螺桿真空泵與羅茨真空泵比較：「區(qū)別」螺桿真空泵和羅茨真空泵

　　同樣是真空泵產(chǎn)品，為什么會分成很多種呢？因為同樣的真空泵，它們所表現(xiàn)的一些細節(jié)上存在差距，而且使用的地方有的時候也不太一樣。其中螺桿真空泵和羅茨真空泵的區(qū)別主要體現(xiàn)在哪里呢？

　　一、性能特點不同：

　　螺桿真空泵：結構簡單緊湊，無需任何工作介質(zhì)，無油污染、無污水排放，節(jié)能減排效果顯著。

　　羅茨真空泵：啟動快，耗功少，運轉(zhuǎn)維護費用低，抽速大、效率高，對被抽氣體中所含的少量水蒸汽和灰塵不敏感；

　　如圖1：螺桿真空泵

　　圖1

　　二、應用范圍不同：

　　螺桿真空泵在制藥、化工、半導體等對清潔真空要求較高的領域應用多。

　　羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制，以及化工、食品、醫(yī)藥工業(yè)中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。

　　如圖2：羅茨真空泵

　　圖2

　　三、工作原理不同：

　　螺桿真空泵利用一對螺桿，在泵殼中作同步高速反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的吸氣和排氣。

　　羅茨真空泵泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的葉形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細小間隙而互不接觸的一種變?nèi)菡婵毡谩?/p>

　　螺桿真空泵和羅茨真空泵之間的區(qū)別，在它們的性能特點，應用范圍，以及工作原理中不一樣，其實在這些方面也有著相似之處。它們在產(chǎn)生真空方面，所體現(xiàn)的功能基本上差不多。

　　小編：Jane

螺桿真空泵與羅茨真空泵比較：干式螺桿真空泵的性能結構與應用

　　目前各種真空泵的發(fā)展愈來愈受到真空應用場合的影響，一般傳統(tǒng)的真空泵系統(tǒng)已無法滿足清潔無油、耐腐蝕、耐可凝性蒸汽以及能在惡劣的工況下運行的需要，因此近幾年來干式真空泵發(fā)展很快，真空獲得產(chǎn)品出現(xiàn)了更新?lián)Q代的局面。螺桿真空泵是20世紀90年代初出現(xiàn)的一種理想的泵種，由于它具有抽速范圍寬、結構簡單緊湊、泵腔內(nèi)無摩擦元件、能耗低、無廢液排放以及運行成本低等一系列優(yōu)點，因而已在微電子、半導體、光伏產(chǎn)業(yè)、化工制藥、空間模擬等領域得到廣泛應用。

　　一、干式螺桿真空泵的工作原理及其特點

　　螺桿真空泵的工作原理很簡單，二個平行的精密加工的螺桿，旋轉(zhuǎn)方向相反，螺桿型線是由阿基米德螺旋線、圓外次擺線和圓弧曲線構成。從電機端看，主動軸做順時針旋轉(zhuǎn)時，一對同步斜齒輪確定螺桿作相對旋轉(zhuǎn)，于是螺桿就將吸入的氣體從進氣口壓縮到排氣口。在螺桿與螺桿之間、螺桿與泵腔之間均有一定的間隙，以避免任何金屬與金屬之間的接觸。

　　早期的螺桿是等螺距的，為了降低能耗、降低泵腔內(nèi)的溫度，最近又新開發(fā)了變螺距的螺桿泵。其中一種螺桿是由二段螺距大小不等的螺桿拼作而成，另外一種就是螺距連續(xù)變化的螺桿泵，螺桿是由一個整體材料加工制作而成，各種不同的螺桿見圖1所示。

