濾油機渦旋真空泵泄漏損耗及密封研究
在真空濾油機研發(fā)過(guò)程中，對其真空獲得設備前置渦旋真空泵的研究是一個(gè)重要的方面。渦旋真空泵在運行過(guò)程中，動(dòng)、靜渦旋盤(pán)之間間隙的存在導致了氣體泄漏損耗，該因素會(huì )影響渦旋真空泵的極限真空度及其工作性能。分析了渦旋真空泵的徑向泄漏及切向泄漏，計算了泄漏消耗的功率，說(shuō)明了密封條原理和特點(diǎn)，提出了徑向間隙和軸向間隙的密封措施，對提高渦旋真空泵抽速、改善其機構性能方面具有重要理論意義和工程實(shí)用價(jià)值，渦旋真空泵將在油處理行業(yè)得到進(jìn)一步推廣應用。
真空度是影響真空濾油機工作效率的一個(gè)重要技術(shù)指標，在濾油機運行過(guò)程中，需要先用前級泵對其真空分離室進(jìn)行粗抽，為濾油機主泵完成剩余抽氣任務(wù)創(chuàng )造預備真空條件。與其他機械泵相比，渦旋真空泵具有體積小、質(zhì)量輕、結構簡(jiǎn)單、極限真空度高等特點(diǎn)。將渦旋真空泵應用到濾油機中，能有效改善濾油機工作性能。渦旋真空泵的研制始于20 世紀80 年代末，1987 年，三菱電機公司首次成功開(kāi)發(fā)渦旋真空泵，渦旋真空泵的渦旋盤(pán)是一個(gè)一端與平面相接的一個(gè)或幾個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)螺旋形成的一個(gè)渦旋型盤(pán)狀結構體。一個(gè)靜渦旋盤(pán)與一個(gè)動(dòng)渦旋盤(pán)相互交叉組裝在一起， 兩者之間由防自轉機構保證180°相位差，且靜盤(pán)型線(xiàn)終止角比動(dòng)盤(pán)型線(xiàn)多出180°。這樣組成的一對渦旋盤(pán)副構成了渦旋真空泵的基本抽氣結構。
靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)彼此之間在幾條直線(xiàn)上接觸形成封閉的月牙型腔，動(dòng)渦盤(pán)在曲軸的驅動(dòng)下繞靜渦盤(pán)的渦旋體中心公轉平動(dòng)，使靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)的接觸點(diǎn)沿渦旋曲面移動(dòng)實(shí)現吸氣、壓縮與排氣循環(huán)。由于其他機械式真空泵單級泵的極限真空度較低，因此常采用多級串聯(lián)的方式，以達到較高的真空度，而渦旋真空泵不需采用多級串聯(lián)的形式就能滿(mǎn)足油處理時(shí)的高真空度需求，因此渦旋真空泵能在油處理行業(yè)得到推廣。
1、渦旋真空泵泄漏損耗研究
泄漏問(wèn)題是阻礙渦旋機械發(fā)展的障礙之一，渦旋機械主要有內、外泄漏兩種形式。外泄漏包括靜盤(pán)與支架體的結合面泄漏、曲軸和壓蓋的間隙泄漏, 主要影響抽排氣量，降低容積效率及整機效率;內泄漏包括動(dòng)、靜盤(pán)結合面的端面泄漏、以及通過(guò)軸向間隙的徑向泄漏和徑向間隙的切向泄漏。內泄漏雖不影響排氣量，但泄漏的氣體被重復處理，增加了排氣溫度，額外消耗了功率。采用間隙密封的渦旋機械，在提高可靠性的同時(shí)也產(chǎn)生了泄漏難以控制的問(wèn)題。因此，減小泄漏對提高渦旋機械工作效率至關(guān)重要。本文著(zhù)重分析通過(guò)軸向間隙的徑向泄漏和通過(guò)徑向間隙的切向泄漏。
1.1、軸向間隙的徑向泄漏
如圖1 所示，徑向泄漏是由動(dòng)盤(pán)齒頂端與靜盤(pán)盤(pán)底以及靜盤(pán)齒頂端與動(dòng)盤(pán)盤(pán)底之間的軸向間隙在壓差作用下引起的工質(zhì)泄漏。引起軸向間隙的因素包括：渦旋齒高度的加工誤差，動(dòng)靜盤(pán)的安裝精度，渦旋齒的磨損變形等。在動(dòng)盤(pán)背面引入壓縮氣體來(lái)平衡軸向力的結構中，氣體力的變化也會(huì )導致軸向間隙的變化，再加上傾覆力矩和升、降速對渦盤(pán)的作用，使得軸向間隙呈現不均勻性。軸向間隙的泄漏線(xiàn)長(cháng)度比徑向間隙泄漏線(xiàn)長(cháng)度大得多，防止通過(guò)軸向間隙的徑向泄漏可以提高整機性能。
圖1 軸向間隙的徑向泄漏
3、結論
(1)真空度是確保濾油機真空系統正常運轉的關(guān)鍵指標，真空度不足會(huì )大大降低濾油機工作效率。在前人努力的基礎上，研究出了許多提高真空濾油機工作效率的措施，但大多缺乏相關(guān)標準，需通過(guò)大量的對比實(shí)驗對不同種類(lèi)的油品進(jìn)行定性和定量分析，耗費大量人力、物力和財力，需要研究者們共同推進(jìn)。
(2)渦旋盤(pán)頂端的軸向密封對泵的極限真空度影響很大，渦旋盤(pán)本身即氣腔之間的間隙與密封對于泵的性能影響也很重要。由于渦旋型線(xiàn)本身的特點(diǎn)，渦旋泵不易做成較大抽速的泵。研究?jì)?yōu)化真空泵渦盤(pán)幾何參數，減少渦盤(pán)產(chǎn)生的摩擦損耗和泄漏損耗，以及對渦盤(pán)型線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化設計來(lái)提高渦旋真空泵抽速和極限真空度，有利于其在油處理行業(yè)的推廣應用。
