上个月,常州一家做食品真空包装的客户找过来,说车间里三台鲍斯 DRV 双级旋片真空泵,用了不到半年,泵油就变成乳白色的了,抽速明显下降,真空度怎么也拉不到标称的 4×10⁻¹ Pa。拆开一看,泵腔里全是油泥,叶片也卡死了。
我到现场问了一句:"你们抽包装的时候,气镇阀打开了吗?"车间主任一脸懵:"气镇阀?泵上那个小旋钮?从来没动过,说明书上也没细看。"
问题就出在这儿。食品真空包装会产生大量水蒸气,这些蒸汽进入油封旋片泵的泵腔后会凝结成水,水和泵油混在一起就乳化了。气镇阀就是专门用来对付这个问题的,结果因为没人会用,三台泵提前大修。
气镇阀(gas ballast)这个东西,说起来简单,就是泵排气侧一个带小孔的旋钮,但真正搞懂它什么时候开、什么时候关、开多大的人不多。今天把这个小阀门讲透。
油封旋片泵的工作原理是靠泵油密封转子和泵腔之间的间隙,把气体从入口压缩到出口排出去。问题在于,如果被抽的气体里含有水蒸气或其他可凝性蒸汽,这些蒸汽在压缩过程中会达到饱和压力,凝结成液体混进泵油里。
水混进泵油后果很严重:
气镇阀的作用,就是在压缩行程的后半段,往泵腔里放进去一点点干燥的空气(或者氮气),把可凝性蒸汽的分压降到饱和压力以下,让它以气态形式排出去,而不是凝结在泵里。
简单说,气镇阀是用牺牲一点极限真空的代价,来换泵油不被水污染。这笔账怎么算都划算——一瓶 BSO68# 真空泵油几十块,一台泵大修几千块。
气镇阀装在泵的排气阀附近,有一个小通路连着泵腔的压缩区。当转子转动到压缩行程的某个位置时,气镇阀打开,放进一股干燥空气。这股空气和泵腔内的气体混合,把水蒸气的分压稀释,使总压力达到排气压力时,水蒸气的分压还低于饱和蒸汽压,于是水蒸气就不会凝结,跟着空气一起被排出去。
这里有个关键点:气镇阀放进去的空气越多,防止凝结的效果越好,但极限真空会降得越多。所以气镇阀不是越大越好,要根据工况调节。
市面上大部分油旋片泵的气镇阀有两个档位:
有些高端型号(比如鲍斯 DRV 系列)的气镇阀是连续可调的,可以根据被抽气体的含水量精细调节进气量,在防凝结和极限真空之间找到最佳平衡点。
判断要不要开气镇阀,就看一个问题:被抽的气体里有没有可凝性蒸汽。
很多人以为"气镇阀一直开着对泵好",这是错的。气镇阀长期打开,极限真空上不去,抽速也会下降,而且空气持续进入会加快泵油的氧化。正确的做法是:抽到工艺需要的真空度后,如果气体已经干燥,就关掉气镇阀;如果还有水汽,就保持打开。
以抽含水蒸气的真空干燥工艺为例,正确的操作流程是:
气镇阀不是万能的。有些工况下,光靠气镇阀防不住泵油进水,需要别的手段:
气镇阀本身结构简单,不容易坏,但要注意两点:
苏州嘉科真空代理鲍斯、爱德华、莱宝等品牌真空泵,工程师在现场处理过太多"泵油乳化"的案子,十有八九是气镇阀不会用。如果你的工况涉及水蒸气或溶剂蒸汽,先把气镇阀搞明白,能省下不少换油和维修的钱。
气镇阀是油封旋片泵上一个不起眼但很关键的部件。它的原理不复杂,就是往压缩区放点干燥空气稀释蒸汽分压,防止凝结。操作上就一条原则:有可凝性蒸汽就开,没有就关。搞懂这个,泵油寿命至少延长一倍,大修周期也能拉长。
Q: 真空泵气镇阀的作用是什么?
A: 气镇阀的作用是在泵的压缩行程中放入少量干燥空气,稀释可凝性蒸汽(主要是水蒸气)的分压,使其在达到排气压力时仍低于饱和蒸汽压,从而以气态形式排出,避免蒸汽在泵腔内凝结乳化泵油。简单说就是用牺牲一点极限真空的代价,保护泵油不被水污染。
Q: 真空泵气镇阀什么时候开什么时候关?
A: 判断标准是被抽气体里有没有可凝性蒸汽。抽含水蒸气或有机溶剂蒸汽的工况(真空包装、真空干燥、真空浸渍等)必须打开气镇阀;抽干燥空气或惰性气体、或者已经抽到高真空后的精抽阶段,可以关闭气镇阀以获得更高的极限真空。不要长期一直开着,会降低极限真空并加速泵油氧化。
Q: 气镇阀一直开着对泵有好处吗?
A: 没有好处。气镇阀长期打开会让极限真空上不去、抽速下降,而且空气持续进入会加快泵油氧化。正确做法是根据工况调节:粗抽阶段含水汽时打开,精抽阶段气体干燥后关闭。可调式气镇阀可以在两者之间精细调节,找到防凝结和极限真空的平衡点。
Q: 泵油已经乳化变白了,开气镇阀能恢复吗?
A: 不能。泵油一旦乳化变白,说明水已经和油充分混合,开气镇阀排不出去。必须立刻停机更换泵油,把旧油放干净,最好用新油冲洗一遍泵腔再加油。乳化的泵油润滑和密封性能严重下降,继续用会磨损泵腔和叶片,得不偿失。
Q: 气镇阀全开还是排不及水汽怎么办?
A: 如果水汽量特别大(比如真空干燥高含水量物料),气镇阀全开也排不及,有两个方案:一是在泵入口加冷阱,用低温把水汽捕集掉;二是改用螺杆干泵,泵腔内无油,可以直接抽可凝性蒸汽,极限真空可达 0.5 Pa 以下。腐蚀性蒸汽的工况则必须用耐腐蚀干泵或加化学过滤器。
Q: 气镇阀日常需要维护吗?
A: 需要,但很简单。每月检查一次气镇阀的进气小孔是否被粉尘或油雾堵塞,堵塞了用压缩空气吹通;长期运行后气镇阀的橡胶密封圈可能老化,导致关闭时密封不严、极限真空上不去,这种情况换个密封圈就行。气镇阀本身结构简单,故障率很低。
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