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真空泵气镇阀的原理和种类

2024/11/27 17:01:47

气镇阀是旋片式真空泵为抽除可凝性气体而设置的通常泵抽除的气体为永久性气体和可凝性气体的混合物。在压缩和排气的过程中当可凝性气体的分压超过泵温对应的该气体饱和蒸气压时,可凝性气体会凝结并混于泵油中随泵油循环,并在返回高真空侧时重新蒸发成蒸气这会影响泵的抽气性能,加重泵油的污染程度。

气镇阀或称掺气阀可以有效地防止可凝性气体的凝结,即在压缩过程中将经过控制的永久性气体(通常为室温干操空气)由气镇孔掺入被压缩气体中,使可凝性气体分压未达到泵温对应的饱和蒸气压力之前,压缩气体的压力已经达到排气压力,排气阀打开,可凝性气体同永久气体一同被排出.油封式机械真空泵普遍装有气镇装置,因此也叫气镇泵。

气镇阀(掺气阀)由节流阀和逆止阀两部分组成,节流阀控制掺人气体流量,逆止阀防止泵腔内气体压力高于掺气压力时出现返流。

气镇孔位置的设置一般有两种:

一种是在泵排气口附近,当压缩腔与排气口相通时,开始掺气;

另一种是设置于端盖上,当吸气终了以后,转子再转过一个角度(10°~15°)时,露出气镇孔,开始掺气。在掺气过程中泵的极限压力会上升,抽气速率会下降。在低压时,适当打开气镇阀.掺入少量气体,可以减少泵油冲击排气阀引起的噪声。高速直联泵在高的泵温(90℃~100℃)下运行,有利于可凝性气体的抽出。



组成

气镇阀由三部分组成,即阀体、连接管及止回阀。气镇阀本体——用来放入可控的气镇气体。

止回阀——用来防止混合气体和油从泵腔中喷出。当泵腔内压强超过大气压时,止回伐把通向泵腔内的气孔堵死。

连接管——用来连接气镇伐本体和止回伐的导管。在气镇伐的入口处安有一过滤网,防止灰尘落入到泵中。



原理


气镇阀能加速抽出蒸汽而不致污染油质。如果真空泵只抽出永久性气体时,气体不因压力的增加而液化,则无所谓泵油的劣化,但是如果要用该泵来真空干燥或抽出潮湿空气,则气体中不但有永久性气体而且还有水蒸气,如果用不带气镇的泵抽出这部分水蒸气时,蒸汽将液化而溶于油中,油的真空性质劣化,因而降低了泵的抽速和真空度。现对水蒸气的压缩过程进一步的阐述如下:被泵抽除的水蒸气,应该在压缩室内压缩,直到排气阀打开为止,若假定泵内的温度为60℃,则在此温度下水的饱和蒸汽压为20000帕,在压缩过程中的水蒸气一旦达到上述压力则开始凝结为水,但是20000帕时还不能推开排气阀,因为排气阀是通向大气又有排气阀的弹簧压住,也就是泵腔的内部压力要压缩到120000帕以上才能推开排气阀,水蒸气经压缩后,到压缩末期已全部凝结为水,而混入油中。

为了满足抽出潮湿空气的要求,而不致水蒸气污染油质,所以,真空泵装有气镇装置,其原理是在压缩过程中放入一定量的空气以提高混合气体的压力,混合气体的压力为空气的分压力和水蒸气的分压力之和,在蒸汽的分压力尚未达到泵温下的饱和蒸汽压时,混合气体压力超过排气阀的压力而打开排气阀,使蒸汽来不及在泵腔中液化而被排除泵外。

气镇阀另一用途可用以恢复真空泵的极限压力,有时抽出一般空气,内含可凝性的气体较少,一般气镇阀是关闭的,但当时间久了,油质却逐渐被空气内含有的少量可凝性气体所污化,对没有气镇机构的泵来说,只有更换新油,或把泵油加热,让液化的蒸汽蒸发才能恢复泵原有的极限压力,而对于气镇泵来说,只要打开1至2个小时即可恢复真空泵之极限压力。

当气镇阀内部压力低于外部压力时,气镇阀打开,气体进入泵腔使泵腔内部可凝性气体分压力达到泵温时的饱和蒸气压之前,压缩气体的压力已达到排气压力,将可凝性气体排出;当气镇阀内部压力高于外部压力时,气镇阀关闭。

注意事项


机械泵开始工作时,打开气镇阀,将会有一股气流经过气镇孔进入泵的压缩腔中,气流的大小由气镇阀的调节螺杆控制,空气流在压缩过程中与被抽蒸气混合,形成蒸气和空气的混合物。在正常泵温状态下,混合物被压缩到排气压强时,蒸气分压强不会超过饱和蒸气压,因而蒸气也就不会凝结,便随空气一起排出泵外。

在抽气过程中,打开气镇阀,虽然达到了排除蒸气的目的,但因大气会漏入到泵的吸气端,影响泵的抽速与极限真空,使泵的极限真空度降低。因此,在使用带气镇阀的真空泵时,先打开气镇阀排除可凝性气体,等到基本抽出后,再关闭气镇阀。要达到泵原来的极限真空度,还需经过一段时间抽气。

加装了气镇装置二的机械泵,不仅能抽出可凝性气体,而且还能净化泵油,如果泵油被少量凝结液污染,只要将泵进气口堵住,然后打开气镇阀,经一定时间抽气,泵油便能恢复原来的性能。


种类

1. 手动气振阀:

工作方式:需要人工手动旋转或推动阀芯来控制气体的流通与截断。操作人员通过手动操作机构来调节气振阀的开启程度,从而控制掺入真空泵压缩室的空气量。

适用场景:操作相对简单,适用于对自动化程度要求不高,或者需要人工精确控制、间歇性操作的场合。例如一些小型的真空实验设备,或者在调试、维修过程中需要对气振功能进行精细调节的情况。

2. 电动气振阀:

工作方式:通过电动机或电磁铁等电动执行机构来实现阀门的自动控制。电动执行机构接收电信号指令,驱动阀芯运动,从而改变气振阀的工作状态。

适用场景:具有操作方便快捷、控制精度高、响应速度快等优点,能够根据系统的需求自动调节气体流量,适用于对自动化程度要求较高的大型真空系统或需要远程控制的场合。比如大型工业真空生产线、自动化真空处理设备等。

3. 气动气振阀:

工作方式:以压缩空气为动力源,通过气动执行器来控制阀门的开关。气动执行器通常由气缸、活塞、连杆等部件组成,当压缩空气进入气缸时,推动活塞运动,从而带动阀芯动作。

适用场景:由于其动力源是压缩空气,具有防爆、安全可靠等特点,适用于一些对防爆要求较高的危险环境,如化工、石油、天然气等行业的真空系统。同时,气动气振阀的结构简单、维护成本低,在一些恶劣的工作环境中也能稳定运行。


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