真空泵選擇

常用真空泵

一、水蒸氣噴射真空泵

        利用水蒸汽射流抽氣的真空泵，簡稱噴射泵。噴射泵的特點(diǎn)是:啟動(dòng)快，工作壓力范圍寬，抽氣量大,能直接排入大氣，結(jié)構(gòu)簡單，因無運(yùn)動(dòng)構(gòu)件而運(yùn)行可靠，使用期長。這種泵很適于抽除含塵、可凝性、腐蝕性和易燃易爆氣體。但這種泵的蒸汽和水耗量較大，利用率較低，因而適用于有廉價(jià)的副產(chǎn)蒸汽或可利用的余汽、廢汽的場(chǎng)合。噴射泵已廣泛用于真空冶煉、真空脫氣、真空濃縮、真空干燥、真空蒸餾、真空制冷和真空運(yùn)輸?shù)确矫妗?/h3>

        水蒸汽噴射真空泵基本上是由噴射器和冷凝器組合而成的。有一個(gè)噴射器的噴射泵稱為單級(jí)泵，由兩個(gè)或兩個(gè)以上噴射器串聯(lián)組成的噴射泵分別稱為2級(jí)泵、3級(jí)泵等(見表)。

二、羅茨真空泵

        羅茨真空泵的zui大優(yōu)點(diǎn)是在較低入口壓力時(shí)具有較高的抽氣速率，但它不能單獨(dú)使用，必須有一臺(tái)前級(jí)真空泵串聯(lián)，待被抽系統(tǒng)中的壓力被前級(jí)真空泵抽到羅茨真空泵允許人口壓力時(shí)，羅茨真空泵才能開始工作，并且在一般情況下，羅茨真空泵不允許高壓差時(shí)工作，否則將會(huì)過載和過熱而損壞，因此使用羅茨真空；泵時(shí)必須合理地選用前級(jí)真空泵，安裝必要的保護(hù)設(shè)備。 　　前級(jí)真空泵一般為油封機(jī)械泵，但如果極限壓力要求不高時(shí)，可選用其他形式的粗真空泵作為前級(jí)泵。特別在抽除有大量水蒸汽的氣體時(shí)，選用水環(huán)真空泵作為前級(jí)泵是很理想的，當(dāng)然所能達(dá)到的極限壓力要差些。

      羅茨真空機(jī)組在一般情況下，選用水環(huán)泵作為前級(jí)泵比其它真空泵更為有利，這主要是由于它能夠抽除大量的可凝性蒸汽，特別是當(dāng)氣鎮(zhèn)油封機(jī)械真空泵排除可凝性蒸汽能力不夠，或使用的溶劑能使泵油惡化而影響性能，或者是真空系統(tǒng)不允許油污染的時(shí)候更為明顯。 　　羅茨泵－水環(huán)泵機(jī)組廣泛地用于化工、食品升華干燥、高空模擬試驗(yàn)等的抽真空系統(tǒng)中。這類聯(lián)合機(jī)組，大致有如下幾種類型。

    羅茨真空機(jī)組在一般情況下，選用水環(huán)泵作為前級(jí)泵比其它真空泵更為有利，這主要是由于它能夠抽除大量的可凝性蒸汽，特別是當(dāng)氣鎮(zhèn)油封機(jī)械真空泵排除可凝性蒸汽能力不夠，或使用的溶劑能使泵油惡化而影響性能，或者是真空系統(tǒng)不允許油污染的時(shí)候更為明顯。 　　羅茨泵－水環(huán)泵機(jī)組廣泛地用于化工、食品升華干燥、高空模擬試驗(yàn)等的抽真空系統(tǒng)中。這類聯(lián)合機(jī)組，大致有如下幾種類型。

