真空系統(tǒng)的組成

真空系統(tǒng)的組成第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日12.1真空系統(tǒng)的形式真空系統(tǒng)是由真空容器和獲得真空、測量真空、控制真空等組件組成。一個較完善的真空系統(tǒng)由真空室、所需的真空泵或真空機(jī)組、真空測量裝置、連接導(dǎo)管、真空閥門、捕集器、其他真空元件及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。，經(jīng)過精心組裝而成的。第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日真空系統(tǒng)的分類按工作壓力分：1、粗真空系統(tǒng)（工作壓力大于1330Pa）；2、低真空系統(tǒng)（工作壓力在1330~0.13Pa）；3、高真空系統(tǒng)（工作壓力在0.13~1.3×10-6Pa）；4、超高真空系統(tǒng)（工作壓力在1.3×10-6~1.3×10-10Pa）；5、極高真空系統(tǒng)（工作壓力低于1.3×10-10Pa）。按真空系統(tǒng)所要求的清潔程度分：1、有油真空系統(tǒng)（真空室有油蒸汽污染）；2、無油真空系統(tǒng)（真空室無油蒸汽污染）第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日12.2真空機(jī)組真空機(jī)組是將真空泵與相應(yīng)的真空元件按其性能要求組合起來構(gòu)成的油氣裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。真空抽氣機(jī)組可以分為低真空抽氣機(jī)組、中真空機(jī)組、高真空機(jī)組、超高真空機(jī)組、無油真空機(jī)組等。真空機(jī)組的名稱以主泵命名。第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日（1）低真空抽氣機(jī)組低真空抽氣機(jī)組的主要特點(diǎn)是工作壓力高、排氣量大，但油速比高真空機(jī)組低。多用于真空室的粗抽以及放氣量很大、工作壓力又高的真空輸送、真空浸漬、真空過濾、真空干燥、真空脫氣（鋼水處理）等裝置中。地真空抽氣機(jī)組的主泵常用往復(fù)式真空泵、油封式機(jī)械泵、干式機(jī)械泵、水噴射泵、水蒸汽噴射泵、水環(huán)泵，分子篩吸附泵、濕式羅茨泵等直排大氣真空泵，使用低真空抽氣機(jī)組，還需要根據(jù)被抽氣體清潔程度、濕度或其他特殊要求，配置必要的除塵器、水氣分離器，油水分離器、干燥阱的部件。第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日油封機(jī)械泵機(jī)組抽出可凝性氣體的措施油封機(jī)械泵機(jī)組不適于抽出含有大量水蒸氣的氣體。水蒸氣在壓縮過程中會凝結(jié)成水滴，并與泵油混合形成懸浮液，破壞泵的抽氣性能，使泵的真空度下降。一般采取的措施有：使用帶有氣鎮(zhèn)裝置的油封機(jī)械泵那個，并使泵的工作溫度控制在75~90℃之間，以減少氣鎮(zhèn)閥負(fù)擔(dān)；在機(jī)組中安裝水氣分離器或油水分離裝置，將混有水的機(jī)械泵油進(jìn)行處理，處理過的油再進(jìn)入泵中使用；使用各種干燥吸附劑做成補(bǔ)集阱吸收水蒸氣；使用各種冷凝器或冷阱，不僅能有效的吸附水蒸氣，同時還可阻擋機(jī)械泵向真空室的反流。第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日常用機(jī)組形式第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖為有擋油阱的低真空機(jī)組。雙擊水環(huán)泵和大氣噴射泵串聯(lián)組成的機(jī)組極限壓力1300Pa。工作時，先開動水環(huán)泵，以獲得大氣噴射泵所需的預(yù)壓力，使大氣噴射泵的進(jìn)氣口與出氣口之間有壓力差，大氣便通過噴射進(jìn)入泵內(nèi)形成高速運(yùn)動氣流，將被抽氣體吸入，經(jīng)擴(kuò)壓器被水環(huán)泵排走。該機(jī)組適用于真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空浸漬、真空干燥、真空冷凍等工藝過程第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日（2）中真空抽氣機(jī)組中真空抽氣機(jī)組常用的主泵有油增壓泵、羅茨泵（機(jī)械增壓泵）等機(jī)組適用于需要大抽速和獲得真空的各種真空系統(tǒng)中?？蓮V泛用于鍍膜機(jī)、真空冶煉、真空熱處理、化工、醫(yī)療、‘電工、焊接等行業(yè)。