罗茨真空泵培训教材

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1、罗茨真空泵培训教材 罗茨真空泵的选型、使用和维护第一节概述一、罗茨真空泵产生的原因：罗茨真空泵自上世纪四十年代由罗茨鼓风机演变发展而来，它的出现，主要是由 于随着工业的发展，在许多真空系统的应用中，为了提高真空系统的抽气效率、 缩短抽气时间，或者是在大量放气的真空系统中能保持较恒定的真空条件，通常 工艺上要求真空泵在 13331.3Pa压力范围具有较大的抽速， 要满足这样的工艺条 件，使用其他形式的机械真空泵是困难的，即使能勉强达到这样的使用要求，也 很不经济，因此，罗茨真空泵正是在适应这样的工业应用中得以广泛使用。二、罗茨真空泵的特点：罗茨真空泵是一种容积式真空泵。 它是利用一对 8字型转子

2、在泵壳中保持一定的间 隙，作等速反向旋转而产生吸气和排气作用的，二个转子被支承在泵壳的二侧面 端盖的滚动轴承中，依靠一对可调节的同步齿轮使二个转子在高速反向旋转时始 终保持着一定的相互位置，从而完成吸排气过程。 目前国内的罗茨真空泵的主要性能参数如下： 抽气速率： 3020000升/秒 极限压力： 61021101Pa 配用功率： 0.75115千瓦 转速：6003000转/分 （一） 、罗茨真空泵的优点： 1、在较宽的压力范围内具有较大的抽速。 2、起动快。 3、泵腔及转子工作时为干式无油，对被抽气体中的灰尘，水蒸汽不敏感，油蒸汽 污染真空系统的情况比油增压泵、油扩散泵和油封机械泵要少得多。

3、 4、由于动平衡较好，所以运转时的振动小、噪声低。 5、驱动功率小，这是因为机械摩擦损失小。 6、不用排气阀。 7、转速高、体积小，可制成任何几何抽速的泵。 8、可凝性蒸汽对泵无影响，因为经过泵时还没压缩到饱和蒸汽压。 9、与其它机械真空泵比较，节能效果显著，且耗油量小。 （二） 、罗茨真空泵的缺点： 1、对氢气的抽气效果比油增压泵差，通过间隙返回的流量较大。2、泵的制造较复杂，特别是转子型线，加工和检查都比较困难，而油增压泵结构 简单，无大的运动部件，安装较方便。 3、不能单独使用， 须有前级真空泵组成机组形式使用。一般与前级泵的抽速比为 1：21：10不等，为保护罗茨真空泵，须在机组中安装

4、过载保护装置。 （三） 、国内罗茨真空泵与国外先进罗茨真空泵的差距：目前，在性能指标上与国外的差距，主要还是由于加工精度问题，造成泵的零流 量压缩比的指标低于国外泵的指标，但近几年，国内由于加工精度的不断提高， 这一指标的差距已不明显。当前，主要差距还是反映在泵的使用可靠性和节能要 求上，有以下几点： 1、国内泵的漏油还是相当普遍，轴封漏油、油杯漏油等。 2、泵的噪音大于国外同类产品。 3、泵在化工行业使用仍不能完全满足使用要求，泵的两端油箱经常发生油的变质 而导致泵在短时间内的故障和失效。 4、国外1200L/S 抽速以及以下抽速的泵都不用水冷却，国内的同类泵都使用水冷 却，不符合节能的国际

5、潮流。针对目前国内罗茨真空泵的这些差距，上海智洪真空设备有限公司已成功开发了 新一代的 100不会漏油的罗茨真空泵，该泵的主要特点如下： 1、动密封系统采用机械密封，使得泵的密封更可靠，泵达到100不会漏油，使 用寿命更长。 2、泵在最大许可压差下工作无须水冷却，泵可耐受较高温度的工况，不再为接 冷却水管而麻烦，符合节水的要求。 3、1200升/秒抽速以下泵无外部油杯润滑，省去了定期向油杯加油的工作，也避 免了油杯漏油的情况。 4、装配和拆卸十分容易，装配时无须人工调节转子的轴向间隙和转子与泵体的 间隙，使得维修和保养更加方便。 5、泵的运转平稳，低噪声。 6、与国内同类产品比较，结构紧凑，体