　　下述圖2、圖3分別表示等節(jié)距螺桿與變節(jié)距螺桿的P-V圖

　　圖2 等節(jié)距螺桿技術

　　圖3 變節(jié)距螺桿技術

　　螺桿式真空泵與羅茨型、爪式真空泵的比較

　　★氣路比較

　　圖4 多級羅茨式

　　圖5 羅茨+爪式

　　圖6 干式螺桿泵

　　★ 抽速特性比較

　　啚7.抽速特性比較

　　干式螺桿真空泵的特點

　　·由于采用變螺距結構，比等螺距螺桿可節(jié)省30%能耗，排氣溫度較低；

　　·被抽氣體在泵腔內(nèi)路程短并迅速排出；

　　·被抽氣體在泵腔內(nèi)很少受到攪動；

　　·微小顆粒不容易堆積；

　　·可以夾帶液體、可凝物和微小顆粒；

　　·低振動和低噪聲；

　　·泵腔內(nèi)的剩余物容易被清除；

　　二、 螺桿真空泵的設計結構、材料配置及特殊涂層

　　圖8 螺桿真空泵斷面圖

　　★材料配置：

　　泵體、端蓋： 球墨鑄鐵

　　轉(zhuǎn)子： 鑄鐵，標準為無涂層，特殊涂層可選

　　同步齒輪： 合金鋼，精磨斜齒輪

　　軸封：

　　驅(qū)動端： 機械密封和唇形密封

　　非驅(qū)動端： 三聯(lián)唇形密封

　　驅(qū)動軸端： 機械密封

　　O 型圈： Kalrez? 4079

　　Viton? A-1009

　　★螺桿真空泵的涂層

　　由于干式真空泵極大多數(shù)是用于抽除腐蝕性或危險性氣體，為了防止泵腔和螺桿被腐蝕或生銹并延長泵的使用壽命，根據(jù)不同的應用可選擇下列不同的涂層：

　　PTFE (聚四氟乙烯)涂層：

　　·耐化學性能好；

　　·涂層壽命較短；

　　·熔點低于300℃；

　　·耐磨性較差；

　　NIFA涂層：

　　·2個涂層（Ni + PFA）；第一層Ni 15～20?，第二層PFA 25～35 ?；

　　在化學鍍Ni層上面再涂PFA(可溶性聚四氟乙烯)；

　　·對所有的化學物質(zhì)均具有良好的耐腐蝕性；

　　·耐機械劃傷的性能好；

　　·即使PFA涂層磨損，仍然有Ni涂層保護基體材料；

　　NIFLON涂層：

　　·1個涂層（PTFE溶于化學鍍Ni）15～20?；

　　·良好的耐磨性；

　　·對基材具有良好的結合力；

　　·對極大多數(shù)化學物質(zhì)具有良好的耐蝕性；

　　·耐機械劃傷；

　　三、 螺桿真空泵的性能參數(shù)及其使用注意事項

　　下述是7種不同規(guī)格型號的變螺距螺桿真空泵的技術參數(shù)，見表1

　　表1 技術參數(shù)

　　★使用注意事項

　　螺桿真空泵背壓

　　螺桿真空泵通常的排氣壓力是大氣壓，在配用電機功率不變的情況下最大允許背壓到0.3barg。如果螺桿真空泵在高背壓下運行，會造成抽速下降、極限真空變差、排氣溫度過高等問題。

　　進氣溫度

　　螺桿真空泵進氣溫度15℃～60℃，在此溫度范圍內(nèi)泵可連續(xù)長期工作；進氣溫度超出此范圍則需采取必要措施。

　　冷卻水溫度

　　表1所給出的冷卻水是在冷卻水溫度為20℃下的流量，冷卻水最高的允許溫度為32℃，但必需適當?shù)募哟罄鋮s水流量。

　　處理液體和固體的能力

　　螺桿真空泵的被抽氣體可以夾帶一定量的液體和微小顆粒。

　　允許通過的顆粒大小

　　SP120, SP200 : 25微米以下

　　SP320, 430, 800, 1500, 2700 : 45微米以下

　　四.螺桿真空泵的典型應用及其解決方案

　　（1）螺桿真空泵在制藥行業(yè)溶媒回收中的應用

　　采用溶媒結晶工藝的原料藥，通常在結晶后要進行過濾、洗滌、真空干燥。常見的真空干燥裝置是三合一的干燥罐。物料含濕量一般在20％左右，加熱溫度不能超過70℃一80℃，干燥后原料藥含濕量要低于0.5％，為了降低溶媒的殘留，通常要求罐內(nèi)壓力在0.1Pa---50Pa範圍的條件下干燥。濕物料所帶溶媒通常是易燃、易爆、有毒、有害的危險化學品，它們在干燥過程中被真空機組所抽走。傳統(tǒng)的濕式真空系統(tǒng)普遍選用羅茨液環(huán)真空泵機組，液環(huán)泵的密封液在運行中會溶解或吸收部分有機溶媒，在汽液分離器中分離廢氣和高濃度的有機廢液，這兩部分都需要處理，這不僅不能充分回收這部分溶媒，而且使企業(yè)運行成本增加，更對健康安全和環(huán)保帶來挑戰(zhàn)；而采用羅茨泵與螺桿真空泵組成的干式真空系統(tǒng)，可以使干燥過程中的有機溶媒在排氣側冷凝，實現(xiàn)溶劑的回收，由于螺桿泵泵腔內(nèi)無任何其他工藝介質(zhì)，內(nèi)部表面均采取涂層的防腐措施，既節(jié)能又環(huán)保，無廢液處理問題，溶媒又可以全部回收。所以螺桿真空泵已成為這一應用領域的最佳選擇。其干式真空機組如啚9所示。

