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真空泵分类及工作原理

真空泵概述
  
  真空泵它可单独使用,也可用为增压泵、扩散泵、分子泵的前 级泵、维持泵、钛泵的预抽泵用。可用于电真空容器制 造、
真空焊接、印刷、吸塑、制冷设备维修及仪器仪表 设备配套和实验室等。广泛适用于食品、科研、医疗、 电子、化工、医药、大专院校等部门.
  真空泵 vacuum pump
  利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气,以获得和维持真空的装置。真空泵和其他设备(如真空容器、真空阀、真空测量仪表、连接管路等)组成真空系统,广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。
  按其工作原理,基本上分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。
  气体输送泵包括:1、液环真空泵(水环式真空泵)2、往复式真空泵3、旋片式真空泵4、定片式真空泵5、滑阀式真空泵6、余摆线真空泵7、干式真空泵8、罗茨真空泵9、分子真空泵10、牵引分子泵11、复合式真空泵12、水喷射真空泵13、气体喷射泵14、蒸汽喷射泵15、扩散泵等
  气体捕集泵包括:吸附泵和低温泵等。
  目前工业中应用最多的是水环式真空泵和旋片式真空泵等。
  W型往复式真空泵( Model W Piston Vacuum Pump )
  是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工,食品,建材等部门,特别是在真空结晶,干燥,过滤,蒸发等工艺过程中更为适宜。
  2X型旋片式真空泵 ( Model 2X Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
  用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用,也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理,真空干燥等工艺过程中。
  2XZ型旋片式真空泵 ( Model2XZ Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
  具有结构紧凑,体积小,重量轻,噪音低,振动小等优点。所以,它适用于作扩散泵的前级泵,而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如:质谱仪器,冰箱流水线,真空冷冻干燥机等。
  XD型旋片式真空泵
  ( Model XD Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
  可以在任意入口压强下工作,已普遍应用于食品的真空包装,塑料工业的真空吸塑成形。印刷行业的纸张输送,真空夹具,以及真空吸引等。
  SZ、SK系列水环式真空泵( Model SZ Water Ring Vacuum Pump )
  主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀,不溶于水,含有少量固体颗粒的气体,以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。
  2SK、2SK-P1系列双级水环式真空泵 ( Model 2SK、2SK-P1 Water Ring Vacuum Pump )
  主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单,使用方便、工作可靠、维护方便的特点。
  JZJS型罗茨——水环泵机组 ( Model JZJS Roots-Water Ring Vacuum Pump System )
  本机组由于采用水环泵作为前级泵,因而特别适用于抽除含有大量水蒸气和带有一定腐蚀性和可凝性气体的工艺过程中。如:真空蒸馏、蒸发、脱水、结晶、干燥等工艺过程中。
  JZJX 型罗茨一旋片泵机组 ( Model JZJX Roots-Sliding Vane Rotary Vacuum Pump System )
  是以罗茨泵为主泵,以旋片泵为前级泵串联而成。其结构紧凑,操作方便。适用于抽除空气及其它无可凝性及无腐蚀性的气体,广泛应用于需要大抽速和高真空的各种真这系统中。如:真空冶炼,电力电容器,变压器,真空浸渍处理,真空镀膜设备中的预抽等。
  Zj系列罗茨真空泵
  ( Model ZJ Roots Vacuum Pump )
  是一种旋转式变容真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。
  HIB--SZ系列化工耐腐陶瓷水环真空泵
  人们在使用过程中经常碰到输送化学气体,这就需要引进耐腐蚀真空泵的新概念。它是利用陶瓷这一特殊介质来做过流部分的,真正符合了通常的“耐磨、耐酸、耐碱、耐高温”的要求。此型号是上海意海最近推出的新产品。
  2BA系列直联水环式真空泵
  2BA型水环式真空泵是我厂为满足真空泵可带水吸气这一要求,在原SKF型和2FA型水环式真空泵的基础上,自行开发研制而成的新一代水环式真空泵。它设计先进、结构新颖,适用于各种较为苛刻、复杂的应用领域。它可抽吸含有大量水气,可凝汽的介质,在抽吸易燃,易爆或有毒、有腐蚀性气体时不易发生危险,故可广泛应用于机械、石油、化工、电力、制药、食品、陶瓷、制糖、印染、冶金、塑料、瓦砖、皮革等行业,特别适用于塑料配套使用,2BA型水环式真空泵分别取代SZ、SK、2SK-3、2SK-6、2S-185、2SK-230和W型往复式真空泵。
