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(duì)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(diǎn)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 |
超高真空 |
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?dòng)量傳輸泵。
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(dòng)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(dòng)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?dú)段介紹)
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(hào)表示法
國產(chǎn)的各種機(jī)械真空泵的型號(hào)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(jí)數(shù),單級(jí)時(shí)“1”省略;字母后邊橫線后的數(shù)字表示泵的抽速(L/S)
型 號(hào) |
名 稱 |
型 號(hào) |
名 稱 |
W |
往復(fù)式真空泵 |
H |
滑閥式真空泵 |
WY |
移動(dòng)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)
1、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(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能并以超音速噴入混合室,與被抽介質(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(dòng)通轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能,為了減少后級(jí)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(duì)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(diǎn): |
缺點(diǎn): |
無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件 |
運(yùn)動(dòng)流體供應(yīng) |
可靠耐用 |
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(jí)間冷卻 |
低的投資成本 |
常為多級(jí) |
適應(yīng)性強(qiáng) |
在 400PaA以下結(jié)冰 |
結(jié)構(gòu)簡單、重量輕 |
|
2、濕式泵:液環(huán)真空泵
在圓形泵體(A)內(nèi),在相對(duì)于泵體中心線為偏心的軸上裝有一個(gè)葉輪(B)。轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí),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(dòng)時(shí),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(diǎn)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(jí)單作用液環(huán)泵單級(jí)是指只有一個(gè)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(jí)雙作用液環(huán)泵單級(jí)是指只有一個(gè)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(duì)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(jí)液環(huán)泵大多是單作用泵串聯(lián)而成。實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)單級(jí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn) |
缺點(diǎn) |
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(dòng)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(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤滑,而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)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)可靠,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?yàn)槭艿浇Y(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(gè)葉片在槽中反向滑動(dòng) 。
當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),葉片端與油潤滑定子壁接觸。
每轉(zhuǎn)一次為兩個(gè)泵吸循環(huán) —比較小的不平衡力。
優(yōu) 點(diǎn) |
缺 點(diǎn) |
極限壓力好 噪聲小 應(yīng)用范圍廣 |
油封液污染 對(duì)腐蝕很敏感 維修費(fèi)用高 抽速范圍受到限制 不適于抽除含氧過高、有爆炸性、對(duì)泵密封油起化學(xué)作用、及含有顆?;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),可靠性,運(yùn)行成本。
3、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(yùn)轉(zhuǎn)更靈活;
無廢水,無污染,(較少或)無廢棄物處理費(fèi)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(fèi)用較低→運(yùn)行成本較低。
技術(shù)對(duì)比: