各類真空泵的基本原理

各類真空泵的基本原理第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日目錄一、概述

1、真空泵的分類

2、各類真空泵工作壓力范圍

3、真空泵的規(guī)格及型號表示法二、常用真空泵技術(shù)

1、蒸汽噴射泵

2、濕式泵

3、干式泵三、總結(jié)第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日一、概述

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：利用機械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進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。第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日真空區(qū)域的劃分

?

粗真空105～103Pa

?

低真空103～10-1

Pa

?

高真空10-1～10-6

Pa

?

超高真空10-6～10-10

Pa

?

極高真空<10-10Pa

第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日1、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)菡婵毡煤蛣恿總鬏敱谩?/p>

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到抽氣目的的真空泵。氣體在排出泵腔前被壓縮。

動量傳輸泵（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?。第五頁，共三十八頁?022年，8月28日變?nèi)菡婵毡?

往復(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）

?

其它型式第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日2、各類真空泵工作壓力范圍真空泵種類

工作壓強范圍（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

油擴散泵

1.3×10-2～1.3×10-7

鈦升華泵

1.3×10-2～1.3×10-9

第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日3、真空泵的規(guī)格及型號表示法

國產(chǎn)的各種機械真空泵的型號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)字表示泵的級數(shù)，單級時“1”省略；字母后邊橫線后的數(shù)字表示泵的抽速(L/S)

。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日國產(chǎn)真空泵型號對照表型

號名

稱型

號名

稱W

往復(fù)式真空泵H滑閥式真空泵

WY

移動閥式往復(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

第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日二、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）第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日蒸汽噴射泵原理圖1、蒸汽噴射泵第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日蒸汽噴射泵原理

壓力為ρ0﹑速度為ω0的工作蒸汽流經(jīng)拉瓦爾噴嘴(見拉瓦爾噴管)﹐在噴嘴出口處射流的速度上升到超音速

ω1﹐而壓力下降為ρ1﹐因而將被抽氣體吸入﹐與高速蒸汽流碰撞﹑混合和交換能量﹑并流向擴散器。在擴散器收縮段蒸汽和被抽氣體進一步混合﹐成為均勻混合氣體。在這一過程中混合氣體的速度開始連續(xù)下降﹐而壓力連續(xù)上升﹐在擴散器喉段附近產(chǎn)生正激波?；旌蠚怏w速度由超音速急劇降為亞音速﹐而壓力則隨之急劇升高。在擴散器出口處﹐壓力上升到大氣壓力或后一級噴射器的進口壓力時﹐混合氣體即排出。

第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日蒸汽噴射泵優(yōu)點：無機械運動部件可靠耐用快速的抽真空緊湊、占地面積小工作安全低的投資成本適應(yīng)性強結(jié)構(gòu)簡單、重量輕第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日蒸汽噴射泵缺點：運動流體供應(yīng)廢水處理工藝過程污染故障探尋困難級間冷卻常為多級在400PaA以下結(jié)冰第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日2、濕式泵

液環(huán)真空泵第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)式真空泵工作原理

泵吸入(氣體混合物)氣體混合物

氣體混合物工作液氣體和液體泵排出(氣體和液體)第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)真空泵工作原理

在圓形泵體（A）內(nèi)，在相對于泵體中心線為偏心的軸上裝有一個葉輪（B）。轉(zhuǎn)動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，被輸送的氣體混合物經(jīng)過中間板（E）上的吸入口（H）進入葉輪，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)。當葉輪轉(zhuǎn)動時，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)點以下，必須進行冷卻。通過連續(xù)不斷地向液環(huán)添加冷的工作液來達到冷卻的目的。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)過泵出口進行分離。

第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)式真空泵基本類型液環(huán)泵按不同結(jié)構(gòu)可分成如下幾種類型：

(1)單級單作用液環(huán)泵單級是指只有一個葉輪，單作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周，吸氣、排氣各進行一次。這種泵的極限真空較高，但抽速和效率較低。

(2)單級雙作用液環(huán)泵單級是指只有一個葉輪，雙作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周，吸氣、排氣各進行二次。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。第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)式真空泵基本類型(3)雙級液環(huán)泵大多是單作用泵串聯(lián)而成。實質(zhì)上是兩個單級單作用的液環(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)泵實際是大氣噴射器串聯(lián)液環(huán)泵的機組。液環(huán)泵前面串聯(lián)大氣泵是為了提高極限真空，擴大泵的使用范圍。第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)式真空泵優(yōu)點：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，一般可與電動機直聯(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，無須對泵內(nèi)進行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動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。第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日液環(huán)式真空泵缺點：效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。真空度低，這不僅是因為受到結(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，極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達130Pa。封液循環(huán)、污染第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)式葉片泵排放口排放閥固定泵筒轉(zhuǎn)子進氣口葉片彈簧濕式泵第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)式葉片泵原理

轉(zhuǎn)子在有柱狀膛孔的定子內(nèi)。轉(zhuǎn)子有兩個葉片在槽中反向滑動。當轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時，葉片端與油潤滑定子壁接觸。每轉(zhuǎn)一次為兩個泵吸循環(huán)—比較小的不平衡力。第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日油封旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋

轉(zhuǎn)

式

葉

片1.吸氣2.隔離

3.壓縮

4.排氣第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)式葉片泵

優(yōu)點

極限壓力好噪聲小應(yīng)用范圍廣缺點

油封液污染對腐蝕很敏感維修費用高抽速范圍受到限制不適于抽除含氧過高、有爆炸性、對泵密封油起化學(xué)作用、及含有顆?；覊m的氣體。

第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日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）可靠性運行成本

第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日27沒有工業(yè)生產(chǎn)液流的污染深度真空，運轉(zhuǎn)更靈活無廢水，無污染，（較少或）無廢棄物處理費用維修成本較低在泵排放口立即回收溶劑消耗水、電、氣等費用較低→運行成本較低

3、干式泵干式抽真空：第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日

X=好

x=壞

技術(shù)對比第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日干式泵的成本

投資成本較高較低的運行成本延長維修服務(wù)間隔時間和軸承壽命。在運轉(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。無受污染的油要進行處理（除了齒輪箱以外）。第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日干式泵技術(shù)：泵的類型

羅茨泵螺桿泵爪式泵第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日羅茨泵氣量被收集被泵吸的氣量進氣移動(無壓縮)排氣外露排氣口羅茨結(jié)構(gòu)的各級運行第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日螺桿泵螺桿結(jié)構(gòu)方式氣體從這個方向泵吸第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日螺桿泵原理螺桿泵是利用齒輪傳動同步反向旋轉(zhuǎn)的相互嚙合而不接觸的左螺桿與右螺桿作高速轉(zhuǎn)動，利用泵殼和相互嚙合的螺旋將螺旋槽分隔成多個空間、形成多個級，氣體在相等的各個槽內(nèi)（柱形等螺距）進行傳輸運動，但無壓縮，只有螺桿最末端的螺旋結(jié)構(gòu)對氣體有壓縮作用。螺桿的各級間可形成壓力梯度，以分散壓差和提高壓縮比。各部間隙和泵轉(zhuǎn)速對泵的性能有很大影響。在設(shè)計螺桿各部的間隙時，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。

第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日螺桿泵結(jié)構(gòu)及特點

通過減速或注氣來冷卻—能力降低并減少危險雙螺桿運轉(zhuǎn)不銹鋼轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子嚙合匹配懸臂軸單級壓縮產(chǎn)生過多的熱有很好的液體兼容性維護保養(yǎng)非常容易復(fù)雜的