水环式真空泵转子轴磨损分析及预防

郭瑞

山东新时代药业有限公司山东临沂273400

摘要：水环式真空泵作为一种真空吸附设备，已广泛运用在冶金、电力、石油化工等行业。水环泵可用于压缩机，称为水环式压缩机，它是属于低压型的压缩机，但是其转子轴容易出现磨损的问题，因此需要加以重视。基于此，文章就水环式真空泵转子轴磨损分析及预防进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。

关键词：水环式真空泵；转子轴磨损；预防措施

1.水环真空泵的工作原理

真空泵轴端部，在靠近循环泵体安装的离心叶轮，当叶轮转动，根据箭头的方向，由于离心力的作用，注入水环泵水沿泵壳的旋涡，所以被称为水环式真空泵。其体中的适量的水可以作为它的工作液。当它的叶轮延顺时针方向旋转的情况下，叶轮会将工作液甩向圆周的。但在离心力的作用下，工作液会形成一个闭合环，它与泵腔形状相似度的决定在于环的厚度。叶片顶端与水环下部的内表面接触，叶轮轮毂与水环上部的内表面相切（这种情况下，叶片在水环中具有一定的穿透性）。这样叶轮会和水环形成一个月牙形型的空间，在这个空间中它被分成了多个叶轮叶片的等数。如果在上0度的叶轮为出发点，然后从大到小的腔前叶轮的旋转180度的体积，并与吸嘴端面连通，气体被吸入到吸入室，当最后从吸入口切断；当叶轮不断旋转，从大到小的空腔，气体逐渐会被压缩；在排气口与腔相通的情况下，气体就这样被排出泵外了。水环泵通过改变泵腔内里的容积，这样就实现气体的压缩、排出和抽吸，它是属于可变性容积的真空泵。

2.轴磨损原因的分析

根据“磨擦学”的原理：磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、化学磨损、微动磨损、侵蚀磨损，而水泵转子轴的磨损就是属于侵蚀磨损中的流体磨损，当流体射向固体表面时引起的侵蚀磨损。另外，处于高压下的液体通过很小的缝隙向外泄漏时，可以形成速度极高的液流，剧烈冲刷构成缝隙的表面，在其上冲出近似于蛀虫咬木器后留下的沟槽。对水环式真空泵进行分析，表明在工业应用中，使用水环式真空泵用水多次循环后，不仅酸性增强，而且水环湍流还可以同一氧化碳充分接触，从而使水呈酸性，从而造成水环式真空泵过流部位的电化学腐蚀条件，碳酸将会引起过流部件的非均匀全面腐蚀，从而造成叶轮等过流部件的腐蚀。还有就是气蚀，在水环式真空泵内，因为边界条件变化，会使得局部流速增加，使叶轮背面产生负压，在使用过程中较容易产生空化现象，形成大量的气泡，之后由于气泡凝结以及氧气的存在，使得金属表面形成电化腐蚀。气蚀下会使得水环式真空泵产生变形，并且解体检查发现，所有过流面腐蚀、磨损严重的水环式真空泵泵体，其前后端盖必然会出现破洞；在使用气水分离器过程中，筒体和底部的腐蚀磨损也比较严重，还有就是水环式真空泵泵体材料是铸铁，然而因其抗磨性以及耐蚀性较差，从而造成泵体磨损。

3.轴磨损预防措施

3.1尽量使用软化水作为介质

尽量使用软化水作为介质，如果无法保证，需定期除垢。应充以10%草酸浸泡约30分钟，或用6%的盐酸快速冲洗，然后用清水冲洗干净。如水垢较厚，要作解体清除。停车2天以上的，重新起动时，要灌水盘车冲洗，以免内部生锈、结垢。

3.2注意通过阀门调节水量

在生产过程中，注意通过阀门调节水量，以便在要求的技术下运行，使功率消耗最小，达到性能指标，满足工作要求。在泵开车时严格按照操作规程进行，控制泵的起动液位，防止液位过高起动。

3.3选择40Cr材质转子轴

在选用转子轴时，尽量选择40Cr材质，如果因为价格原因使用45#钢，至少是调质处理过的轴。但是磨损后需要修补的轴，由于轴和叶片难以拆开，无法进行调质处理。我们可以考虑使用耐磨的堆焊焊条修补轴，然后再加工，相对来说硬度越高的材质越难加工，同时在使用时也容易开裂、剥落。我区域的转子轴在修补时采用D106堆焊焊条，焊层厚度不低于5mm，焊完后保温12小时以上。冷却后再上车床加工，能获得较好的综合性能，硬度能达到HRC28~35。还有一种方法（仅用于非驱动端）：先车小轴径尺寸，再制作厚度为15mm的40Cr材质热处理钢套（硬度为HRC47~50），通过大于0.15mm的过盈配合和轴热装配，再加工到需求尺寸。但这种方式也有缺陷，如果过盈量和热处理掌握不好，在使用时会出现钢套和轴分离或轴套开裂。

3.4轴和轴承的配合公差可适当选择大些

通过查阅机械工程手册和我车间几次实际应用试验，轴径的加工尺寸由190mm+0.017~+0.049修改为190mm+0.031~+0.077，通过实践证明可大大提高轴的耐用性。厂家提供的图纸中，轴肩和轴颈过渡处设计为尖角，我们在重新绘制修轴图纸时，把尖角改为圆角连接，且轴承安装部位表面光洁度由3.2提高到1.6，提高了轴肩的抗冲击能力，增加了轴抗疲劳性能。（）

3.5真空泵和电机两侧联轴器之间应留有5~8mm的间隙

在真空泵检修时，真空泵和减速机两侧联轴器之间应留有5~8mm的间隙。将钢尺的直边沿轴线方向放在两联轴器的外圆周上检查联轴器的上、下、左、右四个位置，要求直尺在任一位置与联轴器的间隙最大不超过0.2mm。且两联轴器之间要保持均匀的轴向间隙，间隙大小可用塞尺检查，上、下、左、右四点间隙差不超过0.3mm。

综上所述，转子是水环真空泵的核心部件，因此，需要重视水环式真空泵转子轴的磨损问题，从而减少设备的停机损失，提高平盘过滤系统的整体效率，并为企业提高经济效益提供有力的保证。

参考文献：

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