羅茨真空泵有效抽速的計算方法
大多數(shù)的羅茨真空泵 ( 除直排大氣羅茨泵以外 ) 都需與前級泵組合成羅茨泵真空機組應(yīng)用于各個領(lǐng)域。根據(jù)用途不同，羅茨泵機組常用的前級泵有旋片泵、滑閥泵、水環(huán)泵等。
羅茨泵與各種前級真空泵組合后的真空機組抽速可以通過計算求出，在以下計算中忽略前級連接管路的流阻影響。
羅茨泵工作時的有效氣體流量為：
Qe = Qth - Qv ( 5.2 )
式中：Qe ──羅茨泵的有效流量，Pa.L/s；Qth──羅茨泵的幾何流量， Qth = PA.Sth；Qv 一羅茨泵的泄漏返流流量
Qv =Qv1 + Qv2
Qv1 為由于羅茨泵轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵殼之間的間隙而造成的氣體返流量， Qv1 可用下式表達：
Qv1 = U ( Pv - PA ) (5.3)
式中：U ──羅茨泵內(nèi)上述所有間隙的等效通導(dǎo)；Pv ──羅茨泵排氣壓力 ( 泵前級壓力 )；PA ──羅茨泵吸入壓力。
Qv2 為羅茨泵轉(zhuǎn)子在高壓排氣側(cè)吸附及攜帶返回低壓吸入側(cè)的氣體量，稱返擴散氣體量，所以有：
Qv2 = Sr.Pv (5.4)
式中 Sr ──泵返擴散氣體的等量抽速。
于是式 (5.2) 可表達成：
Qe = Qth - (Qv1 + Qv2) = PA · Sth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] (5.5)
根據(jù)羅茨泵零流量壓縮比 K0 定義：關(guān)閉泵進氣管路，氣體流量為零時，前級真空管路中壓力與泵入口壓力之比為零流量壓縮比 K0 =Pv /PA ， 該壓縮比的最大值用 K0max 表示，稱最大零流量壓縮比。令 (5.5) 式中 Qe 等于零 ( 實測中用肓板將泵進氣口法蘭堵死 ) 則有
PASth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] = 0(5.6)
目前利用公式 (5.6) 對 K0max 進行定量計算很困難。首先由于 K0max 與等效通導(dǎo) U 有關(guān)，即與泵內(nèi)轉(zhuǎn)子間隙有關(guān)，而轉(zhuǎn)子間隙與轉(zhuǎn)子加工精度、泵體公差及加工精度、泵的安裝精度、軸承間隙等一系列因素有關(guān)。另外，影響 K0max 的 Sr 值與轉(zhuǎn)子表面精度有關(guān)，每臺泵轉(zhuǎn)子的表面在加工中也不能做到完全一致。因此目前都是通過實測求得 K0曲線及 K0max 值。
羅茨泵機組在實際抽氣過程中存在以下關(guān)系:
Qe = PA · Se = Pv Sv = PA Sth - [ U (Pv - PA) + Sr Pv ] (5.7)
式中：Se ──羅茨泵機組有效抽速；Sv ──前級泵的實際抽速，它隨壓力變化而變化。
對(5.7)式化簡有： (Sth + U) PA = (Sv + U + Sr) Pv (5.8)
同時有： Ke = Se / Sv = Pv / PA (5.9)
于是有：
由于 Sth》U ，令： Kth = Sth / Sv(5.11)
則據(jù)(5.6)式有： 1 / Ke = 1 / Kth + 1 / K0max
即
用容積效率η表示羅茨泵機組 ( 即羅茨泵 ) 的有效抽速 Se 與羅茨泵 ( 機組 ) 的理論抽速 Sth 之比，則據(jù)公式 (5.9) 、 (5.11) ，可得
于是當(dāng)機組中 K0max 、 Sth 、 Sv 已知時，可通過公式 (5.13) 求出η，進而求出羅茨泵機組此時的最大抽速
Se = ηSth (5.14)
羅茨泵機組中羅茨泵的有效抽速實際上就是機組的抽速。由以上分析可知，它除了與羅茨泵本身的理論抽速有關(guān)外，還決定于泵的最大零流量壓縮比 K0max 及前級泵的實際抽速Sv 。對于某一型號的羅茨泵來說， Sth 值為已定值， K0max 值由實驗測試所得。生產(chǎn)廠家應(yīng)該在產(chǎn)品樣本上給出泵的 K0 曲線，且應(yīng)規(guī)定出 K0 值的范圍，所生產(chǎn)的泵的 K0max 必須大于或等于規(guī)定值。
羅茨泵機組中的前級泵與主泵的配比也相當(dāng)重要。若配用前級泵不當(dāng)，則機組的有效抽速達不到羅茨直空泵技術(shù)條件 (ZBJ78013·2-89) 中規(guī)定的要求。一般根據(jù)經(jīng)驗，機組中羅茨泵的理論抽速與前級泵理論抽速的配比關(guān)系為 5:1 ～ 8:1 。
