無氣鎮的油封式旋片機械泵的抽氣過程如圖2所示。在圖2上所示的符號: 1→2為吸氣過程; 2為第二個旋片隔斷吸氣管路; 2→3泵腔容積繼續增大; 3泵腔處于最大工作容積; 3→4為泵腔工作容積縮小到位置2 時的容積大小; 4→5為壓縮過程; 5排氣閥被打開; 5→ 6為排氣過程。

圖2　無氣鎮的油封式旋片泵的抽氣過程示意圖

        氣鎮式油封旋片的抽氣過程如圖3 所示。圖3 上所示的符號:1→2 為吸氣過程; 2 為第二個旋片隔斷吸氣管道; 2→3 泵腔工作容積繼續增大; 3 泵腔處于最大工作容積; 3→4 泵腔工作容積縮小到位置2 時工作容積大小; 3’開始摻氣; 4→5 在摻氣的條件下進行壓縮; 5排氣閥打開; 5→6 蒸汽與摻入氣體一起排除泵外。

圖3　氣鎮式油封旋片泵的抽氣過程示意圖

         油封機械泵是將吸入氣體壓縮到頂開排氣閥片時的排氣壓力為止, 從而將氣體排至大氣中。這種抽氣過程所需的功率, 要克服轉子和滑片運動的摩擦阻力和壓縮, 輸送氣體所需的功率。若泵軸轉速一定, 則摩擦功也一定, 因此泵所耗的功率是與泵的入口壓力變化相關的。油封機械泵的PV 圖如圖4 所示。

        圖4上的符號與圖2、3上的符號相對應。泵的吸氣、壓縮及排氣一個工作循環如圖4的PV圖表示, 吸入壓力為p1,泵腔工作容積V由1→2點,容積增加,氣體被吸入, 在2點泵腔與吸氣口隔離, 而2→3泵腔容積繼續增大, 3→4泵腔工作容積縮小到位置2 時的容積大小, 3’ 則開始摻氣, 3’→ (5)在摻氣條件下進行壓縮。而4→5為多變壓縮過程; 4→A則為等溫壓縮過程; 4→B 為斷熱壓縮過程。5 點排氣閥開始打開, 5→6 為向大氣中排氣。到6點排氣結束。

圖4　油封機械泵的PV 圖

          在圖4 上1→2→5→6→1 所包圍的斜線面積,相當于對吸入氣體所做的功, 面積1→3’→ (5) →6→1, 相當于氣鎮泵壓縮功。

          實際上泵內的壓縮功, 絕熱壓縮發熱, 由金屬泵殼和泵油的傳熱、空冷或水冷將熱量帶走, 其壓縮過程屬于多變壓縮(即1. 4≥n> 1)。泵每一個循環的有效功的計算式為

        由(13) 式可以看出,N n 與吸入壓力p 有關。如圖5 所示。

        吸入壓力高時和吸入壓力低時所需的功率差別是很大的。因為等溫壓縮n=1, 而絕熱壓縮n=1.4。其壓縮功率將n 值代入, 即可得到等溫壓縮功率和絕熱壓縮功率的表達式。通過對N n 和p 的關系式求導數, 求得N nm ax 時對應的入口壓力p※值。

圖5　吸氣壓縮過程的PV 圖

             p ※=p a /n^{(n/n- 1)}

         式中p3為Nnmax時的入口壓強。pa為排氣壓力, 這個值與當地大氣壓力和排氣伐片上彈簧壓力大小有關。通常p a≥760托。參考工控論壇上的資料介紹pa=760～1100 托,pa值大則會使功率增加。