羅茨真空泵概述和設(shè)備要求課件

羅茨真空泵概述和設(shè)備要求羅茨真空泵概述和設(shè)備要求《真空技術(shù)》一.真空技術(shù)發(fā)展概況（楊乃恒）二.真空工程理論基礎(chǔ)（孫麗娜）三.真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)（劉坤）四.低真空獲得設(shè)備（張以忱）五.清潔真空獲得技術(shù)（巴德純）六.中真空獲得設(shè)備（張以忱）七.高真空與超高真空獲得設(shè)備（楊乃恒）八.真空測(cè)量（劉玉岱）九.真空檢漏（劉玉岱）十.真空鍍膜（一）：PVD物理氣相沉積（張以忱）十一.真空鍍膜（二）：CVD化學(xué)氣相沉積張世偉）十二.真空冷凍干燥技術(shù)（徐成海）十三.真空設(shè)備的自動(dòng)化控制（王慶）十四.真空材料與真空衛(wèi)生（張以忱）培訓(xùn)系列之《真空技術(shù)》一.真空技術(shù)發(fā)展概況（楊乃恒）培訓(xùn)系列之6.1.1概述

羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)壓縮的旋轉(zhuǎn)變?nèi)菔秸婵毡?.1.1概述羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)壓縮的旋轉(zhuǎn)變?nèi)菔秸婵毡?.1.1.1羅茨泵的種類低真空羅茨泵：直排大氣的干式單級(jí)羅茨泵（10000Pa）和濕式羅茨泵(2000Pa)；中真空羅茨泵：機(jī)械增壓泵（1×10-1Pa）；高真空羅茨泵：多級(jí)干式羅茨泵（高真空多級(jí)羅茨泵）6.1.1.1羅茨泵的種類低真空羅茨泵：6.1.1.2羅茨泵在真空工程領(lǐng)域中應(yīng)用：在中真空范圍作為機(jī)械增壓泵應(yīng)用，一般與前級(jí)泵（旋片泵，滑閥泵和水環(huán)泵等）串聯(lián)構(gòu)成真空機(jī)組；雙級(jí)或多級(jí)羅茨泵機(jī)組可獲得高真空；對(duì)于干式清潔無(wú)油的抽氣系統(tǒng)多用氣冷式羅茨泵機(jī)組；對(duì)于含水蒸氣的被抽系統(tǒng)，多用濕式羅茨泵。6.1.1.2羅茨泵在真空工程領(lǐng)域中應(yīng)用：在中真空范圍作為機(jī)水環(huán)－羅茨泵機(jī)組2水環(huán)－羅茨泵機(jī)組2旋片－羅茨泵機(jī)組旋片－羅茨泵機(jī)組滑閥－羅茨泵機(jī)組2滑閥－羅茨泵機(jī)組26.1.2羅茨泵的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6.1.2.1羅茨泵的工作原理

羅茨泵抽氣時(shí)兩個(gè)轉(zhuǎn)子由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)，作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子彼此無(wú)接觸，其間存在間隙。6.1.2羅茨泵的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6.1.2.1羅茨泵6.1.2.2羅茨泵具有以下特點(diǎn)：

在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速；轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵腔壁之間有間隙，泵腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)件無(wú)摩擦，不必潤(rùn)滑，泵腔內(nèi)無(wú)油；轉(zhuǎn)子形狀對(duì)稱，動(dòng)平衡性能良好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，選擇高精度的齒輪傳動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音低；可獲得較高轉(zhuǎn)速（抽速）；對(duì)被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感；6.1.2.2羅茨泵具有以下特點(diǎn)：抽氣特點(diǎn)：

羅茨泵在抽氣過(guò)程中其工作空間容積是不變的，即“無(wú)內(nèi)壓縮”，這與大多數(shù)的變?nèi)菔秸婵毡貌煌?。氣體的排出：當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過(guò)排氣口邊緣，封閉空間與排氣側(cè)相通時(shí)，由于排氣側(cè)氣體壓力較高，則有一部分高壓氣體返沖到封閉空間中，使空間內(nèi)氣體壓強(qiáng)突然升高到排氣壓力，即所謂的“外壓縮過(guò)程”。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體排出泵外。