6、积小，重量轻。 上海智洪真空设备有限公司开发的新一代罗茨真空泵，可以达到100不会漏油， 也不用水冷，这是对罗茨真空泵的一个创新之举。三、罗茨真空泵的用途：罗茨真空泵可广泛应用于需要大抽速和中等真空(1X10-110-2Pa)的任何真空系 统中,例如: 1、 冶金工业中的大规模钢液真空脱气过程中，大量气体在251X10-1区间放出， 需大抽速的真空机组。 2、 大型空间模拟试验设备中的动态真空的获得，例如：模拟高空飞机及火箭的飞行 的高空条件，需要把燃烧排出的气体抽除。 3、 电力电容器及变压器的真空浸渍处理。4、 化纤工业的涤纶切片的白色度控制。 5、 灯泡灯管的自动生产线系统中的抽气系统。

7、 6、 真空镀膜设备中作为高真空泵的前级泵可以使整个抽气时间大大缩短，提高生产 效率。 7、 化学工业中，如果配上液环真空泵作为罗茨真空泵的前级泵，就可以抽除含有大 量水蒸汽和腐蚀性的气体， 适用于各类真空蒸馏、真空浓缩、真空干燥等工艺上。第二节罗茨真空泵的选型我们知道，罗茨真空泵的最大特点是在较低入口压力时（即较高真空度时）具有 较高的抽气速率，但它不能单独使用，必须在其排气口串联一台前级真空泵进行 预抽，待被抽系统中的压力被前级真空泵抽到罗茨真空泵允许的起动入口压力时， 罗茨真空泵才能开始工作。并且在一般情况下，罗茨真空泵不允许在高压差时工 作，否则将会使罗茨真空泵产生过载和过热而损坏，因

8、此使用罗茨真空泵时必须 合理地选用前级真空泵，并且须安装必要的保护设备。 根据罗茨真空泵的特点，我们在选用罗茨真空泵时一般需要了解三方面的问 题： 一、工艺条件问题： 1. 你是怎样的一个工艺应用？ 根据工艺条件你可以初步判断用那一类泵作为罗茨真空泵的前级泵，罗茨真空泵 的前级真空泵一般为油封机械泵或液环真空泵作为前级泵。如果工艺过程中，被 抽气体中不含有大量水蒸汽及大量可凝性或腐蚀性的气体时，一般前级泵应首选 油封机械泵，这样的配置是经济性最好的。但是，工业应用中的许多场合，并不 是如此理想的应用场合，许多场合需要抽除含有大量水蒸汽及含有大量可凝性或 腐蚀性的气体时，选用液环真空泵或干式真空

9、泵作为前级泵是理想的，能使机组 的性能比较稳定。由于干式泵的价格较高，所以，目前，在这类场合，普遍使用 的前级真空泵仍是液环式真空泵。因此，罗茨液环泵真空机组的应用十分广泛。 当然，在某些特定的使用工况，液环真空泵是无法替代干式真空泵的。 另外，你必须根据工艺条件，在罗茨真空泵的入口或者是出口，考虑加装过滤器、 热交换器等附加装置，以适应工艺的需要。 二、工艺参数问题：1被抽气体的物理和化学性能。 2. 空载时系统的极限真空度要求，工艺上要求的工作压力是多少? 3. 工作温度是多少？ 4. 被抽的容积有多大？工艺的负载有多少？ 5. 到达工作压力期望的抽气时间是多少？ 根据工艺参数问题，你可以

10、确定主泵的类型和大小，以及选配合适的前级泵。 （一） 、选择主泵的方法 在设计一套使用方便、工作可靠的真空系统时，选取主泵是不能只追求某一项指 标，必须根据不同的使用条件、工艺要求多方面进行综合考虑。真空系统选取主泵的主要依据是： 1根据空载时真空室所需达到的极限真空度。 根据真空室所需要建立的极限真空确定主泵的类型，选取主泵的极限真空要比真 空室的极限真空高，通常为高半到一个数量级。 2根据真空室进行工艺生产或实验时所需的工作压力选配主泵。 这项要求比较重要，因此要求能够掌握主泵的最佳抽速的压力范围，各类真空泵 工作压力可参考生产厂家的泵或机组性能曲线。真空室的工作压力一定要保证在 主泵的最

11、佳抽速压力范围内。所需要的主泵抽速由工艺生产中的放出的气量、系 统漏气量及所需的工作压力来决定。 A计算主泵的有效抽速 根据真空室要求的工作压力Pg，真空室的总气体量Q ，计算泵的有效抽速 : S=Q/ Pg 式中 Q为真空室的气体量（ pa.l/s） 。Q通常由三部分组成，即 Q=Q1+Q2+Q3式中： Q1-真空室工作过程中产生的气体量，Q2-真空室及真空组件的放气量，Q3-真空室的总漏气量。 B. 确定主泵的抽速 根据主泵的有效抽速S，以及泵与真空室之间的连接管道的流导U确定主泵的抽 速 Sp 由流导公式： 1/S=1/ SP +1/U 则：SpS*U/（U-S） 由上面公式可见，为了增

