各種真空泵的工作原理 ？---自平衡多級(jí)泵

1、 各種真空泵的工作原理 ?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?gòu)拿棵肓泓c(diǎn)幾升到每秒幾十萬(wàn)、數(shù)百萬(wàn)升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分為兩種類型,即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。隨著真空應(yīng)用技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對(duì)其應(yīng)用壓強(qiáng)范圍的要求越來(lái)越寬,大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學(xué)研究過程的要求,由于真空應(yīng)用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬,因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用于所有的工作壓

2、力范圍,只能根據(jù)不同的工作壓力范圍和不同的工作要求,使用不同類型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過程的需要,有時(shí)將各種真空泵按其性能要求組合起來(lái),以機(jī)組型式應(yīng)用。各種真空泵的工作原理水環(huán)式真空泵/液環(huán)真空泵工作原理水環(huán)真空泵(簡(jiǎn)稱水環(huán)泵是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為20004000Pa,串聯(lián)大氣噴射器可達(dá)270670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī),稱為水環(huán)式壓縮機(jī),是屬于低壓的壓縮機(jī),其壓力范圍為12×105Pa表壓力。水環(huán)泵最初用作自吸水泵,而后逐漸用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中,如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸

3、發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展,水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵、含水的氣體,因此,水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí),水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的上部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪

4、的下部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由小變大,且與端面上的吸氣口相通,此時(shí)氣體被吸入,當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕;當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),小腔由大變小,使氣體被壓縮;當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí),氣體便被排出泵外。綜上所述,水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩Ａ_茨泵的工作原理羅茨泵在泵腔內(nèi),有二個(gè)"8"字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上,由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間,轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間,保持有一定的間隙,可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。由于羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)壓縮的真空泵,通常壓縮比很低

5、,故高、中真空泵需要前級(jí)泵。羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結(jié)構(gòu)和制造精度外,還取決于前級(jí)泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度,可將羅茨泵串聯(lián)使用。羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn),被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間v0內(nèi),再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài),所以,在泵腔內(nèi)氣體沒有壓縮和膨脹。但當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過排氣口邊緣,v0空間與排氣側(cè)相通時(shí),由于排氣側(cè)氣體壓強(qiáng)較高,則有一部分氣體返沖到空間v0中去,使氣體壓強(qiáng)突然增高。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),氣體排出泵外。旋片式真空泵工作原理旋片式真空泵(簡(jiǎn)稱旋片泵是一種油封式機(jī)械真空泵。其工作壓強(qiáng)范圍為1013251.33&

6、#215;10-2(Pa屬于低真空泵。它可以單獨(dú)使用,也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級(jí)泵。它已廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)械、軍工、電子、化工、輕工、石油及醫(yī)藥等生產(chǎn)和科研部門。旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體,若附有氣鎮(zhèn)裝置,還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的,對(duì)金屬有腐蝕性的、對(duì)泵油會(huì)起化學(xué)反應(yīng)以及含有顆粒塵埃的氣體。旋片泵是真空技術(shù)中最基本的真空獲得設(shè)備之一。旋片泵多為中小型泵。旋片泵有單級(jí)和雙級(jí)兩種。所謂雙級(jí),就是在結(jié)構(gòu)上將兩個(gè)單級(jí)泵串聯(lián)起來(lái)。一般多做成雙級(jí)的,以獲得較高的真空度。1(Pa下,其抽速值分別不得低于泵的名義抽速的95%、50%和20%。旋片泵主要由泵

7、體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相切(二者有很小的間隙,轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。旋轉(zhuǎn)時(shí),靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。兩個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和兩個(gè)端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分,當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí),與吸氣口相通的空間A的容積是逐漸增大的,正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的,正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的,正處于壓縮過程。由于空間A的容積是逐漸增大(即膨脹,氣體壓強(qiáng)降低,泵的入口處外部氣體壓強(qiáng)大于空間A內(nèi)的壓強(qiáng),因此將氣體吸入。當(dāng)空間A與吸氣口隔絕時(shí),即轉(zhuǎn)至空間B的位置,氣體開始被壓縮,容積逐漸縮小,最后與排氣口相通。當(dāng)被壓縮氣體超過排氣壓強(qiáng)時(shí),排氣閥被壓縮氣體推開