各類真空泵原理概述大全

各類真空泵原理概述大全

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

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?。（單?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) 。

國產(chǎn)真空泵型號(hào)對(duì)照表

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)

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。

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。

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），穩(wěn)定性，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：
干式泵的成本

投資成本較高，但較低的運(yùn)行成本。

延長維修服務(wù)間隔時(shí)間和軸承壽命。

在運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，電力消耗較低。因此，在容能比（M³/hr/kW）方面節(jié)能效果更好。

無受污染的油要進(jìn)行處理（除了齒輪箱以外）。

干式泵技術(shù)：泵的類型：螺桿泵、爪式泵；

螺桿泵：

螺桿泵是利用齒輪傳動(dòng)同步反向旋轉(zhuǎn)的相互嚙合而不接觸的左螺桿與右螺桿作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用泵殼和相互嚙合的螺旋將螺旋槽分隔成多個(gè)空間、形成多個(gè)級(jí)，氣體在相等的各個(gè)槽內(nèi)（柱形等螺距）進(jìn)行傳輸運(yùn)動(dòng)，但無壓縮，只有螺桿最末端的螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)氣體有壓縮作用。螺桿的各級(jí)間可形成壓力梯度，以分散壓差和提高壓縮比。各部間隙和泵轉(zhuǎn)速對(duì)泵的性能有很大影響。在設(shè)計(jì)螺桿各部的間隙時(shí)，要考慮膨脹、加工及裝配精度和工作環(huán)境（如抽除含粉塵氣體等）等。

螺桿泵結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

通過減速或注氣來冷卻—能力降低并減少危險(xiǎn)

雙螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)

不銹鋼轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子嚙合匹配

懸臂軸

單級(jí)壓縮

產(chǎn)生過多的熱

有很好的液體兼容性

維護(hù)保養(yǎng)非常容易

復(fù)雜的螺桿結(jié)構(gòu)方式

爪式泵
爪式泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氣體壓縮比高

有效的氣體壓縮

工藝材料可以從泵中通過（良好的灰塵處理）

良好的蒸汽輸送和回收

能忍受熱負(fù)載

抽空到和擴(kuò)散泵交接

直接支持工業(yè)擴(kuò)散泵

動(dòng)量傳遞式真空泵

利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動(dòng)量傳輸給被抽氣體或氣體分子，使氣體不斷地從入口傳輸?shù)匠隹诘恼婵毡谩?/span>

分子泵：牽引分子泵、渦輪分子泵和復(fù)合分子泵三大類。

噴射真空泵：水噴射泵、氣體噴射泵和蒸汽噴射泵三大類

擴(kuò)散泵：以油或汞蒸汽作為工作介質(zhì)。汞擴(kuò)散泵不帶分餾裝置，油擴(kuò)散泵有分餾裝置。

噴射真空泵(Jet Vacuum Pump)

噴射真空泵是利用液體或者氣體的高速射流攜帶被抽氣體，使被抽容器內(nèi)獲得一定真空度的一種低真空泵。

按工作介質(zhì)可分為水噴射泵、大氣噴射泵和水蒸汽噴射泵

噴射泵特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定穩(wěn)定；

可抽除含有水蒸汽、粉塵的氣體、易燃易爆氣體和腐蝕性氣體；

抽氣量大，應(yīng)用廣泛：冶金、化工、食品制造等領(lǐng)域；

缺點(diǎn)：抽氣效率低，能量損失大。
水噴射泵是用水作為工作介質(zhì)，通過高速射流來引射被抽氣體，使容器達(dá)到一定真空度的粗真空獲得設(shè)備。

單級(jí)泵的極限壓強(qiáng)為3.3kPa，兩級(jí)串聯(lián)可獲得好一些的真空度，主要受水飽和蒸汽壓的限制。

可單獨(dú)使用，也可作為其他真空泵的前級(jí)。

噴嘴的作用是將水的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，其結(jié)構(gòu)對(duì)泵的性能影響較大，常用錐形收縮型、流線型和多孔型。

吸入室一般為圓筒形，截面積為噴嘴出口面積的6-10倍。

擴(kuò)散器由漸縮段、喉管、漸擴(kuò)段組成。漸縮段使氣體順利進(jìn)入喉管(15~30^o)；喉管使液體與氣體均勻混合，進(jìn)行質(zhì)量遷移和能量傳遞；漸擴(kuò)段是將氣液混合介質(zhì)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，使被抽氣體壓縮。(5~8^o)
鍋爐內(nèi)的擴(kuò)散泵油經(jīng)電加熱沸騰形成蒸汽；

油蒸汽經(jīng)過導(dǎo)流管進(jìn)入傘形噴嘴，形成超音速蒸汽流；

由于存在密度梯度，油蒸汽射流上方的被抽氣體擴(kuò)散到蒸汽射流內(nèi)部，獲得動(dòng)量，被攜帶到泵壁上；

油蒸汽在水冷泵壁上冷凝，釋放出氣體，被前級(jí)泵抽走；

冷凝油滴沿泵壁流回鍋爐。

真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。

正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。

真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。

了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?；覊m，有無腐蝕性等。

真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí)，應(yīng)該選各種無油泵。

真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。