四级直排大气式罗茨泵设计.zip

第七章 罗茨泵冷却系统的研究(专题部分)水冷夹层冷却系统的研究一、概述冷却系统是罗茨泵应用中的一个重要环节。由于该泵是从极限真空度直排大气，泵的总体压缩比较高，压缩过程中转子对气体所作的功转变为气体的内能，使气体的温度升高。此外，泵体中的各处的摩擦，如密封圈和轴承部位的摩擦消耗的功率叶转换为热量。如果产生的热量不及时排出，传到泵体和转子上，会造成转子和泵体的膨胀。为了提高泵的抽气能力，提高真空度，泵内的各项间隙，如转子与转子之间，转子和泵体之间的间隙都比较小，一般在 0.10.25之间，转子和泵体的膨胀可能造成转子与泵体的接触摩擦，影响泵的运转抽气过程，严重的可能造成转子在泵腔内卡死，使泵不能正常工作。因此，必须在泵外设置冷却系统，将压缩气体产生的热量和各处摩擦产生的热量带出，排出泵外，减小转子和泵体的热膨胀，保证泵内各项间隙，使泵运转正常平稳。现在，一般罗茨泵的冷却系统一般都采用风冷式，即在泵外体上加一定数量的散热肋板，靠泵体将泵内部产生的热量传出，利用空气和泵体的对流换热将热量散发出去，或者加散热风扇，加强空气的对流散热作用，以达到更好的散热效果。本次设计中，采纳了其它真空泵和真空系统的水冷系统，在罗茨泵的泵体外增加水冷夹层，将其融于三叶罗茨泵系统中。具体冷却系统如图所示。当经罗茨泵泵腔压缩后的气体流经泵腔外的气体通道时，由于气体的温度高于外层水冷夹层的温度，气体与水冷夹层之间发生对流换热，将热量传给水冷夹层。冷却水在水冷套内流动，再与水冷夹层发生热交换，也是对流换热，但冷却水和水冷夹层间的对流换热比气体与水冷夹层间的对流换热系数大，换热能力强，以此才可达到冷却泵体的作用。此外，在转子将的下腔 30 左右还增加了冷却气体返流通道。气体从泵腔排出后经水冷夹层冷却，在流向下一级的过程中，部分气体经返流气体回流通道返回到转子回转腔中，与转子和泵腔封闭的气体混合，使封闭气体温度降低，同转子腔外的气体冷却一样，冷却转子。虽然这种气体返流冷却的设计会影响泵的极限真空度，但可使泵体更好的冷却，提高其抽气能力。在罗茨泵泵腔的外侧设置冷却水套后，虽说可以达到更好的冷却效果，但如果外部冷却水套设计不合理，冷却水流量和流动方向不足或不正确，就会在冷却水套内部形成死水。这部分死水在冷却水套内基本不循环，温度愈来愈高，甚至起不到冷却的作用，造成崩内部局部温度过高。由于转子和泵体膨胀系数不