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液环真空泵的气蚀现象

2019-12-09

液环真空泵的汽蚀现象

液环真空泵在工作时,在一定温度下,当低压处的液体压力低于在该温度下的汽化压力(即饱和蒸汽压),液体开始汽化而产生气泡,并随液体进入高压区时,气泡破裂,周围液体迅速填充原气泡空穴,产生水力冲击。这种气泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀:

在液环真空泵的工作过程中,吸入区域的压力与被抽系统的压力是一致的。也就是说,被抽系统的真空度越高,吸入区域的真空度也越高:

液环真空泵需要用液体作为工作介质。每种液体在某一温度下都有对应的饱和蒸汽压。当吸入区域的压力越接近液体的饱和蒸汽压时,液体越接近沸腾状态。这时,在吸入区域的工作液表面会产生大量的汽泡,由于液体在工作腔内产生的工作液蒸汽会占据部分工作腔的空间,泵对外的吸气能力会有所下降。当吸入区域的压力达到工作液的饱和蒸汽压时,可以认为工作腔内全部充满了工作液蒸汽,此时泵对外的吸气能力接近于0,而此时泵的汽蚀现象也更为严重:

如果工作液是水,水温越高,泵的抽气性能下降越多。液环泵的汽蚀损坏和离心式水泵的汽蚀损坏原理是一样的,都是在汽泡产生和破裂的部位,金属表面出现点蚀现象,严重的会出现蜂窝状损坏。如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力,还会引起应力释放,产生裂纹。

由于泵汽蚀时,气泡在高压区连续发生突然破裂,以及伴随的强烈水击,而产生噪声和振动。可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的声音。实测结果表明,汽蚀引起的振动频率范围为600~25000Hz,压力达49MPa:

如果上述气泡在金属表面上破裂,金属表面将受到连续强烈的水击,出现麻点,金属晶粒松动并剥落而成蜂窝状,甚至穿孔。汽蚀破坏除机械作用外,还伴随有电解、化学腐蚀等多种复杂的作用。实际破坏情况表明,泵过流部件汽蚀破坏的部位,正是气泡消失的地方:

汽蚀现象的预防措施及消除方法

液环真空泵在汽蚀状态下长时间工作,会造成泵的噪声、振动变大,甚至对泵造成损坏,因此应尽量避免液环真空泵在汽蚀状态下工作,可通过以下方法:

1、降低工作液的温度

在液环真空泵工作点为固定值的前提下,降低工作液的温度可以达到防止汽蚀的效果:

2、使真空泵运行在安全区域,提高选型的准确性

这要求在选型阶段,选择液环真空泵吸入压力及工作液温度时尽量避开液环泵容易发生汽蚀的压力范围:

3、安装汽蚀保护管路或单向阀

汽蚀过程中产生的气泡在压缩过程中破裂时,从外部引入压力较高的不凝气体能够及时补充因气泡破裂而出现的空间,这样可以大大减轻汽蚀对泵的损害及降低汽蚀引起的噪声和振动:

2BV、2BE1设有汽蚀保护接口。在泵发生汽蚀现象时,从泵排气侧的汽蚀保护接口充入不凝气体即可消除汽蚀噪声,并大大减轻汽蚀对泵的损害:

4、配大气喷射器

如液环真空泵吸气口配有大气喷射器,则液环泵不易发生汽蚀现象:

5、采用具有更低的饱和蒸汽压的液体作为工作液:

6、泵的叶轮、圆盘采用防汽蚀能力较强的材质: