螺桿真空泵的案例
Twinmesh在容積式螺桿真空泵裝備中的最佳實(shí)踐應(yīng)用
【培訓(xùn)講師】 上海安世匯智流體技術(shù)專家
【培訓(xùn)時(shí)間】 2023年9月1日
【培訓(xùn)費(fèi)用】 2000元/人
【培訓(xùn)等級(jí)】 中 級(jí)
【培訓(xùn)地點(diǎn)】 上海安世匯智公司，上海市浦東新區(qū)平家橋路36號(hào)晶耀前灘5號(hào)樓9樓
【培訓(xùn)特色】
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—— 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富，精準(zhǔn)匹配行業(yè)
—— 理論與上機(jī)結(jié)合，教學(xué)質(zhì)量有保障
—— 真實(shí)案例教學(xué)，貼合企業(yè)實(shí)際需求
—— 設(shè)立分級(jí)課程，循序漸進(jìn)培養(yǎng)仿真能力
—— 安世亞太官方培訓(xùn)證書，豐富職業(yè)履歷
【培訓(xùn)日程】
培訓(xùn)概要
培訓(xùn)內(nèi)容
Twinmesh容積式旋轉(zhuǎn)機(jī)械解決方案介紹
介紹容積式旋轉(zhuǎn)機(jī)械在仿真方面所面臨的挑戰(zhàn)
SpaceClaim轉(zhuǎn)子型線提取方法
AnsysMeshing/FluentMeshing劃分靜止區(qū)域網(wǎng)格介紹
Twinmesh軟件及其基本功能介紹
Twin Mesh基本工作流程介紹
Twin Mesh不同網(wǎng)格控制參數(shù)調(diào)整介紹
Twinmesh網(wǎng)格參數(shù)最佳實(shí)踐
Twin Mesh自動(dòng)導(dǎo)入CFX求解設(shè)置介紹
通過實(shí)際案例展示twinmesh軟件與CFX求解器結(jié)合的分析流程
CFX計(jì)算結(jié)果后處理介紹
上機(jī)操作練習(xí)（螺桿泵、齒輪泵完整實(shí)例分析流程操作）
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展開 用了幾十年的渦旋真空泵，你還只知道它是渦旋真空泵
渦旋真空泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和諸多優(yōu)勢(shì)已被我們廣泛熟知，因此它被應(yīng)用于很多行業(yè)中，并受到了廣泛的好評(píng)，旋渦真空泵的適用范圍很廣，下面就以不同的行業(yè)的角度來整理一下渦旋真空泵在用途上的優(yōu)勢(shì)。
1、科學(xué)儀器行業(yè):同步輻射光束線機(jī)、電子顯微鏡、極光試驗(yàn)設(shè)備、分析測(cè)試儀器;
2、種種設(shè)備行業(yè): 薄膜制造設(shè)備、半導(dǎo)體器件封裝設(shè)備、材料制備設(shè)備、真空檢測(cè)設(shè)備、真空過濾設(shè)備、材料提純?cè)O(shè)備、超高真空排氣設(shè)備、牙科儀器、透析機(jī)等;
3、生物制品行業(yè):材料提純與藥品制備;
4、包裝行業(yè): 食品、藥品、生物制品等包裝設(shè)備;
5、真空冶金行業(yè): 真空爐、納米材料制備設(shè)備、真空檢測(cè)設(shè)備等領(lǐng)域。
機(jī)械設(shè)備的功能就在那里，但是不同的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它不同的用處。對(duì)于渦旋真空泵亦是如此，你可以把它作為前級(jí)泵，通過與主泵的配合，來創(chuàng)造出更理想的真空環(huán)境;這樣就可以得到一個(gè)很好的無油真空系統(tǒng)。也可以根據(jù)它的特點(diǎn)和實(shí)際適用場(chǎng)合單獨(dú)使用。
旋片真空泵，滑閥真空泵的工作內(nèi)容都可以被渦旋真空泵給搞定，某些廠家達(dá)不到你所需求的標(biāo)準(zhǔn)，你亦然可以換購渦旋真空泵，來維持某一真空泵前級(jí)壓強(qiáng)低于臨界前級(jí)壓強(qiáng)，當(dāng)然如果該廠家的旋片真空泵和滑閥真空泵還不錯(cuò)，你豈不是有更多的選擇了，何樂而不為呢？
展開 凸輪泵vs螺桿泵：濃縮污泥輸送的性能對(duì)比
在濃縮污泥輸送方面，螺桿泵也具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
1、壓力穩(wěn)定：螺桿泵在輸送過程中能夠保持穩(wěn)定的壓力輸出，這對(duì)于污泥處理過程中的壓力控制至關(guān)重要。通過調(diào)整螺桿泵的轉(zhuǎn)速和排量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出壓力的精確控制，滿足不同污泥處理工藝的需求。