三、往復(fù)真空泵

        往復(fù)式真空泵（又稱活塞式真空泵）,屬于低真空獲得設(shè)備之一，它的極限壓力一般在1330～2660Pa，它的抽速范圍比較大，從50L/S到200L/S，適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、電氣等行業(yè)中的真空浸漬、鋼水真空處理、真空蒸餾、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空結(jié)晶、真空干燥、真空過濾及混凝土的真空作業(yè)等方面的抽除氣體。往復(fù)式真空泵不適用于抽除含氧過高的、有爆炸性的、對(duì)金屬有腐蝕性的、與泵油會(huì)起化學(xué)反應(yīng)的以及含有顆粒塵埃的氣體，也不適用于把氣體從一個(gè)容器輸送到另一個(gè)容器，作輸送泵用。     如圖為往復(fù)式真空泵的工作原理圖，往復(fù)式真空泵的主要部件是氣缸1及在其中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞2，活塞的驅(qū)動(dòng)是用曲柄連桿機(jī)構(gòu)3（包括十字頭）來完成的。除上述主要部件外還有排氣閥4和吸氣閥5等重要部件，以及機(jī)座、曲軸箱、動(dòng)密封和靜密封等輔助部件。    

        運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)），使氣缸內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)從左端向右端運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于氣缸的左腔體積不斷增大，左腔空間的壓強(qiáng)不斷的降低，當(dāng)左腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理，被抽容器內(nèi)的氣體經(jīng)過吸氣閥5不斷地被抽進(jìn)左腔，此時(shí)正處于吸氣過程。 當(dāng)活塞達(dá)到zui右位置時(shí)，氣缸左腔內(nèi)就充滿了氣體。接著活塞從右端向左端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)吸氣閥5自動(dòng)關(guān)閉。氣體隨著活塞從右往左運(yùn)動(dòng)而逐漸被壓縮。當(dāng)氣缸內(nèi)的氣體達(dá)到排氣壓力時(shí)，此時(shí)排氣閥4被打開，氣體被排出，完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞在從左端向右端運(yùn)動(dòng)時(shí)，重復(fù)上述循環(huán)，直到被抽容器達(dá)到某一平衡壓力為止。     在往復(fù)泵中，吸氣閥和排氣閥是非常重要的部件且是易損部件，它們工作的好壞直接影響往復(fù)泵的極限壓力、抽氣速率、功率消耗以及運(yùn)行的可靠性。

四、水環(huán)真空泵

水環(huán)式真空泵（簡稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限壓力，對(duì)于單級(jí)泵為2.66～9.31kPa；對(duì)于雙級(jí)泵為0.133～0.665kPa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī)，它屬于低壓的壓縮機(jī)，其壓力范圍為（1～2）X105Pa表壓力（在特定的條件下）。水環(huán)泵在石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、造紙、動(dòng)力、冶金、醫(yī)藥和食品等工業(yè)及市政與農(nóng)業(yè)等部門的許多工藝過程中，如真空過濾、真空送料、真空脫氣、真空蒸發(fā)、真空濃縮和真空回潮等，得到了廣泛的應(yīng)用，由于水環(huán)泵壓縮氣體的過程是等溫的，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)泵的應(yīng)用日益增大。

     如圖為水環(huán)泵的工作原理示意圖，水環(huán)泵是由葉輪、泵體、吸排氣盤、水在泵體內(nèi)壁形成的水環(huán)、吸氣口、排氣口、輔助排氣閥等組成的。

      葉輪被偏心的安裝在泵體中，當(dāng)葉輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入水環(huán)泵泵體的水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。水環(huán)的上部內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切（如Ⅰ-Ⅰ斷面），水環(huán)的下部內(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)之間形成了一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成與葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)，小腔的容積逐漸由小變大（即從斷面Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ），壓強(qiáng)不斷的降低，且與吸排氣盤上的吸氣口相通，當(dāng)小腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進(jìn)小腔，此時(shí)正處于吸氣過程。當(dāng)吸氣完成時(shí)與吸氣口隔絕，從Ⅱ-Ⅱ到Ⅲ-Ⅲ斷面，小腔的容積正逐漸減小，壓力不斷地增大，此時(shí)正處于壓縮過程，當(dāng)壓縮的氣體提前達(dá)到排氣壓力時(shí)，從輔助排氣閥提前排氣。從斷面Ⅲ-Ⅲ到Ⅰ-Ⅰ，而與排氣口相通的小腔的容積進(jìn)一步地減小壓強(qiáng)進(jìn)一步的升高，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí)，被壓縮的氣體從排氣口被排出，在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。

