羅茨真空泵系統選型
來源：康沃真空網 | 發布時間：2023-07-23 |
羅茨真空泵系統是采用優質的羅茨真空泵配單級旋片真空泵和油封液環真空系統將真空系統的真空度提高，抽速提高。是廣泛用于要求大抽速的中真空范圍使用。
典型應用：
真空冶煉、真空包裝、檢漏系統、空調制冷等行業真空脫氣、干燥用、鍍膜系統上分子泵或擴散泵的前級泵等等。
羅茨真空泵（增壓型）必須和前級真空泵（單級旋片真空泵，油封液環真空系統，等干式粗低真空泵串聯使用如：雙級或多級爪型泵，或直排大氣的預冷型羅茨泵等）
羅茨真空系統將獲得比前級泵更髙的抽速和更低的極限壓力。
正確的前級泵的選擇取決于不同的應用，主要的因素有以下幾個：
1. 所需的抽速和和極限壓力
2. 被抽氣體的性質（是否可凝性，易燃易爆，腐蝕性等）
3. 真空系統的清潔度
羅茨真空泵和前級真空泵抽氣速率的配比（SROOTS/SBACK）很大程度上由以下二點決定：
1） 真空系統的效率
2） 羅茨泵進排氣口的壓力差限制
羅茨泵有二個對稱的轉子，在泵腔內相向同步轉動。
轉速髙，容積效率髙，所以相同流量的真空泵羅茨真空泵體積小，重量輕，流量一般在250－13000m3/h。
轉子和泵腔之間及轉子和轉子之間的間隙是比較小的，（通常在0,15- 1mm）然后相對來說可以獲得較低的壓力（中真空范圍）。
重要的是，在氣體抽送的腔體中沒有潤滑油，所以廣泛應用在化工真空干燥蒸餾，半導體電子行業等工藝特殊氣體的抽送中。
羅茨泵的理論抽速等于：
STH＝4×n×V
n ：轉子的轉速
V ：和進氣口隔絕時的腔體體積
羅茨泵的理論氣體流量等于：
Q PV,th=Sth Pin
由于羅茨泵的間隙，將產生內泄漏，所以將減少被抽的氣體量
qpv,eff=qpv,th－qpv,int,leak
qpv,int,leak=Cgap(Pout-Pin)+Sb×Pout
Cgap：內部間隙的流導
羅茨泵的一個重要的技術參數是：K0（零流量壓縮比）
它是指羅茨泵在進氣口封閉狀態下（零流量狀態下）泵的排氣壓力和和泵的進氣壓力的比值。
K0＝（pout/pin）0K0取決于轉子的形狀及內部的間隙。還取決于被抽氣體種類。
封閉羅茨泵的進氣口，允許羅茨泵及前級泵的進口放入一定量可調的氣體，將得出不同排氣壓力狀態下所對應的不同K0值。
羅茨泵在不同的排氣壓力下有不同的泄漏量，具有不同的零流量壓縮比。可以得出羅茨真空泵的效率：K0/(K0+Sratio-1)S ratio：為羅茨泵與前級泵的抽速配比由此可知當S ratio=1時，羅茨泵效率等于1S ratio越大，效率越低當K0大于20，配比小于10時，羅茨泵的效率可超過70％，一般來說，這是可以接受的效率的低限。
羅茨真空系統的極限壓力一般可比前級泵的壓力下降到除以壓縮比的數值。
實際上得到的極限壓力還要乘上3－5這個數值。
如采用單級旋片真空泵作為前級泵，真空系統的極限壓力理論上最低可達：50pa/35=1.4pa實際上一般可達到的極限壓力是5pa采用水封液環泵作為前級泵，真空系統的極限壓力理論上最低可達：
3300pa/15=220pa實際上一般可達到的極限壓力是660pa為了防止羅茨泵的壓力差過大后，造成羅茨泵過熱和過載，沒有安裝溢流閥等裝置的羅茨泵必須在前級泵達到一定壓力后再啟動，該壓力可以按下式計算：
P switch on =最大壓力差/（效率× 抽速配比－1）
羅茨泵排氣溫度的計算：Tout=T in (Pout/pin)1/6
總結：
1） 一般來說羅茨真空泵在排氣壓力為10－2000 pa時具有大于20的零流量壓縮比，所以從提高真空度的意義上來說，羅茨真空泵選用極限壓力在10－2000pa的單級油封旋片真空泵，和油封液環真空系統是最有效的，可以將系統的真空提高一個數量級以上。
2） 較高真空度的前級泵如雙級選片真空泵可以選擇較大的配比，最高應在10左右，較低真空度的前級泵如水封液環真空泵一般選擇較低的配比，甚至僅為了提高真空度和防止氣蝕等因素可以選擇配比為1的羅茨真空泵。
3） 三級以上羅茨真空系統真空度可以達到0.01pa的極限壓力
4） 為了避免羅茨泵過載，或過熱，應讓前級泵先運轉，達到起動壓力后，羅茨泵再運行。或者羅茨泵必須要有溢流閥或磁力液力等防止過載裝置。對于有這些過載裝置的羅茨泵為了降低噪聲等也應該讓羅茨泵稍微滯后一段時間再運行。
