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罗茨真空泵机组的选配与使用注意事项

一、 前级泵的选配与连接

1、前级泵的选配

普通罗茨真空泵是不能单独使用的必须配上合适的前级真空泵组成机

组使用。前级真空泵的作用是降低罗茨真空泵的排出压力使罗茨真空泵的

进、排气压差和压缩比被控制在一定范围内。 由于罗茨真空泵的压缩比是有

限的所以选择前级真空泵的抽速很重要。罗茨真空泵的最大压缩比是随排

出压力的变化而变化的在高排出压力下最大压缩比为3 1而最高压缩

100

10-1 100 101 102 103

排出压力P出(mbar)

比是在排出压力为1到10mbar之图间311 mbar0.75 Torr可达40:1甚至更

高些。

选择前级泵的抽速要根据罗茨真空泵机组的长期工作压力范围来考虑。另外应当考虑的是对预抽时间长短的要求问题如果正常工作时间远比预抽时间长可选较小的前级泵假如真空室较大而且要求很快达到预抽真空度就要用较大的前级泵。还有必须要注意的是罗茨泵的实际运行时的压差不得超过其最大允许压差一般建议控制在75以下否则罗茨泵会出现过热、过载或咬死等情况。

ZJ-70 70 ≥6*103 1 5 2900 80 50 95ZJ-150 150 ≥6*103 3 2900 100 80 165ZJ-300 300 ≥5*103 4 2900 160 100 275ZJ-600 600 ≥4*103 55 2900 200 160 420

1

ZJ-1200 1200 ≥3*103 11 2900 250 200 980ZJ-2500 2500 ≥3*103 185 2900 320 250 1500

由于罗茨真空泵的压缩比较小为了使罗茨真空泵机组能达到更高的真空度和更大的抽气速率可采用多台罗茨真空泵与前级真空泵串联来组成多级罗茨真空泵机组来满足高真空的要求。真空机组的级数是由工作真空度来决定的一般真空机组的极限真空必须比工作真空高半到一个数量级。根据各个真空系统工作压力有所不同在选配机组时必须掌握以下几点

1. 主泵必须在其最佳工作范围内工作

2. 主泵或中间泵与前级泵的压缩比不得其超过允许范围

3. 前级泵与第一级罗茨泵的配比尽可能小 当前级泵性能有所下降时对

系统的抽真空性能不会有大的影响。

各种真空泵或真空机组的工作压力范围

105pa 104pa 103pa 102pa 101pa 100pa 10-1pa

正常工作压力范围

特殊工作压力范围

有关人员可以根据上述表图的范围选择那种类型的机组。

一般抽除干燥、无腐蚀性的气体的工艺上建议选用滑阀真空泵或罗茨滑阀真空泵机组。

如果被抽气体含有微量粉尘或含有大量可凝性蒸汽的工艺上建议选择水液环泵或罗茨水液环泵机组。至于要选择几级机组可参考上图和以下说明。

罗茨真空泵与水环真空泵的连接形式及工作范围可参看表一在此表中我们列举了一台水环真空泵和一台至三台罗茨真空泵串联组成的多级罗茨水环真空机组所能达到的真空范围。

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表一、多级罗茨水环真空泵机组的组成和真空度一览表

一般一台罗茨真空泵与一台水环真空泵串联而成的JZJS型二级机组的极限压力仅为250~650pa左右如采用二台罗茨真空泵串联一台水环真空泵则机组的极限压力可达到15~25pa如再增加一台罗茨真空泵则机组的极限压力可更高将达到0.2~0.8pa以上因而用户可根据不同的使用要求来正确选择机组的级数。

罗茨水环真空机组由于水环真空泵的抽速和真空度是与其所采用的循环水的温度密切相关的水温越高水环泵的真空度就越差、抽速也越小。许多用户会发现罗茨水环机组中与水环泵相连的罗茨泵一般温度较高特别是夏天的泵温会更高其实就是因为水环泵循环水液的温度变化所造成的。

水环泵的样本参数是指泵采用15℃水作为工作液时的参考值工作液的温度变化将会影响水环泵的抽气性能。表1提供的参数可以结合以下公式来换算出进水温度不在15℃时水环泵抽除干燥空气的抽气能力。

以下是泵的抽速换算公式

SS15×

式中:S—在P1压力时泵的实际抽速

S15—采用15℃水作为工作液在P1压力时的抽速,参考水环泵性能曲线.

P1—入口压力,托

PC—工作液在实际温度时的饱和蒸汽压.

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表1为各温度时水的饱和蒸汽压.

