羅茨泵與各種前級真空泵組合后的真空機(jī)組抽速可以通過計算求出,在以下計算中忽略前級連接管路的流阻影響。
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 一羅茨泵的泄漏返流流量
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造成的氣體返流量, Qv1 可用下式表達(dá):
Qv1 = U ( Pv - PA ) (5.3)
式中 U ──羅茨泵內(nèi)上述所有間隙的等效通導(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(kuò)散氣體量,所以有:
Qv2 = Sr · Pv (5.4)
式中 Sr ──泵返擴(kuò)散氣體的等量抽速。
于是式 (5.2) 可表達(dá)成:
Qe = Qth - (Qv1 + Qv2) = PA · Sth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] (5.5)
根據(jù)羅茨泵零流量壓縮比 K0 定義:關(guān)閉泵進(jìn)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壓縮比 K0 =Pv /PA , 該壓縮比的大值用 K0max 表示,稱大零流量壓縮比。令 (5.5) 式中 Qe 等于零 ( 實測中用肓板將泵進(jìn)氣口法蘭堵死 ) 則有
PASth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] = 0(5.6)
目前利用公式 (5.6) 對 K0max 進(jìn)行定量計算很困難。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、泵的安裝精度、軸承間隙等一系列因素有關(guān)。另外,影響 K0max 的 Sr 值與轉(zhuǎn)子表面精度有關(guān),每臺泵轉(zhuǎn)子的表面在加工中也不能做到_一致。因此目前都是通過實測求得 K0曲線及 K0max 值。
羅茨泵機(jī)組在實際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(jī)組有效抽速
Sv ──前級泵的實際抽速,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)
羅茨泵機(jī)組中羅茨泵的有效抽速實際上_是機(jī)組的抽速。由以上分析可知,它除了與羅茨泵本身的理論抽速有關(guān)外,還決定于泵的大零流量壓縮比 K0max 及前級泵的實際抽速Sv 。對于某一型號的羅茨泵來說,th 值為已定值, K0max 值由實驗測試所得。生產(chǎn)廠家應(yīng)該在產(chǎn)品樣本上給出泵的 K0 曲線,且應(yīng)規(guī)定出 K0 值的范圍,所生產(chǎn)的泵的 K0max _大于或等于規(guī)定值。
羅茨泵機(jī)組中的前級泵與主泵的配比也相當(dāng)重要。若配用前級泵不當(dāng),則機(jī)組的有效抽速達(dá)不到羅茨直空泵技術(shù)條件 (ZBJ78013·2 — 89) 中規(guī)定的要求。一般根據(jù)經(jīng)驗,機(jī)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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