2、不易堵塞：螺桿泵對(duì)污泥中的纖維、軟性雜質(zhì)的適應(yīng)性更強(qiáng)，不易發(fā)生纏繞或卡死。
3、適用范圍廣：螺桿泵能夠輸送多種介質(zhì)，包括含有固體顆粒的污泥、酸堿鹽液體等。這使得螺桿泵在污水處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
三、凸輪泵與螺桿泵的性能對(duì)比
在濃縮污泥輸送方面，凸輪泵與螺桿泵各有千秋。
展開 真空泵概述及維護(hù)
真空泵可單獨(dú)使用，也可用為增壓泵、擴(kuò)散泵、分子泵的前級(jí)泵、維持泵、鈦泵的預(yù)抽泵用。可用于電真空容器制造、真空焊接、印刷、吸塑、制冷設(shè)備維修及儀器儀表設(shè)備配套和實(shí)驗(yàn)室等。
真空泵是利用機(jī)械、物理、化學(xué)、物理化學(xué)等方法對(duì)容器進(jìn)行抽氣，以獲得和維持真空的裝置。真空泵和其他設(shè)備（如真空容器、真空閥、真空測(cè)量?jī)x表、連接管路等）組成真空系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電子、冶金、化工、食品、機(jī)械、醫(yī)藥、航天等部門。
1、按其工作原理，基本上分為氣體輸送泵和氣體捕集泵兩種類型。
1.1 氣體輸送泵包括：
（1）液環(huán)真空泵（水環(huán)式真空泵）
（2）往復(fù)式真空泵
（3）旋片式真空泵
（4）定片式真空泵
（5）滑閥式真空泵
（6）余擺線真空泵
（7）干式真空泵
（8）羅茨真空泵
（9）分子真空泵
（10）牽引分子泵
（11）復(fù)合式真空泵
（12）水噴射真空泵
（13）氣體噴射泵
（14）蒸汽噴射泵
（15）擴(kuò)散泵等
1.2 氣體捕集泵包括：吸附泵和低溫泵等。
目前工業(yè)中應(yīng)用最多的是水環(huán)式真空泵和旋片式真空泵等。
2、W型往復(fù)式真空泵
是獲得粗真空的主要真空設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于化工，食品，建材等部門，特別是在真空結(jié)晶，干燥，過濾，蒸發(fā)等工藝過程中更為適宜。
3、2X型旋片式真空泵
用來抽除密閉容器的氣體的基本設(shè)備之一。
展開 
螺桿泵。。。。。
（4）軸封部分 螺桿泵軸封通常采用機(jī)械密封，高壓液體通過密封腔然后回到低壓腔，形成回流，以保持機(jī)械密封腔內(nèi)有一定壓力，1并帶走機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的摩擦熱量。螺桿泵軸封有時(shí)也采用填料、皮碗等密封結(jié)構(gòu)。
(5)安全閥部分 為了防止當(dāng)排出管路發(fā)生故障時(shí)，泵的工作壓力突然升高而使泵或電機(jī)損壞，故在泵上帶有安全閥。當(dāng)出口壓力超過規(guī)定的工作壓力時(shí)，安全閥自動(dòng)打開，使排出口與吸人口相通，形成泵內(nèi)介質(zhì)自循環(huán)，即全回流、全回流時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則泵容易發(fā)熱損壞。安全閥只能作為一種保護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行短時(shí)間工作砂而不能作為流盤調(diào)節(jié)潤(rùn)使用。
安全閥主要由閥體、閥前蓋和閥后蓋組成一體。閥座與座瓣在彈簧作用下密封，將高壓腔和低壓腔分開，調(diào)節(jié)桿用來調(diào)節(jié)彈簧壓縮量林而改變?nèi)亓鲏毫Γ{(diào)節(jié)桿位置調(diào)好后用螺母鎖緊，防護(hù)帽封好。
6.4 2螺桿泵的特點(diǎn)
和其他泵相比螺桿泵有許竇優(yōu)點(diǎn)：
（1)壓力和流量穩(wěn)定，脈動(dòng)極小。介質(zhì)在泵內(nèi)作連續(xù)而均勻的直線流動(dòng)，．無攪拌現(xiàn)象。
(2)有自吸能力，不需要底閥或抽真空的附屬設(shè)備。
（3)工作平穩(wěn)，噪音低。
（4)效率高，壽命長(zhǎng)。
(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小，拆裝方便。螺桿泵的缺點(diǎn)：螺桿齒型復(fù)雜，加工精度要求高。
6.4.3螺桿泵的檢修
6.4.3.1零部件的檢查及組裝調(diào)整