      在水環(huán)泵中，輔助排氣閥是一種特殊結(jié)構(gòu)，一般采用橡皮球閥，它的作用是消除泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的過壓縮與壓縮不足的現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象都會(huì)引起過多的功率消耗。因?yàn)樗h(huán)泵沒有直接的排氣閥，而且排氣壓力始終是固定的，水環(huán)泵的壓縮比決定于進(jìn)氣口的終止位置和排氣口的起始位置，然而這兩個(gè)位置是固定不變的，因而不適應(yīng)吸入壓力變化的需要。為了解決這個(gè)問題，一般在排氣口下方設(shè)置橡皮球閥，以便當(dāng)泵腔內(nèi)過早達(dá)到排氣壓力時(shí)，球閥自動(dòng)開啟，氣體排出，消除了過壓縮現(xiàn)象。一般在設(shè)計(jì)水環(huán)泵時(shí)都以zui低吸入壓力來確定壓縮比，以此來確定排氣口的起始位置，這樣就解決了壓縮不足的現(xiàn)象。

五、旋片式真空泵

      旋片泵主要由定子、轉(zhuǎn)子、旋片、定蓋、彈簧等零件組成。其結(jié)構(gòu)是利用偏心地裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子的外圓與定子的內(nèi)表面相切兩者之間的間隙非常?。┖娃D(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)的借助彈簧張力和離心力緊貼在定子內(nèi)壁的兩塊旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終沿定子的內(nèi)壁滑動(dòng)。     

      兩個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、定子內(nèi)腔和定蓋所圍成的月牙型空間分隔成A、B、C三個(gè)部分，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，與吸氣口相通的空間A的容積不斷地增大，A空間的壓強(qiáng)不斷的降低，當(dāng)A空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進(jìn)吸氣腔A，此時(shí)正處于吸氣過程。B腔的空間的容積正逐漸減小，壓力不斷地增大，此時(shí)正處于壓縮過程。而與排氣口相通的空間C的容積進(jìn)一步地減小，C空間的壓強(qiáng)進(jìn)一步的升高，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí)，被壓縮的氣體推開排氣閥，被抽的氣體不斷地穿過油箱內(nèi)的油層而排至大氣中，在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。

       排氣閥浸在油里以防止大氣流入泵中，油通過泵體上的間隙、油孔及排氣閥進(jìn)入泵腔，使泵腔內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)的表面被油覆蓋，形成了吸氣腔與排氣腔的密封，同時(shí)油還充滿了一切有害空間，以消除它們對(duì)極限真空的影響。

雙級(jí)旋片式真空泵由兩個(gè)工作室組成，兩室前后串聯(lián)，同向等速旋轉(zhuǎn)，Ⅰ室是低真空級(jí)，Ⅱ室是高真空級(jí)，被抽氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入Ⅱ室，當(dāng)進(jìn)入的氣體壓力較高時(shí)，氣體經(jīng)Ⅱ室壓縮，壓強(qiáng)急速增大，被壓縮的氣體不僅從排氣閥排出，而且經(jīng)過中壁通道，進(jìn)入Ⅰ室，在Ⅰ室被壓縮，從低級(jí)排氣閥排出；當(dāng)進(jìn)入Ⅱ室的氣體壓力較低時(shí)，雖經(jīng)Ⅱ室的壓縮，也推不開排氣閥排出，氣體全部經(jīng)中壁通道進(jìn)入Ⅰ室，經(jīng)Ⅰ室的繼續(xù)壓縮，由低級(jí)排氣閥排出，因此雙級(jí)旋片式真空泵比單級(jí)旋片式真空泵的極限真空高。