多級干式羅茨真空泵實際抽速計算的研究
發(fā)布時間:2020-10-31 23:56
近年來,隨著電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、薄膜及冷凍干燥行業(yè)的蓬勃發(fā)展,越來越多的行業(yè)要求有清潔的、沒有油蒸汽存在的真空環(huán)境作為其生產(chǎn)基礎(chǔ),因此市場對性能優(yōu)異的羅茨泵的需求也越來越迫切。在羅茨泵的設(shè)計實踐和性能計算中,尤其是在計算羅茨泵的實際抽速和極限壓強(qiáng)等性能指標(biāo)時,需對間隙泄漏量進(jìn)行精確計算。目前,在間隙泄露量方面多為經(jīng)驗公式,而且沒有考慮管道尺寸變化和轉(zhuǎn)子運動對流導(dǎo)的影響,因此理論計算與實際值有較大差距。 在設(shè)計與制造羅茨泵時,往往先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行理論設(shè)計,然后依據(jù)設(shè)計尺寸生產(chǎn)樣品進(jìn)行實驗驗證。實驗與理論的差距導(dǎo)致我們需對設(shè)計進(jìn)行修正與改進(jìn),隨后生產(chǎn)樣品進(jìn)行再驗證,這樣無疑會消耗大量的時間與財力。本課題主要研究了羅茨泵間隙泄漏量的建模以及考慮了關(guān)于轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的變形量和泵體熱變形對間隙通道的影響等,并對這些因素進(jìn)行了改進(jìn)。 文中總結(jié)了考核羅茨泵性能所涉及的指標(biāo)及其計算方法,簡單描述了間隙泄漏的幾種情況。并對前人的科技成果作出了改進(jìn),推導(dǎo)了粘滯流、過渡流及分子流三種流態(tài)下矩形復(fù)雜管道的流量計算公式,為推導(dǎo)羅茨真空泵的間隙泄漏打下了基礎(chǔ)。 在改進(jìn)的計算公式的基礎(chǔ)上,本文介紹了圓弧、漸開線和擺線這三類常見的羅茨轉(zhuǎn)子的型線方程、工作時的特征尺寸和嚙合過程,推導(dǎo)了這些型線在各種流態(tài)下的泄漏量計算方法。借助高等數(shù)學(xué)的原理和多種數(shù)學(xué)軟件,編寫了計算程序,方便、快捷地求得結(jié)果。接下來,對羅茨泵樣機(jī)的泄漏量與性能指標(biāo)進(jìn)行了計算,并與未修正前計算值以及實測值進(jìn)行了對比分析。 本文對羅茨泵樣機(jī)的泄漏量進(jìn)行了計算,并通過ANSYS軟件對羅茨泵轉(zhuǎn)子和泵腔進(jìn)行進(jìn)行動力學(xué)及熱力學(xué)分析,求出轉(zhuǎn)子的多場耦合下的軸向和徑向形變量和泵腔的熱變形及應(yīng)力分析。然后將得到的數(shù)據(jù)代入計算得到修正后的實際抽速結(jié)果。并與未修正前的計算結(jié)果進(jìn)行比較。
【學(xué)位單位】:東北大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2008
【中圖分類】:TH36
【部分圖文】:
平板顯示產(chǎn)業(yè)等IC裝備行業(yè)以及薄膜、化工、生物、制藥等領(lǐng)域都要求清潔、無油、耐腐蝕和能夠抽除顆粒物質(zhì)的干式真空系統(tǒng),國外各種類型的干式真空泵發(fā)展很快。圖1.2日本Anlet三葉羅茨泵 Fig.1.2Tri一 loberootsPumPfromAnlet作為IC裝備的關(guān)鍵設(shè)備之一,干式真空獲得設(shè)備由于產(chǎn)業(yè)技術(shù)門檻高,生產(chǎn)與銷售一直被國外幾家大公司壟斷,如日本茬原、德國普發(fā)、英國愛德華、德國萊寶、法國阿爾卡特等占據(jù)了世界上95%以上的市場份額,國內(nèi)生產(chǎn)廠家?guī)缀鯖]有形成產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品l2()]。例如英國愛德華公司年產(chǎn)干泵8000套,年銷售額 1.5億美元。日本Anlet公司生產(chǎn)的三葉羅茨真空泵(圖1.2),年產(chǎn)亦8000套,主要用于化工、塑料、農(nóng)藥等行業(yè)。英國愛德華公司推出了iH&iL系列羅茨泵(圖 1.3),在半導(dǎo)體制造工藝中廣泛應(yīng)用。其獨特的懸臂軸設(shè)計避免了高真空端的軸承支撐
