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真空泵的結構和使用說(shuō)明 真空泵的原理


真空泵的結構和使用說(shuō)明 真空泵的原理


   真空泵是一種旋轉式變容積氣體輸送泵,真空泵須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內有較大的抽速,對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感,廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。 

   發(fā)展真空泵包括干式螺桿真空泵、水環(huán)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(jīng)濟各行業(yè)應用真空工藝過(guò)程中必不可少的主力泵種。近 年來(lái), 伴隨著(zhù)我國經(jīng)濟持續高速發(fā)展,真空泵相關(guān)下游應用行業(yè)保持快速增長(cháng)勢頭,同時(shí)在真空泵應用領(lǐng)域不斷拓展等因素的共同拉動(dòng)下,我國真空泵行業(yè)實(shí)現了持續穩定地發(fā)展。 

   在我國真空泵市場(chǎng)上,外國企業(yè)的進(jìn)入與成功已成為不可爭辯的事實(shí),日本真空各地布點(diǎn),德國萊寶在中國擴建,美國泰悉爾集團、韓國優(yōu)成等國際廠(chǎng)家也紛紛尋找伙伴在中國建制造基地。他們的胃口很大,勢有鯨吞真空泵市場(chǎng)之勢。近 年來(lái),國內雖然有一些企業(yè)逐漸崛起,在真空泵市場(chǎng)上占據了較為領(lǐng)的地位,但是多數企業(yè)研發(fā)能力差,與國外同行相比,產(chǎn)品在技術(shù)上仍處于劣勢。 

 特點(diǎn)  

  (1)在較寬的壓力范圍內有較大的抽速; 

  (2)轉子具有良好的幾何對稱(chēng)性,故振動(dòng)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(dòng)功率,從而可實(shí)現較高轉速; 

  (3)泵腔內無(wú)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(wú)壓縮,無(wú)排氣閥。結構簡(jiǎn)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復雜的曲線(xiàn)柱面,加工和檢查比較困難。  

結構  

  (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(jìn)、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(shí)穩定性差,故這種型式多用于小泵。

  臥式泵的進(jìn)氣口在上,排氣口在下。有時(shí)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(jìn)、排氣方向是相互垂直的。此時(shí),排氣口可以從左或右兩個(gè)方向開(kāi)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(shí)穩定性好。一般大、中型泵多采用此種結構。  

  泵的兩個(gè)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,潤滑機構也相對復雜。 

  (2)泵的傳動(dòng)方式   

  真空泵的兩個(gè)轉子是通過(guò)一對高精度齒輪來(lái)實(shí)現其相對同步運轉的。主動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機聯(lián)接。在傳動(dòng)結構布置上主要有以下兩種:其一是電動(dòng)機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動(dòng)轉子由電動(dòng)機端齒輪直接傳過(guò)去帶動(dòng),這樣主動(dòng)轉子軸的扭轉變形小,則兩個(gè)轉子之間的間隙不會(huì )因主動(dòng)軸的扭轉變形大而改變,故使轉子之間的間隙在運轉過(guò)程中均勻。這種傳動(dòng)方式的大缺點(diǎn)是:a.主動(dòng)軸上有三個(gè)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(chēng),泵的重心偏向電動(dòng)機和齒輪箱一側。 

 分類(lèi)   

按其工作原理基本上分為氣體輸送泵和氣體捕集泵兩種類(lèi)型。氣體輸送泵包括:1、液環(huán)真空泵(水環(huán)式真空泵)2、往復式真空泵3、旋片式真空泵4、定片式真空泵5、滑閥式真空泵6、余擺線(xiàn)真空泵7、干式螺桿真空泵8、羅茨真空泵9、分子真空泵10、牽引分子泵11、復合式真空泵12、水噴射真空泵13、氣體噴射泵14、蒸汽噴射泵15、擴散泵等。

氣體捕集泵包括:吸附泵和低溫泵等   氣體傳輸泵是一種能是氣體不斷的吸入和排出,借以達到抽氣目的的真空泵,這種泵基本上有兩種類(lèi)型:  

變容真空泵  

  利用泵腔容積的周期性變化來(lái)完成吸氣和排氣過(guò)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(dòng),將氣體吸入、壓縮并排出。因此,又稱(chēng)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(dòng),將氣體吸入、壓縮并排出。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(lèi)密封各運動(dòng)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(chēng)氣鎮式真空泵。按其結構特點(diǎn)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并與泵殼內表面的固定面靠近,在轉子槽內裝有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旋片,當轉子旋轉時(shí)旋片能沿其徑向槽往復滑動(dòng)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(gè)可變容積。  

 b.滑閥式真空泵:在偏心轉子外部裝有一個(gè)滑閥,轉子旋轉帶動(dòng)滑閥沿泵殼內壁滑動(dòng)和滾動(dòng),滑閥上部的滑閥桿能在可擺動(dòng)的滑閥導軌中滑動(dòng),而泵腔分成兩個(gè)可變容積。 