抽氣特點(diǎn)：羅茨泵在抽氣過(guò)程中其工作空間容積6.1.3羅茨泵的結(jié)構(gòu)1－前端端蓋；2－油標(biāo)；3－壓力傳感器；4－注油塞；5－放油塞；6－齒輪側(cè)軸承端蓋；7－泵體；8－入口法蘭9－出口法蘭；10－轉(zhuǎn)子；11－馬達(dá)側(cè)軸承蓋；12－中間法蘭；13－油封處注油塞；14－油封處放油塞；15－籠形支架；16－電動(dòng)機(jī)；17－泵底座6.1.3羅茨泵的結(jié)構(gòu)1－前端端蓋；2－油標(biāo)；3－壓力傳感器

羅茨泵是雙轉(zhuǎn)子容積式真空泵。其在泵腔內(nèi)有兩個(gè)形狀對(duì)稱的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子形狀有兩葉、三葉和四葉。

兩個(gè)轉(zhuǎn)子按一定相位安裝在一對(duì)平行軸上，由軸端齒輪（i=1）驅(qū)動(dòng)做同步反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子彼此無(wú)接觸，轉(zhuǎn)子與泵腔壁也無(wú)接觸，其間通常有0.15～1.0mm的間隙。泵腔靠間隙及高轉(zhuǎn)速來(lái)密封（相對(duì)密封）。由于泵腔內(nèi)無(wú)摩擦，轉(zhuǎn)子可高速運(yùn)轉(zhuǎn)，一般：500～3000r／min。泵的潤(rùn)滑部位僅限于軸承、齒輪及動(dòng)密封處（齒輪箱有油，且與泵腔之間有壓差，預(yù)抽管通前級(jí)側(cè)）。羅茨泵是雙轉(zhuǎn)子容積式真空泵。其在泵腔內(nèi)有兩個(gè)形6.1.3.1泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)子在泵體中如何安裝決定了泵的總體結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)外的羅茨泵大致有兩種型式：1）立式：這種結(jié)構(gòu)的進(jìn)、排氣口成水平位置，裝配和連接都比較方便。但泵的重心較高，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性差，故多用于小泵。

2）臥式：泵的進(jìn)氣口在上，排氣口在下。有時(shí)排氣口水平方向接出，因而，進(jìn)、排氣方向是相互垂直的。排氣口可以從兩個(gè)方向接出，一端接排氣管道，另一端堵死或接旁通閥。這種結(jié)構(gòu)重心低，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性好，一般用于大、中型泵。6.1.3.1泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子在泵體中如何安裝決定了結(jié)構(gòu)型式示意圖1立式結(jié)構(gòu)臥式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式示意圖1立式結(jié)構(gòu)臥式結(jié)構(gòu)6.1.3.2泵的傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式有如下兩種：

1）電動(dòng)機(jī)與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)，從動(dòng)轉(zhuǎn)子的扭矩由電動(dòng)機(jī)端齒輪直接傳過(guò)去，所以主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的扭轉(zhuǎn)變形小，因而轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的間隙就不會(huì)因主動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形較大而改變，故使間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中均勻。缺點(diǎn)：主動(dòng)軸上有三個(gè)軸承，給加工和裝配帶來(lái)一定困難，對(duì)齒輪的拆裝和檢查都不方便，整個(gè)結(jié)構(gòu)也顯得不勻稱，使泵的重心移向電動(dòng)機(jī)和齒輪箱一端。所以，采用這種結(jié)構(gòu)的較少。6.1.3.2泵的傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式有如下兩種：傳動(dòng)方式示意圖傳動(dòng)方式示意圖2）電動(dòng)機(jī)與齒輪傳動(dòng)設(shè)在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)

