羅茨真空泵在石油、化工、塑料、農(nóng)藥、汽輪機轉(zhuǎn)子動平衡、航空航天空間模擬等裝置上得到了長期運行的考驗,所以應該在國內(nèi)大力推廣和應用。同時也廣泛用于石油、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。下面羅茨真空泵廠家給大家分享一下工作原理及作用特點、結(jié)構(gòu)圖。
羅茨泵是一種無內(nèi)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(nèi)一對葉形轉(zhuǎn)子同步、反向旋轉(zhuǎn)的推壓作用來移動氣體而實現(xiàn)抽氣的真空泵。
羅茨真空泵是指具有一對同步高速旋轉(zhuǎn)的鞋底形轉(zhuǎn)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。
它的結(jié)構(gòu)和工作原理與羅茨鼓風機相似,工作時其吸氣口與被抽真空容器或真空系統(tǒng)主抽泵相接。這種真空泵的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子型線有圓弧線、漸開線和擺線等。漸開線轉(zhuǎn)子泵的容積利用率高,加工精度易于保證,故轉(zhuǎn)子型線多用漸開線型。
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?br />
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。
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。
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(yī)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。