機械泵

機械泵由電機和泵體兩大部分組成。普通型機械泵由電機通過皮帶帶動泵軸旋轉(zhuǎn)；直連型機械泵是電機直接與泵軸連接，無中間傳動環(huán)節(jié)。機械泵是利用氣體膨脹、壓縮、排出的原理，把氣體從容器里抽出的。之所以稱之為機械泵，是因為它是利用機械的方法，周期性地改變泵內(nèi)吸氣腔的容積，使容器中的氣體不斷地通過泵的進氣口膨脹到吸氣腔中，然后通過壓縮經(jīng)排氣口排出泵外。改變泵內(nèi)吸氣腔容積的方式有活塞往復(fù)式、定片式和旋片式，分別稱為往復(fù)式機械泵、定片式機械泵和旋片式機械泵。由于實際應(yīng)用中，旋片式機械泵使用較多，現(xiàn)以旋片式機械泵為例說明其工作原理。

• 成本低廉、經(jīng)濟耐用

• 工作范圍：大氣~低真空

• 極限真空： 10^-3 torr (0.1Pa)

• 缺點：返油、振動

旋片機械泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由圓柱空腔定子、偏心轉(zhuǎn)子、旋片、彈簧、頂蓋和排氣閥等零件組成。偏心轉(zhuǎn)子的頂端始終保持與泵體定子內(nèi)腔接觸，當(dāng)偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，始終沿定子的內(nèi)壁滑動。轉(zhuǎn)子上開有兩個滑槽，分別安裝一個旋片，中間有一個彈簧，當(dāng)旋片隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，借助彈簧張力和離心力，使兩旋片緊貼在定子內(nèi)壁滑動。整個空腔放在油箱內(nèi)。

兩個旋片把轉(zhuǎn)子、定子內(nèi)腔和定蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三個部分，分別叫做吸氣腔、壓縮腔和排氣腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，與進氣口相通的空間A的容積不斷地增大，A空間的壓強不斷地降低，當(dāng)A空間內(nèi)的壓強低于被抽容器內(nèi)的壓強，根據(jù)氣體壓強平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進吸氣腔A，此時壓縮腔B空間的容積正逐漸減小，氣體壓力不斷地增大，同時與排氣口相通的排氣腔C的容積進一步地減小，排氣腔C的空間壓強進一步地升高，當(dāng)氣體的壓強大于排氣壓強時，被壓縮的氣體推開排氣閥，穿過油箱內(nèi)的油層而排至大氣中。在泵的連續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，不斷地進行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達到連續(xù)抽氣的目的。 顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速愈快，則泵的抽速愈大。機械泵的轉(zhuǎn)速一般在450~1400r/min之間，因為轉(zhuǎn)速太高，密封極為困難。排氣閥浸在油里，以防止大氣流人泵中。為保證吸氣腔和排氣腔之間不漏氣，除保證緊密接觸之外，還采用蒸氣壓力較低且有一定薪度的專用機械泵油，并使油通過泵體上的間隙、油孔及排氣閥進人泵腔，使泵腔內(nèi)所有運動的表面被油覆蓋，形成了吸氣腔與排氣腔的密封。此外機械泵油還起著潤滑和幫助在氣體壓強較低時打開排氣閥門的作用。同時機械泵油還可充滿了一切有害空間，以消除它們對極限真空的影響。

上面討論的機械泵只有一個轉(zhuǎn)子，稱為單級旋片式真空泵，它所能達到的極限壓強為1Pa。為提高極限壓強，通常采用雙級泵結(jié)構(gòu)，即將兩個單級泵串聯(lián)起來，可使極限壓強達到

• 更換機械泵油

• 清潔抽氣入口處濾網(wǎng)

• 維護油過濾器濾芯

1、具有長軸的立式泵

由于一次系統(tǒng)的N a-24或者N a-22帶有放射性, 所以有關(guān)機械和管道系統(tǒng)通常都安放在混凝上制的厚屏蔽板的下方。傳動裝置考慮到維修方便而放在板上, 因此是立軸泵。葉輪和傳動裝置之間用長軸連接, 故存在一長軸的加工精度、熱膨脹的消除、軸承的支承方式以及振動等問題。