  真空泵泵分类广泛,主要有WLW系列真空泵、W型真空泵、2X型真空泵、ZJ型真空泵、2SK型真空泵、SK型真空泵、2BV型真空泵、MH-2型真空泵、TLZ型真空泵、SL型罗茨鼓风机、JZJX型真空泵、JZJS型真空泵、JZJWLW型真空泵、JZJP型真空泵、RPP型真空泵、2XZ型真空泵等型号。广泛用于塑料机械、农药化工、染料化工、砖瓦机械、低温设备、造纸机械、医药化工、食品机械、工业电炉、电子行业、真空设备、化肥、冶金、石油、矿山、地基处理等领域。还提供真空泵咨询、真空泵问题解决、真空泵调试、真空泵维修等服务。
  各种真空泵的工作原理
  CG-17玻璃三级高真空油扩散泵
  GG-17玻璃膨胀系数低,能更好地耐受很高的温度差变,故该泵比同型泵能受得起高温而且使用寿命也更长。该泵适用于电子工业,如电子管。显像管。X光管,以及半导体单晶硅的冶炼提纯,高沸点的油脂蒸馏提纯分离,日光灯,保温瓶高真空排气的仪器。
  工作原理
  先由转动真空泵把系统抽到10-2Pa扩散泵油被加热沸腾,以高速从喷出的油蒸汽流不断将系统内气体分子带到泵的侧臂弯管球泡处集结,待气体密度达到机械真空泵的工作范围而被抽出,从而逐渐获得高真空.
  水环式真空泵/液环真空泵工作原理
  水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。
  水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。
  在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。
  综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。
  罗茨泵的工作原理:
  罗茨泵在泵腔内,有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上,由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙,可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外,还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度,可将罗茨泵串联使用。
  罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内,再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态,所以,在泵腔内气体没有压缩和膨胀。
  但当转子顶部转过排气口边缘,v0空间与排气侧相通时,由于排气侧气体压强较高,则有一部分气体返冲到空间v0中去,使气体压强突然增高。当转子继续转动时,气体排出泵外。
  旋片式真空泵工作原理:
  旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
  旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体,若附有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的,对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。
  旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级,就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得较高的真空度。
  旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1(Pa)下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。
  旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。
  两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分,当转子按箭头方向旋转时,与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大(即膨胀),气体压强降低,泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强,因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时,即转至空间B的位置,气体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时,排气阀被压缩气体推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转,达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级(低真空级),由低真空级抽走,再经低真空级压缩后排至大气中,即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担,因而提高了极限真空度。

