真空知识及真空泵幻灯片

真空知识及真空泵
• 旋片式真空泵
如图为旋片泵的工作原理示意图。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，如图所示。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
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• 罗茨真空泵工作原理
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• 如图为罗茨泵转子由0°转到180°的抽气过程。 在0°位置时（图中a），下转子从泵入口封入v0 体积的气体。当转到45°位置时（图中b），该 腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一 部分气体返冲过来。当转到90°位置时（图中c）， 下转子封入的气体，连同返冲的气体一起排向泵 外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。 当转子继续转到135°时（图中d），上转子封入 的气体与排气口相通，重复上述过程。180°（图 e）位置和0°位置是一样的。转子主轴旋转一周 共排出四个v0体积的气体。
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真空表，U形真空计，测得是相对压力，麦氏真空计，电子 真空测出的是绝对压力？
真பைடு நூலகம்知识及真空泵
绝对压力一般在压力单位后标“A”，例20kPaA； 相对压力一般在压力单位后标“G”，例-80kPaG
（3）抽气速率单位换算
52m3/h＝52×1000L/3600s＝14.44L/s 1CFM（立方英尺/分）＝0.472L/s
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• 7、螺杆真空泵
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• 如图所示，螺杆真空泵内装有一对平行的螺旋状的转子 （1和2），其中一件转子的旋转方向为右旋，另一件为左 旋。两个转子在泵体（9）内通过一对齿轮（3）保持同步 反向旋转。转子与转子之间、转子与泵体之间没有磨擦且 保持一定的间隙，两个转子与泵体之间形成了密封腔 （4），密封腔的个数等于转子的螺旋圈数。 • 两个转子在按图中方向旋转时，与吸气口（5）相连的密 封腔的空间逐渐变大，气体被吸入并被传送到排气侧，排 气侧的密封腔（6）空间在旋转过程中逐渐变小，气体被 压缩到排气口（7）。 • 长时间运转时需向泵体及端盖的夹套（8）内通入适量的 冷却水以对泵进行冷却。 • 因压缩热主要在排气侧（6）产生，为了充分冷却转子， 在多数工况下可以将适量的空气或其它合适的气体通过掺 气口（10）导入泵腔内。
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• 水环泵使用真空要避开气蚀条件，否则会影响泵 的寿命；
• 水环真空泵的供水管路要加装手动阀，调节泵的 供水大小； • 停泵前先关供水阀，让泵内过多的工作水排出； • 泵的入口加装单向阀或其它类似阀门，防止停泵 时工作水倒灌入系统中； • 在结冰的环境中使用时，停泵后将泵内工作水排 放彻底，以防结冰冻裂真空泵；
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• 水喷射真空泵
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• 水喷射真空泵工作原理如图所示，高压水泵产生 的具有一定压力的水通过喷嘴在吸入室内高速喷 出，将水的压力能转变成动能，吸入室内的气体 被高速射流挟带，是吸入室内的压力降低，被抽 气体从吸入室的吸入口进入，从而实现抽真空的 功能。 • 水喷射真空泵的动设备为一台高压水泵，关键 部件为喷嘴，所以此泵结构简单，维修频率低。
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真空基础知识
（1）真空单位换算 重点换算单位：Pa，mbar(hPa)，MPa，mmHg，大气 压 1mmHg=133Pa, 1mbar(hPa)=100Pa, 1MPa=106Pa （2）绝对压力与相对压力 绝对压力（也称为绝压），即以“绝对的真空”(自 然界中没有绝对的真空，理论上才能达到的绝对真空)为 零位，标出的数值都是正值，这个数字越小，越接近绝对 真空，也就是绝对压力越小，真空度越高。 相对压力（也称为表压），即以大气压作为零位，低 于大气压的用负值表示，所以叫“负压”。这个负值的绝 对值越大，则真空度越高。 应该充分理解绝对压力与相对压力的概念并熟练换算 例：60mmHg＝-700mmHg＝-0.093MPa
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当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置被 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。 如果被除气体中含有少量的水蒸汽，真空泵在工作 时请打开汽镇阀，以提高旋片真空泵对水蒸气 的耐受度。 旋片式真空泵极限压力为0.05~1Pa。主要适合于高 真空，洁净空气的工况
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• 8、爪形真空泵
