从滑阀式真空泵的失效谈真空泵的维护

度为 150mm2/s 的真空泵油，也可满足泵的正常工作。
由于泵腔的磨损，导致滑阀与泵腔之间的间隙大于
0.2mm 的泵，需要与泵的制造厂家配合，根据泵腔的磨损
情况，专门制作滑阀、偏心轮、导轨，使之与泵腔保持正常
的间隙；对于泵腔磨损、划伤严重的，抽空时间和极限压
力不能满足工艺需要的，维修备件费用接近新泵价格一
（1）熔化过程中海 图 2 泵油的 pH 值在 1.5-2 之间 绵钛会释放出氯气。氯气被抽到机械泵中，与抽空时排入 真空泵油中的水分发生反应，生成了盐酸。
（2）熔化过程中，有粉尘（可溶性的氯化镁、黑色的氯 化钛、氧化钛、金属挥发物颗粒等）产生，尽管在机械泵的 进气口都加有金属过滤网 （过滤网的最小过滤颗粒为 0.1mm），仍会有少量的细小的颗粒随着抽空的气流进入 机械泵的泵腔内，与泵内的运动副接触，造成颗粒与泵 腔、滑阀之间的摩擦。
1 滑阀式真空泵的结构
如图 1 所示，滑阀泵主要由滑阀、导轨、偏心轮、传动
轴、排气阀、泵体等零部件组成，滑阀泵是利用偏心轮带
动滑阀，使滑阀与泵腔产生一个由油膜所密封的密闭腔，
通过进气口、排气口
排气盒 时，密闭腔的体积由大
气镇阀 变小，从而使腔内的气
油窗 排气阀
油路
过滤网 进气口 球铰接
体受到压缩而被排出 泵腔之外的一种容积 泵。因而，滑阀泵在工 作时，必须保证泵油合
LI Jun-ren, PENG Chang-hu, FU Bao-quan, LIU Jun, LI Qiang （Western Superconducting Technologies Co., Ltd, Xi’an 710021, China）
Abstract： As an important prepump in the vacuum system of vacuum consumable arc furnace, rotary piston vacuum pumps has wide applications in titanium alloy ingot production. In this paper, the maintenance method of rotary piston vacuum pumps, which is used in vacuum consumable arc furnace, is discussed by analyzing the characteristic, failure and invalidation mechanism. Finally, the inspection technology of rotary piston vacuum pumps is also summarized. Key words： rotary piston vacuum pumps; titanium melting; maintaining; inspection technology
不合算的）；在铸锭冷却期间或生产空闲时间，要求生产
班组打开气镇阀，将泵气镇 1h 左右，将泵油中的水分尽
可能排出泵外；通过勤换泵油，保持泵腔的洁净，保证泵
油的合理粘度，维持其密封性能，还能减少硬质颗粒对泵
腔的划伤；通过排除油内的水分，减少盐酸的生成，延缓
盐酸对泵腔内构件的腐蚀。
7 检修工艺
对于 泵 的 检 修 ，一
机械工程师 2010 年第 6 期 149
解决方案
SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
图 3 一次钛合金铸锭表面 图 4 二次钛合金铸锭表面
图 5 划伤的滑阀
图 6 划伤的泵腔
多，造成泵的抽速越来越小。间隙增大随之而来的是机械 泵在运转过程中，噪音越来越大。 4 机械泵出现故障时的一些症状
半左右的，已失去维修价值，应更换新泵。
（编辑 明 涛）
!!!!!!!!!! 作者简介：李军仁（1969-），男，高级工程师，主要从事设备管理、改
造、维修等工作。 收稿日期：2010- 03- 18
150 机械工程师 2010 年第 6 期
弧炉用滑阀真空泵的故障、失效情况，论述了泵的维护、保养方法,总结了该泵的检修工艺。
关键词：滑阀真空泵；钛熔炼；维护保养；检修工艺
中图分类号：TH36
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2010）06－0149－02
Inspecting and Maintaining Vacuum Pumps Based on Analyzing the Invalidation Mechanism of Rotary Piston Vacuum Pumps
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
从滑阀式真空泵的失效谈真空泵的维护、检修工艺
