真空泵的工作原理2010-12-13 09:35

按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出,借以达到抽气目的的真空泵。气体捕集泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上,从而减小了容器内的气体分子数量而达到抽气目的的真空泵。

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真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为:利用机械、物理、化学或物理化学的方法对于被抽容器举行抽气而获得真空的部件或设备。随着真空应用的发展,真空泵的种类已发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对于其应用压强规模的要求越来越宽,大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求,由于真空应用部分所涉及的工作压力的规模很宽,因此任何一种类型的真空泵都不有可能纯粹适用于所有的工作压力规模,只能按照不同的工作压力规模和不同的工作要求,使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要,有时将各种真空泵按其机能要求组合起来,以机组型式应用。

各种真空泵的工作原理

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,是归属低压的压缩机,其压力规模为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、医药及食物等许多工业部分。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。

在泵体中服有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向扭转时,水被叶轮抛向四周,由于离心思的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的类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量相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为出发点,那么叶轮在扭转前180°时小腔的容量由小变大,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;当叶轮继续扭转时,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,水环泵是靠泵腔容量的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它归属变容式真空泵。

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于平行轴上,由传动比为1的一对于齿轮动员作彼此反向的同步扭转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,连结有一定的间隙,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,凡是压缩比很低,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。由于转子的不断扭转,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,使气体压强俄然增高。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。其工作压强规模为101325~1.33×10-2(Pa)归属低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其他高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶炼金属、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部分。

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。但它不舒服于抽除含氧过高的,对于金属有腐化性的、对于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。旋片泵多为中小规模泵。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。扭转时,靠离心思和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁连结接触,转子扭转动员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,当转子按箭头方向扭转时,与吸气口相通的空间A的容量是逐渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容量是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空间B的容量也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于空间A的容量是逐渐增大(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,气体起头被压缩,容量逐渐缩小,最后与排气口相通。当被压缩气体超过排大气的压力强时,排气阀被压缩气体推开,气体穿行油箱内的油层排至大气中。由泵的持续运转,达到持续抽气的目的。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。这时候总的压缩比由两级来承担,因而提高了极限真空度。