2BE1-253系列真空泵的參數與原理研究

李鵬，董武，徐天然，王瑞，馬平，褚賀

（山東中煙滕州卷煙廠，山東棗莊277500）

2BE1-253系列真空泵的參數與原理研究

李鵬，董武，徐天然，王瑞，馬平，褚賀

（山東中煙滕州卷煙廠，山東棗莊277500）

針對2BE1系列水環式真空泵在山東中煙滕州煙廠的應用問題，首先總結真空泵的大致分類，然后突出單作用水環真空泵的基本工作原理、結構形式、設計方法和判據條件，最后對影響水環真空泵效率的諸多因素進行了闡釋。

真空泵；Solidworks；數字設計制造；有限元分析

引言

2BE1-253系列水環式真空泵是引進德國西門子公司先進技術生產的一種單級雙吸式真空泵，主要用于抽吸不含顆粒的氣體，工作介質為常溫清水，特殊要求也可用酸堿等其他介質為工作液［1］。

水環式真空泵是煙廠的重要能源供應設備，不僅為卷包車間提供優質負壓能源，而且為輔料制造中的濾棒生產提供了保障。

1　2BE1-253系列真空泵的基本結構

1.1真空泵的原理

葉輪偏心地安裝在泵內，啟動前向泵內注入大約二分之一的水，葉輪旋轉時，水受離心力的作用在泵體壁內形成一個旋轉的一個與泵殼形狀接近的等厚度的封閉圓環，葉片及兩端的分配器形成密閉的空腔；在前半轉的旋轉過程中，經過吸氣孔吸氣使得密封的空腔容積逐漸擴大，氣體由吸氣孔吸入；在后半轉的旋轉過程中，經過排氣孔排氣使得密封的空腔容積逐漸縮小，氣體從排氣端排出［2-3］。

1.22BE1真空泵的獨特結構

1.2.12BE1的泵體

葉輪與泵體呈單偏心，葉輪旋轉一周，進行一次吸氣和排氣。雖然部分單作用真空泵的泵體為圓形的，但所用真空泵的泵體也不一定是圓形的，比如2BE1型真空泵的泵體就是橢圓形的。

1.2.22BE1的輔助排氣閥

2BE系列真空泵的排氣系統采用獨特的聚四氟乙烯結構。閥板覆蓋在平圓盤外側的排氣孔上，并有其另一側的不銹鋼擋板定位，此閥板隨入口壓力的變化而改變其彎曲程度，使得泵送介質在達到出口壓力時即可排出泵外。通過以上結構，使得真空泵達到了最佳的運行效率。

圖1　真空泵的原理圖

2　2BE1-253的基本參數

2.12BE1-253的運行參數

基本運行參數包括，最低吸入絕壓，最大氣量，泵轉速，傳動形式等，具體參數如下頁表1所示。

2.22BE1-253基本性能參數

性能曲線（或稱特性曲線），來反映液環泵主要參數之間的關系。性能曲線通常由制造廠提供，是通過試驗，并經過必要的換算，給出規定條件下的性能曲線。

在應用時要特別注意的是這個規定的條件是否符合，如果不符合需要進行必要的換算，這些規定的條件是：液環泵以不變的規定轉速工作，規定轉速就是設計時確定的轉速；液環泵以15°C的清潔水作為工作介質；液環泵所抽送的氣體為20°C、相對濕度70%的空氣且液環真空泵的排氣壓力為標準大氣壓。

表1　2BE1-253的運行參數

表2　2BE1-253性能曲線

2.32BE1-253基本尺寸參數

圖2是水環泵的主要尺寸的示意圖。圖中給出葉輪、水環和泵殼之間的若干徑向尺寸，圖中各符號的意義如下：以及限定進、排氣口位置的幾個角度。

圖2　2BE1-253基本尺寸參數

圖中r1為葉輪輪轂的半徑，m；r2為葉輪頂圓半徑，m；w為葉輪的角速度，rad/s；e為葉輪的回轉中心O與泵殼中心O′的距離，m；a為葉片插入液環的深度，m；δx為吸氣口始端角，（°）；φx為吸氣口末端角，（°）；φy為排氣口始端角，（°）；δy為排氣口末端角，（°）；β為葉片出口安放角，（°），即葉輪外圓上葉片切線與圓周速度的夾角；f為葉輪頂圓在AB斷面處與泵體之間的徑向間隙，m；R為泵體半徑，m；z為葉片的數目；S為葉片在垂面內的截面面積，mm2。

2.3.12BE1-253角度的確定

吸氣口終止的位置由角度α0（以AB為起點）來表示。它決定著吸氣終了時小腔容積的大小。由于2BE1-253的葉輪為18個向前彎曲的葉片組成，所以其吸氣起始角理論值可按（1）。

吸氣口終止的位置是用來限定由排氣側至吸入側的最小泄漏量的。對于彎曲的葉片，為防止氣體的漏損，常使吸氣口末端角小一些，所以由（2）式知，a0必定小于160°，實際測量的2BE1-253真空泵的a0為133°。

2.3.22BE1-253輪轂比的確定

葉寬度相同的條件下，水環泵的抽氣量取決于工作腔月牙形空間的斷面積。近似等于

3　結論

1）對2BE1-253的理論數據和實際數據進行了擬合，得到了部分真空泵的相關參數，對于以后的真空泵設計具有一定的參考價值。

2）利用有限元分析模塊定性地分析了吸氣管的受力狀態，對吸氣管等的安全設計和使用有一定的參考意義。

［1］WangS，J Li H Y，ZhaoY G，et al.The improvement studyof involutes profile type rotor profile in roots vacuum pump［C］//Chinese Society of Agricultural Engineering，Zibo:China Academic Journal Electronic PublishingHouse，2011.

［2］王即武.計算機控制空氣濾清器試驗系統的研究［D］.濟南:山東輕工業學院，2007.

［3］羅延民.如何提高水環式真空泵運行機械效率的探討［J］.科技傳播，2011（3）:56-57.

［4］楊乃恒.真空獲得設備［M］.北京:冶金工業出版社，1987.

（編輯：劉楠）

Working Principle and Influence Factors of 2BE1-253 Water Ring Vacuum Pump

Li Peng，Dong Wu，Xu Tianran，Ma Ping，Wang Rui，Chu He
（Tengzhou Cigarette Factory of China Tobacco Shandong Industrial Corporation，Zaozhuang Shandong 277500）

According to Tengzhou Cigarette Factory of China Tobacco Shandong Industrial Corporation equipped with 2BE1 water ring vacuum pump，this paper sums up the basic working principle's structure，design methods and criteria conditions of the water ring vacuum pump，and then from the structural design and running processes the point of view，this paper analyzes factors affecting the efficiency of the water ring vacuum pump.

vacuum pump；Solidworks；digital design and manufacture；finite element analysis

TD712

A

2095-0748（2016）13-0080-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.30

2016-05-26

李鵬（1991—），男，山東棗莊人，本科，三維CAD工程師，研究方向：機械設備