羅茨泵常用的冷卻方法
2009-08-12 楊乃恒 東北大學
羅茨泵的入口壓力高于1Torr時，出口與入口的壓力差可能達到15-20Torr，或更高。泵的功率是與壓差成正比。因此壓差大，泵的功率急劇增加，因此排氣溫度，泵內零件的溫度，特別是轉子的溫度會隨之增加，如不采取冷卻措施（特別是對轉子的冷卻措施）。泵在大氣壓下長時間運轉，轉子的熱膨脹可能導致間隙消失，轉子被楔住，卡死，乃至損壞。
常用的冷卻方法有兩種，一種是在排氣側裝上后冷卻器，冷卻的原理是，散熱片的一端設在轉子頭掃過的周圍，散葉片的長度等于轉子的軸向長度。如果沒有冷卻器，排氣回流通過間隙流過的熱氣體將會對轉子加熱。如果設置水冷卻器，轉子就可以用回流的已被冷卻的氣體來冷卻。用這種后冷卻器，許可壓差達85Torr，還可以正常運轉。如果沒有冷卻器，最大許可壓差為20Torr，采用冷卻器能帶走相當于壓縮功80％的熱量。其原理如圖5所示。
另一種方法是利用通過轉子內部來冷卻轉子的方法，其原理如圖6所示，冷卻油也被用來潤滑軸承和齒輪，把循環的油封在系統內。工作時，轉子的溫度往往比泵體低。隨著氣體負荷的增加，轉子和泵體之間的溫差也隨之增大，這樣一來，就可能引起泵內間隙增大，而使抽速降低。為了避免這種情況的發生，以泵的負荷大小來調節循環油量的多少。在負荷特別大時，也可考慮對泵體進行冷卻。以保持原始的間隙值。
圖6 羅茨泵轉子內冷卻器示意圖
可在任何負荷下均可防止整個泵體發生過熱，泵有無冷卻措施對泵的實際抽速的影響如圖7所示。
圖7 幾何抽速為200003m/h的羅茨泵機組、羅茨泵轉子的冷卻與否，對實際抽速的影響
A、沒有任何專門的冷卻措施
B、泵軸利用油循環冷卻
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