油密封旋转叶片泵(又名转动叶片泵)是主要的泵在大多数热处理行业中使用的真空系统。他们也被称为一个“支持”泵升压泵结合在一起使用时,或一个助推器和辅助泵(“高真空”),通常是一个扩散的风格。旋转叶片泵也可以单独使用时不需要高真空和泵送慢是可以接受的。
两阶段设计是可用的,它利用两个转子串联泵内部。单级设计可以提供真空3 x 102托(4 x 102mbar),而两阶段设计可以达到3 x 103托(4 x 103mbar)。
由于旋转叶片泵的流行,是很重要的工业真空设备的设计者和用户有很好的理解这些泵功能。本系列文章将介绍泵操作原理、泵的设计,泵油、单级和双级泵设计、污染和气体压载(手动和自动),常见的配件、应用程序、故障排除和泵的维护。
操作原理
各种真空泵的技术,旋转叶片泵是湿的,容积式泵。他们通常被称为“湿”泵因为被抽出的气体接触到油作为润滑剂提供密封。
出于这个原因,石油是精心挑选和特别设计的应用程序。容积式表明,泵的工作原理是机械地捕获大量的气体通过泵和移动它,创建一个低压入口一侧。
泵的设计
旋转叶片泵(图1)设计的泵的定子浸在油和包含一个转子偏心安装。包含两个转子叶片截然相反下滑槽。可以将叶片弹簧,但在其他方面,依靠离心力向外推靠定子墙上。当转子转动时,提示的叶片与定子接触墙。
整个大会(图2)与紧公差加工和组装,这样差距转子和定子墙的顶部(通常称为“窦密封”)大约是.025 mm(1.0密耳)。这封充满油,提供进口和出口之间的密封。从油藏石油流通到泵内部和通过排气阀疲惫注入气体。
泵的极限压力实现有限通过背部渗漏的密封和出气的润滑油。出口压力可高达1000 mbar(750托)和进口低至幅mbar(0.0075托),这意味着在充油的密封压差大约是100000:1 (1000:0.01)。在压力差异大于,背部渗漏在密封会发生,代表的限制因素之一在极限真空通过旋转叶片泵。
有四个阶段的操作在一个典型的旋转叶片泵(图3)
- 归纳。第一个180°旋转的旋翼诱导气体进入泵室。气体所占据的体积增加由于月牙形空间由offset-mounted转子。气体压力减少比例的增加它的体积(波义耳定律)。这吸引了气体进入泵和生成所需的真空。
- 隔离。的叶片通过进气口,它从被抽出的气体密封。
- 压缩。进一步旋转压缩和加热气体的最低叶片,减少其体积由于减少转子和定子之间的空间。
- 排气。最低叶片继续旋转,压力的增加足以迫使排气阀打开,排出的气体压力略高于大气。
旋转叶片泵的关键部件之一是排气阀(图4),这是美联储通过多个端口。一个常见的阀门设计使用一个弹性体(合成橡胶)或fluoro-elastomer,用金属板的支持。金属垫板限制阀门弹性体的运动的一部分。一些阀门都是金属没有弹性体但这种设计容易影响被称为“吸回”,如果真空下泵停止。自阀不使用弹性体,石油泄漏的过去,可以“吸”通过泵和进入真空室或炉。因为阀门打开和关闭每旋转一圈,这是一个来源的噪音和容易磨损,是否使用弹性体。泵转速为1750 RPM,例如,阀门打开和关闭250万次每24小时29赫兹的频率。阀门操作机械,强行打开了由泵的压力,然后由大气压力封闭。
回转泵油
旋转泵油润滑,不仅提供了一个密封之间的高、低压泵也润滑泵的轴承和其他旋转组件。一些泵的设计,特别是老顾客使用润滑油的循环依赖于真空浇注系统,泵本身所产生的真空也用来画出通过转子轴承润滑油。其他泵使用弹簧唇型轴密封在转子轴。这是一个动态的风格密封,也需要润滑。