通常罗茨泵的真空度要比前级泵的真空度要提高一个数量级比如水环泵用20℃的循环水时的真空度33mbar那么罗茨泵水环泵机组的真空度是3.3mbar左右罗茨泵的最大压差为30mbar左右。 由于罗茨真空泵的压差是受限制的大泵所允许的压差反而小参考罗茨泵性能参数表所以与水环泵相连的普通罗茨真空泵一般最大用到ZJ-600以下否则要采用气冷罗茨真空泵。除非前级水环泵采用低温冷冻水或前级泵采用更低饱和蒸汽压的工作液。

2、前级泵的连接

前级泵是为了降低罗茨真空泵的排出压力。所以前级泵的进口是与罗茨真空泵的排气口直接相连的图32。

罗茨泵

电磁阀或逆止阀 弹性管

前级泵

图 3-2

为了安装连接方便、密封可靠和减少机械振动通过连接管路影响真空泵正常工作通常在罗茨真空泵与前级泵之间的连接管路上需连接一段弹性管弹性管可以用金属波纹管或特制的橡胶弹性管也可以用内衬金属弹簧的软塑料管

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一般大泵的连接都用金属波纹管小泵的连接三者都可选用。

连接管路与法兰等零件焊接加工后须经过气密性试验法兰与法兰之间用O型橡胶密封圈或平面密封垫来进气口

在罗茨真空泵的排气口与

前级泵的吸入口的连接管上需 中间第二级罗茨真空泵

安装一个电磁或手动充气阀防止在前级泵停机后由于压差 中间第一级罗茨真空泵

的作用把真空泵油倒吸入真空 电接点真空表系统中去。如果前级泵为水环 止回阀

泵还需安装止回阀 防止水 水压继电器 前级泵排(双气级口水环泵)

环泵停机后泵内循环水的快速 汽水分离器反冲 电磁充气阀的动作一般进水口

与前级泵的电动机的动作是同 总进水阀 出水口型罗茨水环泵真空机组结构示意图自动关闭的。

罗茨真空泵与前级泵的连接必须按图33要求错误的连接会造成管路内被泵油或水堵住影响罗茨真空泵的排气轻的使泵性能下降重的使罗茨真空泵过热故障。

正确

图 33

前级管路要有足够的通道能力否则也会造成前者影响性能还会使罗茨真空泵产生过热卡死等故障因为过细、过长的前级管路使通道能力降低罗茨真空泵排出压力会升高压缩比增大而前级泵却发挥不出原有的抽气作用。

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10-1 100 101 102 103 104 105入口压力 (Pa)

JZJS型罗茨水环泵真空机组性能曲线

3、使用的注意事项

罗茨真空泵是高速运行的精密机械如果系统是新安装的管道首次使用时必须在其进气口安装目数较大的过滤网以免管道内的异物进入泵腔造成泵的卡

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死和电机损坏。

罗茨真空泵两端油箱需要定期补充润滑油我们目前使用的是100号机械真空泵油。 由于罗茨水环机组的工作真空度不是很高通常罗茨真空泵可用46号的机械油代替真空泵油。一般在开车前必须注意泵的两端油窗内的油位不得低于油窗高度的2/3以下在运行时不得低于1/2高度。如果泵在正常运行中有异常声应该首先检查油箱的油位是否太低防止齿轮、轴承、机械密封等出现不正常的磨损和损坏。

如果在运行时发现油位低于上述情况必须立即停机补充润滑油。加油时注意对真空机组的破空严禁机组在真空状态时对罗茨泵加油否则会损坏罗茨真空泵。

另外如果罗茨机组用于抽除可凝性气体的工况时真空泵油会出现乳化现象一旦油有乳化必须及时更换。否则会损坏轴承、齿轮、机械密封等零件。

2006年我公司针对化工及制药行业罗茨真空泵油易乳化和污染等问题而开发的全机械密封罗茨真空泵已批产并已取得多项国家发明专利。此产品的油箱和过流部分是完全隔断真空泵油不会被污染在真空干燥、真空浓缩等有大量可凝性气体的工艺上具有明显的效果。

首次使用罗茨泵时必须点动罗茨泵正确调整好其转向严禁泵的翻转。

用户自配的真空机组必须进行正常的气压试验一般打入罗茨泵的气体气压不得高于0.4Mpa。

机组的水压表达到3公斤可进水 1-2也行不能超过3公斤

罗茨泵的启动必须待前级水环泵抽到罗茨泵的允许启动压力时才可启动罗茨泵。通常罗茨泵的启动压力为其最大压差的1.5倍左右。例如ZJ150的最大压差是6000pa60mbar那么其启动压力就是水环泵将系统压力抽到90mbar 

