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罗茨、水环、螺杆真空泵的区别
标签: 真空泵
2022-06-10  阅读

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  【康沃真空网】1.罗茨真空与水环真空泵区别

  (1)性能特点不同

  罗茨真空泵的特点是:启动快,耗功少,运转维护费用低,抽速大、效率高,对被抽气体中所含的少量水蒸汽和灰尘不敏感;水环真空泵结构紧凑,泵的转速较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。吸气均匀,工作平稳可靠,操作简单,维修方便。

  (2)应用范围不同

  罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制,以及化工、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。水环真空泵主要应用于煤矿(抽瓦斯),化工,制药,矿山,造纸,食品,啤酒,建材,塑料,冶金,电器等行业。

  (3)工作原理不同

  罗茨真空泵泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子,转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵。水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。

  (4)结构特点

  罗茨真空泵结构特点

  ①在较宽的压力范围内有较大的抽速;

  ②转子具有良好的几何对称性,故振动小,运转平稳;

  ③转子间及转子和壳体间均有间隙,不用润滑,摩擦损失小,可大大降低驱动功率,从而可实现较高转速;

  ④泵腔内无需用油密封和润滑,可减少油蒸气对真空系统的污染;

  ⑤泵腔内无压缩,无排气阀。结构简单、紧凑,对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感;

  ⑥压缩比较低,对氢气抽气效果差;

  ⑦转子表面为形状较为复杂的曲线柱面,加工和检查比较困难。

  水环真空泵结构特点

  ①水环真空泵结构简单,制造精度要求不高,容易加工。结构紧凑,泵的转速较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。故用小的结构尺寸,可以获得大的排气量,占地面积也小。

  ②压缩气体基本上是等温的,即压缩气体过程温度变化很小。由于泵腔内没有金属磨擦表面,无须对泵内进行润滑,而且磨损很小。

  ③转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。吸气均匀,工作平稳可靠,操作简单,维修方便。

  2.罗茨真空泵和干式螺杆真空泵的区别

  罗茨真空泵和干式螺杆真空泵相似的地方主要体现在应用领域上,它们都可以用在真空冻干、电力电子行业、光伏太阳能、薄膜蒸发、抽高温气体、抽蒸汽、单晶硅、灯泡灯管制造(气体置换)、焊接炉、核能工业、化工、金属工业等工业领域中。

  但是,由于这两种真空泵的结构和特点有很大的区别,因此在这些领域中,需要根据具体的工况和所应用的工艺流程的不同,来选择使用罗茨泵或者是干式螺杆真空泵。

  罗茨真空泵罗茨泵是靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵。罗茨泵无内压缩,因此它不可以单独抽气,需配备前级泵使用。

  罗茨真空泵的特点:启动快,能耗少,低运行和低维护成本,抽速大、效率高,并且对泵送气体中含有的少量水蒸气和灰尘不敏感。

图1 罗茨真空泵 

  干式螺杆泵是利用一对螺杆,在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备。两螺杆经精细动平衡校正,由轴承支撑,安装在泵壳中,螺杆与螺杆之间都有一定的间隙,因此泵工作时,相互之间无摩擦,无需润滑油。

  干式螺杆泵的特点:噪音低,抽速大;不会发生腐蚀;能抽除含有大量水蒸气及少量粉尘的气体场合,极限真空更高,消耗功率更低,具有节能、免维修等特点。

图2 螺杆真空泵

  基于干式螺杆真空泵的这些特点,其在半导体、锂电池行业被广泛使用,特别适合应用在需抽除腐蚀性气体、粉尘颗粒物和有毒气体的环境。

  而罗茨真空泵在真空冶金、化工、食品和医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩、真空干燥等方面,扮演着重要角色。这两种真空泵除了在应用领域上有所侧重外,它们的区别还表现在,罗茨真空泵可抽取少量水蒸气,而干式螺杆真空泵不仅能抽取大量水蒸气,对粉尘颗粒物的敏感度也更低。

  3.水环真空泵和干式螺杆真空泵的区别

  与水环真空泵对比:

  (1)螺杆真空泵极限真空度高,单泵可由大气压直接抽至1Pa(绝压)的真空度,安装简单方便,连接管道少,泄漏点少;而水环泵的极限真空度只能达到2000Pa,需要获得更高的真空,必须与多级罗茨式真空泵或多级蒸汽喷射泵串联才能实现,结构复杂,连接泄漏点多,容易产生故障。

  (2)干式螺杆真空泵长时间运转稳定,不受水温及抽出溶剂的影响;水环泵在长时间运行时,由于水温升高,会造成真空度下降,为了保持水环泵的真空稳定,需要用冷冻盐水来冷却水环泵的水箱,造成能耗增大。另外,从系统中抽出而未能冷凝的低沸溶剂进到水环泵的水体中,也会使水环泵的真空度下降。

  (3)由于干式螺杆式真空泵工作腔内无任何介质,可获得清洁真空。因此,在螺杆泵的排气端可设置常压下的冷凝器,对真空条件下未能冷凝的溶剂进行进一步的冷凝回收,使溶剂回收率大幅度提高。

  以甲苯为例,在1mmHg真空条件下,甲苯的冷凝温度为0℃,我们要在真空端冷凝甲苯,就必须使用-15 ℃以下的冷媒,由于换热温差小,需要很大冷凝换热面积才能有效冷凝回收甲苯,而甲苯在常压下,冷凝温度为110 ℃,我们只需要使用循环水和较小的冷凝换热面积就可有效冷凝回收甲苯,溶剂回收率一般都可提高到96%以上。

  而对于水环泵由于未冷凝溶剂直接混入水里,无法进行常压条件的冷凝回收,因此溶剂回收率低,且产生大量废水。对于低沸溶剂,如甲醇、二氯甲烷等,在真空条件下,冷凝温度很低,很难用-15 ℃冷盐水来冷凝,回收率会更低,只能让大部分低沸溶剂进入水里,产生废水。

  (4)干式螺杆泵只需要少量循环冷却水,运行费用低。而对于水环泵,由于不断有溶剂进入水箱内,就需要定期或连续对水箱换水,以保持泵运行的真空度,需要消耗大量的水,对于水费不断上涨的情况下,水环泵的运行费用是较大的,尽管干式螺杆泵的设备价格比水环泵高,但就长期运行使用来看,其费用更低,更经济环保。

  (5)对于化工生产的安全和产品质量来看,干式螺杆真空泵也有其优点。我们使用的真空体系中往往有许多物料要与水发生反应,甚至产生分解爆炸的危险,水环泵存在突然停泵时,水倒吸回真空系统的风险,容易产生安全风险,或对产品质量产生污染;而干式螺杆泵无水无油,即使倒吸也不会产生危险或污染,对安全和质量保障更为有利。

  (6)防腐蚀性能。干式螺杆真空泵过流部件可采用镀镍处理,能耐受大部分有机酸气和无机酸气的腐蚀,在抽取甲苯含盐酸气的蒸馏体系中已成功运用。而水环泵由于不便进行防腐处理,一般不能使用于酸性体系。