尽管真空饲料油分布仍在使用,更现代的泵使用单独的油泵,油通过流通通道加工到定子转子轴承和密封(图5)。当真空泵操作,其旋转也旋转油泵,安装到相同的轴和发展积极的给油压力0.4酒吧(300托)大气压力。这种压力将弹簧弹性体光盘允许石油流入槽进料泵内部的叶片和转子轴承以及真空泵。真空泵停止时,油泵压力不再给力橡胶阀瓣开放,因此它关闭,防止油通过泵的吸回,进入真空室。是否使用一个油泵,多余的油耗尽的抽运机制通过排气阀。
在真空泵使用单独的油泵,液压操作入口隔离阀也可以注册(图6)。在这个设计中,一些流传的石油是一个活塞,这是连接到一个进气阀门坐落在真空室的气体进入泵。生成的活塞采用液压油泵打开进气阀,允许气体进入泵室。阀门是弹簧,使用一个弹性体密封阻止气体流动的0.5秒内泵停止。这提供了额外的保护吸回进入真空室。
类型的油
旋转叶片泵中使用的油是精心挑选的。除了提供转子轴承的润滑,它必须:
- 提供一个叶片和转子之间的密封。
- 生成组合密封的叶片与定子之间。
- 提供冷却定子的热转移到外壳。
- 提供腐蚀保护的金属零件被抽出的气体。
此外,的蒸汽压油是至关重要的,因为暴露在被抽出的气体室。如果油压太高了,它将暴露在真空蒸发,让油蒸汽污染真空室(称为回流)。油蒸气压通常是限制最终实现的因素之一。上面的原因,必须谨慎地考虑油的选择。例如,典型的机油不够精制中使用的真空泵,具有足够的耐化学腐蚀性,包含添加剂可能有损于所执行的过程在真空室。此外,必须考虑粘度。低粘度油用于降低操作温度,和较小的泵,而介质粘度油用于大中型水泵。
油专门为扶轮泵蒸馏矿物油的氢原子被附加到任何松散的分子链中。这一过程,称为加氢处理,提供了一个强大的、稳定的蒸汽压较低的配方。真空泵的应用程序可能会暴露在无功注入气体或腐蚀性气体,使用特制的油已进一步处理去除杂质。在高浓度的氧气或其他化学活性气体存在,建议高度惰性,人造润滑油。这个perfluoropolyether (PFPE)流体具有良好的耐温性但不能暴露在温度高于280°C(535ºF)这时它释放有毒气体。PFPE液体可根据交易名称(例如,Fomblin(苏威Solexis)和杜邦Krytox)。如果使用不正确的油在化学积极的环境中,它将打破,留下一个似焦油残渣,这将阻止内部通道和泵过热和失败原因导致润滑不足。
由于固有的设计作为一个“湿”泵旋转泵,一些泵排出的油雾,随着气体被转移。出于这个原因,一个油雾过滤器(图7)被用来捕捉驱逐石油。离开泵后,注入气体通过雾过滤器,它包含一个过滤器的元素降低了油雾成水滴和收集。捕获的石油可以手动排水,或通过其他配件返回到泵在一个封闭的循环。它可以返回通过重力油盒或通过吸入气体压载(稍后讨论)。滤芯是一种可消耗的产品,必须定期更换。
在上面的文章中,我们阐述了操作的原则密封旋转叶片泵包括基本油泵设计,和泵油。在接下来的部分中,我们继续讨论关注操作特性和这些泵的内部运作。
单级和两级泵
旋转叶片泵的限制因素之一是组合密封,即充油的非接触式密封小0.025毫米(0.001 ")转子和定子之间的空间顶部的泵。单级旋转叶片泵,在密封压差可以达到100000:1 (1000 mbar vs . 01 mbar)。上面这两密封将开始泄漏石油从高压侧到低压侧(图8)。这就产生了回流,也就是说,开采石油的运动回真空炉室。
