罗茨泵的最大允许压差(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)浙江真空设备集团有限公司 作者:罗根松

       罗茨真空泵是一种旋转式容积泵。根据工作压力范围的不同,分为低真空(直排大气)罗茨泵和中真空罗茨泵。直排大气罗茨泵根据冷却介质的不同,又可分为气冷式罗茨泵和(水冷)湿式罗茨泵。中真空罗茨泵不能承受高压差, 因此必须配备前级泵才能工作。

罗茨泵的最大允许压差

      最大允许压差是罗茨泵最重要的性能指标之一,它是指罗茨泵入口压力等于或低于1kPa时, 连续运转1h, 不发生故障所允许的出口压力和入口压力差值的最大值。最大允许压差是衡量罗茨泵能否在最大消耗功率和高温下无故障运转的重要指标, 也就是在最大消耗功率下考验罗茨泵的轴、转子、轴承和齿轮强度,转子、齿轮与轴之间联接的可靠性,在高温下考验罗茨泵的各部分间隙是否能保证正常运转。

     罗茨泵的消耗功率Nc为

罗茨泵最大压差 

式中   Sth ——罗茨泵的理论抽速,L/s 

         DP ——罗茨泵出口与入口的压力差, Pa 

       Gm ——机械效率,一般在0.85左右

       罗茨泵的功率消耗中主要是压缩功,随着压差的升高,它的压缩功也随着增大,而且有很大一部分压缩功转化为热能,因此压差愈大泵温也愈高。故罗茨泵允许的压差越大,允许的泵温越高,泵的工作就越可靠,德国“HEDRICH”公司样本中就指出,该公司罗茨泵的允许工作温度可达130℃。

       目前国内罗茨泵整体水平在最大允许压差这个指标上差距较大,指标偏低,因此运转的可靠性相对要差一些。西安一个厂原使用某厂生产的ZJ21200型罗茨泵,启动压力偏低,承受不了工作压力下的压差,经常发生故障。经多次修理也无济于事,因而转向我们公司要求提供性能优异、能连续工作的罗茨泵。我们实地观察后认为除ZJ21200泵性能较差之外,与前级泵的配比不合理,管道也过长,决定用高性能的ZJ2600型罗茨泵机组取代。该机组验收时在模拟工况下经受了300h连续运转的考验。其中1.3×E2Pa下运转14h,4×1E2Pa下运转8 h。用户安装使用后,无论在真空度、抽速及运转可靠性方面完全满足了生产工艺的要求。遂将其余9 套机组全部更新。从上述例子可看出,ZJ21200型罗茨泵如在4×E2Pa压力下运转8h,则压差达2.8×E3Pa, 而该泵最高允许工作温度为60℃,最大允许压差在(1.3~2) ×E3Pa之间,因此长时间运行必然会出问题。我们公司的ZJ21200A型罗茨泵最高允许工作温度为130℃,最大允许压差达5×E3Pa,而我们采用的高性能ZJ2600 型罗茨泵, 它的最大允许压差达5.5×E3 Pa,因此运转更可靠。

        最大允许压差试验时,按我公司内控标准(相当于国外同类产品先进指标)检测, 泵出口表面温度可达130~150℃, 内部转子温度高达150~170℃。考虑到泵体和转子的热膨胀,泵各部分之间间隙必须大到足以抵消热膨胀。但间隙过大, 必然导致零流量压缩比的下降,因此罗茨泵各部分间隙要适中,既能承受高压差考验,又要保证有较高的零流量压缩比。

      影响罗茨泵最大允许压差的间隙主要有三方面,

       一是转子与泵体之间的间隙, 高压差运转时, 罗茨泵出口处表面温度可达130~ 150℃。但入口处表面温度仅为50℃左右, 因此险情易出在泵体入口处与转子之间的间隙处。

      二是转子与侧盖处间隙,高温转子热膨胀时,转子的死端间隙基本不变,转子活端的间隙则急剧缩小,最易发生咬死现象。

       三是转子与转子之间的间隙,它首先要求设计出优良的转子型线以保证两转子在啮合过程中间隙均匀,其次是工艺和加工设备,要保证加工出的转子线型符合设计要求,这样才能避免运转中高温时转子与转子之间的摩擦与碰撞。

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