　　啚9三級羅茨螺桿干式真空機組

　　解決方案如下：

　　密封處吹洗（氣障）

　　密封處吹洗：其目的是在驅(qū)動端的前蓋/非驅(qū)動端的后蓋與泵腔之間，用氮氣或氬氣等惰性氣體吹洗的方法來產(chǎn)生一個壓力差，從而確保前蓋處的潤滑油和后蓋處的潤滑脂不受工藝氣體的污染，所以在化工、制藥這一類行業(yè)應用中，密封吹洗是不可缺少的一項重要措施。其驅(qū)動端和非驅(qū)動端密封吹洗部位分別如圖10、圖11所示。

　　·密封吹洗壓力：最大值0.5kg/cm2g；

　　·流量：立升/分；

　　在一般情況下，不建議在非驅(qū)動端處進行密封吹洗，因為在非驅(qū)動端密封處吹洗會降低泵的有效抽速，影響泵的極限真空。

　　開機/停機（清洗）吹洗

　　開機/停機（清洗）吹洗：其目的是為了在泵運行前或運行后清除泵內(nèi)的殘留工藝氣體，這種清洗工作是在主閥關閉情況下，從泵口通入氬氣、氮氣等惰性氣體，并使泵連續(xù)運行20~30分鐘，這種開機/停機（清洗）吹洗在抽除腐蝕性氣體、有毒氣體或聚合物時顯得特別重要。

　　·吹洗氣體壓力：最大值1.5kg/cm2g；

　　·流量：立升/分；

　　蒸汽沖洗

　　如果螺桿真空泵通過上述開機/停機（清洗）吹洗，泵內(nèi)的殘余物質(zhì)仍然無法清除掉，而且都堆積在泵內(nèi)，那么就會導致泵在重新啟動時電機過載或損壞螺桿和泵體。蒸汽沖洗就是去除泵內(nèi)殘余工藝物質(zhì)的方法之一。

　　·蒸汽壓力：1kg/cm2g；

　　·系統(tǒng)隔離：蒸汽沖洗時，要切斷泵的電源和所有控制電路，關閉入口閥門，打開消音器的放水閥門；

　　·泵的進氣口注入蒸汽10～20分鐘；

　　·用手旋轉(zhuǎn)泵軸來檢查泵的轉(zhuǎn)動是否順暢；

　　·如果泵的轉(zhuǎn)動順暢，停止注入蒸汽；

　　·開啟電機并檢查泵的運行是否正常；

　　2、螺桿真空泵在石化行業(yè)汽油蒸汽回收方面的應用

　　隨著我國對環(huán)境保護的日益重視，國家或行業(yè)制定各種法律、標準和規(guī)定來嚴格約束排放，要求對儲油庫、加油站等必須增設油氣回收裝置，并符合排放濃度﹤25g/m3,油氣處理效率﹥95%的標準.

　　油氣回收裝置是采用活性吸附來實現(xiàn)油氣中烴類成分和空氣的分離，以達到排放標準，活性碳的再生是采用真空解吸的方法來實現(xiàn)，以達到循環(huán)使用的目的。真空解吸的油氣則通過汽油噴淋吸收的方法，將油氣轉(zhuǎn)化為汽油并回收。

　　干式螺桿真空泵在汽油蒸汽回收裝置中的是一個關鍵性設備，所抽氣體為容易揮發(fā)的汽油蒸汽，主要成份是C4、C5、C6等汽油蒸汽，其裝置原理如圖12所示。

　　圖11 啚12. 汽油回收裝置原理圖

　　考慮到安全，通常汽油回收要求泵的運行溫度控制在80℃以下，另外在多數(shù)現(xiàn)場都不能提供冷卻水，可以提供的冷卻液就是汽油；為了降低泵的運行溫度，對于抽速為800m3/h以上的大型泵，除了泵體夾套通入汽油外，最有效的方法就是向泵腔內(nèi)（在溫度最高點）注入適量的汽油，通過汽油蒸發(fā)吸熱來降低泵腔內(nèi)溫度，如圖13所示。其汽油注入量如下：

　　SP800 4 L/min

　　SP1500 8 L/min

　　SP2700 10L/min

　　圖13 向泵內(nèi)注入冷卻液

　　由于螺桿真空泵在油汽回收工藝過程中，被冷凝的汽油會堆集在泵的排氣口處，如不及時排出會造成泵的異常振動和噪聲，為此可以采取下列二種改進措施。

　　措施1：泵的排氣管向下傾斜，排氣管道位置低于泵的排氣口位置（見圖14）

　　措施2：在泵的排氣口或消音器最低位處安裝一臺循環(huán)泵，以消除排氣口的積液現(xiàn)象。（見圖15）

　　圖14改進措施1

　　圖15改進措施2

　　3、螺桿真空泵在航空、航天空間模擬方面的應用

　　由于空間模擬裝置其被抽容器的容積從幾千立方米到幾萬立方米，壓力變化從幾萬Pa到幾個Pa，而且被抽氣體中含有大量的水蒸氣或部分氮氧化物，所以這種真空系統(tǒng)首先遇到問題就是預抽真空問題，如果選用傳統(tǒng)的滑閥泵作前級泵則存在下列問題：

