湿式罗茨真空泵特征性能研究

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

  本文论述了能效比高、节能效果显著的湿式罗茨真空泵的工作和结构特点,对新制订的“湿式罗茨真空泵”标准的各项基本参数进行了讨论和分析,提出了消声型气水分离器,它既能消声又起气水分离作用,消声量达20~30 dB(A)。

  湿式罗茨真空泵属于直排大气的罗茨泵,它的特点是工作中向泵腔内注入少量的液体,一方面起冷却作用,更重要的是起液封作用,提高了泵的容积效率,因此被称之为湿式罗茨泵。由于具有结构简单、抽气性能良好、节能效果显著等优异特点,湿式罗茨真空泵不但在国外早已广泛应用,国内也已得到普遍应用,并且使用范围和市场需求量在进一步扩大。

1、概述

  多年来由于没有统一的湿式罗茨泵标准,不同行业、不同企业各行其是,产品规格品种繁多,性能要求高低不一,考核指标不够完整,既影响了产品质量的提高,又给用户的选用和使用带来许多麻烦。原轻工部有一个QB/T 1444-1992“轻工专用两叶罗茨真空泵”标准,它的基本参数如表1 所示。

表1 基本参数(QB/T 1444-1992)

湿式罗茨真空泵特征性能研究

  可以看出,上述标准毕竟已有些20 多年没有修订过,各项性能指标也已比较陈旧,尤其是转速特别低,一些泵的配用功率也与实际功耗有一定距离,更重要是缺少考核泵的结构强度和运转可靠性的关键指标,定义也不够明确。如“额定真空度”,不知是基础压力还是允许使用压力或是推荐使用压力;“额定抽速”是指什么抽速,是泵必须达到的抽速,还是什么入口压力下的抽速;转速也太低,只有400~800 r/min,因此真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为泵的体积也必然比较庞大。

  为了改变这种状态,我们认真研究了国外有关公司湿式罗茨泵的各种资料,对相关样机进行了试验和对比,结合国内具体情况,起草了“湿式罗茨真空泵”标准,规定了泵的特征性能指标,以规范泵的设计和制造,统一技术参数和检验规则,为生产、质量监督、成果鉴定和产品选型提供有效依据。该标准已经标准会议审查通过。

2、湿式罗茨真空泵的结构型式和基本参数

  湿式罗茨真空泵的结构型式是泵内装有两个同步反向旋转的叶形转子,转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触、泵入口充入少量封水的一种变容真空泵。转子可以是二叶或三叶型,叶形可以是直叶或者是斜叶。泵的基本参数如表2所示。

表2 湿式罗茨真空泵的基本参数

湿式罗茨真空泵的基本参数

  湿式罗茨真空泵的转速总的趋向是向高速发展,因此不宜作过多的限制,这也有利于将泵的转速作适当的提高或降低,以增加抽速的挡次,满足用户的需要,国内外生产厂商几乎都采用这种方法。

3、湿式罗茨真空泵的使用压力范围

  推荐的使用压力范围的原则是:在节能的前提下,湿式罗茨泵可以长期和正常工作的压力范围。在这个压力范围内抽速曲线平缓,并达到了泵的最大抽速区域,同时功率消耗合理,运转平稳可靠(见图1)。

湿式罗茨真空泵特征性能研究

图1 抽速—入口压力、功率—入口压力曲线

  单台湿式罗茨泵的推荐使用压力范围为4×104~1×105 Pa,二台湿式罗茨泵串联时的推荐使用压力范围为4×103~4×104 Pa,也可以将三台湿式罗茨泵串联使用,但这种情况不多。这样可充分发挥泵的抽速,而且把功率限制在合适的范围内。从图1 上可以明显看出,湿式罗茨泵双级串联具有抽速范围广,节能效果显著的优势,虽然一次性投资大一些,但从节能的观点出发,在很短的时间内又能及时收回投资,是一种很好的配置方案。

4、湿式罗茨真空泵的最大抽速与规定压力(4×104Pa)下的抽速

  在最大抽速与规定压力(4×104 Pa)下的抽速决定以后,就规定了抽速曲线的走向,也就基本上决定了泵的抽气性能。这一点非常重要,不但是考核泵质量的重要指标,也为用户和设计人员对泵的选型提供了可靠的依据。抽速是湿式罗茨泵主要的特征性能指标之一,它取决于泵相对转动零部件之间的间隙和转速。要保证泵的抽气性能,首先要控制好转子与转子之间、转子与泵体之间、转子与侧盖之间的间隙。转子与转子之间的间隙取决于转子型线的设计,它要保证转子与转子的啮合过程中间隙均匀一致。由于湿式罗茨泵有封水进行冷却,因此在保证泵的运转可靠性和有利于粉尘排放