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正航仪器介绍真空干燥箱的罗茨真空泵
发布时间:2015-09-08
正航仪器介绍真空干燥箱的罗茨真空泵
(一)概述
罗茨真空泵是一种旋转式容积真空泵。其结构形式是由罗茨鼓风机演变而来的。它于 1944 年首先出现于德国,是为适应在 10 ~ 1000Pa 压力范围内具有大抽速的真空熔炼系统而作为机械增压泵使用。
根据罗茨真空泵工作压力范围的不同,分为直排大气的低真空罗茨泵;中真空罗茨泵 ( 机械增压泵 ) 和高真空多级罗茨泵。国内用量最多的为中真空罗茨泵 ( 以下简称罗茨泵 ) 。罗茨泵与其它油封式机械泵相比有以下特点:
(1) 在较宽的压力范围内有较大的抽速; (2) 转子具有良好的几何对称性,故振动小,运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙,不用润滑,摩擦损失小,可大大降低驱动功率,从而可实现较高转速; (3) 泵腔内无需用油密封和润滑,可减少油蒸气对真空系统的污染; (4) 泵腔内无压缩,无排气阀。结构简单、紧凑,对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感; (5) 压缩比较低,对氢气抽气效果差; (6) 转子表面为形状较为复杂的曲线柱面,加工和检查比较困难。罗茨泵近几年在国内外得到较快的发展。在冶炼、石油化工、电工、电子等行业得到了广泛的应用。
(二)罗茨泵的工作原理
罗茨泵的结构如图 15 所示。在泵腔内,有二个“ 8 ”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上,由传动比为 1 的一对齿轮带动做彼此反向的同步旋转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故中、高真空罗茨泵需要前级泵。因此,罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度
外,还取决于前级泵的极限真空度。

罗茨泵的工作原理既具有容积泵的工作原理,又有分子泵的抽气效应。图 16 为罗茨泵的工作原理图。由于转子的连续旋转,被抽气体从泵进气口吸入到下转子与泵壳之间的空间 V0 内,吸气后 V0 空间是全封闭状态。随着转子的转动,封闭的 V0 空间与排气口相通,由于排气侧气体压力较高,引起一部分气体反冲过来,使 V0 空间内的气体压力突然增高。当转子继续转动时, V0 空间内原来封入的气体连同反冲的气体一起被排向泵外。这时,上转子又从泵入口封入 V0 体积的气体。由于泵的连续运转,使两个转子不停地形成封闭空间 V0 又不停地将封闭空间玑内的气体排出泵外,从而实现了抽气的目的。

转子主轴旋转一周共排出四个 V0 体积的气体。所以,泵的理论抽速为: (5.1)
式中 A0 ──泵腔的有效吸气面积 mm2
n ──泵轴的转数 r/min
L ──转子的长度 mm
(三)罗茨泵──的结构
1. 泵总体结构型式
罗茨泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。目前国内外的罗茨泵总体结构大致有三种型式: (1) 立式如图 17(a) 所示,这种结构的进、排气口水平设置,装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高,在高速运转时稳定性差,故这种型式多用于小泵。 (2) 卧式如图 17(b) 所示,泵的进气口在上,排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便,可将排气口从水平方向接出,即进、排气方向是相互垂直的。此时,排气口可以从左或右两个方向开口,除接排气管道一端外,另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低,高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。 (3) 泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制,转子装配方便,泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便,润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品。
润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品
2. 泵的传动方式
罗茨泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上主要有以下两种:其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图 18(a) 所示。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动,这样主动转子轴的扭转变形小,则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变,故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。这种传动方式的缺点是: a. 主动轴上有三个轴承,增加了泵的加工和装配难度,齿轮的拆装及调整也不便; b. 整体结构不匀称,泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。
另一种是电动机和传动齿轮分别装在转子两侧,如图 18(b) 所示。这种形式使泵的整体结构匀称,但主动轴扭转变形较大。为保证转子在运转过程中的间隙均匀,要求轴应有足够的刚度,轴和转子之间的联接要紧固 (目前已有转子与轴焊或铸成一体的结构) 。这种结构拆装都很方便,所以被广泛采用。
这种结构拆装都很方便,所以被广泛采用
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