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羅茨真空泵廠(chǎng)家講解其工作原理及作用特點(diǎn)、結構圖

更新時(shí)間:2023-11-03      點(diǎn)擊次數:1171
  羅茨真空泵在石油、化工、塑料、農藥、汽輪機轉子動(dòng)平衡、航空航天空間模擬等裝置上得到了長(cháng)期運行的考驗,所以應該在國內大力推廣和應用。同時(shí)也廣泛用于石油、化工、冶金、紡織等工業(yè)。真空泵配件作為真空泵消音器,用于真空泵的噪聲治理。下面羅茨真空泵廠(chǎng)家給大家分享一下工作原理及作用特點(diǎn)、結構圖。
 
  羅茨泵是一種無(wú)內壓縮的真空泵,通常壓縮比很低,故高、中真空泵需要前級泵。
 
  靠泵腔內一對葉形轉子同步、反向旋轉的推壓作用來(lái)移動(dòng)氣體而實(shí)現抽氣的真空泵。
 
  羅茨真空泵是指具有一對同步高速旋轉的鞋底形轉子的機械真空泵,此泵不可以單獨抽氣,前級需配油封、水環(huán)等可直排大氣。
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  它的結構和工作原理與羅茨鼓風(fēng)機相似,工作時(shí)其吸氣口與被抽真空容器或真空系統主抽泵相接。這種真空泵的轉子與轉子之間、轉子與泵殼之間互不接觸,間隙一般為0.1~0.8毫米;不需要用油潤滑。轉子型線(xiàn)有圓弧線(xiàn)、漸開(kāi)線(xiàn)和擺線(xiàn)等。漸開(kāi)線(xiàn)轉子泵的容積利用率高,加工精度易于保證,故轉子型線(xiàn)多用漸開(kāi)線(xiàn)型。
 
  兩個(gè)轉子在泵體中如何布置,決定了泵的總體結構。國內外羅茨真空泵的總體結構布置一般有三種方案:
 
  1、立式:兩個(gè)轉子的軸線(xiàn)呈水平安裝,但兩個(gè)轉子軸線(xiàn)構成的平面與水平面垂直,這種結構,泵的進(jìn)排氣口呈水平設置,裝配和連接管道都比較方便。但其缺點(diǎn)是泵的重心太高,在高速運轉時(shí)穩定性差,所以除小規格的泵外,采用這種結構型式的不太多。
 
  2、臥式:兩個(gè)轉子的軸線(xiàn)呈水平安裝,兩個(gè)轉子軸線(xiàn)構成的平面成水平方向,這種結構的泵的進(jìn)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(jìn)排氣方向是相互垂直的。排氣口接一個(gè)三通管向兩個(gè)方向開(kāi)口,一端接排氣管道,另一端死或接旁通閥時(shí)使用。這種結構的特點(diǎn)是重心低,高速運轉時(shí)穩定性好。國內外大中型泵多采用此種結構型式。
 
  3、豎軸式:國外有的羅茨泵的兩個(gè)轉子軸線(xiàn)與水平面垂直安裝。這種結構的裝配間隙容易控制,轉子裝配方便,占地面積小,但齒輪等傳動(dòng)機構裝拆不便,潤滑裝置也較復雜。
 
  當總體結構決定后,泵體本身的結構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(gè)比較可靠的安全保護器,即在旁通管路上裝有一個(gè)溢流閥。排氣口處于規定壓力時(shí),溢流閥是關(guān)閉的。當其排氣口壓力超過(guò)規定壓力時(shí),則溢流閥的閥門(mén)自動(dòng)被頂開(kāi)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(dòng)調節,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,在各種壓力范圍內能連續運轉。采用這種設計,能使真空容器在粗真空狀態(tài)的抽氣停息時(shí)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,抽氣機組必須設計會(huì )使蒸汽冷凝的冷凝器,這個(gè)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。假設采用了復式冷凝器,在維修時(shí)可用適當的溶劑清除污垢,蒸汽就能順暢地在導管中流動(dòng)。
 
  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,致使轉子吸收的熱量不易散出,造成轉子溫度永遠高于殼體的溫度。由于轉子的熱膨脹,使轉子與轉子間、轉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,就必須設法散出轉子產(chǎn)生的熱量,也就是說(shuō)要對轉子進(jìn)行冷卻。
 