为了生成一个高真空使用旋转叶片泵,使用两级泵的设计。两级泵利用两个旋转叶片泵串联(图9)。高真空阶段的出口管道的进口低真空阶段。由于进口低真空阶段是远远低于大气压力,这种设计导致较低的压力在高真空度的出口阶段,相对于单级设计,大气压力出口经验。这减少了跨两密封压差和叶片在高真空阶段,允许它运行在更高的进口压力。两级旋转叶片泵的进气压力3 x 10所能达到的水平3托(4 x 103mbar)。没有排气阀坐落在高真空度和低真空阶段,但有一个出口的低真空阶段。
模式选择
一些两级旋转叶片泵提供的运营能力在高通量模式或高真空模式。模式旋钮选择位于泵控制面板。模式选择器控制液压油的流量泵的高真空阶段,从而改变泵的特点。在的高通量模式下,油压(因此流)增加,在高真空模式下,油流却降低了。这个特性克服不足的问题在更高的压力压差在低真空阶段从而确保充足的石油供应到高真空阶段(这是后来在润滑电路)。在高真空运行时,这个问题不会发生。压差是在高真空阶段足以提供足够的润滑。
高通量模式用于提供更快撤军在进气压力大于约38托(50 mbar)。一个典型的周期可能在高通量模式启动疏散尽快真空室,然后切换到高真空模式在38托(50 mbar)达到极限真空度。高通量模式还用于泵可压缩的(脏)蒸汽,并在必要时清除泵油。高真空模式时只能使用注入气体是干净的。
结合的模式选择和气镇(见下文)泵的性能可以优化。各种各样的泵(即特征。、压力和流量性能)是通过这两个模式的选择可实现的结合(高、低或没有)气体压舱物(表1),模式选择开关可以驱动泵时打开或关闭,和一些大泵自动切换模式。
隔离阀(Anti-Suckback)
旋转叶片泵通常配有一个入口隔离阀(又名anti-suckback或真空安全阀)。顾名思义,这个设备关闭时,泵停止,防止气体(或空气)通过泵吸回真空室。停止泵和阀门关闭时,空气进入泵出口,平衡内部的压力泵在泵出口。这可以防止石油套管填充定子室。泵是转身时,阀不开立即但推迟到泵的压力已经达到了近似压力在真空室,从而也防止suckback泵时达到的压力。这个隔离阀(出口的。1)、油密封旋转叶片泵部分是液压驱动。在两级旋转叶片泵,隔离阀位于高真空阶段。
气镇
水分和蒸发污染物(通常从肮脏的工作引入到真空室)会发现进入泵油和干扰有效泵操作。因此,很难达到极限真空度和需要长时间这样做石油失去能力提供一个密封叶片与定子之间,组合密封,导致泵效率的降低。换油的性质,导致润滑不足,引入内部腐蚀的可能性。为了避免这些问题,一个简单而高效的气镇(又名气体压舱物)操作使用。
气体压舱物的注射凝性气体(如氮气或空气)成一个旋转叶片泵在压缩阶段导致减少冷凝。压载水注入气体通过一个单向阀门(又名“气镇”),位于顶端的泵(图10)。想到一个方法使用气镇是打开气镇阀故意破坏泵的效率,进而导致泵油加热,开水分和其他挥发气体的石油,他们可以发送发泄堆栈。
背后的理论是,注入气体稀释蒸汽注入气体的分压蒸汽压缩期间从未达到饱和。注射开始压缩周期的开始。它开始后,泵转子继续旋转,增加泵产生的压力,这迫使单向压载阀关闭,但直到充分稀释。随着转子转动,泵出口阀被迫开放和排放的混合注入气体,压载气体和蒸汽。