這種結(jié)構(gòu)克服了上述的缺點(diǎn)，但主動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)變形較大。為了保證轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的間隙，要求軸應(yīng)有足夠的剛度。軸與轉(zhuǎn)子要固結(jié)（鑄造的轉(zhuǎn)子采用軸轉(zhuǎn)子整體結(jié)構(gòu)或熱壓過(guò)盈配合，焊接的轉(zhuǎn)子采用轉(zhuǎn)子和軸直接焊在一起的整體結(jié)構(gòu)）。這種結(jié)構(gòu)拆卸和裝配都很方便。2）電動(dòng)機(jī)與齒輪傳動(dòng)設(shè)在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)這種結(jié)構(gòu)克結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖6.1.3.3泵的密封結(jié)構(gòu)主要有3個(gè)部位：主動(dòng)軸外伸部分的動(dòng)密封（密封外部大氣與齒輪箱之間）；端蓋或齒輪箱與泵體間的靜密封；齒輪箱和泵體間的轉(zhuǎn)子軸的動(dòng)密封（避免油進(jìn)入泵腔，同時(shí)預(yù)真空與高真空之間得到密封）。6.1.3.3泵的密封結(jié)構(gòu)主要有3個(gè)部位：1、主動(dòng)軸外伸部分的動(dòng)密封目前采用較多的是：

雙端面摩擦環(huán)式機(jī)械密封；帶加強(qiáng)環(huán)的JO圈密封。機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，耗功率小．允許線速度大；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

JO圈密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗功率大，膠圈容易磨損，但更換方便，成本低。磁流體密封是一種密封效果及使用壽命長(zhǎng)的動(dòng)密封型式，功耗小，但成本高。

1、主動(dòng)軸外伸部分的動(dòng)密封目前采用較多的是：2、齒輪箱與泵體之間的軸封由于齒輪箱或端蓋殼體內(nèi)均有預(yù)抽管道與泵的出口相通，即這兩部分的真空度與前級(jí)泵入口基本相同。所以齒輪箱與泵腔之間的壓差較小，通常采用迷宮式密封、反螺旋式密封或活塞脹圈密封。2、齒輪箱與泵體之間的軸封由于齒輪箱或端蓋殼體內(nèi)均有預(yù)抽管道3、泵體端面的靜密封真空耐油橡膠圈密封，不僅可靠而且拆卸方便。采用聚氨酯膠墊進(jìn)行平面密封，不用加工密封槽，拆卸方便。有機(jī)硅室溫硫化橡膠膜密封，密封可靠并且不用加工密封槽。但用戶須備有這種材料，否則不能自行拆裝修理。3、泵體端面的靜密封真空耐油橡膠圈密封，不僅可靠而且拆卸方便6.1.3.4羅茨泵的潤(rùn)滑部位主要有三處：軸封齒輪軸承。6.1.3.4羅茨泵的潤(rùn)滑部位主要有三處：軸封羅茨泵達(dá)到的極限壓力與前級(jí)泵的極限壓力有關(guān)：用油封機(jī)械泵作前級(jí)泵時(shí)：?jiǎn)渭?jí)羅茨泵極限全壓力：5×10-1~1×10-2Pa極限分壓力：5×10-2~5×10-3Pa雙級(jí)羅茨泵極限全壓力：1×10-2~5×10-3Pa極限分壓力：1×10-3~5×10-4Pa用水環(huán)泵作前級(jí)泵時(shí)：?jiǎn)渭?jí)羅茨泵極限分壓力：200Pa，雙級(jí)羅茨泵極限分壓力：4Pa。羅茨泵達(dá)到的極限壓力與前級(jí)泵的極限壓力有關(guān)：用油封機(jī)械泵作前6.1.4羅茨泵的轉(zhuǎn)子型線概述6.1.4羅茨泵的轉(zhuǎn)子型線概述6.1.4.1轉(zhuǎn)子型線要求和條件：轉(zhuǎn)子橫斷面的外廓線稱為轉(zhuǎn)子的型線。理論型線：保證轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子始終相互嚙合。實(shí)際型線：由理論型線去掉間隙的部分得來(lái)的。它要保證兩個(gè)轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中間隙永遠(yuǎn)保持定值。轉(zhuǎn)子的型線必須做成共軛曲線。共軛轉(zhuǎn)子型線可做成各種各樣的曲線（只要給出一條曲線，就可以做出一條與之相應(yīng)的共軛曲線）。6.1.4.1轉(zhuǎn)子型線要求和條件：轉(zhuǎn)子橫斷面的外廓線稱為轉(zhuǎn)子6.1.4.2型線的選擇要考慮以下幾個(gè)條件：1）泵有最好的工作性能（增加抽速和提高壓縮比）

