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各類真空泵原理概述大全

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2022/3/9 瀏覽次數(shù)：

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各類真空泵原理概述大全

真空泵是用各種方法在某一封閉空間中產(chǎn)生

、改善和維持真空的裝置。真空泵可以定義為：利用機(jī)械

、物理

、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。隨著真空應(yīng)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

。極限壓力(極限真空)從粗真空到10^-12Pa以上的極高真空范圍

。

真空區(qū)域的劃分

粗真空	10⁵～10³Pa
低真空	10³～10^-1Pa
高真空	10^-1～10^-6Pa
高真空	10^-6～10^-10Pa
極高真空	<10^-10Pa

真空泵的分類

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型

，即變?nèi)菡婵毡煤蛣恿總鬏敱谩?/span>

變?nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期變化來完成吸氣和排氣以達(dá)到抽氣目的的真空泵

。氣體在排出泵腔前被壓縮。

動量傳輸泵（分子真空泵）依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流

，把動量傳輸給氣體或氣體分子

，使氣體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹凇＃▎为毝谓榻B）

變?nèi)菡婵毡糜址譃椋和鶑?fù)式

，旋轉(zhuǎn)式（旋片式

、滑閥式

、液環(huán)式

、羅茨式、螺旋式

、爪形轉(zhuǎn)子式）

，其它型式

。

各類真空泵工作壓力范圍

真空泵種類	工作壓強(qiáng)范圍（Pa）
往復(fù)式真空泵	1×10⁵～1.3×10²
旋片式真空泵	1×10⁵～6.7×10^-1
液環(huán)式真空泵	1×10⁵～2.7×10³
羅茨式真空泵	1.3×10³～1.3
水蒸氣噴射泵	1×10⁵～1.3×10^-1
油擴(kuò)散泵	1.3×10^-2～1.3×10^-7
鈦升華泵	1.3×10^-2～1.3×10^-9

真空泵的規(guī)格及型號表示法：

國產(chǎn)的各種機(jī)械真空泵的型號通常是用漢語拼音字母來表示。漢語拼音字母表示泵的類型

；字母前的數(shù)字表示泵的級數(shù)

，單級時“1”省略

；字母后邊橫線后的數(shù)字表示泵的抽速(L/S) 。

國產(chǎn)真空泵型號對照表

型號	名稱	型號	名稱
W	往復(fù)式真空泵	H	滑閥式真空泵
WY	移動閥式往復(fù)泵	YZ	余擺線真空泵
WL	立式往復(fù)泵	ZJ	羅茨真空泵
SZ	水環(huán)泵	X	旋片式真空泵
SZB	懸臂式結(jié)構(gòu)水環(huán)泵	F	分子真空泵
SZZ	直聯(lián)式水環(huán)泵	XZ	直聯(lián)式旋片泵

常用真空泵技術(shù)

蒸汽噴射泵

濕式泵（液環(huán)真空泵

、旋轉(zhuǎn)葉片泵）

干式泵（羅茨泵

、螺桿泵、爪式泵）

、蒸汽噴射泵

噴射真空泵工作原理：蒸汽噴射真空泵有一定壓強(qiáng)的工作的真空泵設(shè)備

，蒸汽通過拉瓦爾噴咀

，減壓增速

，蒸汽的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽懿⒁猿羲賴娙牖旌鲜遥c被抽介質(zhì)混合

，進(jìn)行能量交換

，混合后的氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器，減速增壓

，動通轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能

，為了減少后級泵的抽氣負(fù)荷，配置冷凝器

，通過有一定溫差的兩種介質(zhì)對流

，進(jìn)行熱交換，達(dá)到冷凝高溫介質(zhì)目的

，排到大氣壓

。工作原理如下圖所示：
常用真空泵技術(shù)

優(yōu)點：	缺點：
無機(jī)械運動部件	運動流體供應(yīng)
穩(wěn)定耐用	廢水處理
快速的抽真空	工藝過程污染
緊湊、占地面積小	故障探尋困難
工作安全	級間冷卻
低的投資成本	常為多級
適應(yīng)性強(qiáng)	在 400PaA以下結(jié)冰
結(jié)構(gòu)簡單、重量輕

、濕式泵：液環(huán)真空泵

在圓形泵體（A）內(nèi)，在相對于泵體中心線為偏心的軸上裝有一個葉輪（B）

。轉(zhuǎn)動的葉輪的離心作用迫使工作液通過通道（D）流向腔體周邊形成環(huán)流（C）

。

泵起作用時，被輸送的氣體混合物經(jīng)過中間板（E）上的吸入口（H）進(jìn)入葉輪

，在泵入口處形成真空

。氣體混合物充入位于液環(huán)內(nèi)徑和葉輪葉片根部之間的葉輪腔內(nèi)。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時