螺桿泵在解體過程中或零部件拆卸下來經(jīng)清洗干凈后，應(yīng)按泵使用維護(hù)說明書要求進(jìn)行檢查、測(cè)量、組裝。無要求情況下，對(duì)單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵可按SHS 010162004《螺桿泵維護(hù)檢修規(guī)程》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查、側(cè)量、組裝。其檢修主要包括如下幾方面內(nèi)容。
1.螺桿
（1)螺桿表面不得有傷痕、毛刺，·螺旋型面粗糙度為R;1: 6，齒頂表面粗糙度為Ra1.6，螺旋外圓表面粗糙度為Ra1.6。
展開 雙螺桿壓縮機(jī)流固共軛傳熱CFD分析 附基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數(shù)值模
=
圖10 徑向的熱膨脹
04
小結(jié)
基于Simerics-MP+軟件，提出了一種求解共軛傳熱的混合時(shí)間尺度耦合方法，并成功地應(yīng)用于雙螺桿壓縮機(jī)的建模計(jì)算；
將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，誤差在5%以內(nèi)，驗(yàn)證了該方法的可行性和準(zhǔn)確性；
對(duì)有無共軛傳熱的模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)于該給定模型，耦合傳熱對(duì)壓縮機(jī)性能的影響很小；
基于溫度結(jié)果的單相耦合，對(duì)固體熱膨脹程度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
下載地址：基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
螺桿泵的工作原理及選型
螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵，誕生于1931年。由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特，有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠，且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì)，螺桿泵被廣泛應(yīng)用于石油化工、航運(yùn)、電力、機(jī)械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、污水處理等工業(yè)部門。
作為節(jié)能和節(jié)材產(chǎn)品，螺桿泵在我國(guó)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，需求量連年增長(zhǎng)，越來越受到重視。雖然我國(guó)國(guó)內(nèi)的螺桿泵與國(guó)外專業(yè)公司相比還存在差距，但隨著我國(guó)螺桿泵科研力量的投入及應(yīng)用實(shí)踐的增多，螺桿泵在替代原來傳統(tǒng)技術(shù)方面必將取得良好的使用效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材效益。
螺桿泵的基本知識(shí)
螺桿泵的家族雖然稱不上龐大，但是按照螺桿的標(biāo)準(zhǔn)，它也可以分為不同的類型。本文著重介紹最為常用的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵。
1、 單螺桿泵：
單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和固定的襯套（定子）。
與其他泵相比，單螺桿泵有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
和離心泵相比，單螺桿泵不需要裝閥門，而流量是穩(wěn)定的線性流動(dòng)。
和柱塞泵相比，單螺桿泵具有更好的自吸能力。
和隔膜泵相比，單螺桿泵可輸送各種混合雜質(zhì)，含有氣體及固體顆粒或纖維的介質(zhì)，也可輸送各種腐蝕性物質(zhì)。
和齒輪泵相比，單螺桿泵可輸送高粘度的物質(zhì)。
與柱塞泵、隔膜泵及齒輪泵不同的是，單螺桿泵可用于藥劑填充和計(jì)量。
2.雙螺桿泵：
單從結(jié)構(gòu)上而言，雙螺桿泵是外嚙合的螺桿泵。它利用相互嚙合，互不接觸的兩根螺桿來抽送液體。在結(jié)構(gòu)型式上雙螺桿泵也很齊全，有臥式、立式、帶加熱套等各種類型，可以輸送有顆粒的低粘度或高粘度介質(zhì)，根據(jù)顆粒大小調(diào)節(jié)螺桿間距，選用正確的材質(zhì)，甚至可以輸送許多腐蝕性介質(zhì)。
