2BE1-253系列真空泵的参数与原理研究

李鹏，董武，徐天然，王瑞，马平，褚贺

（山东中烟滕州卷烟厂，山东枣庄277500）

2BE1-253系列真空泵的参数与原理研究

李鹏，董武，徐天然，王瑞，马平，褚贺

（山东中烟滕州卷烟厂，山东枣庄277500）

针对2BE1系列水环式真空泵在山东中烟滕州烟厂的应用问题，首先总结真空泵的大致分类，然后突出单作用水环真空泵的基本工作原理、结构形式、设计方法和判据条件，最后对影响水环真空泵效率的诸多因素进行了阐释。

真空泵；Solidworks；数字设计制造；有限元分析

引言

2BE1-253系列水环式真空泵是引进德国西门子公司先进技术生产的一种单级双吸式真空泵，主要用于抽吸不含颗粒的气体，工作介质为常温清水，特殊要求也可用酸碱等其他介质为工作液［1］。

水环式真空泵是烟厂的重要能源供应设备，不仅为卷包车间提供优质负压能源，而且为辅料制造中的滤棒生产提供了保障。

1　2BE1-253系列真空泵的基本结构

1.1真空泵的原理

叶轮偏心地安装在泵内，启动前向泵内注入大约二分之一的水，叶轮旋转时，水受离心力的作用在泵体壁内形成一个旋转的一个与泵壳形状接近的等厚度的封闭圆环，叶片及两端的分配器形成密闭的空腔；在前半转的旋转过程中，经过吸气孔吸气使得密封的空腔容积逐渐扩大，气体由吸气孔吸入；在后半转的旋转过程中，经过排气孔排气使得密封的空腔容积逐渐缩小，气体从排气端排出［2-3］。

1.22BE1真空泵的独特结构

1.2.12BE1的泵体

叶轮与泵体呈单偏心，叶轮旋转一周，进行一次吸气和排气。虽然部分单作用真空泵的泵体为圆形的，但所用真空泵的泵体也不一定是圆形的，比如2BE1型真空泵的泵体就是椭圆形的。

1.2.22BE1的辅助排气阀

2BE系列真空泵的排气系统采用独特的聚四氟乙烯结构。阀板覆盖在平圆盘外侧的排气孔上，并有其另一侧的不锈钢挡板定位，此阀板随入口压力的变化而改变其弯曲程度，使得泵送介质在达到出口压力时即可排出泵外。通过以上结构，使得真空泵达到了最佳的运行效率。

图1　真空泵的原理图

2　2BE1-253的基本参数

2.12BE1-253的运行参数

基本运行参数包括，最低吸入绝压，最大气量，泵转速，传动形式等，具体参数如下页表1所示。

2.22BE1-253基本性能参数

性能曲线（或称特性曲线），来反映液环泵主要参数之间的关系。性能曲线通常由制造厂提供，是通过试验，并经过必要的换算，给出规定条件下的性能曲线。

在应用时要特别注意的是这个规定的条件是否符合，如果不符合需要进行必要的换算，这些规定的条件是：液环泵以不变的规定转速工作，规定转速就是设计时确定的转速；液环泵以15°C的清洁水作为工作介质；液环泵所抽送的气体为20°C、相对湿度70%的空气且液环真空泵的排气压力为标准大气压。

表1　2BE1-253的运行参数

表2　2BE1-253性能曲线

2.32BE1-253基本尺寸参数

图2是水环泵的主要尺寸的示意图。图中给出叶轮、水环和泵壳之间的若干径向尺寸，图中各符号的意义如下：以及限定进、排气口位置的几个角度。

图2　2BE1-253基本尺寸参数

图中r1为叶轮轮毂的半径，m；r2为叶轮顶圆半径，m；w为叶轮的角速度，rad/s；e为叶轮的回转中心O与泵壳中心O′的距离，m；a为叶片插入液环的深度，m；δx为吸气口始端角，（°）；φx为吸气口末端角，（°）；φy为排气口始端角，（°）；δy为排气口末端角，（°）；β为叶片出口安放角，（°），即叶轮外圆上叶片切线与圆周速度的夹角；f为叶轮顶圆在AB断面处与泵体之间的径向间隙，m；R为泵体半径，m；z为叶片的数目；S为叶片在垂面内的截面面积，mm2。

2.3.12BE1-253角度的确定

吸气口终止的位置由角度α0（以AB为起点）来表示。它决定着吸气终了时小腔容积的大小。由于2BE1-253的叶轮为18个向前弯曲的叶片组成，所以其吸气起始角理论值可按（1）。

吸气口终止的位置是用来限定由排气侧至吸入侧的最小泄漏量的。对于弯曲的叶片，为防止气体的漏损，常使吸气口末端角小一些，所以由（2）式知，a0必定小于160°，实际测量的2BE1-253真空泵的a0为133°。

2.3.22BE1-253轮毂比的确定

叶宽度相同的条件下，水环泵的抽气量取决于工作腔月牙形空间的断面积。近似等于

3　结论

1）对2BE1-253的理论数据和实际数据进行了拟合，得到了部分真空泵的相关参数，对于以后的真空泵设计具有一定的参考价值。

2）利用有限元分析模块定性地分析了吸气管的受力状态，对吸气管等的安全设计和使用有一定的参考意义。

［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.计算机控制空气滤清器试验系统的研究［D］.济南:山东轻工业学院，2007.

［3］罗延民.如何提高水环式真空泵运行机械效率的探讨［J］.科技传播，2011（3）:56-57.

［4］杨乃恒.真空获得设备［M］.北京:冶金工业出版社，1987.

（编辑：刘楠）

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

李鹏（1991—），男，山东枣庄人，本科，三维CAD工程师，研究方向：机械设备