，葉輪葉片浸沒在液環(huán)中的程度增加

，而使液環(huán)和葉輪葉片根部之間的容積減少。結(jié)果是氣體混合物受到壓縮

，直至到達(dá)中間板中（K）的排放口（J）

。氣體混合物通過排放口排出。

在壓縮循環(huán)過程中

，熱傳遞到液環(huán)

。為了使溫度保持在工作液的蒸發(fā)點以下

，必須進(jìn)行冷卻。通過連續(xù)不斷地向液環(huán)添加冷的工作液來達(dá)到冷卻的目的

。添加的工作液量與經(jīng)過排放口與壓縮氣體混合物一起排放的工作液排放量相等

。氣體混合物和工作液最終經(jīng)過泵出口進(jìn)行分離。

液環(huán)泵按不同結(jié)構(gòu)可分成如下幾種類型：

(1) 單級單作用液環(huán)泵單級是指只有一個葉輪

，單作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周

，吸氣、排氣各進(jìn)行一次

。這種泵的極限真空較高

，但抽速和效率較低。
(2) 單級雙作用液環(huán)泵單級是指只有一個葉輪

，雙作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周

，吸氣、排氣各進(jìn)行二次

。在相同的抽速條件下

，雙作用液環(huán)泵比單作用液環(huán)泵大大減少尺寸和重量。由于工作腔對稱分布于泵輪轂兩側(cè)

，改善了作用在轉(zhuǎn)子上的載荷

。此種泵的抽速較大，效率也較高

。

(3)雙級液環(huán)泵大多是單作用泵串聯(lián)而成

。實質(zhì)上是兩個單級單作用的液環(huán)泵的葉輪共用一根心軸聯(lián)接而成。它的主要特點是在較高真空度下

，仍然具有較大的抽速

，而且工作狀況穩(wěn)定。

(4)大氣液環(huán)泵實際是大氣噴射器串聯(lián)液環(huán)泵的機(jī)組

。液環(huán)泵前面串聯(lián)大氣泵是為了提高極限真空

，擴(kuò)大泵的使用范圍。

優(yōu)點

缺點

結(jié)構(gòu)簡單

，制造精度要求不高

，容易加工。

結(jié)構(gòu)緊湊

，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高

，一般可與電動機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置

。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸

，可以獲得大的排氣量，占地面積也小

。

壓縮氣體基本上是等溫的

，即壓縮氣體過程溫度變化很小

。

由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑

，而且磨損很小

。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。

吸氣均勻

，工作平穩(wěn)穩(wěn)定

，維修方便。

效率低

，一般在30%左右

，較好的可達(dá)50%。

真空度低

，這不僅是因為受到結(jié)構(gòu)上的限制

，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制

。用水作工作液

，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000~4000Pa。用油作工作液

，可達(dá)130Pa

。

封液循環(huán)、污染

。

濕式泵：旋轉(zhuǎn)葉片泵

轉(zhuǎn)子在有柱狀膛孔的定子內(nèi)

