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1、罗茨真空泵机组分析及三维设计上海医疗器械高等专科学校毕业论文罗茨真空泵机组三维设计及分析姓 名：詹玉 系 部：医疗器械工程系 专 业：医疗器械制造与维护 班 级：11医械创新二班 指导教师：朱培勤 完成日期 2014年6月6日罗茨真空泵机组分析及三维设计摘 要罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨鼓风机演变而来的。根据罗茨真空泵工作范围的不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空多级罗茨泵真空设备的一种。罗茨泵(roots-type pump) 是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。本毕业论文设计的是以KLRC型液
2、环泵为前级泵的ZJ型罗茨泵组，该泵组主要用于化工和制药行业。化工项目如PTMEG(主要用于生产聚氨脂弹性体、氨纶和酯醚共聚弹性体)、ABS(高性能工程塑科)、PS(聚苯乙烯是热塑性合成树脂之一)等原材料生产，油脂化工的真空脱水、脱臭。在这一类化工行业应用中，极限真空度在10-1Pa左右，大都亦是由罗茨泵和液环泵组成中真空机组。该泵组较能在较宽的压力范围内获得较大的抽气速率，结构紧凑，设计有垂直与水平两个排气口，安装方便；机械磨擦损失小，驱动功率小，易于维护和维修，费用低，寿命高。而且该泵组有三个罗茨泵，相当于压缩三次，所能获得更好的真空。关键词：罗茨真空泵，机械增压泵，高真空，KLRC液环泵，
3、真空度IIAnalysis of Roots vacuum pump and 3D designABSTRACTRoots vacuum pump (referred to as the roots pump) is a rotary positive displacement pumps. It is evolved by the roots blower. According to the scope of work of Roots vacuum pump is different, can be divided into low vertical atmospheric Roots v
4、acuum pump; the roots vacuum pump and a multi-stage Roots vacuum pump vacuum equipment. The roots pump (Roots-type pump) is a non vacuum inside the compression, the compression ratio is usually very low, so high, the vacuum pumps need to before.This thesis is designed to KLRC type liquid ring pump f
5、or the ZJ roots pump before the pump. Chemical projects such as PTMEG (mainly for the production of polyurethane elastomer, polyurethane ether and ester copolymer), ABS (high performance engineering plastics), PS (polystyrene is one of thermoplastic synthetic resin) and other raw materials productio
6、n, vacuum dehydration, oil chemical deodorization. In this kind of chemical industry applications, limit vacuum degree in 10-1Pa or so, most also is in the vacuum unit is composed of the roots pump and the liquid ring pump. The pump can be pumped gas rate, the larger the pressure in the wider contex
7、t of compact structure, design of vertical and horizontal two exhaust ports, convenient installation; mechanical friction loss of small, small driving power, easy maintenance and repair, low cost, high life. And the pump has three roots pump, equivalent to three times the vacuum compression, can obt
8、ain better.Key Words : Roots vacuum pump ,mechanical booster pump, high vacuum, KLRC liquid ring pump, The vacuum degree1111目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪 论4第2章 罗茨真空泵52.1 罗茨真空泵的原理52.2 罗茨真空泵的组成62.3 ZJ150型罗茨泵电机选择72.4 罗茨泵的机械密封7第3章 液环真空泵83.1 液环真空泵原理83.2 液环真空泵的组成9第4章 罗茨液环泵机组建模104.1 三维建模软件104.2 罗茨泵的三维建模104.
