罗茨真空泵试验方法的研究

2011-08-25 王西龙浙江真空设备集团有限公司

　　罗茨泵的抽气速率和极限压力是泵的主要性能，但它在很大程度上要依赖于前级泵的型式和性能，因此它并不是罗茨泵本身特有的性能。能代表罗茨泵特征性能，而又与前级泵无关的是零流量压缩比、最大允许压差与溢流阀压差、漏率和噪声，它们与罗茨泵的真空状态、抽气性能和运行质量有着极其密切的关系。文中对特征性能的试验方法和装置进行了分析和研究，提出了有异于国内外现行标准的，更精粹、独特的见解。

　　抽气速率和极限压力是罗茨泵的主要性能参数，但它不是罗茨泵本身特有的性能参数，而是罗茨泵和各种前级泵所组成的机组的性能参数。真正能反映罗茨泵特征性能，而又与前级泵无关的性能参数是零流量压缩比、最大允许压差与溢流阀压差、漏率和噪声。它们能真实反映罗茨泵的真空状态、抽气性能和运转的可靠性、稳定性。

　　气冷式罗茨泵可以单台直排大气，这与普通罗茨泵有所区别，但由于消耗功率较大，一般均采用多台串联或以其它泵作前级，组成多级罗茨机组，此时气冷式罗茨泵成了机组的主泵，它的运转状态就与普通罗茨泵相同了。

　　目前国内外有关罗茨泵的试验（验收）标准尚有不少不明之处和不足之处，有望通过试验、对比和分析，提出新的见解。

1、零流量压缩比K0 测试和研究

1.1、测试装置对零流量压缩比K0 测试的影响

1.1.1、罗茨泵进口测试罩对K0 测试的影响

　　测试罩的作用是稳定压力，所以从理论上说测试罩的容积越大越好，但在现实中是不可能的。即使国内外标准所规定的罩的容积至少应为泵腔有效容积的5 倍，这对中小型泵而言毫无疑议，但对5000 L/s 以上的大型泵则就显得太大了，这么重的罩压在中空的罗茨泵上，一不小心就可能把泵压变形了。测试罩究竟取多大为好，国际真空界对此也有争论。为此我们在ZJ-600 型罗茨泵上做了直径为400 mm 和200mm 的测试罩的对比试验，400 mm 测试罩的容积正好是标准所要求的5 倍，而200 mm 测试罩的容积只有0.56 倍。用这二种测试罩测试零流量压缩比K0 的对比数据见表1，测试仪器为MKS 公司的626A 型电容压力传感器（0.1、10、100、1000）和PDR2000 型双通道电源和显示仪。

罗茨泵进口测试罩对K0 测试的影响

表1 罗茨泵进口测试罩对K0 测试的影响

　　试验的对比数据表明，容积相差很大的二种测试罩所测得的零流量压缩比K0 值没有明显差别，对泵的极限压力的测量也没有影响。我们的看法是对中小型罗茨泵按罩的容积不小于5 倍泵腔容积的规定执行，对于5000 L/s 以上的大泵的测试罩容积可适当放宽至2~3 倍。

3、漏率的测试

　　漏率系指在规定条件下，一种特定气体通过漏孔的流量。

　　罗茨泵的漏率与极限压力有直接关系，在极限压力下运转的罗茨泵中，它的气体状态已接近分子流，气体的分子自由程较大，气体分子不易穿透转子与各相关零部件之间的间隙，也就是说此时间隙对极限压力的影响已极其微小，能影响极限压力的因素就只有漏率了。所谓罗茨泵达到了极限压力，就是渗漏进入罗茨泵的气体与罗茨泵抽出的气体达到了动态平衡，进入了相对稳定状态。

　　罗茨泵漏率的测试方法有关阀测漏法和氦质谱测漏法二种。

3.1、关闭测漏法

(a) 测试装置

　　测试装置由罗茨泵、测试罩、前级泵、真空阀门、管路和真空计组成。