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罗茨真空泵性能指标及研究
作者:牛成    发布于:2016-05-17 07:01:32    文字:【】【】【

       罗茨真空泵的性能一直以来都没有严格区分,即使在国外也大都如此,哪一些是罗茨真空泵的特性,哪一些是除了本身的因素外还在很大程度上取决于前级泵的性能,也即是罗茨泵机组的性能。以至于一些是泵本身的特征性能没有去充分考核,而一些应该属于罗茨泵机组的性能却作为罗茨泵的性能在考核,虽然这种情况不断在改进。今天就罗茨本身的某些特性综合起来探讨一下,对我们的选型和参考应该会有一定的帮助。

1、基础压力和漏率

一直以来所有真空泵都有一个非常重要的性能指标—极限压力,但极限压力对真空泵而言其实并不十分确切,正如ISO 21360-1所指出的那样极限压力是测试罩内渐近的压力值,它是泵可获得的最低压力,但没有一个实际的测量方法或规范。也就是说,它是一个无限的渐近的值,它永远也达不到所谓的极限和最低,是一个无法测量的值。

   ISO 21360-1提出了一个新概念一基础压力,但它并没有给基础压力提出一个确切的定义,我们认为可以这样定义:基础压力—泵按规定条件工作,在不引入气体的情况下,标准测试罩内趋向稳定的压力,单位为Pa。与极限压力的定义相比较,基础压力的定义中取消了“最低”,也就没有了极限的含义。这是一个可以测量的值,我们认为所有真空泵都应该将性能指标中的“极限压力”修改为“基础压力”,尤其是单独使用的、直接排大气的真空泵,如滑阀式真空泵、旋片式真空泵、液环式真空泵泵、活塞真空泵、涡旋真空泵、螺杆真空泵、气冷式罗茨泵等等。

    基础压力对罗茨真空泵而言,并不是罗茨真空泵本身的特征性能指标,它在很大的程度上取决于前级泵的类型(基础压力)和温度,因此在标注泵的基础压力时,必须同时注明所配置的前级泵类型。过去曾一度认为,我们罗茨泵的基础压力始终不如国外的好,后来查明是因为当时作为前级泵的旋片泵质量不是最好,更换上质量好的前级泵,罗茨泵的基础压力就完全达到了国外泵的先进水平,这就充分说明基础压力并不是罗茨泵本身的特征性能。考虑到基础压力比较直观,生产厂商和用户的习惯,改变和认识还需要一个过程,这次罗茨泵新标准中仍将基础压力列入主要性能指标。

2、最大容许压差

     最大容许压差原称最大允许压差,据查,允许是答应、同意的意思,而容许则是许可的意思,因此改称为最大容许压差比较符合原意。

     最大容许压差是考核罗茨泵运转可靠性的特征性能指标。它与泵相互转动零部件之间的间隙有关,也与转速有关。如果仅从提高最大容许压差的观点出发,相互转动零部件之间的间隙以大为好,转速也以低为好。

 

3、零流量压缩比与抽速

    零流量压缩比是罗茨泵有关抽气性能的非常重要的特征性能指标,它与泵相互转动零部件之间的间隙有关,也与转速和气体种类有关。从提高零流量压缩比的观点出发,相互转动零部件之间的间隙以小为好,转速越高越好。因此它与最大容许压差之间是一对相互制约、又相辅相成的矛盾,必须相互兼顾、慎重考虑。不能单纯为了某些利益需要,突出泵的运转可靠性,而片面增加相关间隙,置影响泵的抽气效能和用户的效益于不顾。为了处理好零流量压缩比与最大容许压差这一对矛盾,我们曾选取大、中、小三台典型的罗茨泵,对泵相互转动零部件之间的间隙关系进行了类似于破坏性的各项试验,取得了很好的效果,为以后的发展打下了坚实的基础。

    零流量压缩比也与气体种类有关,我们做了空气与氮气、氢气、二氧化碳等几种气体的对比试验,从试验数据看,零流量压缩比与试验气体的分子量有关,分子量大的气体,它的零流量压缩比要大一些,也就是它的抽速也大一些。

    根据所测得的罗茨泵的零流量压缩比和所配置的前级泵的类型、抽速一入口压力曲线就可以通过计算得到罗茨泵在各种工况下的抽速,当然由于存在各种不确定因素,这个计算过程是近似的,不过对于罗茨泵的选型和配套方案的选择已经是足够的了。

 

4、噪声

     噪声也是罗茨真空泵的特征性能指标,但以往罗茨泵噪声测量时,都是虚拟地以泵底面所处平面作反射面,这是不切合实际、非常不合理的,实际上罗茨泵无论是在试验时,还是在正常工作时,都往往安装、固定在离地面一定高度的支架上,也就是处于离地面一定高度的空间,因此泵的底面根本不可能是反射面,在近距离内也没有反射面。

 

5、电机功率

     罗茨泵标准中的的推荐电机功率是依据最大容许压差来决定的,如需要提高泵的最大容许压差,则应增大电机功率。但任意减少电机功率是不可取的,因为减少电机功率,势必影响泵的最大容许压差,缩小使用范围,当然采用液传动型罗茨泵则另当别论。有些用户长时间工作在较高的真空区域内,工作压差不大,则可以适当减少电机功率,但要慎重。

6、结论

    基础压力是个新概念,以漏率取代极限压力作为罗茨泵的性能考核指标是一种新的观点,零流量压缩比测量装置中提出的前级管路新规定是一种改进,最大容许压差测量方法的修改是一种创新,新的罗茨泵噪声测量方法则是一种创造发明。

    我们提出的一些观点、一些方法,在国内、甚至在国外也是首次提出,由于所处的立场和观看事物的角度不同,会有一些不同的观点和看法,在此愿与有意的同行们共同探讨,使我们的境界更上一层。

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