12、大有效抽速S必须增大流导 U ，为此要求连接管道要短 而粗。一般管道直径不得小于主泵的入口直径。（二） 、前级泵的选择方法罗茨真空泵不能单独使用，必须配上前级泵组成机组，使用前级真空泵是为了降 低罗茨真空泵的排出压力，由于罗茨真空泵的压缩比是有限的，所以选择前级真 空泵的抽速是重要的，如右图表明，罗茨真空泵的最大压缩比是随排出压力而变 化的，在高排出压力下，最大压缩比最多大3：1，而最高压缩比是在排出压力为1 到10mbar之间（ 1 mbar0.75Torr）可达 50:1，甚至更高些。 因此，选择前级泵的抽速，要根据罗茨真空泵的长期工作压力范围考虑。 例如有一系统用罗茨真空泵机组抽气，要求

13、在1 mbar入口压力时有 600升/秒的抽 速，并长期工作，问应选择多大抽速的前级泵。 先假定用 30升/秒的前级泵时，压缩比K600：3020从上图查得 K20时最大 排出压力为 30 mbar。 由此得出，当选用30升/秒前级泵时， 在入口压力低于 1.5 mbar以下工作是可行的， 但高于 1.5 mbar入口压力工作时就选用大一些前级泵了。该例中，工作真空度1 mbar低于1.5 mbar，所以 30升/秒的前级泵可以满足上述真空系统的抽气要求。 另外应当考虑的是， 对预抽时间的要求问题， 如果正常工作时间远比预抽时间长， 可选较小的前级泵； 假如真空室较大， 而且要求很快预抽，就要

14、用较大的前级泵， 有时为了更好发挥设备的效率，机组装有较大的预抽泵，在正常工作后停掉它， 而用较小的前级泵维持，这样做是为了节约功率。 对罗茨真空泵机组的极限压力的要求，也是选择前级泵的必须考虑的，对极限真 空度要求较高（达 1X103Pa1X102Pa压力）一般选用双级旋片式油封机械 泵或双级滑阀机械泵作为前级泵。极限真空度要求在（1X102Pa1X101Pa） 之间可选用单级油封机械泵作为前级泵，极限真空度要求在1331333Pa之间可 选用往复式真空泵或液环式真空泵作为前级泵。 当选用往复式或液环式粗真空泵作为罗茨真空泵的前级泵时，前级泵的抽速一般 为罗茨真空泵的 1/21/4，不能太大

15、， 否则将使压缩比过大， 造成罗茨真空泵的排 气温度高而不能正常工作。 选用前级泵时还必须考虑被抽气体中是否有腐蚀性介质，是否含有可凝性气体， 是大量的还是微量的。如果含有腐蚀性气体，就不能选用油封机械泵，油封机械 泵还不适宜抽除含有大量可凝性蒸汽的气体，否则将会使密封液很快乳化，抽除 含有微量可凝性蒸汽的气体时，也必须采用带有气镇装置的油封机械泵作为前级 泵。 为了获得在低入口压力 （1100pa）时的高的抽气速率，可用一台罗茨真空泵作为 另一台罗茨真空泵的前级泵组成的三级或四级机组，此时罗茨真空泵之间的抽速 比一般在 25之间。通常，选配前级泵的原则如下： 1、 要求前级泵造成主泵工作所需

16、的预真空条件。 2、 主泵允许的最大排气压力下，前级泵必须将主泵所排出的最大气体量及时排走， 前级泵的抽速须按照该泵在实际入口压力时的实际抽速。 3、 兼作预抽泵的前级泵要满足预抽时间和预抽真空度的要求。 （三） 、泵的抽气时间计算在粗、低真空范围内，由于设备或系统内表面的放气量与设备的气体负荷相比可 以忽略不计，因此，在计算抽气时间时，一般不考虑系统放气量，简单的抽气系 统原理图如下图。 上述系统由真空室、管道和真空泵三部分组成，泵的有效抽速S，名义抽速 Sp; 真空室的工作压力P，极限压力 Po;管道流导 U 。 泵的抽速接近常量时的抽气时间计算： 1、 系统漏气量 Q0 很小可以忽略时，真空设备的压力从Pi 降到 P所需时间 t, 如果流 导很大（ U SP ）时，则 SSP ： t=2.3V/S*lg(Pi /P)=V/S*ln(Pi /P) (s 秒)如果流导 U不可忽略时： 1/S=1/ SP +1/U t=2.3V/S*lg(Pi /P)= 2.3V*(1/ SP +1/U) S*lg(Pi