真空泵
| 真空泵 |
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中文名；真空泵 外文名；Vacuum pump 行業；機械製造業 類別；真空泵 材質；鑄鋁 鑄鐵 鑄鋼 |
真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置。 按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。其廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。[1]
目錄
發展歷史
隨着真空應用的發展，真空泵的種類已發展了很多種，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。隨着真空技術在生產和科學研究領域中對其應用壓強範圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統共同抽氣後才能滿足生產和科學研究過程的要求，由於真空應用部門所涉及的工作壓力的範圍很寬，因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用於所有的工作壓力範圍，只能根據不同的工作壓力範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，有時將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機組型式應用。 常用真空泵包括乾式螺杆真空泵、水環泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經濟各行業應用真空工藝過程中必不可少的主力泵種。近年來， 伴隨着我國經濟持續高速發展，真空泵相關下游應用行業保持快速增長勢頭，同時在真空泵應用領域不斷拓展等因素的共同拉動下，我國真空泵行業實現了持續穩定地快速的發展。
結構特點
（1)泵總體結構型式 真空泵的泵體的布置結構決定了泵的總體結構。 立式結構的進、排氣口水平設置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運轉時穩定性差，故這種型式多用於小泵。 臥式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為了真空系統管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進、排氣方向是相互垂直的。此時，排氣口可以從左或右兩個方向開口，除接排氣管道一端外，另一端堵死或接旁通閥。這種泵結構重心低，高速運轉時穩定性好。一般大、中型泵多採用此種結構。 泵的兩個轉子軸與水平面垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制，轉子裝配方便，泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機構也相對複雜。 （2)泵的傳動方式 真空泵的兩個轉子是通過一對高精度齒輪來實現其相對同步運轉的。主動軸通過聯軸器與電機聯接。在傳動結構布置上主要有以下兩種：其一是電動機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動轉子由電動機端齒輪直接傳過去帶動，這樣主動轉子軸的扭轉變形小，則兩個轉子之間的間隙不會因主動軸的扭轉變形大而改變，故使轉子之間的間隙在運轉過程中均勻。這種傳動方式的最大缺點是：a.主動軸上有三個軸承，增加了泵的加工和裝配難度，齒輪的拆裝及調整也不便；b.整體結構不勻稱，泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側。 特點 (1)在較寬的壓力範圍內有較大的抽速； (2)轉子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運轉平穩。轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅動功率，從而可實現較高轉速； (3)泵腔內無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統的污染； (4)泵腔內無壓縮，無排氣閥。結構簡單、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感； (5)壓縮比較低，對氫氣抽氣效果差； (6)轉子表面為形狀較為複雜的曲線柱面，加工和檢查比較困難。
機械選擇
⑴真空泵工作時產生的振動對工藝過程及環境有無影響。若工藝過程不允許，應選擇無振動的泵或者採取防振動措施。 ⑵了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如冷凝器、除塵器等。 ⑶真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產生的全部氣體量。 ⑷正確地組合真空泵。由於真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來，互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對稱陰極濺射離子泵）對氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓強低於大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。 ⑸真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如：水環泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空要求。 ⑹正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強範圍，如：2BV系列水環真空泵工作壓強範圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強範圍內，泵的抽速隨壓強而變化（詳細變化情況參照泵的性能曲線），其穩定的工作壓強範圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個範圍之內較為適宜，而不能讓它在25~30mmHg下長期工作。 ⑺真空泵排出來的油蒸氣對環境的影響如何。如果環境不允許有污染，可以選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。 ⑻真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：某真空乾燥工藝要求10mmHg的工作真空度，選用的真空泵的極限真空度至少要2mmHg，最好能達到1mmHg。通常選擇泵的極限真空度要高於真空設備工作真空度半個到一個數量級。 ⑼真空泵的價格、運轉及維修費用。 機械安裝 ⑴真空泵應安裝在地面結實堅固的場所，周圍應留有充分的餘地，便於檢查、維護、保養。 ⑵真空泵底座下應保持地基水平，底座四角處建議墊減震橡皮或用螺栓澆制安裝，確保真空泵運轉平穩，振動小。 ⑶真空泵與系統的連接管道應密封可靠，對小真空泵可採用金屬管路連接密封墊採用耐油橡膠，對小真空泵可採用真空膠管連接，管道管徑不得小於真空泵吸氣口徑，且要求管路短而少彎頭。（焊接管路時應清除管道中焊渣，嚴禁焊渣進入真空泵腔。） ⑷在連接管路中，用戶可在真空泵進氣口上方安裝閥門及真空計，隨時可檢查真空泵的極限壓力。 ⑸按電動機標牌規定連接電源，並接地線和安裝合適規格的熔斷器及熱繼電器。 ⑹真空泵通電試運轉時，須取下電機皮帶，確認真空泵轉向符合規定方向方可投入使用，以防真空泵反轉噴油。（轉向按防護罩指示方向） ⑺對於有冷卻水的真空泵，按規定接通冷卻水。 ⑻如真空泵口安裝電磁閥時，閥與真空泵應同時動作。 ⑼當真空泵排出氣體影響工作環境時，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。
分類
真空泵
按工作原理分
氣體輸送泵
變容真空泵
往復式
旋片式
油封式
旋片式 滑閥式 定片式 余擺線式 多室旋片式 乾式螺杆
液環式
羅茨真空泵
動量傳輸泵
分子真空泵
牽引分子泵
渦輪分子泵
複合分子泵
噴射真空泵
液體噴射真空泵
氣體噴射真空泵
蒸汽噴射真空泵
擴散泵
自淨化擴散泵
分餾式擴散泵
擴散噴射泵
吸附泵
吸氣劑泵
吸氣劑離子泵
蒸發離子泵
按真空度分
粗真空度
高真空度
滑閥式真空泵
羅茨真空泵
超高真空度
變容真空泵
利用泵腔容積的周期性變化來完成吸氣和排氣過程的一種真空泵，氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往復式及旋片式兩種： （1） 往復式真空泵：是利用泵腔內活塞做往復式運動，將氣體吸入、壓縮並排出。因此，又稱為活塞式真空泵。 （2） 旋片式真空泵：是利用泵腔內活塞做旋轉運動，將氣體吸入、壓縮並排出。旋轉真空泵又有如下幾種形式： ① 油封式真空泵：它是利用油類密封各運動部件之間的間隙，減少有害空間的一種旋轉變容真空泵。這種泵通常帶有氣鎮裝置，故又稱氣鎮式真空泵。按其結構特點分為如下五種形式。 a旋片式真空泵：轉子以一定的偏心距裝在泵殼內並與泵殼內表面的固定面靠近，在轉子槽內裝有兩個（或兩個以上）旋片，當轉子旋轉時旋片能沿其徑向槽往復滑動且與泵殼內壁始終接觸，此旋片隨轉子一起旋轉，可將泵腔分成幾個可變容積。 b.滑閥式真空泵：在偏心轉子外部裝有一個滑閥，轉子旋轉帶動滑閥沿泵殼內壁滑動和滾動，滑閥上部的滑閥杆能在可擺動的滑閥導軌中滑動，而泵腔分成兩個可變容積。 c.定片式真空泵：在泵殼內裝有一個與泵內表面靠近的偏心轉子，泵殼上裝有一個始終與轉子表面接觸的徑向滑片，當轉子旋轉時，滑片能上下滑動將泵腔分成兩個可變容積。 d.余擺線式真空泵：在泵腔內偏心裝有一個型線為余擺線的轉子，它沿泵腔內壁轉動並將泵腔分成兩個可變容積。 e.多室旋片式真空泵：在一個泵殼內並聯裝有由同一個電動機驅動的多個獨立工作室的旋片真空泵。 ②乾式螺杆真空泵：它是一種不用油類（或液體）密封的變容真空泵。 ③液環式真空泵：帶有多葉片的轉子偏心裝在泵殼內，當它旋轉時，把液體（通常為水或油）拋向泵殼內形成泵殼同心的環液，環液同轉子葉片形成了容積周期性變化的幾個小容積，故亦稱旋轉變容真空泵。 ④羅茨真空泵：泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的雙葉形或多葉形的轉子，轉子間、轉子同泵殼內壁之間均保持一定的間隙。它屬於旋轉變容真空泵。機械增壓泵即為這種形式的真空泵。 動量傳輸泵：這種泵是依靠高速旋轉的葉片或高速射流，把動量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續不斷地從泵的入口傳輸到出口。具體可分為下述幾種類型。 （1） 分子真空泵：它是利用高速旋轉的轉子把能量傳輸給氣體分子，使之壓縮、排氣的一種真空泵。它有如下幾種型式： ① 牽引分子泵：氣體分子與高速運動的轉子相碰撞而獲得力量，被送到出口，因此，是一種動量傳輸泵。 ②渦輪分子泵：泵內裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉子，它在定子圓盤（或定片）間旋轉。轉子圓周的線速度很高。這種泵通常在分子流狀態下工作。 ③ 複合分子泵：它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯起來的一種複合式分子真空泵。 （2） 噴射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效應的壓力降生產的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵，適於在粘滯留和過渡流狀態下工作。這種泵又可詳細地分成以下幾種： ① 液體噴射真空泵：以液體（通常為水）為工作介質的噴射真空泵。 ② 氣體噴射真空泵：以非可凝性氣體作為工作介質的噴射真空泵。 ③ 蒸汽噴射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作為工作介質的餓噴射真空泵 （3） 擴散泵：以低壓高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作為工作介質的噴射真空泵。氣體分子擴散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中氣體分子密度始終是很低的，這種泵適於在分子流狀態下工作。可分為： ① 自淨化擴散泵：泵液中易揮發的雜質經專門的機械輸送到出口而不回到鍋爐中的一種油擴散泵 ② 分餾式擴散泵：這種泵具有分餾裝置，使蒸汽壓強較低的工作液蒸汽進入高真空工作的噴嘴，而蒸汽壓強較高的工作液蒸汽進入低真空工作的噴嘴，它是一種多級油擴散泵。 （4） 擴散噴射泵：它是一種有擴散泵特性的單級或多級噴嘴與具有噴射真空泵特性的單級或多級噴嘴串聯組成的一種動量傳輸泵。油增壓泵即屬於這種形式。 （5） 離子傳輸泵：它是將被電離的氣體在電磁場或電場的作用下，輸送到出口的一種動量傳輸泵。
氣體捕集泵
這種泵是一種是氣體分子被吸附或凝結在泵的內表面上，從而減小了容器內的氣體分子數目而達到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型式。 吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質）的物理吸附作用來抽氣的一種捕集式真空泵 吸氣劑泵：它是一種利用吸氣劑以化學結合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬於這種形式。 吸氣劑離子泵：它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達到抽氣的目的。它有如下幾種型式。 （1）蒸發離子泵：泵內被電離的氣體吸附在以間斷或連續方式升華（或蒸發）而覆在泵內壁的吸氣材料上，以實現抽氣的一種真空泵。 （2）濺射離子泵：泵內被電離的氣體吸附在由陰極連續濺射散出來的吸氣材料上，以實現抽氣目的的一種真空泵。 低溫泵：利用低溫表面捕集氣體的真空泵 按其真空度可以分為：粗真空、高真空、超高真空三大類。
粗真空系
主要用來抽除空氣和其它有一定腐蝕性、不溶於水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用於食品、紡織、醫藥、化工等行業的真空蒸發、濃縮、浸漬、乾燥等工藝過程中。該型泵具有真空度高、結構簡單，使用方便、工作可靠、維護方便的特點。 主要用於粗真空。抽氣量大的工藝過程中。它主要用來抽除空氣和其它無腐蝕，不溶於水，含有少量固體顆粒的氣體，以便在密閉容器中形成真空。所吸氣體中允許混有少量液體。它被廣泛應用於機械、製藥、食品、石油化工等行業中。 是獲得粗真空的主要真空設備之一。廣泛應用於化工、食品、建材等部門，特別是在真空結晶、乾燥、過濾、蒸發等工藝過程中更為適宜。 無油(耐腐蝕)立式往復真空泵是臥式真空泵的更新換代產品，是獲得粗真空的主要設備。由於採用全密封裝置，實現了曲軸箱和汽缸的完全隔離；加上活塞環使用了自潤滑材料，便實現了先進的無油潤滑。由於無污水排放，所以該型真空泵特別適用於化工、醫藥和食品等行業的真空蒸餾、真空蒸發、真空乾燥、真空濃縮、真空浸漬等工藝過程中。
高真空系
滑閥式真空泵
（Rotary Piston Vacuum Pump） 廣泛應用於真空拉晶、真空鍍膜、真空冶金、真空熱處理、真空浸漬、真空乾燥、真空蒸餾、真空練泥、航空航天模擬試驗等新材料、新技術、新工藝的生產與研製中。 滑閥真空泵可單獨使用，也可作為羅茨真空泵、油增壓泵、油擴散泵的前級泵的使用。當抽吸對黑色金屬有腐蝕、對真空油起化學反應、含大量蒸汽、大量粉塵的氣體時，需附加裝置。優點：相比旋片式真空泵耐用性要高好幾倍且抽氣速率大，價格相對高一點。 用來抽除密閉容器的氣體的基本設備之一。它可以單獨使用，也可作為增壓泵、擴散泵、分子泵的前級泵使用。該型泵廣泛應用於冶金、機械、電子、化工、石油、醫藥等行業的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理，真空乾燥等工藝過程中。
旋片式真空泵
( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump ) 具有結構緊湊，體積小，重量輕，噪音低，振動小等優點。所以，它適用於作擴散泵的前級泵，而且更適用於精密儀器配套和實驗室使用。例如：質譜儀器，冰箱流水線，真空冷凍乾燥機等。
羅茨真空泵
( Roots Vacuum Pump ) 是一種旋轉式變容真空泵，須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力範圍內，有較大的抽速，對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。主要用於真空機組的主泵，需要用前級泵輔助。如：水環式真空泵，滑閥真空泵，立式無油真空泵，分子真空泵等。國內最大羅茨真空泵保持紀錄為20000L/S。
相關視頻
參考資料
- ↑ 真空泵行業發展前景如何?下游擴產帶動行業空間提升 ， 快資訊， 2022年8月18日