分析了影響提高羅茨真空泵最大允許壓差因素, 提出了解決方法。介紹了帶溢流閥羅茨泵的特點(diǎn)和溢流閥壓差的試驗(yàn)方法, 明確提出應(yīng)對(duì)帶溢流閥羅茨泵考核溢流閥壓差。

　　羅茨真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式容積泵。根據(jù)工作壓力范圍的不同, 分為低真空(直排大氣) 羅茨泵和中真空羅茨泵。直排大氣羅茨泵根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同,又可分為氣冷式羅茨泵和(水冷) 濕式羅茨泵。中真空羅茨泵不能承受高壓差, 因此必須配備前級(jí)泵才能工作。本文論述的就是中真空羅茨泵(以下簡(jiǎn)稱羅茨泵) 的最大允許壓差和溢流閥壓差。

1、羅茨泵的最大允許壓差

　　最大允許壓差是羅茨泵最重要的性能指標(biāo)之一, 它是指羅茨泵入口壓力等于或低于1 kPa時(shí), 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1 h, 不發(fā)生故障所允許的出口壓力和入口壓力差值的最大值。最大允許壓差是衡量羅茨泵能否在最大消耗功率和高溫下無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)的重要指標(biāo), 也就是在最大消耗功率下考驗(yàn)羅茨泵的軸、轉(zhuǎn)子、軸承和齒輪強(qiáng)度, 轉(zhuǎn)子、齒輪與軸之間聯(lián)接的可靠性, 在高溫下考驗(yàn)羅茨泵的各部分間隙是否能保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　羅茨泵的消耗功率N _c 為

　　式中S th ——羅茨泵的理論抽速,L/s
　　　　ÀP ——羅茨泵出口與入口的壓力差, Pa
　　　　Gm ——機(jī)械效率, 一般在0. 85 左右

　　羅茨泵的功率消耗中主要是壓縮功, 隨著壓差的升高, 它的壓縮功也隨著增大, 而且有很大一部分壓縮功轉(zhuǎn)化為熱能, 因此壓差愈大泵溫也愈高。故羅茨泵允許的壓差越大, 允許的泵溫越高, 泵的工作就越可靠, 德國(guó)“HEDRICH ”公司樣本中就指出, 該公司羅茨泵的允許工作溫度可達(dá)130℃。

　　目前國(guó)內(nèi)羅茨泵整體水平在最大允許壓差這個(gè)指標(biāo)上差距較大, 指標(biāo)偏低, 因此運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性相對(duì)要差一些。西安一個(gè)廠原使用某廠生產(chǎn)的ZJ-1200型羅茨泵, 啟動(dòng)壓力偏低, 承受不了工作壓力下的壓差, 經(jīng)常發(fā)生故障。經(jīng)多次修理也無(wú)濟(jì)于事, 因而轉(zhuǎn)向我們公司要求提供性能優(yōu)異、能連續(xù)工作的羅茨泵。我們實(shí)地觀察后認(rèn)為除ZJ-1200 泵性能較差之外, 與前級(jí)泵的配比不合理, 管道也過(guò)長(zhǎng), 決定用高性能的ZJ-600 型羅茨泵機(jī)組取代。該機(jī)組驗(yàn)收時(shí)在模擬工況下經(jīng)受了300 h 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的考驗(yàn)。其中1. 3×10² Pa下運(yùn)轉(zhuǎn)14 h, 4×10² Pa 下運(yùn)轉(zhuǎn)8 h。用戶安裝使用后, 無(wú)論在真空度、抽速及運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性方面完全滿足了生產(chǎn)工藝的要求。遂將其余9 套機(jī)組全部更新。從上述例子可看出, ZJ -1200 型羅茨泵如在4×10² Pa 壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)8 h, 則壓差達(dá)2.8×10³Pa, 而該泵最高允許工作溫度為60℃, 最大允許壓差在(1.3～ 2) ×10³ Pa 之間, 因此長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行必然會(huì)出問(wèn)題。我們公司的ZJ-1200 A 型羅茨泵最高允許工作溫度為130℃, 最大允許壓差達(dá)5×10³ Pa, 而我們采用的高性能ZJ-600 型羅茨泵, 它的最大允許壓差達(dá)5. 5×10³ Pa, 因此運(yùn)轉(zhuǎn)更可靠。

　　為了將最大允許壓差這一關(guān)鍵指標(biāo)趕上國(guó)外水平, 我們公司始終堅(jiān)持“以質(zhì)量求發(fā)展, 在發(fā)展中上水平”的方針, 在發(fā)展羅茨泵產(chǎn)品時(shí), 就突破原標(biāo)準(zhǔn)的框框, 堅(jiān)決貫徹執(zhí)行歐洲“PNEUROP ”的羅茨泵驗(yàn)收規(guī)則, 以LEYBOLD,BALZERS, HEDRICH 和ALCATEL 等公司羅茨泵的性能數(shù)據(jù)為目標(biāo), 不斷改進(jìn), 不斷提高。就以最大允許壓差這一性能指標(biāo)來(lái)說(shuō), 我們已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。而且對(duì)這一關(guān)鍵指標(biāo), 我們每臺(tái)泵出廠均經(jīng)嚴(yán)格考核, 錄入檔案, 不合格決不出廠。

