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如何确定真空机组的抽速

大多数的罗茨真空泵 ( 除直排大气罗茨泵以外 ) 都需与前级泵组合成罗茨泵真空机组应用于各个范畴。依据用处不同,罗茨泵机组常用的前级泵有旋片泵、滑阀泵、水环泵等。

罗茨泵与各种前级真空泵组合后的真空机组抽速能够经过计算求出,在以下计算中疏忽前级衔接管路的流阻影响。

罗茨泵工作时的有效气体流量为:

Qe = Qth - Qv ( 5.2 )

式中 Qe ──罗茨泵的有效流量; Pa · L/s

Qth──罗茨泵的几何流量, Qth = PA · Sth

Qv 一罗茨泵的走漏返流流量

Qv =Qv1 + Qv2

Qv1 为由于罗茨泵转子之间及转子与泵壳之间的间隙而形成的气体返流量, Qv1 可用下式表达:

Qv1 = U ( Pv - PA ) (5.3)

式中 U ──罗茨泵内上述一切间隙的等效通导

Pv ──罗茨泵排气压力 ( 泵前级压力 )

PA ──罗茨泵吸入压力

Qv2 为罗茨泵转子在高压排气侧吸附及携带返回低压吸入侧的气体量,称返扩散气体量,所以有:

Qv2 = Sr · Pv (5.4)

式中 Sr ──泵返扩散气体的等量抽速。

于是式 (5.2) 可表达成:

Qe = Qth - (Qv1 + Qv2) = PA · Sth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] (5.5)

依据罗茨泵零流量紧缩比 K0 定义:关闭泵进气管路,气体流量为零时,前级真空管路中压力与泵入口压力之比为零流量紧缩比 K0 =Pv /PA , 该紧缩比的最大值用 K0max 表示,称最大零流量紧缩比。令 (5.5) 式中 Qe 等于零 ( 实测中用肓板将泵进气口法兰堵死 ) 则有

PASth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] = 0(5.6)

目前应用公式 (5.6) 对 K0max 停止定量计算很艰难。首先由于 K0max 与等效通导 U 有关,即与泵内转子间隙有关,而转子间隙与转子加工精度、泵体公差及加工精度、泵的装置精度、轴承间隙等一系列要素有关。另外,影响 K0max 的 Sr 值与转子外表精度有关,每台泵转子的外表在加工中也不能做到完整分歧。因而目前都是经过实测求得 K0曲线及 K0max 值。

罗茨泵机组在实践抽气过程中存在以下关系:

Qe = PA · Se = Pv Sv = PA Sth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] (5.7)

式中 Se ──罗茨泵机组有效抽速

Sv ──前级泵的实践抽速,它随压力变化而变化

对(5.7)式化简有: (Sth + U) PA = (Sv + U + Sr) Pv (5.8)

同时有: Ke = Se / Sv = Pv / PA (5.9)

于是有: (5.10)

由于 Sth》U ,令: Kth = Sth / Sv(5.11)

则据(5.6)式有: 1 / Ke = 1 / Kth + 1 / K0max

即 (5.12)

用容积效率η表示罗茨泵机组 ( 即罗茨泵 ) 的有效抽速 Se 与罗茨泵 ( 机组 ) 的理论抽速 Sth 之比,则据公式 (5.9) 、 (5.11) ,可得

(5.13)

于是当机组中 K0max 、 Sth 、 Sv 已知时,可经过公式 (5.13) 求出η,进而求出罗茨泵机组此时的最大抽速

Se = ηSth (5.14)

罗茨泵机组中罗茨泵的有效抽速实践上就是机组的抽速。由以上剖析可知,它除了与罗茨泵自身的理论抽速有关外,还决议于泵的最大零流量紧缩比 K0max 及前级泵的实践抽速Sv 。关于某一型号的罗茨泵来说, Sth 值为已定值, K0max 值由实验测试所得。消费厂家应该在产品样本上给出泵的 K0 曲线,且应规则出 K0 值的范围,所消费的泵的 K0max 必需大于或等于规则值。

罗茨泵机组中的前级泵与主泵的配比也相当重要。若配用前级泵不当,则机组的有效抽速达不到罗茨直空泵技术条件 (ZBJ78013·2 — 89) 中规则的请求。普通依据经历,机组中罗茨泵的理论抽速与前级泵理论抽速的配比关系为 5:1 ~ 8:1 。


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