2、鈉潤滑軸承

如果用油作為與鈉接觸的軸承的潤滑劑, 則在高溫的鈉液中就要引起反應(yīng)而污染鈉, 它的生成物有可能堵塞鈉的流道。而且生成碳化物對于構(gòu)件材料為奧氏體系的不銹鋼也有滲碳的危險。所以軸承的潤滑不得不依靠鈉液本身。目前這種泵都采用靜力式鈉潤滑軸承。

使用靜力式軸承, 其中關(guān)鍵問題是為了形成鈉潤滑液膜, 必須選擇好軸和軸承的形狀及其間隙大小, 也要選擇好不至發(fā)生磨損和咬卡現(xiàn)象的軸和軸承零件的配合。

3、無泄漏軸封裝置

鈉如果漏到系統(tǒng)外與空氣中氧起反應(yīng),就要造成大災(zāi), 同時發(fā)生飛濺放射性物質(zhì)的危險。因此, 機械式泵必須要有軸封裝置,不使鈉從軸伸部分漏出。軸封裝置有: ( 1 ) 在軸封處的鈉液使之冷卻凝固( 和轉(zhuǎn)軸接觸的一部分溶融的鈉液起潤滑作用) , 以此保持密封, 屬于冷凝密封裝置。( 2 ) 軸伸部分設(shè)在復(fù)蓋在鈉液面上的惰性氣體保護層的上部, 采用機械密封以防止惰性氣體及鈉蒸氣的泄漏, 成為自由液面型密封裝置。在初始階段曾采用過前一種密封形式, 最近則完全采用后一種形式。自由液面型裝置, 存在著鈉蒸發(fā)及由此而產(chǎn)生的咬卡等問題。

采用機械密封時潤滑油一般沒有泄漏, 對氣壓也有軸封作用, 但有必要做成耐熱性結(jié)構(gòu)。即使萬一潤滑油從機械密封處泄漏, 也必須予以排除, 決不能讓它與鈉接觸。這樣潤滑系統(tǒng)由于容易出事故而成為一個重要的問題。

4、熱膨脹和熱變形

應(yīng)當(dāng)考慮消除轉(zhuǎn)動部件和固定部件之間產(chǎn)生的熱變形的結(jié)構(gòu), 以及為了冷卻和隔熱的裝置。因為轉(zhuǎn)軸長, 即使微小的變形也會引起振動和咬卡現(xiàn)象。

5、抽出內(nèi)件的結(jié)構(gòu)

為了維修方便, 必須能將鈉液排凈, 并使軸連同葉輪等主要內(nèi)件能夠抽出。這樣一來, 泵殼和軸封部分的泄漏量就要大些, 再加上充分考慮變形, 則必須從結(jié)構(gòu)、零件的加工及配合精度等方面加以解決。

6、泵的材質(zhì)

用于一次系統(tǒng)的泵, 全以奧氏體系不銹鋼為主, 在二次系統(tǒng)用的泵也有應(yīng)用鉻鋁鋼材料的。鈉潤滑的軸以及軸承, 考慮到與鈉的共存性, 采用奧氏體不銹鋼、斯太立特鎢鉻鉆合金、科羅莫尼銅鎳合金以及耐蝕耐熱鎳基合金的組合。

7、轉(zhuǎn)數(shù)的控制

由于在反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)鈉回路中的大型鈉閥門存在不少問題, 因此應(yīng)以力求避免使用閥門為原則, 而靠控制泵的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)流量。

8、預(yù)熱

當(dāng)鈉充滿泵時, 首先必須將泵預(yù)熱到鈉融點(約98 t ) 以上。由于泵殼形狀復(fù)雜,如果加熱不均勻, 勢必會產(chǎn)生變形, 因此要設(shè)計均勻加熱的方法。