　　·首先是滑閥泵在高入口壓力下長時間運行，由于氣流攜帶作用，其噴油現(xiàn)象十分嚴重，一是浪費大量昂貴的油，二是污染環(huán)境 ；

　　·由于被抽氣體中含有大量的水蒸氣或氮氧化物，這些氣體一旦進入泵內(nèi)會使真空泵油迅速乳化變質(zhì)，油的密封性破壞，導致真空性能下降，甚至使泵毀壞；

　　·需要配置泵的數(shù)量多，而且滑閥泵的振動、噪聲也大；

　　螺桿真空泵由于具有清潔無油、抽速大、振動小、噪聲低等優(yōu)點，已成為當前大型空間模擬真空系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。另外，為了提高真空機組的抽速和極限真空，同時亦可相應地減小螺桿泵的尺寸，一般都是采用一臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構成的二級機組或二臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構成的三級機組。為防止顆粒雜質(zhì)進入泵內(nèi)，在真空機組入口均配置入口過濾器，其精度為50um。

　　圖16. 某空間模擬裝置真空系統(tǒng)單套真空泵機組照片 主泵為 ZJB-1200帶旁通閥羅茨泵(抽速1200L/S)，前級泵為SP1500螺桿真空泵(抽速1300m3/h(50Hz) )，單套機組抽速為1200L/S，極限壓力10-1 Pa。

　　圖16 二級羅茨螺桿干式真空泵機組

　　圖17. 某空間模擬裝置真空系統(tǒng)單套真空泵機組照片 主泵為RP3600羅茨泵（五點機械密封，抽速5500M3/h），中間泵為RP2000羅茨泵（五點機械密封，抽速2400 M3/h），前級泵為SP1500螺桿真空泵（抽速1300 M3/h（50Hz）），單套機組抽速為1500 L/S，極限壓力10-2 Pa。

　　圖17 三級羅茨螺桿干式真空泵機組

　　本文作者：姜燮昌先生

螺桿真空泵與羅茨真空泵比較：羅茨真空泵和干式真空泵，羅茨干式真空泵的區(qū)別在哪？

　　可以在“干”的狀態(tài)下，無油無水。

　　羅茨干式真空泵是一種羅茨結構的干式真空泵?？梢灾苯映檎婵?。而且不需要工作液，相當于把多個泵串聯(lián)到一起羅茨真空泵，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細小間隙而互不接觸的一種變?nèi)菡婵毡谩?/p>

　　干式真空泵在工作時不需要油。所以稱作羅茨干式真空泵，直接抽取真空 的、水或者其他液體做介質(zhì)。可以獲得清潔的真空。羅茨干式真空泵一般是多級泵。普通羅茨真空泵是不能直接使用，只能作為提高真空度和抽氣量的輔助泵：泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的葉形l羅茨轉(zhuǎn)子

　　追問

　　那么對有腐蝕性的可以使用么？

　　追答

　　要是抽取的氣體有腐蝕性，需要對真空泵進行表面處理，一般就是鎳合金涂層或者四氟涂層。

螺桿真空泵與羅茨真空泵比較：螺桿真空泵與羅茨真空泵比較

　　同樣是真空泵產(chǎn)品，為什么會分成很多種呢？因為同樣的真空泵，它們所表現(xiàn)的一些細節(jié)上存在差距，而且使用的地方有的時候也不太一樣。其中螺桿真空泵和羅茨真空泵的區(qū)別主要體現(xiàn)在哪里呢？

　　一、性能特點不同：

　　螺桿真空泵：結構簡單緊湊，無需任何工作介質(zhì)，無油污染、無污水排放，節(jié)能減排效果顯著。

　　羅茨真空泵：啟動快，耗功少，運轉(zhuǎn)維護費用低，抽速大、效率高，對被抽氣體中所含的少量水蒸汽和灰塵不敏感；

　　二、應用范圍不同：

　　螺桿真空泵在制藥、化工、半導體等對清潔真空要求較高的領域應用多。

　　羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制，以及化工、食品、醫(yī)藥工業(yè)中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。

　　三、工作原理不同：

　　螺桿真空泵利用一對螺桿，在泵殼中作同步高速反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的吸氣和排氣。

　　羅茨真空泵泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的葉形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細小間隙而互不接觸的一種變?nèi)菡婵毡谩?/p>

　　所以，在選擇螺桿真空泵等泵類產(chǎn)品時千萬不要認為從字面上差不多就認為在使用上也差不了多少，一定要根據(jù)具體的使用環(huán)境來選擇合適的種類以及規(guī)格型號。

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