a）容積利用系數(shù)要盡可能大，即轉(zhuǎn)子在泵腔內(nèi)占的體積要??；

b）為減少返流，轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵體間的密封面積應(yīng)大2）要有良好的幾何對(duì)稱性，保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，互換性好；3）保證轉(zhuǎn)子齒形有足夠的強(qiáng)度，加工工藝性要好，容易獲得較高的表面精度。6.1.4.2型線的選擇要考慮以下幾個(gè)條件：1）泵有最好的6.1.4.3常用的型線線形有：

圓弧線、漸開(kāi)線和擺線。實(shí)用上，整個(gè)轉(zhuǎn)子的外輪廓型線由：圓弧線、漸開(kāi)線和擺線組合而成?！皥A?。瓭u開(kāi)線－擺線”型轉(zhuǎn)子型線氣阻大，改善了泵在低壓下的性能，提高了泵的抽氣效率，得到較廣泛的應(yīng)用。6.1.4.3常用的型線線形有：圓弧線、漸幾種型線的比較容積利用系數(shù)：是表征泵腔面積或是體積有效利用程度的系數(shù)。對(duì)于羅茨泵來(lái)說(shuō)，大的容積利用系數(shù)對(duì)于提高泵的性能，減小泵的體積是比較有利的。在以上幾種型線中，圓弧型轉(zhuǎn)子型線和漸開(kāi)線轉(zhuǎn)子型線的容積利用系數(shù)比較好；而氣冷式羅茨泵漸開(kāi)線轉(zhuǎn)子型線的容積利用系數(shù)則比較小。而在強(qiáng)度方面，氣冷式羅茨泵漸開(kāi)線轉(zhuǎn)子比較好，而圓弧型轉(zhuǎn)子則是比較差的，因此在使用此型線時(shí)應(yīng)該校核一下其薄弱腰部的強(qiáng)度。幾種型線的比較容積利用系數(shù)：是表征泵腔面積或是體積有效利用程6.1.4.4實(shí)際型線

6.1.4.4.1工作間隙與裝配間隙為了減少氣體的返流，要求轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼間的工作間隙要盡量小?？紤]轉(zhuǎn)子工作時(shí)產(chǎn)生熱膨脹和受力變形等影響，要求各處的裝配間隙不等而且要比工作間隙大。6.1.4.4實(shí)際型線

6.1.4.4.1工作間隙與泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，下列因素會(huì)使間隙減?。篿）

轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中因升溫而產(chǎn)生熱膨脹；ii）轉(zhuǎn)子在離心力和排氣壓力作用下產(chǎn)生變形；iii）隨著齒輪傳動(dòng)磨損程度的增加，齒側(cè)間隙增大，由于磨損是不均勻的，所以必然引起轉(zhuǎn)子相對(duì)位置發(fā)生變化，造成間隙減??；iv）

泵軸的彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形；v）

軸與轉(zhuǎn)子因制造和裝配誤差而產(chǎn)生不同軸等。泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，下列因素會(huì)使間隙減小：i）

轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中因升裝配間隙是確定轉(zhuǎn)子實(shí)際型線的根據(jù)：δ1——轉(zhuǎn)子與泵殼的徑向間隙；δ2——轉(zhuǎn)子相互之間的間隙；δ3——軸活端（如齒輪端）的轉(zhuǎn)子側(cè)面與側(cè)蓋間的軸向間隙；δ4——軸死端的轉(zhuǎn)子側(cè)面與端蓋之間的軸向間隙。裝配間隙是確定轉(zhuǎn)子實(shí)際型線的根據(jù)：δ1——轉(zhuǎn)子與泵殼的徑向6.1.4.4.2裝配間隙的選取

裝配間隙的選取很重要，它將直接影響到泵腔的泄漏量，進(jìn)而影響泵的極限真空、實(shí)際抽速等指標(biāo)。裝配間隙δ的大小與泵的工作壓力和泵的冷卻方式有關(guān)，轉(zhuǎn)子的材料性質(zhì)（如線性膨脹率、彈性模量、密度）、泵工作時(shí)的轉(zhuǎn)子的工作溫度都是影響轉(zhuǎn)子表面發(fā)生位移的因素，因此在確定轉(zhuǎn)子的裝配溫度時(shí)應(yīng)該把它們考慮進(jìn)去。裝配間隙在一定程度上衡量了泵的設(shè)計(jì)和制造水平。6.1.4.4.2裝配間隙的選取裝配間隙的6.1.5羅茨泵設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題1．羅茨泵的關(guān)鍵零件是轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵是型線。泵工作時(shí)，轉(zhuǎn)子之間的間隙要保持一定，這樣轉(zhuǎn)子的型線必須做成共軛曲線。理論型線的選擇和實(shí)際型線的計(jì)算和加工工藝是關(guān)鍵。

2．為了控制泵轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼間的間隙，要求軸承的軸向、徑向位移量控制在一定范圍內(nèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)正確選擇軸承精度，并選擇適合泵工作條件的軸承型號(hào)。考慮轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹影響，轉(zhuǎn)子軸應(yīng)留有活端，以允許軸因熱膨脹等因素而產(chǎn)生軸向移動(dòng)。軸活端的轉(zhuǎn)子與側(cè)端面的軸向間隙可以選大一些；而軸固定端的轉(zhuǎn)子與端蓋之間的軸向間隙則應(yīng)選得小一些。6.1.5羅茨泵設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題1．羅茨泵的關(guān)鍵零件是轉(zhuǎn)

3．要求齒輪耐磨性強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，齒間的間隙不得過(guò)大。齒輪的精度常選用5～6級(jí)。為使傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，常用斜齒輪。為使齒輪裝配和調(diào)整轉(zhuǎn)子間的間隙方便，可選用調(diào)隙結(jié)構(gòu)齒輪并在齒輪與軸之間采用漲套聯(lián)接方式。3．要求齒輪耐磨性強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，齒間的間隙不得過(guò)大。齒輪的6.1.6羅茨泵轉(zhuǎn)子的冷卻

