羅茨泵（羅茨泵機(jī)組）有效抽速的計(jì)算

2020-05-03 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

　　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)領(lǐng)域。根據(jù)用途不同，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)組抽速可以通過計(jì)算求出，在以下計(jì)算中忽略前級(jí)連接管路的流阻影響。

　　羅茨泵工作時(shí)的有效氣體流量為：

Q_e = Q_th － Q_v （ 5.2 ）

式中 Q_e ──羅茨泵的有效流量； Pa · L／s

Q_th──羅茨泵的幾何流量， Q_th = P_A · S_th

Q_v 一羅茨泵的泄漏返流流量

Q_v =Q_v1 + Q_v2

Q_v1 為由于羅茨泵轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵殼之間的間隙而造成的氣體返流量， Q_v1 可用下式表達(dá)：

Q_v1 = U （ P_v － P_A ） (5.3)

式中 U ──羅茨泵內(nèi)上述所有間隙的等效通導(dǎo)

P_v ──羅茨泵排氣壓力 ( 泵前級(jí)壓力 )

P_A ──羅茨泵吸入壓力

Q_v2 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：

Q_v2 = S_r · P_v (5.4)

式中 S_r ──泵返擴(kuò)散氣體的等量抽速。

于是式 (5.2) 可表達(dá)成：

Q_e = Q_th - (Q_v1 + Q_v2) = P_A · S_th - [ U (P_v - P_A) + S_r P_v ] (5.5)

根據(jù)羅茨泵零流量壓縮比 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壓縮比 K₀ =P_v /P_A ，該壓縮比的最大值用 K₀max 表示，稱最大零流量壓縮比。令 (5.5) 式中 Q_e 等于零 ( 實(shí)測(cè)中用肓板將泵進(jìn)氣口法蘭堵死 ) 則有

P_AS_th - [ U (P_v - P_A) + S_r P_v ] = 0(5.6)

目前利用公式 (5.6) 對(duì) K₀max 進(jìn)行定量計(jì)算很困難。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、泵的安裝精度、軸承間隙等一系列因素有關(guān)。另外，影響 K₀max 的 S_r 值與轉(zhuǎn)子表面精度有關(guān)，每臺(tái)泵轉(zhuǎn)子的表面在加工中也不能做到完全一致。因此目前都是通過實(shí)測(cè)求得 K₀曲線及 K₀max 值。

羅茨泵機(jī)組在實(shí)際抽氣過程中存在以下關(guān)系:

Q_e = P_A · S_e = P_v S_v = P_A S_th - [ U (P_v - P_A) + S_r P_v ] (5.7)