如何確定真空機組的抽速
2012-04-23
大多數(shù)的羅茨真空泵 ( 除直排大氣羅茨泵以外 ) 都需與前級泵組合成羅茨泵真空機組應(yīng)用于各個范疇。依據(jù)用處不同，羅茨泵機組常用的前級泵有旋片泵、滑閥泵、水環(huán)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(jīng)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(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：
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(jù)羅茨泵零流量緊縮比 K0 定義：關(guān)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 ， 該緊縮比的值用 K0max 表示，稱零流量緊縮比。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(yīng)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(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(guān)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(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(jù)公式 (5.9) 、 (5.11) ，可得
（5.13）
于是當機組中 K0max 、 Sth 、 Sv 已知時，可經(jīng)過公式 (5.13) 求出η，進而求出羅茨泵機組此時的抽速
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(guān)外，還決議于泵的零流量緊縮比 K0max 及前級泵的實踐抽速Sv 。關(guān)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(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，所消費的泵的 K0max 必需大于或等于規(guī)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(shù)條件 (ZBJ78013·2 — 89) 中規(guī)則的請求。普通依據(jù)經(jīng)歷，機組中羅茨泵的理論抽速與前級泵理論抽速的配比關(guān)系為 5:1 ～ 8:1 。
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