雙螺桿泵作為一種容積式泵，泵內(nèi)吸入室應(yīng)與排出室嚴(yán)密地隔開。
展開 螺桿泵技術(shù)和裝備形成產(chǎn)業(yè)鏈
中成泵業(yè)產(chǎn)品視屏：不銹鋼離心泵工作原理及結(jié)構(gòu)演示動(dòng)畫
往復(fù)式真空泵管道噪聲抑制技術(shù)研究
目前家用制氧機(jī)根據(jù)其工作原理可分為分子篩吸附制氧和膜分離制氧[3-5]，兩種方式均需要利用真空泵將空氣加壓。真空泵主要分為往復(fù)式真空泵和旋轉(zhuǎn)式真空泵，其中往復(fù)式真空泵依靠汽缸內(nèi)的活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來吸入和排出氣體[6-7]，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被用作家用制氧機(jī)的一部分。但因其工作過程中做往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)，故其產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲較大，令消費(fèi)者反感。因此真空泵惡劣的噪聲性能已經(jīng)成為制約其應(yīng)用的重要因素。
往復(fù)式真空泵的噪聲主要可以分為兩種[8]，一種是活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起的泵體的劇烈振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲；另一種是真空泵出氣口因活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的“嘟嘟”聲。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)其NVH（Noise, Vibration, Harshness）性能進(jìn)行大量研究。林勝[9]等針對(duì)電車在制動(dòng)情況下的真空泵聲品質(zhì)不佳問題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)真空泵的工作頻率與安裝支架模態(tài)耦合產(chǎn)生共振，通過優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)及動(dòng)剛度，避免了制動(dòng)情況的異音。楊志偉[10]等針對(duì)汽車真空泵的車內(nèi)傳遞噪聲進(jìn)行研究，通過TPA（Transfer Path Analysis）技術(shù)定位主要傳遞路徑，并對(duì)其進(jìn)行隔振優(yōu)化。A Spille-Kohoff等人考慮熱變形對(duì)真空泵的影響并進(jìn)行研究[11]，主要通過CFD仿真模擬泵體發(fā)生熱變形后對(duì)真空泵壓力、速度、溫度的影響。目前關(guān)于真空泵的研究主要集中在泵體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、泵體減振等方面，關(guān)于真空泵排氣口的脈動(dòng)噪聲的降噪研究仍處于空白階段。
展開 CFD技術(shù)應(yīng)用之雙螺桿泵
目前，對(duì)螺桿泵的研究大多是圍繞螺桿轉(zhuǎn)子型線和轉(zhuǎn)子機(jī)械性能進(jìn)行的，關(guān)于螺桿內(nèi)部流場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和動(dòng)態(tài)特性的研究很少報(bào)道。泵內(nèi)流體為復(fù)雜、不穩(wěn)定、不可壓縮的粘性流，直接影響螺桿泵的性能。用試驗(yàn)方法驗(yàn)證幾何設(shè)計(jì)的合理性需要大量的人力和物力，而CFD方法則可以節(jié)約成本，加速設(shè)計(jì)周期。
軸承有助于降低干式真空泵的生產(chǎn)成本
干式真空泵在各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用。在諸如半導(dǎo)體、太陽能電池板、平板顯示器等生產(chǎn)過程中，以及金屬加工中的真空脫氣應(yīng)用都需要一個(gè)潔凈的環(huán)境，以免污染物可能對(duì)生產(chǎn)造成不利影響。工作室里通常充滿氣體，因此，就需要采用干式真空泵進(jìn)行排氣以形成一個(gè)真空工作環(huán)境。
在半導(dǎo)體制造中，蝕刻工具必須在真空室里工作，以便在硅晶片上蝕刻出電子電路的微型網(wǎng)格。由于該生產(chǎn)工藝相當(dāng)復(fù)雜，所以在開始工作之前，必須先清除生產(chǎn)室里的所有污染物。因此，在許多半導(dǎo)體制造廠中，經(jīng)常會(huì)看到生產(chǎn)房的地板下安裝著一排排的干式真空泵。
