各种真空泵简介

真空泵简介真空泵真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。可定义为：利用机械、物理、化学等方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速可从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。真空泵广泛用于机械、化工、低温设备、电子行业、冶金、石油、矿山等领域。真空泵的性能指标抽速单位时间内，真空泵吸入口在吸入状态下的气体体积量（吸入压力和温度下的体积流量），单位是m³/h、m³/min。抽速与吸入压力有关，吸入压力愈低，抽气速率愈小，直至极限真空时，抽气速率为零。真空泵的性能指标极限压力（单位：Pa）泵装有标准试验罩并按规定条件工作，在不引入气体正常工作的情况下，趋向稳定的最低压力。即真空泵的入口端经过充分抽气后所能达到的最低的稳定的压力。真空泵分类按其真空度可以分为：粗真空、高真空、超高真空三大类。粗真空：760~10托；低真空：10~10-3托；高真空：10-3~10-8托；超高真空：10-8~10-12托，极高真空：10-12托以下（1标准大气压=760托，1托=133Pa）真空泵分类按其工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型。气体输送泵使气体不断的吸入和排出，以达到抽气目的。气体捕集泵使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小容器内的气体分子数目，达到抽气目的。气体捕集泵1、吸附泵主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气。2、吸气剂泵利用吸气剂以化学结合方式捕获气体。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。气体捕集泵有以下几种型式：气体捕集泵3、吸气剂离子泵使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。它有如下几种型式：(1)蒸发离子泵：吸气材料以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁，吸附泵内被电离的气体，以实现抽气。(2)溅射离子泵：吸气材料由阴极连续溅射散出来，吸附泵内被电离的气体，以实现抽气。4、低温泵利用低温表面捕集气体的真空泵。气体输送泵1、旋片式真空泵3、往复式真空泵5、滑阀式真空泵7、干式真空泵9、分子真空泵11、复合式真空泵13、气体喷射泵15、扩散泵等。2、水环式真空泵4、定片式真空泵6、余摆线真空泵8、罗茨真空泵10、牵引分子泵12、水喷射真空泵14、蒸汽喷射泵真空泵油极低的蒸气压这是真空泵油的最重要的性能，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蜡基窄馏分润滑油，对于扩散真空泵，还可使用蒸气压很低的硅油或其他合成油。合适的粘度和良好的粘温特性真空泵腔内容积不断变化而形成排气作用，要求润滑油应具有合适的粘度和粘温特性。真空泵油作为获得真空的介质，还对机械摩擦点起润滑、冷却和密封作用。对于真空泵油，有如下要求：真空泵油良好的热氧化安定性真空泵不断向高速度发展，由于滑片和泵体的高速摩擦使油温升高，油品很容易氧化分解，使系统内蒸气压升高，真空度降低，因此要求真空泵油具有良好的热氧化安定性。较高的闪点主要要求真空泵中不携带轻质组分，以免影响油品的饱和蒸气压。真空泵油良好的抗腐蚀性和抗乳化性真空泵吸入的如果是腐蚀性气体，会与油发生化学反应，腐蚀泵内零件；吸入空气中往往含有水汽冷凝水，引起真空泵油的乳化并使金属腐蚀，所以要求具有良好的抗腐蚀和抗乳化性。较低的极限压力极限压力是真空泵油重要的使用性能指标以了解在最低真空极限压力下真空泵的极限压力。真空泵选型1、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许，应选择无振动的泵或者采取防振动措施。2、针对被抽气体选择相应的泵。如气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应考虑在泵的进气管路安装辅助设备，如冷凝器、除尘器等。3、真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。选择真空泵时的注意事项：真空泵选型4、正确地组合真空泵。有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的出口压强低于大气压，需要前级泵，因此需要把泵组合起来使用。5、真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时，应选各种无油泵。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施。真空泵选型7、真空泵排出的油蒸气对环境的影响。如果环境不允许有污染，可以选无油真空泵，或者把油蒸气排到室外。8、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。通常选择泵的极限真空度要高于真空设备工作真空度半个到一个数量级。9、真空泵的价格、运转及维修费用。旋片式真空泵旋片泵是一种油封式机械真空泵，是真空技术中最基本的真空获得设备之一。工作压强范围为101325~1.33×10-2Pa，属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。旋片泵多为中小型泵，有单级和双级两种。所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的，以获得较高的真空度。已广泛应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。单级旋片泵转子偏心地装在定子腔内，外圆与定子的内表面相切；两块旋片借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁，在转子槽内滑动；当转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动。旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。单级旋片泵当转子旋转时，与吸气口相通的空间A容积增大，压强不断降低，当A内的压强低于被抽容器内的压强，气体不断被吸入，处于吸气过程。B腔的容积逐渐减小，压力不断地增大，处于压缩过程。与排气口相通的空间C容积减小，压强升高，当气体的压强大于排气压强时，气体推开排气阀，穿过油箱内的油层排至大气中。