1采用氣鎮(zhèn)式機(jī)械真空泵

在機(jī)械真空泵泵腔內(nèi)的吸氣終了之后，經(jīng)氣鎮(zhèn)閥向泵的封閉腔內(nèi)摻進(jìn)一定量的干燥空氣，增加泵腔內(nèi)封閉氣體的全壓力，使之打開排氣閥時(shí)的封閉腔內(nèi)水蒸汽分壓力小于泵溫所對(duì)應(yīng)的水的飽和蒸汽壓，于是水蒸汽沒有凝結(jié)地被排到泵外，這就是氣鎮(zhèn)式機(jī)械泵的工作原理。

當(dāng)吸入純水蒸汽且摻進(jìn)干燥空氣時(shí)，最大的水蒸汽吸入壓力由下式計(jì)算：

式中Pm一 最大允許的水蒸汽吸入壓力，Pa；

S一 入口壓強(qiáng)為Psz時(shí)的泵的抽速，L/s；

Qqz一 氣鎮(zhèn)量 ，Pa·L/s；

Pa一 機(jī)械泵的排氣壓力，Pa；

Pac一 機(jī)械泵工作溫度對(duì)應(yīng)的水的飽和蒸汽壓，Pa；

TB一 機(jī)械泵入口水蒸汽的絕對(duì)溫度，K；

TH—?機(jī)械泵的排氣溫度，K。

令TB=TH時(shí)，引起的誤差不超過10～15%，于是上式可簡(jiǎn)化為：

為了使氣鎮(zhèn)機(jī)械泵有效地工作，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

1）最好使機(jī)械泵的工作溫度控制在75～90℃之間，這可減少氣鎮(zhèn)閥的負(fù)擔(dān)。

2）氣鎮(zhèn)閥必須有可靠的逆止作用，即只允許向泵腔內(nèi)摻氣而決不允許由泵腔經(jīng)氣鎮(zhèn)閥向大氣中排氣。

如果較好地解決了上述兩個(gè)問題，即可以用油封式機(jī)械泵大量地抽除水蒸汽。

由于機(jī)械泵配置了氣鎮(zhèn)閥，不可避免地會(huì)帶來下述影響：

1）氣鎮(zhèn)后會(huì)使機(jī)械泵的功率及溫升增加，而溫升增加對(duì)抽除水蒸汽是有利的。

2）氣鎮(zhèn)后使泵的油耗量增加，其增量大小取決于泵的結(jié)構(gòu)、油的粘度及氣鎮(zhèn)量的大小。通常，對(duì)1L/min氣鎮(zhèn)量泵的油耗量約為0.2～0.3mL/h。

3）氣鎮(zhèn)量對(duì)極限真空的影響。

當(dāng)充分氣鎮(zhèn)時(shí)，單級(jí)泵的極限壓力低于100至十幾Pa（全壓），雙級(jí)泵的極限壓力約為10Pa（全壓）。

對(duì)于單級(jí)泵，在充分氣鎮(zhèn)且極限壓力低于100Pa時(shí)的最大水蒸汽耐壓為103～2×103Pa。如果水蒸汽耐壓減少，則氣鎮(zhèn)量可相應(yīng)減少，而極限真空會(huì)逐步改善。

應(yīng)該指出，氣鎮(zhèn)泵不能避免蒸汽向泵油中溶解，但可顯著地減少其溶解程度。這一方面是因?yàn)閾竭M(jìn)的空氣可以幫助可溶性蒸汽快速從泵腔中排出，另外也能減慢蒸汽向泵油中的溶解速度。

為了恢復(fù)氣鎮(zhèn)后機(jī)械泵的極限真空度，可先將機(jī)械泵的入口堵死，打開氣鎮(zhèn)閥，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，泵油得到提純，便可恢復(fù)其極限真空度。當(dāng)然泵的裝油量愈少，愈容易恢復(fù)其極限真空度。??

