真空泵及其工作原理介绍

真空泵及其工作原理介绍

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方式对被抽容器进行抽气而取得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各类方式在某一封锁空间中改善、产生和维持真空的装置。

由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能依照不同的工作压力范围和不同的工作要求，利用不同类型的真空泵。为了利用方便和各类真空工艺进程的需要，有时将各类真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。

一、真空泵的种类

随着真空应用的进展，真空泵的种类已进展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。随着真空技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求愈来愈宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系总一起抽气后才能知足生产和科学研究进程的要求。

经常使用真空泵包括：干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等，这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺进程中必不可少的主力泵种。最近几年来，

伴随着我国经济持续高速进展，真空泵相关下游应用行业维持快速增加势头，同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的一起拉动下，我国真空泵行业实现了持续稳固地快速的进展。

二、真空泵的整体结构式与传动方式

真空泵的泵体的布置结构决定了泵的整体结构：1)、立式结构：进、排气口水平设置，装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳固性差，故这种型式多用于小泵；2)、卧式结构：泵的进气口在上，排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便，可将排气口从水平方向接出，即进、排气方向是彼此垂直的。现在，排气口能够从左或右两个方向开口，除接排气管道一端外，另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低，高速运转时稳固性好。一样大、中型泵多采纳此种结构。泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易操纵，转子装配方便，泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便，润滑机构也相对复杂。

真空泵的传动方式：真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上要紧有以下两种：其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动，如此主动转子轴的扭转变形小，那么两个转子之间的间隙可不能因主动轴的扭转变形大而改变，故使转子之间的间隙在运转进程中均匀。这种传动方式的最大缺点是：a.主动轴上有三个轴承，增加了泵的加工和装配难度，齿轮的拆装及调整也不便；b.整体结构不匀称，泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。

所具有的特点：1)、在较宽的压力范围内有较大的抽速；2)、转子具有良好的几何对称性，故振动小，运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙，不用润滑，摩擦损失小，可大大降低驱动功率，从而可实现较高转速；3)、泵腔内无需用油密封和润滑，可减少油蒸气对真空系统的污染；4)、泵腔内无紧缩，无排气阀。结构简单、紧凑，对被抽气体中的尘埃和水蒸汽不灵敏；5)、紧缩比较低，对氢气抽气成效差；6)、转子表面为形状较为复杂的曲线柱面，加工和检查比较困难。

3、真空泵的工作原理

1)、水环式真空泵工作原理

水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入必然量的水。叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4慢慢扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被慢慢紧缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。

2)、旋片式真空泵工作原理

旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2（pa）属于低真空泵。它能够单独利用，也能够作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已普遍地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

3)、罗茨真空泵工作原理 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空间是全封锁状态，因此，在泵腔内气体没有紧缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，那么有一部份气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

真空泵的好坏决定于其机械结构和油的质量，利用真空泵时必需把它爱惜好。若是蒸馏挥发性较大的有机溶剂时，有机溶剂会被油吸收结果增加了蒸气压，从而降低了抽暇效能，若是是酸性气体，那就会侵蚀油泵，若是是水蒸气就会使油成乳浊液而抽坏真空泵。

4、真空泵的利用选择

真空泵的抽气效能能够将泵分为三类：1)、一样水泵，压强可达到1.333 ~

100 kPa (10~760mmHg)为'粗'真空；2)油泵，压强可达0.133 ~ 133.3 Pa (0.001

~ 1mmHg)为'次高'真空；3)扩散泵，压强可达0.133Pa以下，(10-3mmHg)为 '高' 真空。

假设要较低的压力，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。在有机化学实验室里经常使用的减压泵有水泵和真空泵两种，假设不要求很低的压力时，可用水泵，若是水泵的构造好且水压又高，抽暇效率可达1067 ~