泵连续运转时，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，达到连续抽气的目的。两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A、B、C三个部分。单级旋片泵旋片泵的排气阀浸在油里，以防止大气流入泵中，油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封，同时油还充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。单级旋片泵(1)泵的结构上存在有害空间，该空间中的气体是无法排除的。当旋片转过排气口后，这一部分气体又被压缩，经过转子与泵腔间的缝隙又回到吸气空间，所以每次总有些气体排不尽。单级旋片泵一般极限压力只能达到1.3Pa(个别可达0.1Pa)，其极限压力不能再降低，主要由于：单级旋片泵(2)由于在泵工作时，泵腔的吸气空间与排气空间存在着一定的压力差。当排气空间的气体被压缩得很小时，它的压力很高，会通过各种可能的途径突破到吸气空间去，使泵真空度下降。(3)泵油在泵体内循环流动过程中会溶解进大量气体和蒸气。在吸气侧，因为压力较低，溶解的气体又会跑出来，使泵的真空度不易提高。为了提高泵的极限真空度，除了提高泵体、转子、旋片的加工精度，尽量减少装配间隙和有害空间以外，最有效的办法是将两只单级泵串接起来，组成双级泵。双级旋片泵气体由进气口进入Ⅱ室，当进入的气体压力较高时，气体经Ⅱ室压缩，压强急速增大，部分从高级排气阀排出，部分经过通道进入Ⅰ室，在Ⅰ室被压缩，从低级排气阀排出；当进入Ⅱ室的气体压力较低时，虽经Ⅱ室压缩，也推不开高级排气阀，气体全部经通道进入Ⅰ室，经Ⅰ室的继续压缩，由低级排气阀排出。双级旋片泵由两个工作室组成，两室前后串联，同向等速旋转，Ⅰ室是低真空级，Ⅱ室是高真空级。双级旋片泵泵工作一段时间后，由于高真空级进气时压力大大降低，其出口压力也很小，这样Ⅱ室进出气口的压力差也较小，被压缩气体返回的数量也相应减少；同时，Ⅱ室中易蒸发的油分子不断被前级Ⅰ室抽走，油蒸气的分压减少了，因而双级泵的油污染比单级小，极限真空度将大大提高。国内双级旋片泵的极限压力可10-2pa，国外有的泵可达到10-3Pa。旋片式真空泵旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下：在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1Pa下，其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的、对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。旋片泵---气镇阀大气中都含有一定量的水蒸气，泵工作时所抽除的气体多是某些可凝性气体和永久性气体的混合物。在压缩过程中，如果可凝性气体的分压力超过了泵温下的饱和蒸气压，它们就会凝结并与泵油混合，随油一起循环。当它们返回到高真空端时又重新蒸发变成蒸汽。随着泵的运转，凝结物不断增加，使泵的极限真空和抽速降低。当抽除的气体中湿度较大时，泵油的污染更加严重，使泵的密封、润滑和冷却性能变差，以至于经常更换新油。旋片泵---气镇阀气镇法是防止蒸汽凝结从而避免油污染的有效方法。为了从真空系统或真空容器中抽除可凝性气体，油封式机械泵普遍设有气镇装置。这种方法是将室温干燥的空气经气镇孔进入泵的压缩腔中与被抽气体相混合。当把这种混合气体压缩到排气压力时，由于掺气作用使得其中的蒸汽分压能保持在泵温状态的饱和蒸气压以下，因而蒸汽不会凝结而与其它气体一起被排至泵外。被抽气体中蒸汽的含量越多，掺入的干燥气体量就需越多。旋片泵---气镇阀采取气镇方法，虽然达到了排除蒸气的目的，但由于掺气增加了大气突破漏入到吸气端的可能性，因此对泵的抽速与极限真空都有影响。泵在掺气过程中，其极限真空要比不掺气时下降1～2个数量级。一般在使用时，先使用气镇阀掺气排除可凝性气体。等到蒸气基本抽除后，即可关闭气镇阀，继续抽气，经过一定时间后，就可达到不掺气时泵的极限真空了。旋片泵---气镇阀气镇法主要是防止泵在压缩过程中蒸气的凝结，所以对那些从气相状态就能溶解在泵油中的蒸气的抽除效果就比较差。加装了气镇装置的机械真空泵，还有自净化泵油的作用：当泵油被少量凝结液污染后，只要将泵入口封死，然后打开气镇阀，经一定时间抽气运转，泵油便能恢复原来的性能。水环式真空泵泵的叶轮转子旋转而产生水环，由于转子偏心旋转而使水环与叶片间容积发生周期性改变而进行抽气的机械真空泵。水环泵是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵---工作原理泵体中装有适量水作为工作液。叶轮顺时针旋转时，水被抛向四周，形成一个近似等厚度的封闭圆环，水环的下部分内表面与叶轮轮毂相切，上部内表面与叶片顶端接触。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶片分成若干个小腔。如以叶轮下部0°为起点，叶轮在旋转前180°时小腔容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，吸气终了小腔与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩，当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。水环泵---实际工作过程叶轮2和泵壳1形成水环3和工作腔5；工作腔容积由小变大，由大变小，构成压缩过程；被抽气体由入口4和进气管8进入；气体由排气口6和排气管7排出气体和水经7进入水箱10，水被回收；气体经管道9排入大气。水环泵---能量传输过程液体被叶轮带动后，获得动能并形成紧贴于泵腔的液环；液体在泵腔内回转，在吸气侧不断被加速，并吸入气体；在向排气侧转动的过程中，液体经历了加速~减速的过程，动能经历了增加~降低，势能则降低~增加；在排气侧，气体被压缩，而液体增加的势能则被传递给气体，以抵抗气体膨胀压力；压缩的气体在排气侧排出；液环剩余的能量将会推动叶轮旋转。水环泵---基本类型单级泵：只有一个叶轮，为液环泵最常见的形式；两级泵：利用心轴将两个单级泵串联而成（非泵管道的串联）；按照叶轮个数分类：两级泵的极限真空度高，在较低压力下仍具有较大抽速，所以两级泵更适合较高真空条件下的需要。水环泵---基本类型液环真空泵：进口为真空状态，出口为大气压力，主要用于粗低真空获得，化工行业的脱酸、脱气等。液环压缩机：进口为大气压力，出口高于大气压力，主要用于化工行业介质的输送。介于真空泵和压缩机之间的液环泵：进口为真空状态，出口为压缩状态，用于煤矿瓦斯气体抽除和火炉煤气的抽送