羅茨泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，與氣體產(chǎn)生摩擦攪拌作用及在排氣口處對(duì)氣體的外壓縮，使氣體及轉(zhuǎn)子的溫度升高。而轉(zhuǎn)子的熱量較難散發(fā)出去。當(dāng)泵的抽氣量較大時(shí)（大泵），或入口氣體溫度較高時(shí)，需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，以免轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過(guò)大的熱變形現(xiàn)象，使裝配間隙過(guò)小或消失，致使轉(zhuǎn)子卡死。6.1.6羅茨泵轉(zhuǎn)子的冷卻羅茨泵在6.1.6.1轉(zhuǎn)子的空氣冷卻在泵的排氣口處安裝冷卻器，對(duì)出口處的氣體進(jìn)行冷卻，當(dāng)被冷卻的氣體反沖到泵腔內(nèi)時(shí)，使轉(zhuǎn)子得到冷卻。這種方法一般可散出轉(zhuǎn)子80％左右的熱量。當(dāng)排氣壓力較高時(shí)，氣體分子密度大，傳熱效果好，可以保證泵在較高壓差下正常工作。6.1.6.1轉(zhuǎn)子的空氣冷卻在泵的排氣口處安裝冷卻器6.1.6.2氣冷式羅茨泵將冷卻后的出口氣體回流到泵腔內(nèi)去直接冷卻熱態(tài)的轉(zhuǎn)子，提高了泵的抗熱能力，使泵仍可保持較小的轉(zhuǎn)子裝配間隙。氣冷式羅茨泵適用于長(zhǎng)期在高壓差下工作或被抽氣體的溫度比較高的情況下工作。6.1.6.2氣冷式羅茨泵將冷卻后的出口氣體回流到泵腔內(nèi)去6.1.7羅茨泵的運(yùn)行過(guò)載

6.1.7.1過(guò)載分析

由功率計(jì)算公式(6-22)可知，泵壓縮氣體所需的功率與壓差成正比：6.1.7羅茨泵的運(yùn)行過(guò)載

6.1.7.1過(guò)載分析6.1.7.2防止過(guò)載的措施解決泵過(guò)載的方法：機(jī)械式自動(dòng)調(diào)壓旁通閥采用液力聯(lián)軸器真空電氣元件控制泵入口壓力6.1.7.2防止過(guò)載的措施解決泵過(guò)載的方法：6.2油擴(kuò)散噴射真空泵6.2油擴(kuò)散噴射真空泵油擴(kuò)散噴射泵油擴(kuò)散噴射泵

油擴(kuò)散噴射泵是油蒸汽流泵的一種，主要油擴(kuò)散噴嘴、噴射噴嘴等組成，使之在高真空方面有較大的抽速，在低真空方面有足夠的臨界前級(jí)壓力。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部分、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。主要配置在高真空系統(tǒng)作為主泵與前級(jí)泵的中間級(jí)，也可單獨(dú)作為高真空泵應(yīng)用于冶金或抽出含有少量水氣的工作場(chǎng)合。

油擴(kuò)散噴射泵是油蒸汽流泵的一種，主要油擴(kuò)散噴嘴6.2.1概述

油擴(kuò)散噴射泵是從油擴(kuò)散泵發(fā)展而來(lái)的，兼有擴(kuò)散泵和噴射泵的特點(diǎn)，工作壓力范圍在（10-10-2）Pa。在此壓力區(qū)間內(nèi)，油擴(kuò)散噴射泵有較大的抽速和較高的最大出口壓力，其抽氣量是擴(kuò)散泵的4-20倍，加熱功率是擴(kuò)散泵的2-5倍。由于油擴(kuò)散噴射泵的工作壓力范圍正處于油擴(kuò)散泵和油封機(jī)械泵抽氣能力下降區(qū)域，因此，該泵除可以做主泵外，還常常用于大型油擴(kuò)散泵和前級(jí)機(jī)械泵之間，保證真空系統(tǒng)的有效工作，與羅茨泵的作用相似，所以油擴(kuò)散噴射泵也被稱為油增壓泵。6.2.1概述油擴(kuò)散噴射泵是從油擴(kuò)散泵發(fā)展而來(lái)6.2.2工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6.2.2.1工作原理油擴(kuò)散噴射泵工作壓力范圍內(nèi)的被抽氣體流動(dòng)狀態(tài)處于粘滯流和分子流之間。在壓力較高時(shí)，油蒸汽射流對(duì)被抽氣體的抽出以粘性攜帶為主。這時(shí)要求蒸汽射流具有足夠的密度。在壓力較低時(shí)，油蒸汽射流對(duì)被抽氣體的抽出以擴(kuò)散攜帶為主.這時(shí)要求蒸汽射流有一定的稀薄程度。多級(jí)噴嘴串聯(lián)抽氣原理6.2.2工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6.2.2.1工作原理油擴(kuò)散噴為了使泵在更寬的壓力范圍內(nèi)具有大的抽速，同時(shí)又有高的出口壓力，在實(shí)際應(yīng)用中都是多級(jí)噴嘴串聯(lián)起來(lái)工作的。在多級(jí)噴嘴結(jié)構(gòu)中，下一級(jí)噴嘴要保證上一級(jí)噴嘴的正常工作，因此，每個(gè)單級(jí)噴嘴的抽氣特性應(yīng)滿足：式中：G—泵的抽氣量；