　　最大允許壓差試驗(yàn)時(shí), 按我公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(相當(dāng)于國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)指標(biāo)) 檢測(cè), 泵出口表面溫度可達(dá)130～150℃, 內(nèi)部轉(zhuǎn)子溫度高達(dá)150～ 170℃�？紤]到泵體和轉(zhuǎn)子的熱膨脹, 泵各部分之間間隙必須大到足以抵消熱膨脹。但間隙過(guò)大, 必然導(dǎo)致零流量壓縮比的下降, 因此羅茨泵各部分間隙要適中, 既能承受高壓差考驗(yàn), 又要保證有較高的零流量壓縮比。影響羅茨泵最大允許壓差的間隙主要有三方面, 一是轉(zhuǎn)子與泵體之間的間隙, 高壓差運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 羅茨泵出口處表面溫度可達(dá)130～150℃。但入口處表面溫度僅為50℃左右, 因此險(xiǎn)情易出在泵體入口處與轉(zhuǎn)子之間的間隙處。二是轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋處間隙, 高溫轉(zhuǎn)子熱膨脹時(shí), 轉(zhuǎn)子的死端間隙基本不變, 轉(zhuǎn)子活端的間隙則急劇縮小, 最易發(fā)生咬死現(xiàn)象。三是轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的間隙, 它首先要求設(shè)計(jì)出優(yōu)良的轉(zhuǎn)子型線以保證兩轉(zhuǎn)子在嚙合過(guò)程中間隙均勻, 其次是工藝和加工設(shè)備, 要保證加工出的轉(zhuǎn)子線型符合設(shè)計(jì)要求, 這樣才能避免運(yùn)轉(zhuǎn)中高溫時(shí)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦與碰撞。羅茨泵這三方面間隙都很重要, 要根據(jù)最大允許壓差的要求來(lái)適當(dāng)選擇, 并嚴(yán)格控制。另一個(gè)問(wèn)題值得注意, 我們的羅茨泵各部分間隙均嚴(yán)格控制, 照理在作最大允許壓差試驗(yàn)時(shí)不會(huì)發(fā)生異常, 但卻數(shù)次發(fā)生轉(zhuǎn)子端面與側(cè)蓋咬死現(xiàn)象, 經(jīng)拆檢和分析, 認(rèn)定系滾動(dòng)軸承的軸向游隙過(guò)大所造成。我們抽檢了一批軸承, 發(fā)現(xiàn)軸向游隙小的只有0.05 mm , 大的可達(dá)0.20 mm 以上, 這就給羅茨泵裝配時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋之間的間隙調(diào)整帶來(lái)很大困難,因此必須選擇軸向游隙小的優(yōu)質(zhì)軸承。

　　羅茨泵的配套電機(jī)功率是根據(jù)用戶的使用條件來(lái)決定的, 當(dāng)它使用在真空度較高的壓力范圍內(nèi)時(shí),電機(jī)的功率可以取得較小。但在泵設(shè)計(jì)時(shí), 必須按最大允許壓差時(shí)的功率來(lái)校核羅茨泵轉(zhuǎn)子、軸、齒輪的強(qiáng)度, 當(dāng)然選擇軸承時(shí)也必須這樣考慮。

　　現(xiàn)行羅茨泵標(biāo)準(zhǔn)在最大允許壓差的試驗(yàn)中, 對(duì)前級(jí)泵作了嚴(yán)格的限制, 是沒(méi)有必要的。我們認(rèn)為只須規(guī)定羅茨泵與前級(jí)泵的配比在一定范圍內(nèi)(例如4～ 10) 即可。從公式(1) 可以看出, 對(duì)某一抽速的羅茨泵來(lái)說(shuō), 它的消耗功率取決于出口與入口的壓差,也就是說(shuō)泵的發(fā)熱、轉(zhuǎn)子的熱膨脹程度完全取決于出口與入口的壓差的大小。因此只要按該羅茨泵的最大允許壓差指標(biāo), 按規(guī)定的測(cè)量步驟進(jìn)行試驗(yàn)即可, 至于取什么樣的前級(jí)泵, 完全可以由制造廠適當(dāng)自行選擇。歐洲的“PNEUROP”機(jī)械增壓真空泵(羅茨真空泵) 驗(yàn)收規(guī)則對(duì)前級(jí)泵也沒(méi)有作任何規(guī)定。

　　上述的羅茨泵最大允許壓差只是衡量和考核羅茨泵制造和運(yùn)行質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo), 并不是說(shuō)羅茨泵可以在這個(gè)壓差下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn), 也不是說(shuō)必須在這個(gè)壓差下才能起動(dòng)。國(guó)外一些廠商的樣本上, 在最大允許壓差一欄里就有連續(xù)工作與短時(shí)工作之分, 連續(xù)工作時(shí)最大允許壓差即是羅茨泵應(yīng)在此壓差下保證能無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)1 h, 而短時(shí)工作時(shí)最大允許壓差則是羅茨泵可以在此壓差下工作3～ 5 min, 我們可以根據(jù)這個(gè)短時(shí)工作最大允許壓差和被抽容器的大小來(lái)決定羅茨泵的起動(dòng)壓力。

　　某些特殊情況下, 羅茨泵的工作真空使泵的壓差接近最大允許壓差, 勢(shì)必造成泵長(zhǎng)期在高溫下工作, 這是不可取的。必要時(shí)可在羅茨泵的出口安裝水冷卻器, 能收到明顯的效果。