螺桿真空泵與羅茨真空泵比較：「區別」螺桿真空泵和羅茨真空泵

　　同樣是真空泵產品，為什么會分成很多種呢？因為同樣的真空泵，它們所表現的一些細節上存在差距，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別主要體現在哪里呢？

　　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，無油污染、無污水排放，節能減排效果顯著。

　　羅茨真空泵：啟動快，耗功少，運轉維護費用低，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、醫藥工業中的真空蒸餾、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產生的吸氣和排氣。

　　羅茨真空泵泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的葉形轉子，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸的一種變容真空泵。

　　螺桿真空泵和羅茨真空泵之間的區別，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。它們在產生真空方面，所體現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展愈來愈受到真空應用場合的影響，一般傳統的真空泵系統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展很快，真空獲得產品出現了更新換代的局面。螺桿真空泵是20世紀90年代初出現的一種理想的泵種，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點，因而已在微電子、半導體、光伏產業、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時，一對同步斜齒輪確定螺桿作相對旋轉，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、降低泵腔內的溫度，最近又新開發了變螺距的螺桿泵。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分別表示等節距螺桿與變節距螺桿的P-V圖

　　圖2 等節距螺桿技術

　　圖3 變節距螺桿技術

　　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，比等螺距螺桿可節省30%能耗，排氣溫度較低；

　　·被抽氣體在泵腔內路程短并迅速排出；

　　·被抽氣體在泵腔內很少受到攪動；

　　·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：

　　驅動端： 機械密封和唇形密封

　　非驅動端： 三聯唇形密封

　　驅動軸端： 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；

　　·對極大多數化學物質具有良好的耐蝕性；

　　·耐機械劃傷；

　　三、 螺桿真空泵的性能參數及其使用注意事項

　　下述是7種不同規格型號的變螺距螺桿真空泵的技術參數，見表1

　　表1 技術參數

　　★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℃，在此溫度范圍內泵可連續長期工作；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℃，但必需適當的加大冷卻水流量。

　　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

　?。?）螺桿真空泵在制藥行業溶媒回收中的應用

　　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。傳統的濕式真空系統普遍選用羅茨液環真空泵機組，液環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，而且使企業運行成本增加，更對健康安全和環保帶來挑戰；而采用羅茨泵與螺桿真空泵組成的干式真空系統，可以使干燥過程中的有機溶媒在排氣側冷凝，實現溶劑的回收，由于螺桿泵泵腔內無任何其他工藝介質，內部表面均采取涂層的防腐措施，既節能又環保，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：其目的是在驅動端的前蓋/非驅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、制藥這一類行業應用中，密封吹洗是不可缺少的一項重要措施。其驅動端和非驅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，不建議在非驅動端處進行密封吹洗，因為在非驅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，泵內的殘余物質仍然無法清除掉，而且都堆積在泵內，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殘余工藝物質的方法之一。

　　·蒸汽壓力：1kg/cm2g；

　　·系統隔離：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；

　　·用手旋轉泵軸來檢查泵的轉動是否順暢；

　　·如果泵的轉動順暢，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汽油蒸汽回收方面的應用

　　隨著我國對環境保護的日益重視，國家或行業制定各種法律、標準和規定來嚴格約束排放，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，以達到循環使用的目的。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，另外在多數現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（在溫度最高點）注入適量的汽油，通過汽油蒸發吸熱來降低泵腔內溫度，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泵，以消除排氣口的積液現象。（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，所以這種真空系統首先遇到問題就是預抽真空問題，如果選用傳統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，其噴油現象十分嚴重，一是浪費大量昂貴的油，二是污染環境 ；

　　·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會使真空泵油迅速乳化變質，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、噪聲低等優點，已成為當前大型空間模擬真空系統的首選產品。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構成的二級機組或二臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯構成的三級機組。為防止顆粒雜質進入泵內，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別在哪？

　　可以在“干”的狀態下，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到一起羅茨真空泵，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸的一種變容真空泵。

　　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?？梢垣@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：泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的葉形l羅茨轉子

　　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

　　同樣是真空泵產品，為什么會分成很多種呢？因為同樣的真空泵，它們所表現的一些細節上存在差距，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別主要體現在哪里呢？

　　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，無油污染、無污水排放，節能減排效果顯著。

　　羅茨真空泵：啟動快，耗功少，運轉維護費用低，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、醫藥工業中的真空蒸餾、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產生的吸氣和排氣。

　　羅茨真空泵泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的葉形轉子，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸的一種變容真空泵。

　　所以，在選擇螺桿真空泵等泵類產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，一定要根據具體的使用環境來選擇合適的種類以及規格型號。

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