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水环泵

  水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。
  水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。
  
如图:在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入 深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。
  综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。
  水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点:
  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,操作简单,维修方便。
  水环泵也有其缺点:
  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。
  总之,由于水环泵中气体压缩是等温的,故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面,故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点,尽管它效率低,仍然得到了广泛的应用。
  

真空泵的相关名词术语解释


  1、真空的定义 真空系统指低于该地区大气压的稀簿气体状态
  2、真空度
  处于真空状态下的气体稀簿程度,通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思,真空度低表示真空度“差”的意思。
  3、真空度单位
  通常用托(Torr)为单位,近年国际上取用帕(Pa)作为单位。
  1托=1/760大气压=1毫米汞柱
  4、托与帕的转换
  1托=133.322帕 或 1帕=7.5×10-3托
  5、平均自由程
  作无规则热运动的气体粒子,相继两次碰撞所飞越的平均距离,用符号“λ”表示。
  6、流量
  单位时间流过任意截面的气体量,符号用“Q”表示,单位为帕·升/秒(Pa·L/s)或托·升/秒(Torr·L/s)。
  7、流导
  表示真空管道通过气体的能力。单位为升/秒(L/s),在稳定状态下,管道流导等于管道流量除以管道两端压强差。符号记作“U”。 U=Q/(P2- P1)
  8、压力或压强
  气体分子作用于容器壁的单位面积上的力,用“P”表示。
  9、标准大气压
  压强为每平方厘米101325达因的气压,符号:(Atm)。
  10、极限真空
  真空容器经充分抽气后,稳定在某一真空度,此真空度称为极限真空。通常真空容器须经12小时炼气,再经12小时抽真空,最后一个小时每隔10分钟测量一次,取其10次的平均值为极限真空值。
  11、抽气速率
  在一定的压强和温度下,单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率,简称抽速。即Sp=Q/(P-P0)
  12、热偶真空计
  利用热电偶的电势与加热元件的温度有关,元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计。
  13、电离真空计(又收热阴极电离计)
  由筒状收集极,栅网和位于栅网中心的灯丝构成,筒状收集极在栅网外面。热阴极发射电子电离气体分子,离子被收集极收集,根据收集的离子流大小来测量气体压强的真空计。
  14、复合真空计
  由热偶真空计与热阴极电离真空计组成,测量范围从大气~10-5Pa。
  15、冷阴极电离计
  阳极筒的两端有一对阴极板,在外加磁场作用,阳极筒内形成潘宁放电产生离子,根据阴极板收集的离子流的大小来测定气体压强的真空计。
  16、电阻真空计
  利用加热元件的电阻与温度有关,元件的温度又与气体传导有关的原理,通过电桥电路来测量真空度的真空计。
  17、麦克劳真空计(压缩式真空计)
  将待测的气体用汞(或油)压缩到一极小体积,然后比较开管和闭管的液柱差,利用玻义尔定律直接算出气体压强的一种绝对真空计。
  18、B-A规
  这是一种阴极与收集极倒置的热阴极电离规。收集极是一根细丝,放在栅网中心,灯丝放在栅网外面,因而减少软X射线影响,延伸测量下限,可测超高真空。
  19、水环真空泵
  泵的叶轮转子旋转而产生水环。由于转子偏心旋转而使水环与叶片间容积发生周期性改变而进行抽气的机械真空泵。
  20、往复真空泵
  利用活塞的往复运动而进行抽气的机械真空泵。
  21、油封机械真空泵
  用油来保持密封的机械真空泵,可分为定片式、旋片式、滑阀式、余摆线式等。
  22、罗茨真空泵
  具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵,此泵不可以单独抽气,前级需配油封、水环等可直排大气的真空泵。
  23、涡轮分子真空泵
  有一高速旋转的叶轮,当气体分子与高速旋转的涡轮叶片相碰撞时就被驱向出气口再由前级泵抽除。
  24、油扩散真空泵
  扩散泵喷口中喷出高速蒸汽流。在分子流条件下,气体分子不断地向蒸流中扩散,并被蒸汽带向泵出口处逐级被压缩后再由前级泵排除。
  25、低温真空泵
  利用20K以下的低温表面凝聚吸附气体的真空泵。
  26、冷阱(水冷挡板)
  置于真空容器和泵之间,用于吸附气体或捕集油蒸汽的装置。
  27、气镇阀
  油封机械真空泵的压缩室上开一小孔,并装上调节阀,当打开阀并调节入气量,转子转到某一位置,空气就通过此孔掺入压缩室以降低压缩比,从而使大部分蒸汽不致凝结而和掺入的气体一起被排除泵外起此作用的阀门称为气镇阀。
  28、真空冷冻干燥
  真空冷冻干燥,也称升华干燥。其原理是将材料冷冻,使其含有的水份变成冰块,然后在真空下使冰升华而达到干燥目的。
  29、真空蒸镀
  在真空环境中,将材料加热并镀到基片上称为真空蒸镀,或叫真空镀膜。
  30、真空干燥
  利用真空环境下沸点低的特点来干燥物品的方法。
  31、真空系统常用名称
  (1)主泵:在真空系统中,用于获得所需要真空度来满足特定工艺要求的真空泵,如真空镀膜机中的油扩散泵就是主泵。
  (2)前级泵:用于维持某一真空泵前级压强低于其临界前级压强的真空泵。如罗茨泵前配置的旋片或滑阀泵就是前级泵。
  (3)粗抽泵:从大气压下开始抽气,并将系统压力抽到另一真空泵开始工作的真空泵。如真空镀膜机中的滑阀泵,就是粗油泵
来源:湖北江南专用特种汽车有限公司      时间:2009-7-10 9:31:42
 
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