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三種方案介紹伊萊茨ELIVAC羅茨泵結(jié)構(gòu)布置
羅茨真空泵的兩個轉(zhuǎn)子在泵體中如何布置,,決定了泵的總體結(jié)構(gòu),。國內(nèi)外羅茨真空泵的總體結(jié)構(gòu)布置一般有三種方案:
1,、立式:兩個轉(zhuǎn)子的軸線呈水平安裝,,但兩個轉(zhuǎn)子軸線構(gòu)成的平面與水平面垂直,,這種結(jié)構(gòu),泵的進排氣口呈水平設(shè)置,,裝配和連接管道都比較方便,。但其缺點是泵的重心太高,在高速運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性差,,所以除小規(guī)格的泵外,,采用這種結(jié)構(gòu)型式的不太多。
2,、臥式:兩個轉(zhuǎn)子的軸線呈水平安裝,,兩個轉(zhuǎn)子軸線構(gòu)成的平面成水平方向,這種結(jié)構(gòu)的泵的進氣口在泵的上方,,排氣口在泵的下方(也有與此相反的),。下邊的排氣口一般為水平方向接出,所以進排氣方向是相互垂直的,。排氣口接一個三通管向兩個方向開口,,一端接排氣管道,另一端死或接旁通閥時使用,。這種結(jié)構(gòu)的特點是重心低,,高速運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性好。國內(nèi)外大中型泵多采用此種結(jié)構(gòu)型式,。
3,、豎軸式:國外有的羅茨泵的兩個轉(zhuǎn)子軸線與水平面垂直安裝。這種結(jié)構(gòu)的裝配間隙容易控制,,轉(zhuǎn)子裝配方便,占地面積小,,但齒輪等傳動機構(gòu)裝拆不便,,潤滑裝置也較復雜。
當總體結(jié)構(gòu)決定后,,泵體本身的結(jié)構(gòu)與形狀也就相應地決定了,。
4、帶溢流閥的羅茨泵:為了防止超載引起事故,,羅茨泵上裝有一個比較可靠的安全保護器,,即在旁通管路上裝有一個溢流閥。排氣口處于規(guī)定壓力時,,溢流閥是關(guān)閉的,。當其排氣口壓力超過規(guī)定壓力時,,則溢流閥的閥門自動被頂開而產(chǎn)生溢漢,排氣口壓力變正常后,,溢流閥再自行關(guān)閉,。它能自動調(diào)節(jié),也是泵的允許壓差裝置,,因此溢流閥的好處是使羅茨泵能連同前級泵一起,,在各種壓力范圍內(nèi)能連續(xù)運轉(zhuǎn)。采用這種設(shè)計,,能使真空容器在粗真空狀態(tài)的抽氣停息時間可縮短30~50%.對于比較大的泵,,溢流閥安裝在泵體外邊的旁通管路上,在比較小的泵上,,溢流閥則是裝在泵殼內(nèi)的,。
5.帶蒸汽冷凝器的羅茨泵:在需要抽吸蒸汽情況下,抽氣機組必須設(shè)計會使蒸汽冷凝的冷凝器,,這個冷凝器可裝在泵之前或裝在泵之后,,而不裝在羅茨泵的泵體上。在某種情況下,,冷凝特升化吸熱能夠減少羅茨泵發(fā)熱,。假設(shè)采用了復式冷凝器,在維修時可用適當?shù)娜軇┣宄酃?,蒸汽就能順暢地在導管中流動?/span>
冷卻裝置
1,、空氣冷卻:羅茨真空泵由于輸送和壓縮氣體而產(chǎn)生熱量,這些熱量必須從轉(zhuǎn)子傳至殼體而散發(fā),。但在低壓下,,氣體對熱的傳導和對流性能極差,致使轉(zhuǎn)子吸收的熱量不易散出,,造成轉(zhuǎn)子溫度永遠高于殼體的溫度,。由于轉(zhuǎn)子的熱膨脹,使轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間,、轉(zhuǎn)子與泵殼間的間隙減少,,特別在壓差也高的情況下,尤為嚴重,,甚至造成轉(zhuǎn)子卡死,,使泵損壞。為了使羅茨泵在較高的壓差下工作,,以擴大使用范圍,,增加泵的可靠性,就必須設(shè)法散出轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量,,也就是說要對轉(zhuǎn)子進行冷卻,。
為了理解空氣冷卻的實質(zhì),,先來看一下氣體在羅茨真空泵排氣一側(cè)的流動情況,在羅茨真空泵中吸入氣體被壓縮的過程不是連續(xù)的,,而是突然的,。吸入氣體隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而被封閉于腔內(nèi),又隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),,使腔內(nèi)的氣體突然與排氣口接通,。由于排氣一側(cè)的氣體壓力較高,排氣口處的氣體就向腔中返沖,,然后又隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)趕排出泵外,。這樣的過程在每旋轉(zhuǎn)一周中兩個轉(zhuǎn)子共進行四次排氣過程。
從上述氣體的流動情況可以設(shè)想:假若每次返沖到泵腔中的氣體是冷的,,則可以在高溫的泵腔內(nèi)吸收大量的熱量,,這些吸收了熱量的氣體又在轉(zhuǎn)子的繼續(xù)壓縮中排出,從而會達到轉(zhuǎn)子冷卻的目的,。
