真空泵及其工作原理介紹

真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講,真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善

產(chǎn)生和維持真空的裝置。

由于真空應用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬,因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用于所有的工作壓力范圍,只能根據(jù)不同的工作壓力范圍和不

同的工作要求,使用不同類型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過程的需要,有時將各種真空泵按其性能要求組合起來,以機組型式應用。

1、真空泵的種類

隨著真空應用的發(fā)展,真空泵的種類已發(fā)展了很多種,其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。隨著真空技術在生產(chǎn)和科學研究領域中對其應用壓

強范圍的要求越來越寬,大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學研究過程的要求。

常用真空泵包括:干式螺桿真空泵、水環(huán)泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等,這些泵是我國國民經(jīng)濟各行業(yè)應用真空工藝過程中必不可少的

主力泵種。近年來,伴隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展,真空泵相關下游應用行業(yè)保持快速增長勢頭,同時在真空泵應用領域不斷拓展等因素的共同拉動下,我國

真空泵行業(yè)實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地快速的發(fā)展。

2、真空泵的總體結構式與傳動方式

真空泵的泵體的布置結構決定了泵的總體結構:1)、立式結構:進、排氣口水平設置,裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高,在高速運轉時穩(wěn)定性

差,故這種型式多用于小泵;2)、臥式結構:泵的進氣口在上,排氣口在下。有時為了真空系統(tǒng)管道安裝連接方便,可將排氣口從水平方向接出,即進、排氣方

向是相互垂直的。此時,排氣口可以從左或右兩個方向開口,除接排氣管道一端外,另一端堵死或接旁通閥。這種泵結構重心低,髙速運轉時穩(wěn)定性好。一般大、

中型泵多采用此種結構。泵的兩個轉子軸與水平面垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制,轉子裝配方便,泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便,潤滑

機構也相對復雜。

真空泵的傳動方式:真空泵的兩個轉子是通過一對高精度齒輪來實現(xiàn)其相對同步運轉的。主動軸通過聯(lián)軸器與電機聯(lián)接。在傳動結構布置上主要有以下兩種

其一是電動機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動轉子由電動機端齒輪直接傳過去帶動,這樣主動轉子軸的扭轉變形小,則兩個轉子之間的間隙不會因主動軸的

扭轉變形大而改變,故使轉子之間的間隙在運轉過程中均勻。這種傳動方式的最大缺點是:a.主動軸上有三個軸承,增加了泵的加工和裝配難度,齒輪的拆裝及

調整也不便;b.整體結構不勻稱,泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側所具有的特點:1)、在較寬的壓力范圍內有較大的抽速;2)、轉子具有良好

的幾何對稱性,故振動小,運轉平穩(wěn)。轉子間及轉子和殼體間均有間隙,不用潤滑,摩擦損失小,可大大降低驅動功率,從而可實現(xiàn)較高轉速;3)、泵腔內無需

用油密封和潤滑,可減少油蒸氣對真空系統(tǒng)的污染;4)、泵腔內無壓縮,無排氣閥。結構簡單、緊湊,對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感;5)、壓縮比較低

對氫氣抽氣效果差;6)、轉子表面為形狀較為復雜的曲線柱面,加工和檢査比較困難。

3、真空泵的工作原理

1)、水環(huán)式真空泵工作原理

水環(huán)式真空泵葉片的葉輪偏心地裝在圓柱形泵殼內。泵內注入一定量的水葉輪旋轉時,將水甩至泵殼形成一個水環(huán),環(huán)的內表面與葉輪輪轂相切。由于泵

殼與葉輪不同心,右半輪轂與水壞間的進氣空間4逐漸擴大,從而形成真空,使體經(jīng)進氣管進入泵內進氣空間。隨后氣體進入左半部,由于轂環(huán)之間容積被逐

漸壓縮而增高了壓強,于是氣體經(jīng)排氣空間及排氣管被排至泵外。

2)、旋片式真空泵工作原理

旋片式真空泵(簡稱旋片泵)是一種油封式機械真空泵。其工作壓強范圍為1013251.33×10-2(pa)屬于低真空泵。它可以單獨使用,也可以作為其它高

真空泵或超高真空泵的前級泵。它已廣泛地應用于冶金、機械、軍工、電子、化工、輕工、石油及醫(yī)藥等生產(chǎn)和科研部門。

3)、羅茨真空泵工作原理

羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內,再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間

是全封閉狀態(tài),所以,在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,v0空間與排氣側相通時,由于排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返

沖到空間v中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續(xù)轉動時,氣體排出泵外。

4.真空泵的好壞決定于其機械結構和油的質量,使用真空泵時必須把它保護好。如果蒸餾揮發(fā)性較大的有機溶劑時,有機溶劑會被油吸收結果増加了蒸氣壓,

從而降低了抽空效能,如果是酸性氣體,那就會腐蝕油泵,如果是水蒸氣就會使油成乳濁液而抽壞真空泵。

真空泵的使用選擇

真空泵的抽氣效能可以將泵分為三類:1)、一般水泵,壓強可達到1.33100kPa(10760mmHg)為’粗’真空;2)油泵,壓強可達0.133133.3Pa(0.001

mmhG)為’次高’真空;3)擴散泵,壓強可達0.133Pa以下,(10-3mmHg)為高’真空。

若要較低的壓力,那就要用到油泵了,好的油泵能抽到133.3Pa(1mHg)以下。在有機化學實驗室里常用的減壓泵有水泵和真空泵兩種,若不要求很低的壓

力時,可用水泵,如果水泵的構造好且水壓又高,抽空效率可達10673333Pa(8^25mHg)。水泵所能抽到的最低壓力理論上相當于當時水溫下的水蒸氣壓

力。例如,水溫25℃、20℃、10℃時,水蒸氣的壓力分別為3192、23941197Pa(8-25mHg)。用水泵抽氣時,應在水泵前裝上安全瓶,以防水壓下降,水

流倒吸;停止抽氣前,應先放氣,然后關水泵。