  為了理解空氣冷卻的實(shí)質(zhì),先來(lái)看一下氣體在羅茨真空泵排氣一側的流動(dòng)情況,在羅茨真空泵中吸入氣體被壓縮的過(guò)程不是連續的,而是突然的。吸入氣體隨轉子轉動(dòng)而被封閉于腔內,又隨轉子的旋轉,使腔內的氣體突然與排氣口接通。由于排氣一側的氣體壓力較高,排氣口處的氣體就向腔中返沖,然后又隨著(zhù)轉子的旋轉而被驅趕排出泵外。這樣的過(guò)程在每旋轉一周中兩個(gè)轉子共進(jìn)行四次排氣過(guò)程。
 
  從上述氣體的流動(dòng)情況可以設想: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吸收大量的熱量,這些吸收了熱量的氣體又在轉子的繼續壓縮中排出,從而會(huì )達到轉子冷卻的目的。
 
  空氣冷卻就是運用上述原理。在泵的排氣口處設置密集的冷卻片,冷卻片用冷水管進(jìn)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(huì )降溫,這種冷卻方法能有效地散出羅茨泵轉子在壓縮氣體中所產(chǎn)生的執量。而且當排氣壓力較高時(shí),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(shí)驗證明,一臺羅茨泵在30Torr壓差下運轉6h,其轉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(cháng)其運轉,其溫差也不超過(guò)17度。一般說(shuō)來(lái),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(guò)程中發(fā)熱,而引起間隙變小的問(wèn)題,所以受泵本身間隙的限制。
 
  2、轉子的內部冷卻: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)轉子內壁再從另一端排出。冷卻油除冷卻轉子外,還潤滑齒輪和軸承。這種冷卻效果較好,泵在運轉時(shí)轉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(shí),羅茨真空泵轉子溫度較外殼低78度,同時(shí)還發(fā)現泵負荷越重時(shí),則間隙越大,這是因為轉子用油冷卻,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(huì )增大。
 
  由于負荷大,轉子和殼體溫差不斷增高,使間隙不斷增大,這會(huì )使首逆流增大,引起羅茨真空泵抽速下降。為了克服這個(gè)缺點(diǎn),羅茨泵在高負荷下工作時(shí),需要采用有效措施,一般是將羅茨真空泵的外殼和轉子同時(shí)采用油循環(huán)系統進(jìn)行冷卻。
 
  3、轉子的油膜冷卻:這種冷卻方法是在羅茨真空泵入口處連接一個(gè)輸油管,用均勻滴下的冷卻油帶走轉子的熱量。油經(jīng)過(guò)濾器器、冷卻器,通過(guò)密封良好的油泵,再經(jīng)過(guò)辦輸油管將油送到泵的入口。油滴到轉子上之后,隨著(zhù)轉子的旋轉而均面在轉了子的表面上。這不僅將轉子的熱量帶走,同時(shí)在兩個(gè)轉子表面上形成油膜,防止氣體的逆流,而且還能將轉子表面上依附的微細塵埃帶走。在泵的出口處設有油槽,收集廢油,經(jīng)過(guò)過(guò)濾,冷卻后重新循環(huán)使用。此種方法效果良好。但由于泵內有油,失去了羅茨泵無(wú)油蒸汽污染真空系統的特點(diǎn)。再則油具有一定的粘度,對高速旋轉的羅茨泵轉子增加了不少的摩擦力,當然使泵的功率消耗增加。
 
  結構特點(diǎn)
 
  (1)在較寬的壓力范圍內有較大的抽速;
 
  (2)轉子具有良好的幾何對稱(chēng)性,故振動(dòng)小,運轉平穩。轉子間及轉子和殼體間均有間隙,不用潤滑,摩擦損失小,可大大降低驅動(dòng)功率,從而可實(shí)現較高轉速;
 
  (3)泵腔內無(wú)需用油密封和潤滑,可減少油蒸氣對真空系統的污染;
 
  (4)泵腔內無(wú)壓縮,無(wú)排氣閥。結構簡(jiǎn)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)轉子表面為形狀較為復雜的曲線(xiàn)柱面,加工和檢查比較困難。羅茨真空泵近幾年在國內外得到較快的發(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。
 
  羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制,以及化工、食品、醫藥工業(yè)中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。真空泵配件為用于真空泵噪聲治理的,真空泵消音器。
 
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