第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日（a）羅茨泵（機(jī)械增壓泵）+油封機(jī)械泵機(jī)組圖為以羅茨泵為主泵，油封機(jī)械泵為前級泵的中真空獲得設(shè)備，整套機(jī)組安置在一個機(jī)架上，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日（b）羅茨泵+水環(huán)泵機(jī)組圖為羅茨泵+水環(huán)泵機(jī)組，他適合抽出含有大量水蒸氣的氣體，如真空濃縮、真空干燥，特備適宜于弱酸性氣體及含有少量細(xì)微粉塵氣體的抽除。第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日（c）雙羅茨泵為主泵的中真空機(jī)組為了提高真空機(jī)組的抽氣性能，達(dá)到較低的極限壓力和改善在地入口壓力時的抽速特性及對大型真空機(jī)組配用較小規(guī)格的前級泵，可以組成由兩個羅茨泵串聯(lián)作為主泵的三級抽氣機(jī)組。如上兩圖所示第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日右圖為雙級羅茨泵和一級水環(huán)泵（水環(huán)泵的極限壓力p0=6700Pa）級氣鎮(zhèn)式油封機(jī)械泵聯(lián)合機(jī)組，極限壓力可達(dá)10-2Pa。當(dāng)需要大量抽除水蒸氣時，關(guān)閉閥門7，用水環(huán)泵做粗抽泵和前級泵，當(dāng)水蒸氣分壓到300~1300Pa后，關(guān)閉閥5，打開閥7，用氣鎮(zhèn)式油封機(jī)械泵聯(lián)合機(jī)組做前級泵。第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日（3）高真空抽氣機(jī)組高真空抽氣機(jī)組工作于分子流狀態(tài)下，與低真空機(jī)組相比，其特點(diǎn)是工作壓力較低（10-2~10-6Pa）、排氣量小、抽速大、機(jī)組的主泵通常為擴(kuò)散泵、擴(kuò)散增壓泵、分子泵、鈦升華泵、低溫冷凝泵等。這些泵不能直接對大氣工作，因此需要配置與丑泵和前級泵，有些擴(kuò)散泵高真空抽氣機(jī)組還配有前幾維持泵或貯氣罐，以防止氣壓波動，改善機(jī)組性能。第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日（1）預(yù)抽泵。預(yù)抽泵（初抽泵）主要用來抽出真空室內(nèi)的大量氣體，使真空室內(nèi)的氣體壓力由大氣壓力降到主泵能夠啟動工作時的真空度，因此，要求預(yù)抽泵所達(dá)到的壓力小于主泵的啟動工作壓力，機(jī)組所選用預(yù)抽泵的抽速大小由粗抽時間決定。為了提高真空機(jī)組的利用率，預(yù)抽泵可以兼做前級泵用，兩種不同抽氣功能直接靠真空閥門來分隔和切換。（2）維持泵。由于擴(kuò)散泵和油增壓泵啟動時間長，在周期性操作的真空設(shè)備中，當(dāng)真空室裝料和卸料的時候，往往為了縮短工作周期而不停止主泵，將高真空閥門和前幾級管道閥門關(guān)閉，使主泵仍處于工作狀態(tài)。由于閥門等總是有極少量的漏氣和表面放氣，經(jīng)過一定時間主泵腔內(nèi)的壓強(qiáng)增加，超過泵工作液的最大允許壓強(qiáng)而使泵油蒸汽氧化。為了解決這個問題，一個辦法是用前級泵繼續(xù)抽出主泵中的氣體，但此時主泵內(nèi)排除的氣體量很小，出現(xiàn)前級泵大馬拉小馬，浪費(fèi)能量。為此可采用另一個辦法，停止前級泵工作，關(guān)閉前級泵管道閥門，在主泵出口處設(shè)置維持泵或貯氣罐，這樣就可以保證技能排除主泵內(nèi)的氣體，又可以節(jié)省能源消耗。貯氣罐不能做的很大，他只能用在以擴(kuò)散泵為主泵的小型真空機(jī)組上。而維持泵可用在配置大型主泵的真空機(jī)組中第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日（3）貯氣罐。小型擴(kuò)散泵高真空抽氣機(jī)組通常配置有貯氣罐，設(shè)置在擴(kuò)散泵和前級泵之間，貯存擴(kuò)散泵排除的氣體，設(shè)置貯氣罐的原因有：1、系統(tǒng)防振的需要。2、為了縮短工作周期。3、為防止真空室內(nèi)瞬間時大量放氣影響擴(kuò)散泵正常工作。4、用于穩(wěn)定擴(kuò)散泵出口壓力。