。

轉(zhuǎn)子有兩個葉片在槽中反向滑動。

當(dāng)轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時

，葉片端與油潤滑定子壁接觸

。

每轉(zhuǎn)一次為兩個泵吸循環(huán) —比較小的不平衡力。

優(yōu) 點

缺點

極限壓力好

噪聲小

應(yīng)用范圍廣

油封液污染

對腐蝕很敏感

維修費用高

抽速范圍受到限制

不適于抽除含氧過高

、有爆炸性

、對泵密封油起化學(xué)作用、及含有顆?div id="d48novz" class="flower left">；覊m的氣體

。

濕式泵的主要問題：密封液體供應(yīng)，污染

，廢水處理

，腐蝕，蒸汽壓力限制（特別是液環(huán)泵）

，穩(wěn)定性

，運行成本。

、干式泵

干式抽真空：沒有工業(yè)生產(chǎn)液流的污染

；

深度真空

，運轉(zhuǎn)更靈活；

無廢水

，無污染

，（較少或）無廢棄物處理費用；

維修成本較低

；

在泵排放口立即回收溶劑

；

消耗水、電

、氣等費用較低→運行成本較低

。

技術(shù)對比：
干式泵的成本

投資成本較高，但較低的運行成本

。

延長維修服務(wù)間隔時間和軸承壽命

。

在運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，電力消耗較低

。因此

，在容能比（M³/hr/kW）方面節(jié)能效果更好。

無受污染的油要進(jìn)行處理（除了齒輪箱以外）

。

干式泵技術(shù)：泵的類型：螺桿泵

、爪式泵；

螺桿泵：

螺桿泵是利用齒輪傳動同步反向旋轉(zhuǎn)的相互嚙合而不接觸的左螺桿與右螺桿作高速轉(zhuǎn)動

，利用泵殼和相互嚙合的螺旋將螺旋槽分隔成多個空間

、形成多個級，氣體在相等的各個槽內(nèi)（柱形等螺距）進(jìn)行傳輸運動

，但無壓縮

，只有螺桿最末端的螺旋結(jié)構(gòu)對氣體有壓縮作用。螺桿的各級間可形成壓力梯度

，以分散壓差和提高壓縮比

。各部間隙和泵轉(zhuǎn)速對泵的性能有很大影響。在設(shè)計螺桿各部的間隙時

，要考慮膨脹

、加工及裝配精度和工作環(huán)境（如抽除含粉塵氣體等）等。

螺桿泵結(jié)構(gòu)及特點

通過減速或注氣來冷卻—能力降低并減少危險

雙螺桿運轉(zhuǎn)

不銹鋼轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子嚙合匹配

懸臂軸

單級壓縮

產(chǎn)生過多的熱

有很好的液體兼容性

維護(hù)保養(yǎng)非常容易

復(fù)雜的螺桿結(jié)構(gòu)方式

爪式泵
爪式泵結(jié)構(gòu)特點

氣體壓縮比高

有效的氣體壓縮

工藝材料可以從泵中通過（良好的灰塵處理）

良好的蒸汽輸送和回收

能忍受熱負(fù)載

抽空到和擴(kuò)散泵交接

直接支持工業(yè)擴(kuò)散泵

動量傳遞式真空泵

利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流

，把動量傳輸給被抽氣體或氣體分子

，使氣體不斷地從入口傳輸?shù)匠隹诘恼婵毡谩?/span>

分子泵：牽引分子泵、渦輪分子泵和復(fù)合分子泵三大類

。

噴射真空泵：水噴射泵

、氣體噴射泵和蒸汽噴射泵三大類

擴(kuò)散泵：以油或汞蒸汽作為工作介質(zhì)。汞擴(kuò)散泵不帶分餾裝置，油擴(kuò)散泵有分餾裝置

。

噴射真空泵(Jet Vacuum Pump)

噴射真空泵是利用液體或者氣體的高速射流攜帶被抽氣體

，使被抽容器內(nèi)獲得一定真空度的一種低真空泵。

按工作介質(zhì)可分為水噴射泵

、大氣噴射泵和水蒸汽噴射泵

噴射泵特點：

結(jié)構(gòu)簡單

、工作穩(wěn)定穩(wěn)定；

可抽除含有水蒸汽

、粉塵的氣體

、易燃易爆氣體和腐蝕性氣體；

抽氣量大

，應(yīng)用廣泛：冶金

、化工、食品制造等領(lǐng)域

；

缺點：抽氣效率低

，能量損失大。
水噴射泵是用水作為工作介質(zhì)

，通過高速射流來引射被抽氣體

，使容器達(dá)到一定真空度的粗真空獲得設(shè)備。

單級泵的極限壓強(qiáng)為3.3kPa

，兩級串聯(lián)可獲得好一些的真空度

，主要受水飽和蒸汽壓的限制

。

可單獨使用

，也可作為其他真空泵的前級。

噴嘴的作用是將水的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)變成動能

，其結(jié)構(gòu)對泵的性能影響較大

，常用錐形收縮型、流線型和多孔型

。

吸入室一般為圓筒形

，截面積為噴嘴出口面積的6-10倍。

擴(kuò)散器由漸縮段

、喉管

、漸擴(kuò)段組成。漸縮段使氣體順利進(jìn)入喉管(15~30^o)

；喉管使液體與氣體均勻混合

，進(jìn)行質(zhì)量遷移和能量傳遞；漸擴(kuò)段是將氣液混合介質(zhì)動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?div id="m50uktp" class="box-center"> ，使被抽氣體壓縮

。(5~8^o)
鍋爐內(nèi)的擴(kuò)散泵油經(jīng)電加熱沸騰形成蒸汽；

油蒸汽經(jīng)過導(dǎo)流管進(jìn)入傘形噴嘴，形成超音速蒸汽流

；

由于存在密度梯度

，油蒸汽射流上方的被抽氣體擴(kuò)散到蒸汽射流內(nèi)部，獲得動量

，被攜帶到泵壁上

；

油蒸汽在水冷泵壁上冷凝，釋放出氣體

，被前級泵抽走

；

冷凝油滴沿泵壁流回鍋爐。

真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求

。

正確地選擇真空泵的工作點

。

真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量

。

了解被抽氣體成分

，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">；覊m

，有無腐蝕性等。

真空設(shè)備對油污染的要求

。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時

，應(yīng)該選各種無油泵。

真空泵的價格

、運轉(zhuǎn)及維修費用

。

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