抽國萊寶羅茨泵Fig.1.4Rootpumpfrom加加川
國內(nèi)對于干式羅茨真空泵的專門研究則起步較晚。曹羽等f26]進(jìn)行了氣冷式直排大氣羅茨真空泵及機(jī)組的熱平衡計算,指出其具有抽速大、許用壓差高、無污染、低功耗等特點。段永利【2刀對幾種主要羅茨泵轉(zhuǎn)子型線,就其容積利用系數(shù)、氣冷性能(即有效氣冷相位角)等方面進(jìn)行了比較分析,最終提出一種比較適合于多級干式羅茨真空泵的理論型線。王曉虎、張寶夫等[28l研究了圓弧擺線型寬頭雙葉轉(zhuǎn)子型線的組成。李德才等[29]設(shè)計了干式羅茨泵的磁流體密封,對磁流體密封進(jìn)行了有限元分析,并通過實驗驗證在干式羅茨泵上采用磁流體密封效果良好。1.2羅茨泵性能計算的發(fā)展1.2.1間隙泄漏量計算的發(fā)展羅茨泵的性能指標(biāo)主要有抽氣速率、極限真空、零流量壓縮比等,而這些性能的計算都要用到羅茨泵的間隙泄漏量。目前,己發(fā)展出很多間隙泄漏的計算模型。
【參考文獻(xiàn)】
本文編號:2864702
【學(xué)位單位】:東北大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2008
【中圖分類】:TH36
【部分圖文】:
平板顯示產(chǎn)業(yè)等IC裝備行業(yè)以及薄膜、化工、生物、制藥等領(lǐng)域都要求清潔、無油、耐腐蝕和能夠抽除顆粒物質(zhì)的干式真空系統(tǒng),國外各種類型的干式真空泵發(fā)展很快。圖1.2日本Anlet三葉羅茨泵 Fig.1.2Tri一 loberootsPumPfromAnlet作為IC裝備的關(guān)鍵設(shè)備之一,干式真空獲得設(shè)備由于產(chǎn)業(yè)技術(shù)門檻高,生產(chǎn)與銷售一直被國外幾家大公司壟斷,如日本茬原、德國普發(fā)、英國愛德華、德國萊寶、法國阿爾卡特等占據(jù)了世界上95%以上的市場份額,國內(nèi)生產(chǎn)廠家?guī)缀鯖]有形成產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品l2()]。例如英國愛德華公司年產(chǎn)干泵8000套,年銷售額 1.5億美元。日本Anlet公司生產(chǎn)的三葉羅茨真空泵(圖1.2),年產(chǎn)亦8000套,主要用于化工、塑料、農(nóng)藥等行業(yè)。英國愛德華公司推出了iH&iL系列羅茨泵(圖 1.3),在半導(dǎo)體制造工藝中廣泛應(yīng)用。其獨特的懸臂軸設(shè)計避免了高真空端的軸承支撐
抽國萊寶羅茨泵Fig.1.4Rootpumpfrom加加川
國內(nèi)對于干式羅茨真空泵的專門研究則起步較晚。曹羽等f26]進(jìn)行了氣冷式直排大氣羅茨真空泵及機(jī)組的熱平衡計算,指出其具有抽速大、許用壓差高、無污染、低功耗等特點。段永利【2刀對幾種主要羅茨泵轉(zhuǎn)子型線,就其容積利用系數(shù)、氣冷性能(即有效氣冷相位角)等方面進(jìn)行了比較分析,最終提出一種比較適合于多級干式羅茨真空泵的理論型線。王曉虎、張寶夫等[28l研究了圓弧擺線型寬頭雙葉轉(zhuǎn)子型線的組成。李德才等[29]設(shè)計了干式羅茨泵的磁流體密封,對磁流體密封進(jìn)行了有限元分析,并通過實驗驗證在干式羅茨泵上采用磁流體密封效果良好。1.2羅茨泵性能計算的發(fā)展1.2.1間隙泄漏量計算的發(fā)展羅茨泵的性能指標(biāo)主要有抽氣速率、極限真空、零流量壓縮比等,而這些性能的計算都要用到羅茨泵的間隙泄漏量。目前,己發(fā)展出很多間隙泄漏的計算模型。
【參考文獻(xiàn)】
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4 范平,賴國燕;全壓強(qiáng)范圍內(nèi)圓截面短管道的流導(dǎo)計算[J];真空科學(xué)與技術(shù);1996年05期
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7 王曉虎,俞玲華,張寶夫,羅根松;適用于氣冷式直排大氣羅茨泵的一種轉(zhuǎn)子型線[J];真空;2005年05期
8 周志鴻,閆建輝,劉連華;間隙泄漏量的分析計算[J];鑿巖機(jī)械氣動工具;2002年04期
本文編號:2864702
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