對于真空泵來說,真空度往往是衡量真空泵性能的一個指標;y真空泵的真空度應該首先是滿足用戶需要和保證穩定運行,通常用戶很少在極限壓力下使用,所以我們不應該片面追求真空度。泵的真空度主要取決于各密封處的密封程度和泵油的質量。
1.泵油的質量
泵油的質量包括泵油本身質量和使用質量,我國自從SH/T 0528- 1992《礦物油型真空泵油》標準發布后,按該標準生產的優質泵油的質量,經與國外同類泵油在雙級泵上做對比試驗,用MKS 公司的薄膜真空計測得的真空度基本一致,說明我國優質泵油的質量已達到國外同類泵油的水平。而一級品和合格品則稍差一些,主要表現在全壓上有一定差距,而分壓則無多大差別。在使用質量上,據用戶反映,國產泵油抗乳化能力稍差,油水不易分離,所以在抽除含有水蒸氣的氣體時,泵一定要開氣鎮閥。
2.動密封
通常指軸與油封之間的密封,首先是對軸上安裝油封處粗糙度的要求,要保證在0.4~0.8 μm,高速時取小值。軸與軸套的表面硬度要求達到HRC(55~58),軸與油封唇口之間必須保持一定厚度的潤滑油膜,它既起到潤滑作用,又起到密封作用,所以油的清潔度要求很高,最好不要用泵內的工作油。偏心是造成油封異常磨損,破壞油封密封性的主要原因。偏心又可分為動態偏心與靜態偏心兩種,動態偏心,也就是軸的跳動,是由于軸的振動和軸承的徑向跳動所引起的軸的偏心轉動,一般不要大于0.15 mm。靜態偏心是由于油封座與軸之間的偏心或油封內、外圓的偏心所致。兩種偏心導致一個結果,使油封唇口對軸表面的接觸壓力分布不均,導致軸和油封產生偏磨損,造成內漏則影響真空度,造成外漏則向外漏油,所以應將偏心導致限制在一定的范圍內,一般要求總偏心不要超過0.3 mm。
3.活動密封
活動密封包括排氣閥、溢流閥的密封和泵腔內各相關零部件之間的活動間隙密封。
a.排氣閥、溢流閥的密封
排氣閥關閉的密封程度直接影響到油箱內略高于大氣壓的氣體向泵腔內返流的問題,如關閉不嚴會嚴重影響到泵的真空度。造成關閉不嚴的主要原因是閥片變形、碎裂、或者是閥片跳動時導向不良造成閥片擱住。
排氣閥關閉不及時也會影響泵的真空度,例如為了減少高真空時的消耗功率和噪聲而采用壓緊閥與浮動閥相結合的復合排氣閥時,單級泵一般不會出現問題,而使用在雙級泵上時,由于低真空腔與油箱內的壓差相對較小,尤其是在轉速較高時,浮動閥就會出現不能及時關閉的現象,從而影響泵的真空度。雙級泵高真空腔的溢流閥如采用浮動閥,則由于兩邊壓差更小,問題會更突出。
排氣閥彈簧力在保證閥密封性的前提下,可取得小一些,如壓緊力過大,會增大消耗功率。過去一些仿制泵彈簧壓緊力達1.2×105 Pa,經我們反復試驗求證,認定取1.02~1.1×105 Pa 較合適,不但減少了消耗功率,噪聲也下降了。
b.泵腔內各零部件之間的間隙密封
泵腔各零部件之間的間隙尤以導軌與滑閥(桿)、導軌與泵體之間的間隙最為重要,通過這兩個間隙返流的氣體是以稍高于大氣壓的狀態返流到泵進口的,所以對真空度的影響最大。采用分體導軌時氣體返流的影響更大,因為分體導軌在泵排氣時,導軌與滑閥(桿)、導軌與泵體之間的兩個間隙集中反映到導軌與泵體之間的一個間隙上(如圖1 所示)。而整體導軌在泵排氣時仍保持兩個間隙,(如圖2 所示)。所以從提高泵的真空度和抽速的角度來說,以采用整體導軌為好。
實驗證明也是如此,我們曾在150 L/s 的泵上做過整體導軌和分體導軌的對比試驗,為了保證二者有同樣的間隙,分體導軌用整體導軌拆解而成。實測結果,分體導軌時泵的真空度要低一些,噪聲要高2 dB(A)左右(后面另作分析)。必須指出,分體導軌容易咬死,所以間隙要適當放大。