2?采用熱泵

從理論上講，如果容積式機(jī)械泵的泵腔工作溫度在100℃以上時(shí)，即使不進(jìn)行氣鎮(zhèn)摻氣水蒸汽也不會(huì)在泵腔中凝結(jié)，因?yàn)?00℃所對(duì)應(yīng)水的飽和蒸汽壓已是101325Pa，這就是熱泵的工作原理。

但熱泵要求真空泵油在高溫時(shí)仍滿足其密封和潤(rùn)滑性能的要求，而且軸封的材料最好用耐高溫的氟橡膠制成。

為使泵在高溫下運(yùn)行，可使機(jī)械泵的水套通熱蒸汽加熱，如無水套和蒸汽源，可用電加熱或其它方式加熱。

應(yīng)該注意，熱泵所用油的高溫粘度較大，會(huì)給泵的啟動(dòng)帶來困難，為此在機(jī)械泵的啟動(dòng)前應(yīng)先對(duì)泵油進(jìn)行加熱，以減少泵油的粘度。

通常，可將普通機(jī)械泵換上耐高溫的泵油和氟橡膠密封材料，泵即可在較高的溫度下工作。

一般可設(shè)泵的最高允許溫度為90℃，正常工作溫度可調(diào)定在80±5℃。這樣的熱泵運(yùn)行，可減少可凝性氣體在泵腔內(nèi)的凝結(jié)。

泵的工作溫度可用冷卻水流量調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。泵在接入系統(tǒng)抽空以前，要提前啟動(dòng)進(jìn)行空轉(zhuǎn)預(yù)熱，待泵溫升高到工作溫度后，泵才接入到系統(tǒng)中進(jìn)行抽氣。

在泵的預(yù)熱期間，開始冷卻水并不接通，只有當(dāng)泵溫達(dá)到調(diào)節(jié)溫度時(shí)，冷卻水才接通，并繼續(xù)維持此溫度。

3?采用油水分離裝置

即使機(jī)械泵配置了高效的氣鎮(zhèn)閥，因泵溫很難控制等原因，泵腔中仍有部分水蒸汽凝結(jié)，故必須配置油水分離裝置，其結(jié)構(gòu)形式有如下幾種。

a 油水加熱分離

1）油水混合物經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入分離器中的已被加熱的斜槽內(nèi)，以薄膜狀慢慢向下流動(dòng)，混合物在流動(dòng)中，水被加熱蒸發(fā)而排到大氣中去，純凈的油流到分離器的下部被冷卻，而后又返回到泵中循環(huán)使用。

2）油水混合物在分離器中被熱空氣加熱，水被加熱蒸發(fā)且和熱空氣一起排到大氣中，而純凈的油被冷卻又返回到泵中循環(huán)使用。

b 離心分離機(jī)

油中分散的水滴由于離心力的作用，水被集中到分離機(jī)圓筒的外周排出，而純凈的油由中央回轉(zhuǎn)軸附近的出口排出。一臺(tái)分離機(jī)可供數(shù)臺(tái)油封式機(jī)械泵同時(shí)使用，中間由齒輪油泵輸送。

c 油水過濾分離

從機(jī)械泵排出的油水混合物經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入到分離器中，再由齒輪泵送到分離器的上部，使其通過多層由特殊合成樹脂材料制作的過濾器，混合物經(jīng)過過濾器時(shí)，小水滴逐漸變成大水滴落到分離器的底部而被排出，被濾出的純凈的油又返回到泵中繼續(xù)使用。

d 熱虹吸分離法

如圖1所示，油、氣、水的混合物從真空泵7排至主油箱1中，其中一部分油便沉降到主油箱內(nèi)，余下的混合物經(jīng)排氣管2排至輔助油箱6內(nèi)。

因輔助油箱體積較大，溫度較主油箱低，混合物在輔助油箱內(nèi)進(jìn)一步得到分離，氣體從排氣管5排至大氣，沉降到輔助油箱下部的水從排水口4間歇地排到外部，較純凈的油從回油管3返回到主油箱中。

