真空泵及其工作原理介紹

真空泵是指利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對(duì)被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)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(yīng)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(shí)將各種真空泵按其性能要求組合起來,以機(jī)組型式應(yīng)用。

1、真空泵的種類

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(diǎn)幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。隨著真空技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對(duì)其應(yīng)用壓

強(qiáng)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(xué)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(fù)泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵等,這些泵是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)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(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展,真空泵相關(guān)下游應(yīng)用行業(yè)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭,同時(shí)在真空泵應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展等因素的共同拉動(dòng)下,我國(guó)

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

2、真空泵的總體結(jié)構(gòu)式與傳動(dòng)方式

真空泵的泵體的布置結(jié)構(gòu)決定了泵的總體結(jié)構(gòu):1)、立式結(jié)構(gòu):進(jìn)、排氣口水平設(shè)置,裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性

差,故這種型式多用于小泵;2)、臥式結(jié)構(gòu):泵的進(jìn)氣口在上,排氣口在下。有時(shí)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(jìn)、排氣方

向是相互垂直的。此時(shí),排氣口可以從左或右兩個(gè)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(jié)構(gòu)重心低,髙速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性好。一般大、

中型泵多采用此種結(jié)構(gòu)。泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸與水平面垂直安裝。這種結(jié)構(gòu)裝配間隙容易控制,轉(zhuǎn)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(rùn)滑

機(jī)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。

真空泵的傳動(dòng)方式:真空泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是通過一對(duì)高精度齒輪來實(shí)現(xiàn)其相對(duì)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動(dòng)軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接。在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布置上主要有以下兩種

其一是電動(dòng)機(jī)與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)如圖。從動(dòng)轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)端齒輪直接傳過去帶動(dòng),這樣主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的扭轉(zhuǎn)變形小,則兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的間隙不會(huì)因主動(dòng)軸的

扭轉(zhuǎn)變形大而改變,故使轉(zhuǎn)子之間的間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均勻。這種傳動(dòng)方式的最大缺點(diǎn)是:a.主動(dòng)軸上有三個(gè)軸承,增加了泵的加工和裝配難度,齒輪的拆裝及

調(diào)整也不便;b.整體結(jié)構(gòu)不勻稱,泵的重心偏向電動(dòng)機(jī)和齒輪箱一側(cè)所具有的特點(diǎn):1)、在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速;2)、轉(zhuǎn)子具有良好

的幾何對(duì)稱性,故振動(dòng)小,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子和殼體間均有間隙,不用潤(rùn)滑,摩擦損失小,可大大降低驅(qū)動(dòng)功率,從而可實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速;3)、泵腔內(nèi)無需

用油密封和潤(rùn)滑,可減少油蒸氣對(duì)真空系統(tǒng)的污染;4)、泵腔內(nèi)無壓縮,無排氣閥。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,對(duì)被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感;5)、壓縮比較低

對(duì)氫氣抽氣效果差;6)、轉(zhuǎn)子表面為形狀較為復(fù)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(nèi)。泵內(nèi)注入一定量的水葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),將水甩至泵殼形成一個(gè)水環(huán),環(huán)的內(nèi)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(jìn)氣空間4逐漸擴(kuò)大,從而形成真空,使體經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入泵內(nèi)進(jìn)氣空間。隨后氣體進(jìn)入左半部,由于轂環(huán)之間容積被逐

漸壓縮而增高了壓強(qiáng),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(jiǎn)稱旋片泵)是一種油封式機(jī)械真空泵。其工作壓強(qiáng)范圍為1013251.33×10-2(pa)屬于低真空泵。它可以單獨(dú)使用,也可以作為其它高

真空泵或超高真空泵的前級(jí)泵。它已廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)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(fēng)機(jī)相似。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn),被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間v0內(nèi),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(nèi)氣體沒有壓縮和膨脹。但當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過排氣口邊緣,v0空間與排氣側(cè)相通時(shí),由于排氣側(cè)氣體壓強(qiáng)較高,則有一部分氣體返

沖到空間v中去,使氣體壓強(qiáng)突然增高。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),氣體排出泵外。

4.真空泵的好壞決定于其機(jī)械結(jié)構(gòu)和油的質(zhì)量,使用真空泵時(shí)必須把它保護(hù)好。如果蒸餾揮發(fā)性較大的有機(jī)溶劑時(shí),有機(jī)溶劑會(huì)被油吸收結(jié)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(huì)腐蝕油泵,如果是水蒸氣就會(huì)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(qiáng)可達(dá)到1.33100kPa(10760mmHg)為’粗’真空;2)油泵,壓強(qiáng)可達(dá)0.133133.3Pa(0.001

mmhG)為’次高’真空;3)擴(kuò)散泵,壓強(qiáng)可達(dá)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(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí),可用水泵,如果水泵的構(gòu)造好且水壓又高,抽空效率可達(dá)10673333Pa(8^25mHg)。水泵所能抽到的最低壓力理論上相當(dāng)于當(dāng)時(shí)水溫下的水蒸氣壓

力。例如,水溫25℃、20℃、10℃時(shí),水蒸氣的壓力分別為3192、23941197Pa(8-25mHg)。用水泵抽氣時(shí),應(yīng)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(yīng)先放氣,然后關(guān)水泵。