0.092Mpa时才可启动。 同样ZJ300设定的启动压力为0.094Mpa左右 ZJ70设定的启动压力为0.090Mpa左右。

罗茨泵与水环泵之间必须安装止回阀普通型罗茨真空泵的油箱和泵的抽气腔是不完全隔绝的为了防止水环泵的循环水进入罗茨泵的油箱我们必须安装此阀。

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罗茨真空泵机组的应用介绍

罗茨真空机组在一般情况下选用水环泵作为前级泵比其它真空泵更为有利这主要是由于它能够抽除大量的可凝性蒸汽特别是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽能力不够或被处理的介质会使真空泵油恶化而影响性能或者是真空系统不允许油污染的时候更为明显。

罗茨泵水环泵真空机组可广泛应用于化工、制药的各类真空处理食品行业升华干燥、高空模拟试验等的抽真空系统中。这类成套真空机组大致有如下几种类型。

1罗茨泵水环泵机组中水环泵的作用是造成罗茨泵所需的预备真空因此要求该水环泵能够达到的入口压力尽量要低真空度尽可能高 使罗茨真空泵的排出压力尽可能低确保罗茨真空泵的运行更可靠机组的抽气效率也更高。

一般情况下单级水环泵极限真空度在30mbar左右而罗茨泵要求的预真空又较高普通罗茨泵的允许压差较小 特别是大规格的罗茨泵的预真空要求很高故实际上单级水环泵只能作为小规格罗茨泵的前级泵。

一台普通罗茨泵的极限真空度是较低的特别是当它与水环泵组合运行时使用范围受到限制整个机组的极限真空度可能不能满足某些工艺要求但若用两台罗茨泵与水环泵串联组合成三级机

组就能大大提高机组的极限真空度。

最普通的三级罗茨水环真空机组的构成如右图1所示。 图一 罗茨泵和水环泵串联

2罗茨泵水环泵大气喷射泵机组

水环泵的极限真空受到水的饱和蒸汽压的限制。水环泵的理论极限压力就是水的饱和蒸汽压。如果考虑气体返流等因素的影

响实际上水环泵的极限压力显著比该水温上

的饱和蒸汽压力为高。为了提高前级泵的极限

真空度还可以使水环泵与大气泵组合使用。 罗茨泵 大气喷射泵 水环泵见图2。这样 串联一级大气泵后的极限真空 图二 罗茨泵和水环泵及大气喷射泵串联度可达510mbar,如果再加上一台罗茨真空

泵组成机组则机组的极限真空可以达到0.20.5mbar。

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3罗茨泵水环泵并联机械真空泵此机组主要用于需要处理大量水蒸汽且极限真空度要求较高的抽真空系统例如在真空干燥方面。

要求处理大量水蒸汽的真空系统中使用水环泵是较合适的但由于其极限真空度不高致使整个机组的极限真空度较低。虽然在要求真空度较高的抽真空系统中需要极限真空较高的机械真空泵作为前级泵使用。但由于水环泵的耗电量大效率很低噪声高在需要长时间的真空干燥系统中用水环泵作为罗茨泵前级泵很不经济。

在上述情况下可将气镇油封机械真空泵与

水环泵并联作为罗茨泵的前级泵。真空干燥时 罗茨泵

先用罗茨水环泵机组进行预抽直至水蒸汽大量

减少时再开动油封机械真空泵停止水环泵。

如需要较长时间才能完成干燥的场合所需冷却

水和功率都较少如图3所示。 水环泵 机械泵

罗茨泵水环泵机组的应用实例 图三 罗茨泵和水环泵及

1机组前装冷凝器 罗茨泵

为了尽量使机组的能耗更小可设法将被抽

的可凝性蒸汽在进入真空机组前被冷凝这样剩 罗茨泵

下来的就是非可凝性气体和少量未能冷凝的蒸

汽。气体降温后在相同压力下体积也减小。所以

冷凝后所需抽气量大大减小相应地机组中的各

到底采用哪种配置方式较经济应根据具体

冷凝蒸汽有两种方式一种是安装一台冷却

装置另一种是在机组的高压级中装一台冷凝器 图四 罗茨泵和水环泵机组配置冷凝器以便能用普通的水冷却。水蒸汽冷却后只剩下非

可凝性气体。在压力很低时水蒸汽的比容相当大这些可凝性蒸汽冷凝后泵所需要的抽气量显然就大为降低了。另外不论蒸汽是否冷凝在同样压力下只

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