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羅茨真空泵的空氣冷卻原理

發(fā)布時(shí)間：2021-10-19  人看過

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)子傳遞到機(jī)殼。但在低壓下，氣體的導(dǎo)熱和對(duì)流性能很差，轉(zhuǎn)子吸收的熱量不容易散失，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度始終高于殼體溫度。

由于轉(zhuǎn)子的熱膨脹，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)壓差也很大時(shí)，這甚至可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子堵塞并損壞泵。為了使羅茨泵在高差壓下工作，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高泵的可靠性，需要盡量將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量散掉，也就是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻。

要了解風(fēng)冷的本質(zhì)，首先要看羅茨真空泵排氣側(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)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入的氣體被封閉在空腔內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，空腔內(nèi)的氣體突然與排氣口相連。

由于排氣側(cè)的氣體壓力較高，排氣口處的氣體會(huì)沖回腔內(nèi)，然后隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)被趕出泵外。在這個(gè)過程中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子在每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中排氣四次。

從上面的氣體流動(dòng)情況可以想象，如果每次沖回泵室的氣體都是冷的，那么高溫的泵室可以吸收大量的熱量，在轉(zhuǎn)子持續(xù)壓縮的過程中，被吸收熱量的氣體被排出，從而達(dá)到冷卻轉(zhuǎn)子的目的。

空氣冷卻基于上述原理。泵的排氣口處設(shè)有密集的散熱器。散熱片由冷水管冷卻，或者冷卻水管直接安裝在泵的排氣口，以冷卻排氣口的氣體。這種冷卻方式可以有效地將羅茨泵轉(zhuǎn)子在壓縮氣體中產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。此外，當(dāng)排氣壓力較高時(shí)，氣體分子密度較高，因此導(dǎo)熱性能更好，冷卻效果更好。這種方法可以保證泵在高壓差下運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)表明，羅茨泵在30托的壓差下運(yùn)行6小時(shí)，殼體內(nèi)轉(zhuǎn)子的溫差為22度。當(dāng)冷卻器安裝在排氣口時(shí)，冷卻器在85托的壓差下長時(shí)間運(yùn)行，溫差不超過17度。一般來說，羅茨真空泵風(fēng)冷后壓差可提高80乇，但沒有冷卻器壓差只能達(dá)到15~30乇。

這種冷卻模式與環(huán)境溫度有關(guān)。環(huán)境溫度越高，吸入氣體的溫度越高。冷卻效果差。此外，這種方法只能避免高壓差產(chǎn)生的高熱，卻無法阻止泵在壓縮過程中產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致間隙小的問題，因此受到泵本身間隙的限制。

羅茨真空泵的空氣冷卻原理