李军仁， 彭常户， 付宝全， 刘俊， 李强 （西部超导材料科技有限公司，西安 710021）
摘 要：在钛合金铸锭生产领域中，滑阀式机械泵是真空自耗电弧炉真空系统必不可少的前级泵。文中针对真空自耗电
（1）泵抽空时间长的原因 （a）泵的排气阀弹簧失效，在排气过程中阀片不能及 时关闭，部分气体、油箱中的泵油返流到泵腔内，泵内气 压高，进气口的气体不能扩散到机械泵内，导致抽速低， 抽空时间延长；（b）泵轴上的骨架油封磨损，泵内的滑阀 在压缩排气过程中，一部分气体在压缩过程中被压缩到 端盖、轴承等区域滞留下来，一旦泵腔内压力降低，这些 气体又会返回到泵腔内，造成抽气效率降低；（c）泵油太 脏，油内含有水分和粉尘。粉尘造成回转件之间的油膜无 法生成；水分造成泵内气饱和气压高，进气口的气体不能 扩散到机械泵内；（d）运动部件的间隙过大，滑阀与泵腔 的间隙大于 0.15mm，油膜无法填充二者的间隙，如同进 气口和排气口相通，气体自始自终在泵内循环，泵失去抽 气功能。 （2）泵内噪音形成的原因 （a）机械泵内滑阀与偏心轮之间出现磨损，两者之间出 现间隙时，滑阀的运动轨迹会出现偏离，滑阀局部与泵腔之 间产生摩擦、撞击；（b）滑阀与导轨之间出现磨损，两者出现 间隙，运动过程中产生撞击，产生噪音；（c）轴承磨损严重，轴 承支持架开裂，滚动体散落，泵内偏心轮、滑阀运动轨迹偏离 设计轨道，与泵腔发生剧烈撞击与摩擦，产生噪音。 （3）泵发热原因 （a）滑阀与偏心轮之间间隙增大，加速了滑阀与泵腔
传动轴
导轨 理的粘度和清洁度；泵
偏心轮
冷却叶片 体必须通冷却水，使泵
滑阀
泵体
图 1 滑阀式真空泵结构
体的温度在一定的范 围内，确保泵油有一定 的粘度。
2 滑阀式机械泵的失效定义
在 JB/T1246-2007 机械行业标准中关于滑阀真空
泵合格出厂的要求，其中一项是：在规定的测试条件
下，泵起动 15min 内真空度达到、接近极限压力的水平
的摩擦，造成局部发热；（b）滑阀与导轨之间间隙增大，加
速滑阀与泵腔的磨擦，造成局部发热；（c）冷却水供应不
畅，泵在压缩气体中产生的热量造成泵体温度升高。
（4）泵油颜色变深、变黑的原因
（a）泵油氧化，生成黑色胶状物；（b）油内有粉尘或其
他杂质。
6 维护、保养工艺
针对泵工作时有粉尘、酸性气体，机械泵长时间连续
工作的工况，在机械泵的进气口加金属过滤网；对于机械
泵的维护、保养，采取两周为一个周期，清理油箱内的沉
淀物，强制更换泵油，清理金属过滤网，检查、更换破损的
阀片、弹簧的工作方法。在选用真空泵油上，选择饱合气
压低的、运动粘度为 100mm2/s 的矿物油，该油具有价格
低廉的特点（对于钛熔炼，选用合成真空泵油，经济上是
泵体、滑阀、偏心轮、导轨是用高强度的球墨铸铁制 成，轴采用 45 钢调制而成，轴承用 GCr15 钢，这些钢都耐 磨，但都不耐腐蚀。酸性气体、粉尘破坏了真空泵油的粘 度，也就破坏了运动副之间用于润滑和密封的油膜，从而 加剧了运动构件之间的磨损，增大了偏心轮与滑阀、滑阀 与导轨之间的间隙；气体在压缩、排空的过程中，由于滑 阀与泵腔间油膜的破坏，间隙的增大，返流的气体就越
3～5min 后就可启动小罗茨泵）。我们就可以判定，机械
泵 不 能 满 足 抽 空 工 艺 需 要 ，机 械 泵 已 失 效 , 需 通 过 维 修 恢复到原有的功能。 3 熔炼钛合金真空氛围特性
钛合金的真空自耗电弧炉熔炼，是利用电弧的高温 及真空氛围，充分使钛合金中的杂质元素分解、脱气、挥 发，主元素提纯或与添 加合金相互熔合的过 程，在钛合金熔炼的过 程中，会有少量的分解 物 、金 属 挥 发 物 、金 属 喷溅物生成：
（1）炉室抽空时间长。新泵启动 3～5min，炉室压力为 1000Pa 左右就可启动小罗茨泵；有故障的泵需 15min，或 更长的时间；（2）泵运转过程中，泵的噪音大，振动大；一 般新泵的振动值为：加速度值为 6.4-8.5m/s2；速度值为 1.6mm/s；位 移 值 为 ：30μm；有 故 障 的 泵 值 加 速 度 值 ：15 20m/s2；速度值：10-13mm/s，位移值为：200μm 左右；（3） 泵体发热。主要表现在泵的主轴端盖处，该处温度超过 80℃。 5 原因分析
据，就可初步判定轴承、滑阀等部件的磨损情况，在轴承
运动精度降低的情况下，就将其更换掉，避免由于轴承的
磨损而导致滑阀与泵腔之间的撞击与摩擦。对修复的机
械泵应用真空计，进行极限压力测试，确定泵的性能和修
复效果。对于使用时间长的旧泵，泵的间隙大于 0.1mm 小
于 0.2mm，极限真空要求不是很苛刻的，还可选用运动粘
（不大于极限压力的 2 倍）。在实际的生产中，由于抽空
炉 室 的 体 积 是 固 定 的 ，新 泵 、有 故 障 的 泵 二 者 在 抽 空 时
间上，还是有明显的差别。根据我公司两台进口真空自
耗电弧炉机械泵抽空的经验，一般在真空系统正常的