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• 三、各种真空泵的主要特点及对比
1、螺杆真空泵与爪形真空泵的特点对比：
共同点：同为干式真空泵，具备干式真空泵的共同优点： 对被抽系统无污染，可获得洁净真空 泵腔内无油，非常容易实现对溶剂的回收。 结构紧凑，占地面积小。 单泵即可达到30Pa~5Pa的极限压力，工作范围较宽。 因工作过程中无废油、废水的排放，对环境无污染。 对冷却水的要求较低，对于泵的冷却，普通的循环水即 可满足要求，且冷却水量较小。 根据系统工况配用合适的罗茨真空泵可组成干式真空泵 机组，可大大提高低压区的抽气速率并减小功耗。
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（8）螺杆真空泵
优点：环保，真空度高，易回收低沸点溶剂 缺点：价格很高
三、注意事项 1、水环真空泵
开泵前要进行手动盘车； 进水温度不能太高，最好不要超过30℃； 工作水硬度尽可能小，否则泵内容易结垢； 水环真空泵的排气管路不能安装阀门，以免误操作让泵出 口带压运行； 水环真空泵出口排水管路尽可能低（距泵中心高度不超过 一米），防止工作水不能顺畅排放，影响泵的性能；
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• 不同点： • 因爪形真空泵为多级串联结构，每级泵均应严格 控制端面间隙，即四级泵需严格控制8个端面间隙， 泵在运行时的热膨胀及抽除粉未等时容易造成泵 的故障，另外爪式泵的多级串联的结构特性决定 了其装配的复杂性，一般人员很难达到装配要求； 而螺杆真空泵仅需严格控制定位端的一个端面间 隙，及转子间的先对间隙即可，对装配人员要求 相对较低。设备运行更稳定，检修更方便。 • 因爪形真空泵为多级串联结构，排气通道复杂， 在抽除可凝性气体时（例如：水蒸汽，有机溶剂 气体等），在泵腔内压缩时会产生较多的液体， 这部分液体进入泵的端面造成泵的负载明显变大， 四级爪形真空泵有8个端面，不宜抽除大量可凝性 气体；
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3、滑阀式真空泵 工 作原理与旋片式真空泵相似，但对泵腔没有磨擦，因 此稳定性要好于旋片式真空泵 往复式真空泵 • 往复泵的结构和工作原理如图所示，主要部件有气缸 1及在其中做往复直线运动的活塞2，活塞的驱动是用曲柄 连杆机构3（包括十字头）来完成的。除上述主要部件外 还有排气阀4和吸气阀5等重要部件，以及机座、曲轴箱、 动密封和静密封等辅助部件。 • 运转时，在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用， 使气缸内的活塞做往复运动。当活塞在气缸内从左端向右 端运动时，由于气
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• • 罗茨真空泵 罗茨泵的结构如图所示。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
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缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减小，而形 成抽气过程，此时被抽容器中的气体经过吸气阀5进入泵体 左腔。当活塞达到最右位置时，气缸左腔内就完全充满了 气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀5关闭。气 缸内的气体随站活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸 内气体的压力达到或稍大于一个大气压时，排气阀4被打开， 将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再左向右 运动时，又重复前一循环，如此反复下去，被抽容器内最 终达到某一稳定的平衡压力。 • 为提高抽气效率，一般在气缸的两端均设有吸气阀和排气 阀，然后用管路将气缸两端的吸气口和排气口并联起来。 • 往复真空泵从安装形式来分，有卧式往复真空泵及立式 往复真空泵；从油润滑来分，有有油往复真空泵及无油往 复真空泵。卧式往复真空泵一般为有油式，立式多为无油 式。
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• 水环真空泵由于用水或其它液体做工作液，所以 其抽气性能及真空度受工作液的温度影响较大， 如果工作液的温度较高，真空泵的入口真空度达 到液体的饱和蒸汽压，水（液）环真空泵便会产 生气蚀现象，气蚀的存在对泵的寿命损害比较大， 主要表现为叶轮叶片的根部及排气圆盘的排气口 附近，有规则的气蚀冲击孔。为了避免气蚀的产 生，可以降低工作液的温度，或者降低真空泵的 使用真空度。 • 水环真空泵主要形式有老式的SK,2SK系列，新式 的2BV,2BE系列。极限压力为3300~5000Pa之间。
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• 2、常见真空泵的特点
• （1）水环式真空泵 优点：结构简单，成本低，应用范围较宽，适合抽除大量 水蒸汽，有机溶剂等，对粉尘，颗粒物不敏感，可以实现 对易燃易爆的气体的抽除、压缩。 缺点：效率较低，真空度较差，工作液的种类及温度对 真空度及抽气速率影响较大，环保压力大。 （2）旋片式真空泵 优点：真空度高 缺点：不适合抽除水蒸汽、有机气体，不能连续抽除大气。 （3）滑阀式真空泵 优点：真空度高，使用寿命要好于旋片式真空泵 缺点：不适合抽除水蒸汽、有机气体，不能连续抽除大气。