如何確定真空機(jī)組的抽速

大多數(shù)的羅茨真空泵 ( 除直排大氣羅茨泵以外 ) 都需與前級(jí)泵組合成羅茨泵真空機(jī)組應(yīng)用于各個(gè)范疇。依據(jù)用處不同，羅茨泵機(jī)組常用的前級(jí)泵有旋片泵、滑閥泵、水環(huán)泵等。

羅茨泵與各種前級(jí)真空泵組合后的真空機(jī)組抽速能夠經(jīng)過計(jì)算求出，在以下計(jì)算中疏忽前級(jí)銜接管路的流阻影響。

羅茨泵工作時(shí)的有效氣體流量為：

Qe = Qth － Qv （ 5.2 ）

式中 Qe ──羅茨泵的有效流量； Pa · L／s

Qth──羅茨泵的幾何流量， Qth = PA · Sth

Qv 一羅茨泵的走漏返流流量

Qv =Qv1 + Qv2

Qv1 為由于羅茨泵轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵殼之間的間隙而形成的氣體返流量， Qv1 可用下式表達(dá)：

Qv1 = U （ Pv － PA ） (5.3)

式中 U ──羅茨泵內(nèi)上述一切間隙的等效通導(dǎo)

Pv ──羅茨泵排氣壓力 ( 泵前級(jí)壓力 )

PA ──羅茨泵吸入壓力

Qv2 為羅茨泵轉(zhuǎn)子在高壓排氣側(cè)吸附及攜帶返回低壓吸入側(cè)的氣體量，稱返擴(kuò)散氣體量，所以有：

Qv2 = Sr · Pv (5.4)

式中 Sr ──泵返擴(kuò)散氣體的等量抽速。

于是式 (5.2) 可表達(dá)成：

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

依據(jù)羅茨泵零流量緊縮比 K0 定義：關(guān)閉泵進(jìn)氣管路，氣體流量為零時(shí)，前級(jí)真空管路中壓力與泵入口壓力之比為零流量緊縮比 K0 =Pv /PA ， 該緊縮比的最大值用 K0max 表示，稱最大零流量緊縮比。令 (5.5) 式中 Qe 等于零 ( 實(shí)測(cè)中用肓板將泵進(jìn)氣口法蘭堵死 ) 則有

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

目前應(yīng)用公式 (5.6) 對(duì) K0max 停止定量計(jì)算很艱難。首先由于 K0max 與等效通導(dǎo) U 有關(guān)，即與泵內(nèi)轉(zhuǎn)子間隙有關(guān)，而轉(zhuǎn)子間隙與轉(zhuǎn)子加工精度、泵體公差及加工精度、泵的裝置精度、軸承間隙等一系列要素有關(guān)。另外，影響 K0max 的 Sr 值與轉(zhuǎn)子外表精度有關(guān)，每臺(tái)泵轉(zhuǎn)子的外表在加工中也不能做到完整分歧。因而目前都是經(jīng)過實(shí)測(cè)求得 K0曲線及 K0max 值。

羅茨泵機(jī)組在實(shí)踐抽氣過程中存在以下關(guān)系:

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

式中 Se ──羅茨泵機(jī)組有效抽速

Sv ──前級(jí)泵的實(shí)踐抽速，它隨壓力變化而變化

對(duì)（5.7）式化簡(jiǎn)有： (Sth + U) PA = (Sv + U + Sr) Pv （5.8）

同時(shí)有： Ke = Se / Sv = Pv / PA （5.9）

于是有： （5.10）

由于 Sth》U ，令： Kth = Sth / Sv（5.11）

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

即 （5.12）

用容積效率η表示羅茨泵機(jī)組 ( 即羅茨泵 ) 的有效抽速 Se 與羅茨泵 ( 機(jī)組 ) 的理論抽速 Sth 之比，則據(jù)公式 (5.9) 、 (5.11) ，可得

（5.13）

于是當(dāng)機(jī)組中 K0max 、 Sth 、 Sv 已知時(shí)，可經(jīng)過公式 (5.13) 求出η，進(jìn)而求出羅茨泵機(jī)組此時(shí)的最大抽速

Se = ηSth （5.14）

羅茨泵機(jī)組中羅茨泵的有效抽速實(shí)踐上就是機(jī)組的抽速。由以上剖析可知，它除了與羅茨泵自身的理論抽速有關(guān)外，還決議于泵的最大零流量緊縮比 K0max 及前級(jí)泵的實(shí)踐抽速Sv 。關(guān)于某一型號(hào)的羅茨泵來(lái)說， Sth 值為已定值， K0max 值由實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得。消費(fèi)廠家應(yīng)該在產(chǎn)品樣本上給出泵的 K0 曲線，且應(yīng)規(guī)則出 K0 值的范圍，所消費(fèi)的泵的 K0max 必需大于或等于規(guī)則值。

羅茨泵機(jī)組中的前級(jí)泵與主泵的配比也相當(dāng)重要。若配用前級(jí)泵不當(dāng)，則機(jī)組的有效抽速達(dá)不到羅茨直空泵技術(shù)條件 (ZBJ78013·2 — 89) 中規(guī)則的請(qǐng)求。普通依據(jù)經(jīng)歷，機(jī)組中羅茨泵的理論抽速與前級(jí)泵理論抽速的配比關(guān)系為 5:1 ～ 8:1 。

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