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羅茨真空泵空氣冷卻的原理

2021-10-12

概要

 羅茨真空泵的空氣冷卻。羅茨真空泵通過輸送和壓縮氣體產(chǎn)生熱量,氣體需要從轉(zhuǎn)子傳輸?shù)綒んw。但是,在低壓下,氣體的導(dǎo)熱和對(duì)流性能非常差,因此轉(zhuǎn)子吸收的熱量不易散失,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度始終高于外殼溫度   由于轉(zhuǎn)子的熱膨脹,轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子和泵殼之間的間隙減小,特別是當(dāng)壓差也很高時(shí),這甚至?xí)?dǎo)致轉(zhuǎn)子卡住并損壞泵。為了使羅茨泵在高差壓下工作,擴(kuò)大使用范圍,提高泵的可靠性,我們需要設(shè)法驅(qū)散轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱

  羅茨真空泵的空氣冷卻。羅茨真空泵通過輸送和壓縮氣體產(chǎn)生熱量,氣體需要從轉(zhuǎn)子傳輸?shù)綒んw。但是,在低壓下,氣體的導(dǎo)熱和對(duì)流性能非常差,因此轉(zhuǎn)子吸收的熱量不易散失,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度始終高于外殼溫度

  由于轉(zhuǎn)子的熱膨脹,轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子和泵殼之間的間隙減小,特別是當(dāng)壓差也很高時(shí),這甚至?xí)?dǎo)致轉(zhuǎn)子卡住并損壞泵。為了使羅茨泵在高差壓下工作,擴(kuò)大使用范圍,提高泵的可靠性,我們需要設(shè)法驅(qū)散轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量,即冷卻轉(zhuǎn)子。

  了解空氣冷卻的本質(zhì),首先要看一下羅茨真空泵排氣側(cè)的氣流。羅茨真空泵吸入氣體的壓縮過程不是連續(xù)的,而是突然的。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),吸入的氣體被封閉在空腔中,隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),空腔中的氣體突然與排氣口相連。

  由于排氣側(cè)的氣體壓力高,排氣口處的氣體會(huì)沖回空腔,然后隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)被驅(qū)動(dòng)出泵。在這個(gè)過程中,兩個(gè)轉(zhuǎn)子在每個(gè)旋轉(zhuǎn)循環(huán)中排氣四次。

  從上述氣體流動(dòng)情況可以想象,如果每次反沖到泵室的氣體是冷的,那么大量的熱量可以在高溫泵室中吸收,這些熱吸收氣體在轉(zhuǎn)子的持續(xù)壓縮中排出,從而達(dá)到轉(zhuǎn)子冷卻的目的。

  空氣冷卻就是基于上述原理。在泵的排氣口設(shè)置密集的散熱片。冷卻翅片由冷水管冷卻,或冷卻水管直接安裝在泵的排氣口,以冷卻排氣口處的氣體。這種冷卻方法可以有效地消散羅茨泵轉(zhuǎn)子在壓縮氣體中產(chǎn)生的熱量。此外,當(dāng)排氣壓力較高時(shí),由于氣體分子密度較高,因此導(dǎo)熱性能更好,冷卻效果更好。使用這種方法可以確保泵在高壓差下運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)表明,羅茨泵在30托壓差下運(yùn)行6小時(shí),轉(zhuǎn)子在殼體中的溫差為22度。當(dāng)在排氣口安裝冷卻器時(shí),冷卻器在85托壓差下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,溫差不超過17度。一般來說,羅茨真空泵經(jīng)空氣冷卻后,壓差可增加80托,而無冷卻器時(shí),壓差只能達(dá)到15~30托。

 這種冷卻方式與環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),吸入氣體的溫度較高。冷卻效果不好。此外,這種方法只能避免高壓差產(chǎn)生的高熱,但不能防止泵在壓縮過程中產(chǎn)生的熱量,導(dǎo)致間隙較小的問題,因此受到泵本身間隙的限制。


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