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如何选用罗茨真空泵的前级泵?

发布时间: 2020-05-16  点击次数: 114次

罗茨真空泵不能单独使用,必须配上前级泵组成机组,使用前级真空泵是为了降低罗茨真空泵的排出压力,由于罗茨真空泵的压缩比是有限的,所以选择前级真空泵的抽速是重要的,罗茨真空泵的最大压缩比是随排出压力而变化的,在高排出压力下,最大压缩比最多大3:1,而最gao压缩比是在排出压力为1到10mbar之间(1 mbar=0.75Torr)可达50:1,甚至更高些。

因此,选择前级泵的抽速,要根据罗茨真空泵的长期工作压力范围考虑。

例如有一系统用罗茨真空泵机组抽气,要求在1 mbar入口压力时有600升/秒的抽速,并长期工作,问应选择多大抽速的前级泵。

先假定用30升/秒的前级泵时,压缩比K=600:30=20得出K=20时最大排出压力为30 mbar。

由此得出,当选用30升/秒前级泵时,在入口压力低于1.5 mbar以下工作是可行的,但高于1.5 mbar入口压力工作时就选用大一些前级泵了。该例中,工作真空度1 mbar低于1.5 mbar,所以30升/秒的前级泵可以满足上述真空系统的抽气要求。

另外应当考虑的是,对预抽时间的要求问题,如果正常工作时间远比预抽时间长,可选较小的前级泵;假如真空室较大,而且要求很快预抽,就要用较大的前级泵,有时为了更好发挥设备的效率,机组装有较大的预抽泵,在正常工作后停掉它,而用较小的前级泵维持,这样做是为了节约功率。

对罗茨真空泵机组的极限压力的要求,也是选择前级泵的必须考虑的,对极限真空度要求较高(达1X10-3Pa~1X10-2 Pa压力)一般选用双级旋片式油封机械泵或双级滑阀机械泵作为前级泵。极限真空度要求在(1X10-2 Pa~1X10-1Pa)之间可选用单级油封机械泵作为前级泵,极限真空度要求在133~1333Pa之间可选用往复式真空泵或液环式真空泵作为前级泵。

当选用往复式或液环式粗真空泵作为罗茨真空泵的前级泵时,前级泵的抽速一般为罗茨真空泵的1/2-1/4,不能太大,否则将使压缩比过大,造成罗茨真空泵的排气温度高而不能正常工作。

选用前级泵时还必须考虑被抽气体中是否有腐蚀性介质,是否含有可凝性气体,是大量的还是微量的。如果含有腐蚀性气体,就不能选用油封机械泵,油封机械泵还不适宜抽除含有大量可凝性蒸汽的气体,否则将会使密封液很快乳化,抽除含有微量可凝性蒸汽的气体时,也必须采用带有气镇装置的油封机械泵作为前级泵。

①如果被抽气体无特殊性,既无腐蚀性和毒性。又不是低蒸气压的气体,如洁净空气等,应首先考虑采用旋片式真空泵作为机组的前级泵。因为旋片式真空泵有大的压缩比和宽的工作压力范围,双级旋片式真空泵的工作压力范围从大气压力至1×10-2Pa,单级旋片式真空泵的工作压力范围从大气压力至1Pa。即便是单级旋片真空泵作为一级罗茨机组的前级泵,其极限压力可达1×10-1Pa。这类配置由于机组有较宽的工作压力范围,所以经济性好,使用广泛。同样,滑阀式真空泵也是这类配置的前级泵,滑阀式真空泵因其对被抽气体中含少量杂质的敏感性低于旋片式真空泵,故在许多场合优于旋片式真空泵作为前级泵配置。 
   ②如果被抽气体成分带有腐蚀性或气体成分会裂解前级真空泵油,或者抽除较低蒸气压的气体,一般前级泵就不能使用旋片式真空泵和滑阀式真空泵,因为这类气体会对前级泵产生腐蚀,或会产生大量水蒸气凝结在前级泵,侵蚀泵油后使前级泵不能正常工作。在这种情况下,选择水环式真空泵为前级泵较为合适。一般水环式真空泵与一级、二级或三级罗茨泵组成的机组,其极限压力分别可达650Pa, 25Pa, 1pa.但是这类使用中有一个值得注意的问题是: 常常遇到被抽的物质对环境有污染,则必须选择相适合的液体组成循环使用的封闭液环式真空泵,同时要配上工作液热交换冷却装置和液环真空泵出口气体与液体的分离装置。 
   ③如果在一个封闭系统中抽除有毒气体,或是抽除并回收一些洁净气体,或者是抽除一个巨大容器中的气体将其输送至贮罐中,这类情况,旋片式和滑阀式真空泵及水环式真空泵均不能作罗茨泵的前级泵,比较理想的是选用气体循环冷却罗茨真空泵。因为该泵具有高压缩比及大压差特性,可直排大气,大大增加机组的排气量。一个二级罗茨泵加三级气体循环冷却罗茨泵的五级机组,其极限压力可达10-1Pa,工作压力范围可从大气压力至 5×10-1Pa。同时,气体循环冷却罗茨真空泵本身也可作为主抽泵,与水环真空泵组成机组,适合于②所述的一些高压差工况,使真空机组的可靠性更好。正因为气体循环冷却罗茨泵有这些特点,所以在目前罗茨真空泵机组中的使用越来越普遍。 
   ④如果被抽系统要求提供无油、水蒸气污染的清洁真空环境,前级泵则应采用干式真空泵,可选择螺杆式、爪式或活塞式无油真空泵,罗茨泵也应选用无油污染的类型。这种配置方案即可解决单纯使用干式泵极限真空度低的问题,又能保证有较大的抽速。前级泵的选择自然还应考虑选择多大的抽速来匹配与主泵罗茨泵的级比,以适应被抽容器大小和达到工作压力所需时间的要求。

为了获得在低入口压力(1~100pa)时的高的抽气速率,可用一台罗茨真空泵作为另一台罗茨真空泵的前级泵组成的三级或四级机组,此时罗茨真空泵之间的抽速比一般在2~5之间。

 

选配前级泵的原则如下:

1、要求前级泵造成主泵工作所需的预真空条件。

2、主泵允许的最大排气压力下,前级泵必须将主泵所排出的最大气体量及时排走,前级泵的抽速须按照该泵在实际入口压力时的实际抽速。

3、兼作预抽泵的前级泵要满足预抽时间和预抽真空度的要求。

 

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