S1，S2，….Sn—各級(jí)噴嘴的抽速；

P1，P2，…Pn—各級(jí)噴嘴的入口壓力。

為了使泵在更寬的壓力范圍內(nèi)具有大的抽速，同時(shí)又有高的出口壓力6.2.2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)右圖為雙級(jí)噴嘴油擴(kuò)散噴射泵的結(jié)構(gòu)。圖8-456.2.2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖8-45

1.加熱器

因?yàn)閿U(kuò)散噴射泵工作壓力較高，所以無(wú)需對(duì)泵油進(jìn)行分餾。由于擴(kuò)散噴射泵的加熱供率較高，因此其鍋爐蒸發(fā)面積和加熱面積比油擴(kuò)散泵的大。泵的加熱器有裸露式和封閉式兩種。鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力為1-2KPa，個(gè)別情況可達(dá)4KPa。

2.噴嘴

在油擴(kuò)散噴射泵中采用傘形噴嘴，傘形噴嘴由下唇a和上帽b組成。蒸汽由與下唇相連的導(dǎo)流管進(jìn)入噴嘴，改變方向后經(jīng)噴嘴最小斷面處時(shí)，蒸汽流達(dá)到音速。在之后逐漸擴(kuò)大的通道內(nèi)連續(xù)膨脹，達(dá)到超音速。噴嘴的張角為40o-60o擴(kuò)張度（出口斷面積與最小斷面積之比），入口級(jí)為20-50，出口級(jí)為2-3。

1.加熱器

因?yàn)閿U(kuò)散噴射泵工作壓力較高，所以無(wú)需對(duì)泵油進(jìn)行

為了提高泵的最大出口壓力，在大型油擴(kuò)散噴射泵中，出口級(jí)往往采用噴射噴嘴。噴射級(jí)噴嘴需要的高壓力蒸汽由鍋爐直接提供。經(jīng)過(guò)對(duì)高壓力蒸汽進(jìn)行孔板節(jié)流降壓后的蒸汽供給其余各級(jí)噴嘴，使各級(jí)噴嘴的工作蒸汽壓力分布更為合理。3.泵體油擴(kuò)散噴射泵的泵體用碳鋼制成，有圓筒形，也有圓錐形。小型泵采用焊在泵殼外壁上的螺旋銅管通冷卻，大型泵的冷卻采用水套結(jié)構(gòu)。

為了提高泵的最大出口壓力，在大型油擴(kuò)散噴射泵中，出口級(jí)6.2.3抽氣特性油擴(kuò)散噴射泵的抽氣特性可用泵入口壓力與泵抽速之間關(guān)系曲線來(lái)表示，如下圖。從圖中可見(jiàn)，在泵工作壓力范圍內(nèi)泵的抽速有一個(gè)最大值，對(duì)應(yīng)的入口壓力與蒸汽射流的狀態(tài)有關(guān)。圖8-486.2.3抽氣特性油擴(kuò)散噴射泵的抽氣特性可用泵入口壓力與泵抽

泵的加熱功率對(duì)抽氣量和最大出口壓力也有影響。當(dāng)泵加熱功率變化時(shí)，泵抽氣量與泵入口壓力之間的關(guān)系如下圖所示。當(dāng)加熱功率變小時(shí)，鍋爐溫度降低，蒸汽射流密度降低，增加了被抽氣