多级真空干泵不同转子级的实验测试与性能研究

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多级真空干泵具有清洁度高、集成度高等优点,可根据不同抽气性能需求进行不同转子的组合,被广泛应用于化工、薄膜制造及半导体相关产业等,市场需求日益增长。为了适应不同工程需要,国内外各真空泵厂家及专家学者都对多级真空干泵进行了很多抽气原理及优化升级的研究,国外一些真空干泵大厂对多级真空干泵的研究起步早,其产品在我国的多级真空干泵市场中占据着十分大的份额,我国急需提高自主研发能力,本课题从模拟分析及实验测试方面对多级真空干泵不同转子级的性能进行了研究,实现了不同压力段不同转子的性能测试方法,为多级真空干泵的设计给出了指导意见。本文利用Fluent软件分别就叶型及间隙两个影响因素对罗茨转子进行了抽气性能的模拟分析对比,分别以1000Pa(较高真空侧)和101325Pa(低真空侧)为排气压力,压缩比3.3得到转子旋转一周泵腔内的流场情况。就叶型而言,选取了四个转子模型进行对比,分别取不同叶数及形状系数,就较高真空侧气体环境和低真空侧气体环境对不同转子的抽气性能进行了讨论,分析了不同压力段的转子叶型选择;就间隙而言,分别就相同形状系数的两叶罗茨转子和三叶罗茨转子选取了三个间隙模型进行对比,工况同样选择较高真空侧和低真空侧,对间隙在两种工况下的影响程度及间隙对两种模型转子的影响进行了讨论,结合实际工程应用中多级真空干泵的加工及各级转子情况,为不同转子级的间隙选取及转子选择依据给出了一定的参考与建议。论文对可调转子式测试泵的结构原理及加工制造进行了介绍,通过SolidWorks三维软件进行几何建模,在沟通跟进腔体及转子等关键零件的加工过程中逐渐完善与优化了可调转子式测试泵的结构,并根据装配需要进行了工装的设计,统计完成标准件的采购,在装配前进行了腔体的检漏及转子动平衡工作,实现可调泵的装配后进行了整机检漏。对不同罗茨转子进行拆装更换工作,装配时根据理论设计数据进行转子间间隙的调节后,利用胀套胀紧转子,实现了可调泵转子可调,并研究实现了不同转子不同压力段的性能测试方法。分别以叶型和间隙大小为变量,在不同压力段进行抽气性能实验测试对比,测试对比不同叶型性能时,除排气压力1000Pa和101325Pa以外,增加了排气压力10000Pa的实验对照组,根据不同排气压力工况下两叶罗茨转子和三叶罗茨转子抽气性能表现情况对两种转子实际抽气能力进行了比较,分析了其优势工况,在较低压力时两叶罗茨转子可以获得更高的极限真空度,在低真空侧,三叶罗茨转子则表现出更优秀的抽气性能,将实验结果与模拟结果进行了对比,分析误差的原因,给出了之后进一步完善的方向;不同间隙性能对比实验中,考虑前述实验效果,选择排气压力1000Pa和10000Pa作为对照组进行了实验研究,同样对两个压力段下不同转子的抽速和功耗进行了记录比较并讨论。
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