除了稀释可压缩的气体,气体压载提出过程气体的温度10 - 20°C (18 - 36°F),进一步抑制凝结。此外,正常运行期间使用,防止蒸汽缩合、气镇还用于清除泵油已经含有浓缩蒸汽。这可能需要几个小时与严重污染泵。
建议一个真空泵有压载的至少一天一次,通常在第一启动设备和负载运行。这应该做至少30分钟。在一些关键的应用程序或脏工作正在运行和重大出气是预期,是一种很好的做法,压载泵每次循环之间的20到30分钟后运行。这有助于净化油后每个操作周期。
空气或氮气作为压载气体的选择依赖于过程的特征气体被抽真空室。作为惰性气体,氮时使用水分、氧气或空气中含有的氢反应气体的过程。在其他情况下,空气是首选压载气体。
气体压舱物的主要缺点是,在使用它的极限真空度降低泵(图11)。它还增加了油卸离泵。气体的体积由压舱物是可选择的大多数泵低流量和高流量的特性。压载水的负面影响在极限真空和石油损失少比在高流量低流模式。
寒冷的陷阱
除了气镇外,另一种方法注入气体含有浓缩蒸汽或水分进入泵前删除它们。这是通过一个冷阱(又名进口电容器)位于泵入口。
冷凝器(图12)是通过冷却泵气体低于蒸汽的冷凝温度(湿度和其他人)在气。气体变成液体,收集的内部表面换热器在冷凝器内,阻止他们进入泵。生成的冷凝水收集并移除。进口可以水冷式冷凝器使用壳管式热交换器或与制冷剂或制冷剂如液氮冷却。
冷凝器也有助于减少油蒸气从泵的回流进入真空室。即使进口电容器、旋转泵还可以积累凝聚在石油污染物。因此,经常进口电容器和气镇,最大蒸汽处理能力以最小的牺牲的泵送能力。
前级管道陷阱
在任何真空系统压力低于0.75托(10 - 1 mbar)有潜在的逆流,迁移的油蒸汽注入气体的流动,并回到真空炉室(图13)。逆流第1部分(由油密封旋转叶片泵)是一种低压下蒸发的油的结果。它会导致污染,石油资源作为一个电影在室内炉表面,可以干扰正在执行的过程。
防止回流的一种方法是使用一个前级管道陷阱(图14),这是一种分子筛安装在泵的入口。瓶里装的是活性氧化铝(也称为吸附剂),陷阱和收集石油蒸汽。氧化铝媒体是可以被替代的,在相同的时间间隔必须改变泵油,通常每6个月虽然这取决于使用的频率。前级管道陷阱将停止石油蒸汽的99%。
前级管道的氧化铝也将去除水分和收集液态水。随着时间的推移,这将减缓抽空随着氧化铝变得满水。由于这个原因,当水分存在于注入气体建议前级管道的入口冷凝器使用陷阱。
当使用一个前级管道陷阱时,需要绕过陷阱在粗(图15),这是段高流量初始泵送压力更高。只有粗完成后和达到高真空回流是一个问题。此时气体然后通过前级管道路由陷阱。这个旁路安排迅速阻止氧化铝和不必要地变得堵塞在高流量的气体和蒸汽泵在粗。
尽管前级管道陷阱是常见的,第一个防御回流是使用泵油与低蒸汽压,不易蒸发,因此backstream的可能性较小。
除了前级管道陷阱,其他配件使用泵吸入口一侧捕捉水分、气体和固体污染物。其中包括干燥剂陷阱,沸石陷阱,催化陷阱,捕捉到锅,尘埃陷阱。陷阱(s)的选择是基于特定应用程序和注入气体的成分。
总结
更多可能,或许应该说的油密封旋转叶片泵,但关键是要认识到它们的重要性你真空炉的整体性能。知道如何操作,如何正确地使用它们。每月更换一次泵油(300小时)和执行其他步骤需要照顾他们,你会得到回报与多年的无故障操作泵。
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