9、3 液环真空泵的三维建模124.4 其他附件144.4.1手动球阀144.4.2 直动式电磁阀144.4.3 气动蝶阀154.5 罗茨液环泵机组机架三维设计164.6 机组三维建模18第5章 结 论22谢 辞23参考文献24附 录25F.1 真空技术的应用25III第1章 绪 论真空泵主要利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气，以获得和维持真空的装置。真空泵和其他设备（如真空容器、真空阀、真空测量仪表、连接管路等）组成真空系统，广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。按真空泵工作原理，基本上分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。1.气体输送泵包括吸附泵和低温泵等。目
10、前工业中应用最多的是水环式真空泵和旋片式真空泵。例如：2SK、2SK-P1系列双级水环式真空泵主要用来抽除空气和其他有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工的行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥的工艺过程中。该泵具有真空度高、结构简单、使用方便、工作可靠、维护方便的特点；2XZ型旋片式真空泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、噪音低、振动小等优点。它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如:质谱仪器、冰箱流水线、真空冷冻干燥机等；SZ、SK系列液环式真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其他无无腐蚀、不溶于水、
11、含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体允许混有少量液体。它广泛应用于机械、医药、食品、石油化工等行业中；ZJ系列罗茨真空泵-是一种旋转式变容真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速对被抽除气体中含有灰尘和水蒸气不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。2.气体捕集泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵。例如：吸附泵主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵；吸气剂泵是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金
12、属或合金。升华泵即属于这种型式；吸气剂离子泵它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的；低温泵是利用低温表面捕集气体的真空泵。本文涉及的ZJ-150、300、600型罗茨真空泵及KLRC-300型液环泵是根据我国的实际生产情况以及现有的技术水平，综合国内外同类产品的优点，本着高效率，低成本的原则，自行设计的。广泛应用与真空冶金、真空脱气、真空镀膜以及空间模拟、低密度风洞等装置中抽除非腐蚀性气体，还可用与医药、食品、电子、化工等工业的蒸馏、蒸发、干燥等生产过程。罗茨泵的主要机构为：主轴电动机带动主轴旋转，轴上有一对“8”字型转子在泵壳中作等速反向旋转而产生
13、吸气和排气作用。第2章 罗茨真空泵罗茨真空泵是一种容积式真空泵，又称机械增压泵，其优点是在较低的入口压力时具有较高的抽气速率，是目前获得中高真空泵的主要真空泵之一。罗茨真空泵不允许高压差工作，否则将会过载或过热而损坏，因此使用罗茨真空泵必须合理地选用前级真空泵，安装必要的保护设备。2.1 罗茨真空泵的原理如图2.1所示，在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气
14、后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。图2.1 罗茨泵工作原理罗茨泵转子由0转到180的抽气过程。在0位置时（图中a）；下转子从泵入口封入v0体积的气体。当转到45位置时（图中b）；该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一部分气体返冲过来。当转到90位置时 （图中c）；下转子封入的气体，连同返冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135时（图中d）；上转子封入的气体与排气
15、口相通，重复上述过程。（图e）转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体4。2.2 罗茨真空泵的组成ZJ系列罗茨真空泵都是卧式结构，中小型泵均采用联轴器和电机直连，大泵采用三角带传动。这里用到的ZJ-150，300及600的罗茨泵都是卧式结构，其内部结构都是一样的，只是尺寸大小不一样，这里以ZJ-150罗茨泵为例介绍罗茨泵的结构。ZJ-150罗茨泵主要由五部分泵体，两个转子，轴承，风叶，主动轴，端盖，油杯，垫圈等组成，具体组成可参考图2.2所示的罗茨泵爆炸视图。油杯轴承泵体端盖转子联轴器图2.2 ZJ-150泵体爆炸图ZJ-150罗茨泵外形尺寸如图2.3所示，在图中可清晰看出罗茨泵的进油口，出油口，进气口以及出气口，有助于进一步了解罗茨泵的外部结构。图2.3 ZJ-150泵体二维图纸2.3 ZJ150型罗茨泵电机选择根据泵的需求，所需电机规格应该是0.75Kw，50HZ，考虑到耐用性和成本，选用规格为Y2-80L-2-B5，0.75KW/50Hz/3Ph/380v/IP54/F,1LG0080-2AA21的西门子电机，这个牌子的电机相比
