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单级罗茨真空泵

产品时间:2020-04-25 21:37

简要描述:

单级罗茨真空泵的工作原理对应于多级泵的工作原理,如中所述第4.5章。在罗茨真空泵中,两个同步反向旋转的转子(4)在壳体内无接触地旋转(图4.16)。转子具有8字形结构,并且通过一个...

详细介绍

  单级罗茨真空泵的工作原理对应于多级泵的工作原理,如中所述第4.5章。在罗茨真空泵中,两个同步反向旋转的转子(4)在壳体内无接触地旋转(图4.16)。转子具有8字形结构,并且通过一个狭窄的间隙彼此分开并与定子分开。它们的工作原理类似于具有一个两齿齿轮的齿轮泵,每个齿轮将气体从入口(3)泵送到出口(12)。一个轴由电机(1)驱动。另一根轴通过齿轮室中的一对齿轮(6)同步。润滑仅限于两个轴承和齿轮室,它们通过带有压缩环的迷宫式密封(5)与吸入室(8)隔离。由于吸入室内没有摩擦,罗茨真空泵可以在高转速(1,500–3,000转/分)下运行。没有往复质量也提供了无故障的动态平衡,这意味着罗茨真空泵尽管速度很高,但运行非常安静。

单级罗茨真空泵

  设计

  转子轴承安装在两个侧盖内。它们被设计为一侧为固定轴承,另一侧为活动(松散)轴承,以实现外壳和转子之间的不均匀热膨胀。轴承用油润滑,油通过防溅盘排到轴承和齿轮上。标准型号的传动轴外部馈通由浸在密封油中的FPM制造的径向轴密封环密封。为了保护轴,密封圈在保护套上运行,磨损时可以更换。如果需要对外部进行密封,泵也可以通过带罐的永磁联轴器来驱动。这种设计提供了泄漏率QiQi少于10个-6Pa m3s-1。

  泵性能,加热

  由于罗茨泵没有内部压缩或出口阀,当吸入室打开时,其气体体积会涌回吸入室,然后必须逆着出口压力重新排出。这种效应的结果是,特别是在入口和出口之间存在高压差的情况下,产生高水平的能量耗散,这导致泵在仅传输少量热量的低气流下显著升温。与外壳相比,旋转罗茨活塞相对难以冷却,因为它们实际上是真空隔热的。因此,它们比住房扩张得更多。为了防止接触或卡住,最大可能的压差以及耗散的能量由溢流阀(7)限制。它连接到泵送通道的入口侧和压力侧。当超过最大压差时,负重阀板打开,允许更多或更少部分的进气从压力侧回流到入口侧,具体取决于生产量。由于压差有限,标准罗茨泵不能逆着大气压力排放,需要前置泵。然而,即使在大气压下,带溢流阀的罗茨真空泵也可以与前级泵一起开启,从而从一开始就提高了泵送速度。这缩短了疏散时间。

  前置泵

  单级或两级旋转叶片泵或外部叶片泵用作油润滑前级泵。螺杆泵或多级罗茨泵可用作干式前级泵。诸如此类的泵组合可用于在低真空和中等真空范围内具有高泵送速度的所有应用。液环泵也可以用作前级泵。

  气体循环冷却罗茨泵

  为了使罗茨真空泵能在大气压力下工作,一些型号是气冷的,没有溢流阀(图4.17)。在这种情况下,从出口法兰(6)流过冷却器(7)的气体重新进入吸入室(4)的中部。这种人为产生的气流冷却了泵,使其能够在大气压力下压缩。气体入口由罗茨活塞控制,因此不需要任何额外的阀门。即使在极限压力下运行,也不可能出现热过载。

  图4.17显示了气体循环冷却罗茨真空泵的横截面。气流的方向从上到下是垂直的,使得入口气流中夹带的液体或固体颗粒向下流动。在第一阶段,通过活塞(1)和(2)的旋转打开腔室(3)。气体在压力下通过入口法兰(5)流入腔室p1p1。在第二阶段,腔室(3)相对于入口法兰和压力法兰密封。在阶段三中,冷却气体的入口(4)通过活塞的旋转打开。腔室(3)被填充至出口压力p2p2,气体向压力法兰前进。最初,吸入量不会随着罗茨活塞的旋转运动而改变。气体被流入的冷却气体压缩。罗茨活塞现在继续旋转(第四阶段),这种运动将现在压缩的气体在压力下通过冷却器(7)推向排放侧(第五阶段)p2p2。

  气冷罗茨泵可以在130至1013百帕的入口压力范围内使用。因为吸入室中没有润滑剂,所以它们不会排放任何雾或污染被泵送的介质。将其中两个泵串联起来,可以将最终压力降低到20至30百帕。结合额外的罗茨真空泵,极限压力可以降低到中等真空范围。

  泵送速度和压缩比

  罗茨泵的特征性能数据是泵送速度和压缩比。理论泵送速度Sth=S0Sth=S0是泵在没有反压力的情况下排出的体积流量。压缩比K0K0当在没有气体置换的情况下操作时(入口法兰关闭),取决于出口压力p2p2。泵送速度范围从200米3h-1到几千米3h-1。典型的K0K0值介于10和75之间。

  压缩比受到两种影响的负面影响:

  通过回流到活塞和壳体之间的间隙中

  通过吸附沉积在活塞出口侧表面上的气体,并在向吸入侧旋转后重新解吸。

  在出口压力为10的情况下-2对于1 hPa,分子流在密封间隙中占主导地位,由于其低电导率,导致回流较少。然而,通过吸附泵回的气体体积(与泵送的气体体积相比相对较高)降低了压缩比。

  K0K0在1至10 hPa范围内最高,因为由于泵密封间隙的入口压力低,分子流仍然占优势,因此回流很低。由于气体通过吸附的传输不是压力的函数,它不如通过泵速传输的压力成比例的气流重要。

  当压力超过10百帕时,间隙中出现层流,间隙的电导率显著增加,导致压缩比下降。这种效应在气体冷却罗茨泵中尤其明显,该泵的压缩比仅为大约K0K0= 10。

  间隙宽度对压缩比有很大影响。然而,由于活塞和壳体的热膨胀不同,它们不得低于某个最小值,以避免转子-定子接触。

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