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罗茨油泵采用较有效的冷却方法

2020-08-04 10:38:10

罗茨油泵


由于输送和压缩气体,罗茨真空泵产生热量,这些热量需要由转子传递到壳体。但在低压下,气体对热的传导和对流性能差,转子吸收的热量难以释放,转子温度总是高于壳体温度。

由于转子的热膨胀,转子和转子之间、转子和泵壳之间的间隙减少,特别是压差也高的情况下,特别严重,转子堵塞,泵破损。为了使罗茨油泵在高压差下工作,扩大使用范围,提高泵的可靠性,需要释放转子产生的热量,即冷却转子。

要了解空气冷却的本质,先要了解罗茨真空泵排气侧气体的流动情况。吸入气体的压缩过程并非连续的,而是突然的。吸着转子的旋转,吸入气体关闭在腔内,随着转子的旋转,腔内气体突然与排气口相连。

由于排气侧的气体压力较高,排气口的气体会回流到空腔,然后随着转子的旋转被驱出泵外。这个过程每周在两个转子之间排气四次。

根据上述气体的流动情况可以想象:假设每次回流到泵腔内的气体都是冷的,那么就可以在高温泵腔内吸收大量的热量,这些吸收热量的气体又可以在转子的持续压缩下排出,从而达到冷却的目的。

空气冷却利用上述原理。在泵的排气口设置密集的冷却片,冷却片用冷水管冷却,或者直接在泵的排气口设置冷却管,使排气口的气体冷却。这种冷却方法可以释放罗茨泵转子在压缩气体中产生的执行力。此外,当排气压力较高时,由于气体分子密度高,导热性好,冷却效果好。

该方法可以保证泵在较高的压差下工作。实验证明,罗茨泵在30Torr压差下工作6小时,转子在外壳上的温差为22度。在排气口安装冷却器后,在85Torr压差下长时间工作,温差不超过17度。一般来说,罗茨真空泵在空气冷却后,压差可以增加80Torr,而不加冷却器一般只能达到15~30Torr。

这种冷却方法与环境温度有关,环境温度高,吸入的气体温度高。冷却效果不好。此外,该方法只能避免高压差引起的高热,不能防止泵压缩过程中发热和间隙缩小,因此受到限制。

转子内部冷却。

为了使罗茨真空泵在较高的压差下工作,可以采用冷却方法,即将转子用循环油冷却,在泵轴两端分别有油孔、油径轴头打入,再通过转子内壁从另一端排出。除冷却转子外,冷却油还润滑齿轮和轴承。这种冷却效果很好,泵运转时转子温度低于外壳温度,大型泵通常采用这种方法。

例如,在80Torr压差下工作时,罗茨真空泵的转子温度比外壳低78度,同时也发现泵负荷越重,间隙越大,这是因为转子用油冷却,温度比外壳低,负荷越大,外壳膨胀越严重,轴间距越大,间隙越大。

由于负荷大,转子与壳体之间的温差越来越大,间隙也越来越大,逆流增加,罗茨真空泵的速度降低。为了克服这一缺点,罗茨泵在高负荷下工作时需要采取措施。一般来说,罗茨真空泵的壳体和转子同时通过油循环系统冷却。

转子油膜冷却。

该冷却方法是将输油管连接到罗茨真空泵的入口,用均匀滴下的冷却油带走转子的热量。油通过过过滤器和冷却器,通过密封良好的油泵,然后通过输油管将油送到泵的入口。油滴到转子上后,随着转子的旋转,均匀地位于转子表面。

这不仅带走了转子的热量,还在两个转子表面形成了油膜,防止了气体的逆流,带走了附着在转子表面的微小灰尘。泵出口设有油箱,收集废油,过滤冷却后再循环使用。

这种方法非常有用。然而,由于泵中有油,罗茨泵失去了无油蒸汽污染真空系统的特点。此外,油具有指定的粘度,为高速旋转的罗茨泵转子增加了大量摩擦,当然也增加了泵的功耗。所用油要求尽可能代替饱和蒸汽压。

水冷却。

湿式罗茨真空泵是指通过综合吸收和相位差的组合消音器输送间级或双级泵吸入的空气。向泵中注入微量水可以除掉压缩空气产生的热量。吸入管安装在单级或双级泵组的吸入端,连接到真空泵的吸入口。

水是通过真空泵产生的真空度吸入的。真空度越高,吸入的水就越多。使用简单的调节阀可以保证良好的吸入量。吸水温度应保持在20度左右,清洁无钙。

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