第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日（4）超高真空抽氣機(jī)組超高真空抽氣機(jī)組工作在10-6~10-10Pa超高真空壓力范圍，除了要求真空室的材料出氣率很低、漏氣率很小、內(nèi)經(jīng)受200~450℃高溫烘烤外，對機(jī)組的要求還有：（1）主泵的極限真空要高，至少在10-6~10-8Pa以上；（2）在超高真空的工作壓力范圍內(nèi)主泵具有一定的抽速；（3）機(jī)組的主泵或主泵進(jìn)氣口以上部分能承受200~450℃的高溫烘烤；（4）來自主泵的返流氣體（包括工作液蒸汽及解析的氣體）的分壓力要足夠低；（5）對被抽氣體選擇性強(qiáng)的主泵，要配備足夠大的輔助泵；（6）機(jī)組主泵進(jìn)氣口以上的管道、閥門等部件，材料的選擇和蜜蜂要特別慎重。一般采用出氣率較低的不銹鋼和采用金屬密封材料，以耐高溫烘烤。第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日12.3典型真空系統(tǒng)1、粗真空系統(tǒng)用粗真空泵（如水蒸汽噴射或水環(huán)泵）直接從大氣壓下為真空室排氣，組成的真空系統(tǒng)極為粗真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)是最簡單的真空系統(tǒng)。第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、低真空系統(tǒng)用低真空泵（如油封式機(jī)械泵）給真空室排氣，即可組成低真空系統(tǒng)。第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日3、中真空系統(tǒng)中真空系統(tǒng)一般是有兩個以上的真空泵串聯(lián)組成的（1）油增壓泵串聯(lián)油封機(jī)械泵組成的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作壓力范圍為1.33~1.33×10-1Pa。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，抽氣能力大，振動小，工作穩(wěn)定可靠，維修方便。缺點(diǎn)是預(yù)抽時間比羅茨泵系統(tǒng)長。（2）羅茨泵串聯(lián)油封機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作電壓范圍為1.33~1333Pa.優(yōu)點(diǎn)是抽氣能力大，啟動快，預(yù)抽時間短。缺點(diǎn)是工作時噪聲較大。右圖為典型示意圖（3）羅茨泵串聯(lián)小型羅茨泵（中間泵），再串聯(lián)機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力范圍為0.33~1333Pa.該系統(tǒng)不但具備了羅茨泵系統(tǒng)的特點(diǎn)，而且加寬了工作壓力范圍和最佳壓力縮比。（4）羅茨泵串聯(lián)水環(huán)泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合于排除灰塵較多的應(yīng)用設(shè)備上。第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日4、高真空系統(tǒng)工作壓力范圍在1.33×10-2~1.33×10-3Pa。（1）擴(kuò)散泵串聯(lián)機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。如右圖，此系統(tǒng)可獲得1.33×10-2~1.33×10-5Pa的真空度，一般用在工作時放氣量比較小的應(yīng)用設(shè)備上。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。缺點(diǎn)是系統(tǒng)啟動慢，預(yù)抽時間長。擴(kuò)散泵的油蒸汽容易返流到真空室中去。（2）擴(kuò)散泵串聯(lián)油增壓泵，在串聯(lián)油封機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的預(yù)抽時間短，但啟動較慢。（3）擴(kuò)散泵串聯(lián)羅茨泵（機(jī)械增壓泵），在串聯(lián)機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。他的啟動慢，但預(yù)抽氣時間短第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日5、超高真空系統(tǒng)（1）擴(kuò)散泵串聯(lián)機(jī)械泵冷阱系統(tǒng)。右圖極少該真空系統(tǒng)。擴(kuò)散泵串聯(lián)來年各個液氮冷阱，而且真空室和冷阱能耐400~450℃的烘烤。在次溫度下，可以清楚真空室壁及阱壁上吸附的氣體及凝結(jié)的泵油。該系統(tǒng)一般可得到1.33×10-7Pa的極限真空度。