多级干式罗茨真空泵实际抽速计算的研究

发布时间：2020-10-31 23:56

　　 近年来,随着电子工业、化学工业、薄膜及冷冻干燥行业的蓬勃发展,越来越多的行业要求有清洁的、没有油蒸汽存在的真空环境作为其生产基础,因此市场对性能优异的罗茨泵的需求也越来越迫切。在罗茨泵的设计实践和性能计算中,尤其是在计算罗茨泵的实际抽速和极限压强等性能指标时,需对间隙泄漏量进行精确计算。目前,在间隙泄露量方面多为经验公式,而且没有考虑管道尺寸变化和转子运动对流导的影响,因此理论计算与实际值有较大差距。 在设计与制造罗茨泵时,往往先根据技术指标进行理论设计,然后依据设计尺寸生产样品进行实验验证。实验与理论的差距导致我们需对设计进行修正与改进,随后生产样品进行再验证,这样无疑会消耗大量的时间与财力。本课题主要研究了罗茨泵间隙泄漏量的建模以及考虑了关于转子不平衡产生的变形量和泵体热变形对间隙通道的影响等,并对这些因素进行了改进。 文中总结了考核罗茨泵性能所涉及的指标及其计算方法,简单描述了间隙泄漏的几种情况。并对前人的科技成果作出了改进,推导了粘滞流、过渡流及分子流三种流态下矩形复杂管道的流量计算公式,为推导罗茨真空泵的间隙泄漏打下了基础。 在改进的计算公式的基础上,本文介绍了圆弧、渐开线和摆线这三类常见的罗茨转子的型线方程、工作时的特征尺寸和啮合过程,推导了这些型线在各种流态下的泄漏量计算方法。借助高等数学的原理和多种数学软件,编写了计算程序,方便、快捷地求得结果。接下来,对罗茨泵样机的泄漏量与性能指标进行了计算,并与未修正前计算值以及实测值进行了对比分析。 本文对罗茨泵样机的泄漏量进行了计算,并通过ANSYS软件对罗茨泵转子和泵腔进行进行动力学及热力学分析,求出转子的多场耦合下的轴向和径向形变量和泵腔的热变形及应力分析。然后将得到的数据代入计算得到修正后的实际抽速结果。并与未修正前的计算结果进行比较。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH36
【部分图文】：

平板显示产业等IC装备行业以及薄膜、化工、生物、制药等领域都要求清洁、无油、耐腐蚀和能够抽除颗粒物质的干式真空系统，国外各种类型的干式真空泵发展很快。图1.2日本Anlet三叶罗茨泵 Fig.1.2Tri一 loberootsPumPfromAnlet作为IC装备的关键设备之一，干式真空获得设备由于产业技术门槛高，生产与销售一直被国外几家大公司垄断，如日本茬原、德国普发、英国爱德华、德国莱宝、法国阿尔卡特等占据了世界上95%以上的市场份额，国内生产厂家几乎没有形成产业化的产品l2()]。例如英国爱德华公司年产干泵8000套，年销售额 1.5亿美元。日本Anlet公司生产的三叶罗茨真空泵(图1.2)，年产亦8000套，主要用于化工、塑料、农药等行业。英国爱德华公司推出了iH&iL系列罗茨泵(图 1.3)，在半导体制造工艺中广泛应用。其独特的悬臂轴设计避免了高真空端的轴承支撑

抽国莱宝罗茨泵Fig.1.4Rootpumpfrom加加川

国内对于干式罗茨真空泵的专门研究则起步较晚。曹羽等f26]进行了气冷式直排大气罗茨真空泵及机组的热平衡计算，指出其具有抽速大、许用压差高、无污染、低功耗等特点。段永利【2刀对几种主要罗茨泵转子型线，就其容积利用系数、气冷性能(即有效气冷相位角)等方面进行了比较分析，最终提出一种比较适合于多级干式罗茨真空泵的理论型线。王晓虎、张宝夫等[28l研究了圆弧摆线型宽头双叶转子型线的组成。李德才等[29]设计了干式罗茨泵的磁流体密封，对磁流体密封进行了有限元分析，并通过实验验证在干式罗茨泵上采用磁流体密封效果良好。1.2罗茨泵性能计算的发展1.2.1间隙泄漏量计算的发展罗茨泵的性能指标主要有抽气速率、极限真空、零流量压缩比等，而这些性能的计算都要用到罗茨泵的间隙泄漏量。目前，己发展出很多间隙泄漏的计算模型。
【参考文献】

相关期刊论文 前8条

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本文编号：2864702