空氣冷卻就是運用上述原理,。在泵的排氣口處設(shè)置密集的冷卻片,冷卻片用冷水管進行冷卻,,或在泵的排氣口處直接安裝冷卻水管,,這樣排氣口處的氣體就會降溫,這種冷卻方法能有效地散出羅茨泵轉(zhuǎn)子在壓縮氣體中所產(chǎn)生的執(zhí)量,。而且當排氣壓力較高時,,因氣體分子的密度大,使熱傳導性能更好,,其冷卻效果也好些,。使用這種方法能保證泵在較高的壓差下作,實驗證明,,一臺羅茨泵在30Torr壓差下運轉(zhuǎn)6h,,其轉(zhuǎn)子在外殼的溫度差為22度,當在排氣口處安裝冷卻器后,,在85Torr壓差下長其運轉(zhuǎn),,其溫差也不超過17度。一般說來,,羅茨真空泵采用空氣冷卻之后,可將壓差提高80Torr,,而不加冷卻器一般只能達到15~30Torr,。
這種冷卻方法與環(huán)境溫度有關(guān)系,環(huán)境溫度高吸入的氣體溫度就高,。則冷卻效果就不好,。此外,,這種方法只能避免高壓差產(chǎn)生的高熱,而不能防止泵壓縮過程中發(fā)熱,,而引起間隙變小的問題,,所以受泵本身間隙的限制。
2,、轉(zhuǎn)子的內(nèi)部冷卻:為了使羅茨真空泵在更高壓差下工作,,可采取更有效的冷卻方法,即將轉(zhuǎn)子用循環(huán)油冷卻,,在泵軸兩端分別有油孔,、油徑軸頭打入,經(jīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)壁再從另一端排出,。冷卻油除冷卻轉(zhuǎn)子外,,還潤滑齒輪和軸承。這種冷卻效果較好,,泵在運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子溫度低于外殼溫度,,大泵常采用這種方式。例如在80Torr壓差下工作時,,羅茨真空泵轉(zhuǎn)子溫度較外殼低78度,,同時還發(fā)現(xiàn)泵負荷越重時,則間隙越大,,這是因為轉(zhuǎn)子用油冷卻,,溫度比殼體低,負荷越大,,殼體膨脹越厲害,,軸間距加大,所以間隙會增大,。
由于負荷大,,轉(zhuǎn)子和殼體溫差不斷增高,使間隙不斷增大,,這會使首逆流增大,,引起羅茨真空泵抽速下降。為了克服這個缺點,,羅茨泵在高負荷下工作時,,需要采用有效措施,一般是將羅茨真空泵的外殼和轉(zhuǎn)子同時采用油循環(huán)系統(tǒng)進行冷卻,。
3,、轉(zhuǎn)子的油膜冷卻:這種冷卻方法是在羅茨真空泵入口處連接一個輸油管,用均勻滴下的冷卻油帶走轉(zhuǎn)子的熱量。油經(jīng)過濾器器,、冷卻器,,通過密封良好的油泵,再經(jīng)過辦輸油管將油送到泵的入口,。油滴到轉(zhuǎn)子上之后,,隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而均面在轉(zhuǎn)了子的表面上。這不僅將轉(zhuǎn)子的熱量帶走,,同時在兩個轉(zhuǎn)子表面上形成油膜,,防止氣體的逆流,而且還能將轉(zhuǎn)子表面上依附的微細塵埃帶走,。在泵的出口處設(shè)有油槽,,收集廢油,經(jīng)過過濾,,冷卻后重新循環(huán)使用,。此種方法效果良好。但由于泵內(nèi)有油,,失去了羅茨泵無油蒸汽污染真空系統(tǒng)的特點,。再則油具有一定的粘度,對高速旋轉(zhuǎn)的羅茨泵轉(zhuǎn)子增加了不少的摩擦力,,當然使泵的功率消耗增加,。
所使用的油,要求飽和蒸汽壓應盡量代,。
4,、水冷卻:所謂濕式羅茨真空泵,即是由間級或雙級泵吸入的空氣經(jīng)壓縮后,,通過綜合吸收及有相位差的組合消音器傳送,。將微量的水注入泵內(nèi),便能消除因壓縮空氣而產(chǎn)生的熱量,。吸入水管裝在單級或雙級泵組的吸氣端并連接到真空泵的進氣口上,。水是靠真空泵產(chǎn)生的真空度而吸入,真空度越大,,吸入水量就越高,。用一只簡單的調(diào)節(jié)閥門便能保證最佳的吸入量,吸入水的溫度應保持在20度左右,,要清潔,,無鈣質(zhì)。
羅茨泵結(jié)構(gòu)特點
(1)在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速,;
(2)轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對稱性,,故振動小,,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),。轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子和殼體間均有間隙,,不用潤滑,摩擦損失小,,可大大降低驅(qū)動功率,,從而可實現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速;
(3)泵腔內(nèi)無需用油密封和潤滑,,可減少油蒸氣對真空系統(tǒng)的污染,;
(4)泵腔內(nèi)無壓縮,無排氣閥,。結(jié)構(gòu)簡單,、緊湊,對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感,;
(5)壓縮比較低,,對氫氣抽氣效果差;
(6)轉(zhuǎn)子表面為形狀較為復雜的曲線柱面,,加工和檢查比較困難,。羅茨真空泵近幾年在國內(nèi)外得到較快的發(fā)展。在冶煉,、石油化工,、電工、電子等行業(yè)得到了廣泛的應用,。
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