第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日（2）渦輪分子泵串聯(lián)機(jī)械泵的真空系統(tǒng)。右圖為該系統(tǒng)。此系統(tǒng)不烘烤可獲得10-6Pa的真空度，烘烤后可達(dá)到10-8Pa。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是比較清潔，可構(gòu)成無油超高真空系統(tǒng)。第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日（3）濺射離子泵無油超高真空系統(tǒng)。右圖為該系統(tǒng)原理圖。以濺射離子泵為主泵，使用兩個分子篩做預(yù)抽泵，其中一個分子篩泵用來抽走真空室和濺射離子泵中的大氣壓下的氣體，另一個用來抽走烘烤機(jī)離子泵啟動時放出來的氣體（4）低溫泵超高真空系統(tǒng)。用低溫泵作為主泵，并聯(lián)或串聯(lián)分子篩吸附泵（做預(yù)抽真空泵）。該系統(tǒng)也可以用機(jī)械泵作為預(yù)抽真空泵，但必須在油封機(jī)械泵的入口管路上設(shè)置油蒸汽捕集器第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日（4）組合超高真空系統(tǒng)。對于默寫有特殊要求的真空系統(tǒng)，如對于既要求得到超高真空或無油超高真空，有同時滿足粗抽需要及能應(yīng)付工藝過程中放出來的大量氣體這樣的系統(tǒng)，可采用組合式系統(tǒng)來滿足要求。原理如右圖。主泵為濺射離子泵，為了提高真空度及排走蒸發(fā)材料時產(chǎn)生的大量氣體，配有鈦升華泵。極限真空度可達(dá)6.67×10-7Pa。用分子篩泵做主泵的預(yù)抽泵。此外，系統(tǒng)還配有媳婦經(jīng)-機(jī)械泵粗抽系統(tǒng)，在壓力大于1333Pa時，機(jī)械泵不易返油，用機(jī)械泵直接抽真空室，壓力低于以后，機(jī)械泵阱吸附阱從旁路抽真空室第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日右圖為另一種形式組合的超高真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合于鈉燈封接爐、等設(shè)備。系統(tǒng)的主泵為濺射離子泵-鈦升華泵組。真空室極限真空可達(dá)到5×10-7Pa。系統(tǒng)配有油擴(kuò)散泵-機(jī)械泵組成的機(jī)組，用來粗抽和作為主泵的預(yù)抽泵，同時能抽走工藝過程中放出來的大量氣體第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日12.4真空系統(tǒng)的基本操作規(guī)則（1）啟動油封機(jī)械泵時，首先要保證轉(zhuǎn)自運(yùn)動方向正確，而且油位合乎要求。（2）油封機(jī)械泵停止后，應(yīng)立即將機(jī)械泵入口通大氣，防止因壓差使泵腔內(nèi)的泵油進(jìn)入到系統(tǒng)中（3）不要用機(jī)械泵吧高真空室直接抽至低于13Pa的壓強(qiáng)，否則機(jī)械泵的油蒸汽會進(jìn)入發(fā)哦高真空室內(nèi)。因?yàn)樵趬簭?qiáng)低于13Pa時會出現(xiàn)分子流流態(tài)，有蒸汽分子將返流到真空室內(nèi)而造成污染。如果在機(jī)械泵與真空室之間設(shè)有冷凝捕集阱，則允許機(jī)械泵抽到13Pa一下的壓強(qiáng)，此時補(bǔ)集阱可防止油蒸汽返流進(jìn)入到真空室內(nèi)。（4）不要使油封機(jī)械泵在大氣壓強(qiáng)下或較高壓強(qiáng)下連續(xù)長時間工作，否則點(diǎn)機(jī)會過熱，而且泵會出現(xiàn)噴出油霧現(xiàn)象。（5）在擴(kuò)散泵通大氣之前，應(yīng)將泵油冷卻到油的安全溫度，防止高溫下泵油出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。（6）蒸汽流泵在加熱之前，應(yīng)先供給冷卻水。該泵應(yīng)該配備熱保護(hù)繼電器，當(dāng)發(fā)生停水事件時，能立即使加熱器斷電，并關(guān)閉泵入口閥門防止泵液因溫度過高而惡化和返流污染真空室。第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日（7）由于在泵開始工作和泵停止加熱階段，擴(kuò)散泵油返流特別厲害，因此在開泵前和停泵前應(yīng)將擴(kuò)散泵入口閥門關(guān)閉，可以防止擴(kuò)散泵油返流回真空室去。（8）不要在壓強(qiáng)高于10-2Pa時給阱加入液氮，這樣導(dǎo)致凝結(jié)很多水汽。在使用前要把液氮阱的貯液罐中的所有水凝也都清除掉，以避免水凍結(jié)想阱的下部。當(dāng)達(dá)