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真空泵——羅茨泵

從國外羅茨泵生產情況來看,國外幾家大公司,如Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC,他們各家羅茨泵的銷售額占羅茨泵銷售額的比例都沒超過5%,這5家總計才20%,羅茨泵產量不大,但國外羅茨泵羅茨泵工作原理的價格遠比國產泵要高得多。國內外幾乎所有大型或小型的高真空和中真空系統,為了縮短抽氣時間、提高生產效率都配有羅茨泵,所以國產羅茨泵要在占領國內市場基礎上設法進入國際市場,這樣就必須進一步降低國產羅茨泵的振動噪聲,徹底解決軸封漏油問題,改進泵的外觀質量,提高泵內的光潔度和清潔度。另外,還要考慮到有些國家和地區的電源頻率為60Hz,更要確保羅茨泵在提高轉速的情況下長期運行的可靠性。

國內氣冷式直排大氣羅茨泵進展很快,技術上已經成熟。由于這種泵在排氣口的下面裝有氣體冷卻器,其中一部分被冷卻的氣體通過管道返回泵腔以冷卻轉子,從而使壓縮熱得到平衡,所以這種泵可以直排大氣。為了滿足不同極限真空度的要求,這種泵可以串聯使用,一般前面加一臺氣冷式直排大氣羅茨泵,所達到的極限真空要比前級泵高一個數量級。這種泵由于在泵腔內沒有工作介質,實際上也是屬于干泵。這種氣冷式直排大氣羅茨泵及機組已經在石油、化工、塑料、農藥、汽輪機轉子動平衡等裝置上得到了長期運行的考驗,所以應該在國內大力推廣和應用。

羅茨泵(roots-type pump) 是一種無內壓縮的真空泵,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移動氣體而實現抽氣的真空泵。
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、水環等可直排大氣。

它的結構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。轉子型線有圓弧線、漸開線和擺線等。漸開線轉子泵的容積利用率高,加工精度易于保證,故轉子型線多用漸開線型。羅茨真空泵的轉速可高達3450~4100轉/分;抽氣速率為30~10000升/秒(1升=10-3米3);極限真空:單級為6.5×10^2帕,雙級為1×10^3帕。

羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結構和制造精度外,還取決于前級泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度,可將羅茨泵串聯使用。羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內,再經排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態,所以,在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。 但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,v0空間與排氣側相通時,由于排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返沖到空間v0中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時,氣體排出泵外。羅茨泵在泵腔內,有二個"8"字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上,由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間,轉子與泵殼內壁之間,保持有一定的間隙,可以實現高轉速運行。

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