  c.定片式真空泵:在泵殼內裝有一個(gè)與泵內表面靠近的偏心轉子,泵殼上裝有一個(gè)始終與轉子表面接觸的徑向滑片,當轉子旋轉時(shí),滑片能上下滑動(dòng)將泵腔分成兩個(gè)可變容積。 

 d.余擺線(xiàn)式真空泵:在泵腔內偏心裝有一個(gè)型線(xiàn)為余擺線(xiàn)的轉子,它沿泵腔內壁轉動(dòng)并將泵腔分成兩個(gè)可變容積。  

  e.多室旋片式真空泵:在一個(gè)泵殼內并聯(lián)裝有由同一個(gè)電動(dòng)機驅動(dòng)的多個(gè)獨立工作室的旋片真空泵。 

   ②干式螺桿真空泵:它是一種不用油類(lèi)(或液體)密封的變容真空泵。  

  ③液環(huán)式真空泵:帶有多葉片的轉子偏心裝在泵殼內,當它旋轉時(shí),把液體(通常為水或油)拋向泵殼內形成泵殼同心的環(huán)液,環(huán)液同轉子葉片形成了容積周期性變化的幾個(gè)小容積,故亦稱(chēng)旋轉變容真空泵。  

  ④羅茨真空泵:泵內裝有兩個(gè)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。它屬于旋轉變容真空泵。機械增壓泵即為這種形式的真空泵。  

 動(dòng)量傳輸泵:這種泵是依靠高速旋轉的葉片或高速射流,把動(dòng)量傳輸給氣體或氣體分子,使氣體連續不斷地從泵的入口傳輸到出口。具體可分為下述幾種類(lèi)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(dòng)的轉子相碰撞而獲得力量,被送到出口,因此,是一種動(dòng)量傳輸泵。  

 ②渦輪分子泵:泵內裝有帶槽的圓盤(pán)或帶葉片的轉子,它在定子圓盤(pán)(或定片)間旋轉。轉子圓周的線(xiàn)速度很高。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。 

  ③ 復合分子泵:它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)起來(lái)的一種復合式分子真空泵。 

 (2) 噴射真空泵:它是利用文丘里(VENTURI)效應的壓力降生產(chǎn)的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵,適于在粘滯留和過(guò)渡流狀態(tài)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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,這種泵適于在分子流狀態(tài)下工作。

可分為: 

  ① 自?xún)艋瘮U散泵:泵液中易揮發(fā)的雜質(zhì)經(jīng)專(zhuān)門(mén)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(jìn)入高真空工作的噴嘴,而蒸汽壓強較高的工作液蒸汽進(jìn)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(lián)組成的一種動(dòng)量傳輸泵。油增壓泵即屬于這種形式。 

   (5) 離子傳輸泵:它是將被電離的氣體在電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下,輸送到出口的一種動(dòng)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(zhì))的物理吸附作用來(lái)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(xué)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。升華泵即屬于這種形式。

   吸氣劑離子泵:它是使被電離的氣體通過(guò)電磁場(chǎng)或電場(chǎng)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(fā)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(fā))而覆在泵內壁的吸氣材料上,以實(shí)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(lái)的吸氣材料上,以實(shí)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(lèi)。

粗真空系   

主要用來(lái)抽除空氣和其它有一定腐蝕性、不溶于水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用于食品、紡織、醫藥、化工等行業(yè)的真空蒸發(fā)、濃縮、浸漬、干燥等工藝過(guò)程中。該型泵具有真空度高、結構簡(jiǎn)單,使用方便、工作可靠、維護方便的特點(diǎn)。  

 主要用于粗真空。抽氣量大的工藝過(guò)程中。它主要用來(lái)抽除空氣和其它無(wú)腐蝕,不溶于水,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。它被廣泛應用于機械、制藥、食品、石油化工等行業(yè)中。 

  是獲得粗真空的主要真空設備之一。廣泛應用于化工、食品、建材等部門(mén),特別是在真空結晶、干燥、過(guò)濾、蒸發(fā)等工藝過(guò)程中更為適宜。 

  無(wú)油(耐腐蝕)立式往復真空泵是臥式真空泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品,是獲得粗真空的主要設備。由于采用全密封裝置,實(shí)現了曲軸箱和汽缸的完全隔離;加上活塞環(huán)使用了自潤滑材料,便實(shí)現了先進(jìn)的無(wú)油潤滑。由于無(wú)污水排放,所以該型真空泵特別適用于化工、醫藥和食品等行業(yè)的真空蒸餾、真空蒸發(fā)、真空干燥、真空濃縮、真空浸漬等工藝過(guò)程中。

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