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羅茨泵的冷卻裝置

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羅茨泵的冷卻裝置
1.空氣冷卻:羅茨真空泵由于輸送和壓縮氣體而產生熱量,這些熱量必須從轉子傳至殼體而散發。但在低壓下,氣體對熱的傳導和對流性能極差,致使轉子吸收的熱量不易散出,造成轉子溫度永遠高于殼體的溫度。由于轉子的熱膨脹,使轉子與轉子間、轉子與泵殼間的間隙減少,特別在壓差也高的情況下,尤為嚴重,甚至造成轉子卡死,使泵損壞。為了使羅茨泵在較高的壓差下工作,以擴大使用范圍,增加泵的可靠性,就必須設法散出轉子產生的熱量,也就是說要對轉子進行冷卻。
為了理解空氣冷卻的實質,先來看一下氣體在羅茨真空泵排氣一側的流動情況,在羅茨真空泵中吸入氣體被壓縮的過程不是連續的,而是突然的。吸入氣體隨轉子轉動而被封閉于腔內,又隨轉子的旋轉,使腔內的氣體突然與排氣口接通。由于排氣一側的氣體壓力較高,排氣口處的氣體就向腔中返沖,然后又隨著轉子的旋轉而被驅趕排出泵外。這樣的過程在每旋轉一周中兩個轉子共進行四次排氣過程。
從上述氣體的流動情況可以設想:假若每次返沖到泵腔中的氣體是冷的,則可以在高溫的泵腔內吸收大量的熱量,這些吸收了熱量的氣體又在轉子的繼續壓縮中排出,從而會達到轉子冷卻的目的。

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空氣冷卻就是運用上述原理。在泵的排氣口處設置密集的冷卻片,冷卻片用冷水管進行冷卻,或在泵的排氣口處直接安裝冷卻水管,這樣排氣口處的氣體就會降溫,這種冷卻方法能有效地散出羅茨泵轉子在壓縮氣體中所產生的執量。而且當排氣壓力較高時,因氣體分子的密度大,使熱傳導性能更好,其冷卻效果也好些。使用這種方法能保證泵在較高的壓差下作,實驗證明,一臺羅茨泵在30Torr壓差下運轉6h,其轉子在外殼的溫度差為22度,當在排氣口處安裝冷卻器后,在85Torr壓差下長其運轉,其溫差也不超過17度。一般說來,羅茨真空泵采用空氣冷卻之后,可將壓差提高80Torr,而不加冷卻器一般只能達到15~30Torr。
這種冷卻方法與環境溫度有關系,環境溫度高吸入的氣體溫度就高。則冷卻效果就不好。此外,這種方法只能避免高壓差產生的高熱,而不能防止泵壓縮過程中發熱,而引起間隙變小的問題,所以受泵本身間隙的限制。

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