形成油循環(huán)的主要?jiǎng)恿κ桥懦鰵饬髋c油之間的粘滯力以及兩個(gè)油箱溫度不同所形成的壓頭，該循環(huán)稱為熱虹吸循環(huán)。泵油在主油箱與輔助油箱中不斷地循環(huán)，從而逐漸得到提純，達(dá)到油水分離的目的。

?圖1 熱虹吸分離裝置：1-主油箱；2－排氣管；3－回油管；4－排水口；5－排氣口；6輔助油箱；7－機(jī)械泵

帶有油水分離系統(tǒng)的X150型旋片式真空泵結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要有泵體、轉(zhuǎn)子、排氣閥總成、主油箱和副油箱五部分組成。

該泵的主要工作部分很簡(jiǎn)單，容易制造和保證精度。泵增加了一個(gè)比主油箱位置稍低的副油箱1，主副油箱之間除了排氣管相聯(lián)外，在油面以下還有兩根聯(lián)通細(xì)管3和管4。

泵在運(yùn)行期間，靠虹吸作用，油通過兩管不斷進(jìn)行循環(huán)，對(duì)油進(jìn)行自動(dòng)凈化處理。

在主油箱內(nèi)，混有凝結(jié)水份的油因比重較大沉在箱底，進(jìn)入下面的聯(lián)管，一并流到副油箱中，而一旦進(jìn)入副油箱中就繼續(xù)往下沉，再也不會(huì)返回到主油箱中，上面的聯(lián)管會(huì)及時(shí)地將副油箱上部的無水份的油補(bǔ)充進(jìn)主油箱。

主油箱中可能進(jìn)入的垃圾污物也通過同樣的路徑進(jìn)入到副油箱中被沉淀分離掉。通過排氣管9直接進(jìn)入到副油箱中的油、水及雜質(zhì)混合物也會(huì)在副油箱中進(jìn)行分離。水和雜質(zhì)沉淀在副油箱底部，油處在其上部。

圖2 帶有油水分離系統(tǒng)旋片泵的結(jié)構(gòu)圖：1－副油箱；2－排水口；3－下虹吸管；4－上虹吸管；5－水套；6－氣鎮(zhèn)閥；7－進(jìn)氣管；8－主油箱；9－排氣管；10－排氣口；11－冷卻水流量調(diào)節(jié)器

4?采取其它措施

盡管采取了各種油水分離措施，油中仍然會(huì)含有一部分水。

如果單級(jí)油封機(jī)械泵的軸承單獨(dú)供油潤(rùn)滑，即使泵油有些輕微乳化也不會(huì)影響到軸承的使用壽命。

另外，當(dāng)油封機(jī)械泵與羅茨泵組合使用時(shí)，對(duì)前者的極限真空度要求不高，可用價(jià)格較低的20號(hào)機(jī)油等代替真空泵油，且裝油量多些，這樣可以增加換油周期，對(duì)抽出水蒸汽也是有利的。

采用不同機(jī)械真空泵油時(shí)，雙級(jí)油封機(jī)械真空泵所獲得的極限壓力見圖3。

圖3 采用不同泵油時(shí)雙級(jí)油封機(jī)械泵的極限壓力曲線：A－1#真空泵油；B－2#真空泵油；C－140號(hào)透平油；D－20號(hào)機(jī)油；A'－1#真空泵油，用麥?zhǔn)嫌?jì)測(cè)量；（其余用熱偶計(jì)測(cè)量）

考慮到節(jié)能、投資、占地面積及操作方便等因素，羅茨泵與油封機(jī)械泵的組合也是一種較理想的抽除水蒸汽系統(tǒng)。

應(yīng)重視發(fā)展抽水蒸汽的單級(jí)油封式機(jī)械泵，因?yàn)閱渭?jí)油封式機(jī)械泵的結(jié)構(gòu)型式對(duì)抽水蒸汽十分有利，這種真空泵的極限真空度要求不高，而水蒸汽耐壓應(yīng)是其追求的主要指標(biāo)。

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