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        技术知识

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        各类真空泵技术合集

        日期:2021/7/31 9:24:15

        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。真空泵可以定义为:利用机械、物理、化学或物理化学的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,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。极限压力(极限真空)从粗真空到10-12Pa以上的极高真空范围。

        真空区域的划分

        粗真空 105~103Pa
        低真空 103~10-1Pa
        高真空 10-1~10-6Pa
        超高真空 10-6~10-10Pa
        极高真空 <10-10Pa


        按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即变容真空泵和动量传输泵。

        变容真空泵是利用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气以达到抽气目的的真空泵。气体在排出泵腔前被压缩。

        动量传输泵(分子真空泵)依靠高速旋转的叶片或高速射流,把动量传输给气体或气体分子,使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。(单独段介绍)

        变容真空泵又分为:往复式,旋转式(旋片式、滑阀式、液环式、罗茨式、螺旋式、爪形转子式),其它型式。

        各类真空泵工作压力范围

        真空泵种类 工作压强范围(Pa)
        往复式真空泵 1×105~1.3×102 
        旋片式真空泵 1×105~6.7×10-1 
        液环式真空泵 1×105~2.7×103 
        罗茨式真空泵 1.3×103~1.3
        水蒸气喷射泵 1×105~1.3×10-1 
        油扩散泵 1.3×10-2~1.3×10-7 
        钛升华泵 1.3×10-2~1.3×10-9 


        国产的各种机械真空泵的型号通常是用汉语拼音字母来表示。汉语拼音字母表示泵的类型;字母前的数字表示泵的级数,单级时“1”省略;字母后边横线后的数字表示泵的抽速(L/S) 。

        国产真空泵型号对照表

        型 号 名 称 型 号 名 称
        W 往复式真空泵 H 滑阀式真空泵
        WY 移动阀式往复泵 YZ 余摆线真空泵
        WL 立式往复泵 ZJ 罗茨真空泵
        SZ 水环泵 X 旋片式真空泵
        SZB 悬臂式结构水环泵 F 分子真空泵
        SZZ 直联式水环泵 XZ 直联式旋片泵

        常用真空泵技术


        蒸汽喷射泵

        湿式泵(液环真空泵、旋转叶片泵)

        干式泵(罗茨泵、螺杆泵、爪式泵)

        1、蒸汽喷射泵

        喷射真空泵工作原理:蒸汽喷射真空泵有一定压强的工作的真空泵设备,蒸汽通过拉瓦尔喷咀,减压增速,蒸汽的势能转变为动能并以超音速喷入混合室,与被抽介质混合,进行能量交换,混合后的气体进入扩压器,减速增压,动通转化为压强能,为了减少后级泵的抽气负荷,配置冷凝器,通过有一定温差的两种介质对流,进行热交换,达到冷凝高温介质目的,排到大气压。工作原理如下图所示:


        优点: 缺点:
        无机械运动部件 运动流体供应
        可靠耐用 废水处理
        快速的抽真空 工艺过程污染
        紧凑、占地面积小 故障探寻困难
        工作安全 级间冷却
        低的投资成本 常为多级
        适应性强 在 400PaA以下结冰

        2、湿式泵:液环真空泵

        在圆形泵体(A)内,在相对于泵体中心线为偏心的轴上装有一个叶轮(B)。转动的叶轮的离心作用迫使工作液通过通道(D)流向腔体周边形成环流(C)。

        泵起作用时,被输送的气体混合物经过中间板(E)上的吸入口(H)进入叶轮,在泵入口处形成真空。气体混合物充入位于液环内径和叶轮叶片根部之间的叶轮腔内。当叶轮转动时,叶轮叶片浸没在液环中的程度增加,而使液环和叶轮叶片根部之间的容积减少。结果是气体混合物受到压缩,直至到达中间板中(K)的排放口(J)。气体混合物通过排放口排出。

        在压缩循环过程中,热传递到液环。为了使温度保持在工作液的蒸发点以下,必须进行冷却。通过连续不断地向液环添加冷的工作液来达到冷却的目的。添加的工作液量与经过排放口与压缩气体混合物一起排放的工作液排放量相等。气体混合物和工作液最终经过泵出口进行分离。

        液环泵按不同结构可分成如下几种类型:

        (1) 单级单作用液环泵单级是指只有一个叶轮,单作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行一次。这种泵的极限真空较高,但抽速和效率较低。

        (2) 单级双作用液环泵单级是指只有一个叶轮,双作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行二次。在相同的抽速条件下,双作用液环泵比单作用液环泵大大减少尺寸和重量。由于工作腔对称分布于泵轮毂两侧,改善了作用在转子上的载荷。此种泵的抽速较大,效率也较高。

        (3)双级液环泵大多是单作用泵串联而成。实质上是两个单级单作用的液环泵的叶轮共用一根心轴联接而成。它的主要特点是在较高真空度下,仍然具有较大的抽速,而且工作状况稳定。

        (4)大气液环泵实际是大气喷射器串联液环泵的机组。液环泵前面串联大气泵是为了提高极限真空,扩大泵的使用范围。

        优点 缺点
        结构简单,制造精度要求不高,容易加工。结构紧凑,泵的转数较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。故用小的结构尺寸,可以获得大的排气量,占地面积也小。压缩气体基本上是等温的,即压缩气体过程温度变化很小。由于泵腔内没有金属磨擦表面,无须对泵内进行润滑,而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。吸气均匀,工作平稳可靠,维修方便。 效率低,一般在30%左右,较好的可达50%。真空度低,这不仅是因为受到结构上的限制,更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液,极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液,可达130Pa。封液循环、污染。


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