)差距是什么原因造成的呢? 這是我們關(guān)心的問(wèn)題。于2005 年全國真空冶金會(huì )議上有人分析:“國產(chǎn)泵2 Pa 時(shí)抽氣效率甚至連行業(yè)標準都沒(méi)有達到, 這里有油的因素, 但更多的可能還是零部件設計和加工的問(wèn)題。”油封機械泵的幾何抽速乃是轉子和泵腔形成的吸氣容積和泵轉速的乘積。但這個(gè)值不能100% 的實(shí)現。實(shí)際上泵的抽速與泵的入口壓力有關(guān), 吸入壓力低時(shí), 實(shí)際抽速也下降, 當達到極限壓力時(shí), 實(shí)際抽速為零。

          由于從泵的入口管道至泵腔, 氣流有一定的阻力, 所以泵入口處的抽速要低于泵腔處的幾何抽速。此外, 泵中還存在有經(jīng)間隙的反向氣流Q , 也會(huì )引起泵的實(shí)際抽速下降。因而, 可得下式

          式中P1為吸氣終了時(shí)泵腔內的壓力; Sg為泵腔的幾何抽速, S為實(shí)際抽速, P2為泵入口處的壓力,Q是反向氣流量(在低壓時(shí)Q 為常量)。當泵達到極限壓力P0時(shí), 這時(shí)P2=P1=P0,SP2=0, 故Q=SgP0。再將Q 代入(1)式得

           由此式可求得P 1。根據管道流導的定義, 得

          由此式得知, 實(shí)際抽速S 與幾何抽速Sg , 管道流導U 以及極限壓力P 0 和泵的入口壓力P 2 有關(guān)。當P 2> > P0時(shí), P0/P2可以忽略, 實(shí)際抽速S 僅與Sg和U有關(guān)。當P 2→P0時(shí)則S →0。實(shí)際抽速S 是靠試驗求得的, 例如表1 列舉了抽氣效率與入口壓力的關(guān)系。

表1　Table1(P2單位為托, 1托= 133Pa)