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      如何確定真空機組的抽速

      大多數的羅茨真空泵 ( 除直排大氣羅茨泵以外 ) 都需與前級泵組合成羅茨泵真空機組應用于各個范疇。依據用處不同,羅茨泵機組常用的前級泵有旋片泵、滑閥泵、水環泵等。

      羅茨泵與各種前級真空泵組合后的真空機組抽速能夠經過計算求出,在以下計算中疏忽前級銜接管路的流阻影響。

      羅茨泵工作時的有效氣體流量為:

      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 為由于羅茨泵轉子之間及轉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:

      Qv1 = U ( Pv - PA ) (5.3)

      式中 U ──羅茨泵內上述一切間隙的等效通導

      Pv ──羅茨泵排氣壓力 ( 泵前級壓力 )

      PA ──羅茨泵吸入壓力

      Qv2 為羅茨泵轉子在高壓排氣側吸附及攜帶返回低壓吸入側的氣體量,稱返擴散氣體量,所以有:

      Qv2 = Sr · Pv (5.4)

      式中 Sr ──泵返擴散氣體的等量抽速。

      于是式 (5.2) 可表達成:

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

      依據羅茨泵零流量緊縮比 K0 定義:關閉泵進氣管路,氣體流量為零時,前級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 ( 實測中用肓板將泵進氣口法蘭堵死 ) 則有

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

      目前應用公式 (5.6) 對 K0max 停止定量計算很艱難。首先由于 K0max 與等效通導 U 有關,即與泵內轉子間隙有關,而轉子間隙與轉子加工精度、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。另外,影響 K0max 的 Sr 值與轉子外表精度有關,每臺泵轉子的外表在加工中也不能做到完整分歧。因而目前都是經過實測求得 K0曲線及 K0max 值。

      羅茨泵機組在實踐抽氣過程中存在以下關系:

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

      式中 Se ──羅茨泵機組有效抽速

      Sv ──前級泵的實踐抽速,它隨壓力變化而變化

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

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

      于是有: (5.10)

      由于 Sth》U ,令: Kth = Sth / Sv(5.11)

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

      即 (5.12)

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

      (5.13)

      于是當機組中 K0max 、 Sth 、 Sv 已知時,可經過公式 (5.13) 求出η,進而求出羅茨泵機組此時的最大抽速

      Se = ηSth (5.14)

      羅茨泵機組中羅茨泵的有效抽速實踐上就是機組的抽速。由以上剖析可知,它除了與羅茨泵自身的理論抽速有關外,還決議于泵的最大零流量緊縮比 K0max 及前級泵的實踐抽速Sv 。關于某一型號的羅茨泵來說, Sth 值為已定值, K0max 值由實驗測試所得。消費廠家應該在產品樣本上給出泵的 K0 曲線,且應規則出 K0 值的范圍,所消費的泵的 K0max 必需大于或等于規則值。

      羅茨泵機組中的前級泵與主泵的配比也相當重要。若配用前級泵不當,則機組的有效抽速達不到羅茨直空泵技術條件 (ZBJ78013·2 — 89) 中規則的請求。普通依據經歷,機組中羅茨泵的理論抽速與前級泵理論抽速的配比關系為 5:1 ~ 8:1 。


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