對(duì)于干式真空泵的終端用戶來說，必須盡可能地保證泵具有最高的可靠性。在任何情況下，泵都不能因?yàn)椴豢煽枯S承的原因而出現(xiàn)故障，因?yàn)檫@會(huì)造成生產(chǎn)工藝停工，代價(jià)極大。隨著軸承技術(shù)革新步伐的加快，軸承在降低干式真空泵（以及其他流程泵）的全壽命成本方面發(fā)揮出更重要的作用。
典型真空泵裝配：如果軸承設(shè)計(jì)合理，組裝和維護(hù)到位，它的使用壽命就會(huì)更長(zhǎng)
通常情況下，干式真空泵需要四到八個(gè)軸承。這些軸承的平均使用壽命相差很大，從一年到五年不等。但是如果軸承設(shè)計(jì)合理，組裝和維護(hù)到位，那么它們的使用壽命就會(huì)更長(zhǎng)。
軸承解決方案
巴登公司（英國(guó)）的工程師們使用專用的軸承分析和計(jì)算軟件，同時(shí)結(jié)合使用其他的設(shè)計(jì)軟件，如運(yùn)動(dòng)學(xué)和有限元分析，來對(duì)真空泵內(nèi)擬采用的軸承進(jìn)行建模和仿真。這使得軸承方案能達(dá)到要求的性能、使用壽命和潤(rùn)滑特性，同時(shí)也充分優(yōu)化了方案的成本。
巴登公司與各類干式真空泵的制造商緊密合作,其中包括螺桿式和羅茨爪型真空泵。例如，最近有一個(gè)項(xiàng)目，一家羅茨爪型真空泵制造商要求巴登公司設(shè)計(jì)出一套能滿足多項(xiàng)要求的軸承方案。其中一項(xiàng)要求是確保泵能以更高的轉(zhuǎn)速（是100赫茲而不是60赫茲）運(yùn)轉(zhuǎn)。
展開 
使用 COMSOL Multiphysics? 精確分析真空系統(tǒng)中的渦輪分子泵
真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究有時(shí)充滿了挑戰(zhàn)，因?yàn)橐恍┓治龇椒▋H僅在氣體分子的相對(duì)移動(dòng)速度比真空壁的速度快得多的情況下可行。渦輪分子泵不屬于此類情況，它可以采用蒙特卡洛方法和 COMSOL Multiphysics? 軟件提供的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 特征進(jìn)行建模和分析。下文將通過具體案例進(jìn)行演示。
深入渦輪分子泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
真空技術(shù)出現(xiàn)在許多高科技應(yīng)用中，例如半導(dǎo)體加工、質(zhì)譜儀和材料加工。這種技術(shù)利用真空泵從密閉的真空室中抽出空氣分子，從而創(chuàng)造出一個(gè)低壓環(huán)境。
渦輪分子泵屬于真空泵的一種，它由葉片狀渦輪構(gòu)成。現(xiàn)代渦輪分子泵的葉片旋轉(zhuǎn)速度極快，高達(dá) 90,000 rpm。
一臺(tái)渦輪分子泵。
高速旋轉(zhuǎn)的葉片將動(dòng)量傳遞給氣體分子，從而使氣體壓縮，并在葉片驅(qū)動(dòng)下從入口流動(dòng)到出口。結(jié)果是，泵能夠在葉片靠近入口的一側(cè)產(chǎn)生并保持高真空。這個(gè)抽氣過程在自由分子流狀態(tài)下更能顯示出其優(yōu)越性，因?yàn)槎鄶?shù)氣體粒子是與轉(zhuǎn)子碰撞，而不是彼此相互撞擊。
為了更好地了解與設(shè)計(jì)渦輪分子泵，您可以使用 COMSOL Multiphysics 對(duì)其進(jìn)行建模。不過，首先我們要找出最優(yōu)的建模方法。
使用“粒子追蹤模塊”模擬渦輪分子泵
在構(gòu)建模型時(shí)，我們沒有繪制整臺(tái)渦輪分子泵的幾何，而是繪制了渦輪分子泵的一部分（一排葉片）。利用該模型，我們計(jì)算了葉片之間空隙內(nèi)的氣體分子軌跡。根據(jù)扇形對(duì)稱性，我們可以得到整個(gè)分子泵的仿真結(jié)果
渦輪分子泵其中一個(gè)扇區(qū)的幾何模型。灰色代表兩個(gè)葉片之間的空隙，綠色代表葉片壁，黑色代表轉(zhuǎn)子葉片根部。
雖然不在此例中使用，不過“分子流模塊”的自由分子流 接口是求解模型方程、計(jì)算泵中自由分子流動(dòng)狀態(tài)的有效方法。當(dāng)極稀薄氣體分子的移動(dòng)速度比建模域中的任何物體都快得多時(shí)，此接口是一個(gè)實(shí)用工具。然而，在渦輪分子泵中，氣體分子的速度與葉片速度相當(dāng)。
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