罗茨泵转子间隙的分配

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学 作者:杨乃恒

  由于罗茨泵腔内无油封,所以转子之间、转子与泵壳(端盖)之间存在一定的间隙。由于间隙的存在,会造成出口侧向抽气腔内返流,使容积效率下降。罗茨泵的实际抽速要低于理论抽速。 即:

S=Sth-ΔS

  其中ΔS包括以下几项内容,即

ΔS=ΔSF+ΔSSP+ΔSL+ΔSD

式中 ΔSF为充填损失,在抽气过程进行得非常快的时候,被抽气体来不及充填吸气腔,造成吸气腔内气体密度降低,使抽速降低。

  ΔSSP为间隙损失,经过转子的间隙由排气腔向吸入腔返流的气流量。

  ΔSL为漏气损失,由于泵体漏气和轴端漏气,有一定漏量进入泵的吸气腔,而使抽速下降。

  ΔSD为吸附损失。由于在排气侧转子表面吸附气体转到吸气侧表面气体解吸或润滑油蒸发进入泵腔,而引起抽速下降。

  这些损失之和构成抽气损失ΔS。其中每一项在ΔS中所占的比例与泵的结构和工作状态有关,特别是与吸入压力和排气压力有关。在整个工作压力范围内ΔSFΔSSP对抽速有所影响。然而ΔSLΔSD,在低压力范围内才有意义。测量指出在10-1Torr时,ΔSL+ΔSD之和在数量级上不超过理论抽速的1‰。因此这两项可以忽略。

  对于ΔSF来说,在吸气过程中,由吸入口流进吸气腔的气体量Q有最大理论值。

Qth=VOρs

  对于快速的吸气过程,被抽气体的密度ρs,由于压差的损失而减小到ρs'。因此ρs'= ρs-Δρs,从而和Qth相比流入的气体量减少ΔQ。

  一般转子的圆周速度u在50m/s以下,经实测其压差损失相对值(对27℃空气):

  在u=50m/s时   ΔPs/Ps=6.4E-3

  在u=30m/s时  ΔPs/Ps=2.4E-3

  在u=10m/s时  ΔPs/Ps=0.28E-3

  由此可见,u值越高,则ΔPs/Ps就越大,即ΔSF/Sth值也越大。

  在通常的圆周速度下工作ΔSF/Sth是很小的,故ΔSFSth相比只占6‰,故可以忽略不计。

  这样一来,总的抽速损失ΔS,实际上只是由间隙返流损失ΔSsp来决定的。ΔSsp是通过一组间隙(圆周间隙、转子间隙和端面间隙)的损失之和。

  间隙损失的大小除与转数、两侧的压力及温度有关外,还与间隙的尺寸有关,一般间隙尺寸是很小的如表2和表3所示。

  从表2可以看出:在位置1-6处,转子与泵体的径向间隙,测量的范围在0.02mm之间。在7-10及15-18位置处,在转子水平和垂直位置时轴承游动端的公差相同。而在11-14及19-22位置为轴承固定端的水平和垂直位置的公差范围相同,其值小于游动端的公差,23-38位置间隙是均匀的,各点位置均处在相同范围之内。

  罗茨泵的各间隙公差带可以参考表3数值。值得注意的是对传动齿轮的侧隙也有公差要求,因为它会影响两个转子的相位差。

  罗茨泵的实际抽速S可写成:

S=Sth-ΔSsp

  式中可通过间隙的返流量来计算, 即:

  其中为泵的各处间隙的总流导(l/s) ,P1,P2为泵入口压力与出口压力(Pa)

  经过代换,罗茨泵的实际抽速公式为:

  根据气流量恒等,可得到:SP1=SfP2,式中Sf前级泵的抽速(l/s)

  因此实际抽速S为:

   罗茨泵的实际抽速S和理论抽速Sth、间隙总流导CB和前级泵抽速Sf有关。

  罗茨泵的极限压力是指泵口密封,长时间运转,在泵口所能达到的稳定最低压力P10,这时前级泵也达到了极限压力P20,因为泵的有效抽气量Q为零。即

  由此可见罗茨泵的极限压力与前级泵的极限压力有关。

更多相关阅读:

罗茨泵转子型线的选择

罗茨泵转子间隙的分配

罗茨泵的转子间隙流导的计算

罗茨泵的压缩比

罗茨泵的常见冷却方法

罗茨泵的后冷却器的设计要求

罗茨泵的换热器的相关计算

 

  罗茨泵转子间隙的分配为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/pumps/jixie/081258.html

  与 机械真空泵 罗茨泵 转子间隙 相关的文章请阅读:

  机械真空泵http://www.chvacuum.com/pumps/jixie/