3333 Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的最低压力理论上相当于那时水温下的水蒸气压力。例如，水温25℃、20℃、10℃时，水蒸气的压力别离为319二、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽气时，应在水泵前装上平安瓶，以防水压下降，水流倒吸；停止抽气前，应先放气，然后关水泵。

五、真空泵的利用注意事项

利用真空泵时必需注意以下几点： 真空泵利用注意事项：1)、在蒸馏系统和真空泵之间，必需装有吸收装置；

2)、蒸馏前必需用水泵完全抽去系统中有机溶剂的蒸气；3)、如能用水泵抽气的，那么尽可能用水泵，如蒸馏物质中含有挥发性物质，可先用水泵减压抽降，然后改用油泵；4)、减压系统必需维持密不漏气，所有的橡皮塞的大小和孔道要适合，橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃涂上真空油脂。

阻碍因素包括：

1)、润滑油：在真空泵中真空泵油不仅作为取得真空的介质，还对机械摩擦点起润滑、冷却和密封作用。真空泵腔内容积不断转变而形成排气作用，要求润滑油应具有适合的粘度和粘温特性。由于真空泵要求真空度很高，一样利用石蜡基窄馏分伴随真空泵不断向高转速度进展，滑片和泵体的高速摩擦使油温升高，油品很容易氧化分解，尤其扩散泵往往处于很高的温度环境下工作，使系统内蒸气压升高，真空度降低，因此，要求真空泵油具有良好的热氧化稳固性。与此同时，真空泵利用进程中可能吸入侵蚀性气体或水汽，这就要求真空泵油具有良好的抗侵蚀和抗乳化性。真空泵油要求纯度高不携带轻质组分，以避免阻碍油品饱和蒸汽压。

2)、电机温度高：某公司的300MW机组，每台机组配备2台机械真空泵，其中1台运行，1台备用。真空泵用于机组启动时抽真空，正常运行时用于抽出凝汽器中未凝结的气体。该泵配备电机160kW，转速590r/min，额定电流330A，电压380V，B级绝缘，正常运行时电流220～230A。每一年夏日，电机温度都会超限，被迫加装临时冷却风机，但生效不大。电机长期高温运行会造成绝缘老化，缩短其利用寿命。

真空泵电机温度高的缘故：1)、电机功率大，工作电流大，发烧量大；2)、风扇转速低，风压，风量小；3)、风扇叶片数较少，产生的风量小；4)、电动机附有尘埃、油污，降低了散热能力；5)、真空泵电机所在母线电压为380V，由于电缆压降及负荷分派不均，电机实际所加电压只有365V，电压偏低造成运行电流大。

真空泵电机温度高解决方式：电机功率、转速是和真空泵相匹配的，不能更改。风扇安装于电机主轴上，电机转速决定了风扇转速，也不可改换。增加风扇叶片数量虽能起到必然作用，但叶片数量增加后，动平稳不容易找，如找正不行，会引发电机振动增加。方式如下：1)、将原风扇罩加长40cm，在里面加装一个与风扇罩同直径轴流风机，轴流风机电机功率850W，转速1489r/min，电压380V。原风扇继续保留。轴流风机另设一路电源操纵，轴流风机与主电机不设连锁。真空泵启动后及时启动轴流风机运行，真空泵停运后30min停运轴流风机，以使主电机取得充分冷却；2)按期清除电机上尘埃，维持电机散热片清洁，增加其散热能力；3)将真空泵所在母线电压调整为400V。

真空泵电机温度高解决成效：1)、由于轴流风机转速高，风压风量大，冷却成效大大增强，在相同的环境温度、负荷电流下，主电机温度下降了12℃。夏日主电机温度未再超限；2)、轴流风机可人为操纵，主电机停运后，轴流风机仍可运行，能够使主电机取得充分冷却；3)、尽可能使2段母线负荷分派平稳，以防某段母线因负荷过重造成电压下降过量；4)、电压调整后，真空泵运行电流降为210A，发烧量相对减小；5)、减缓了主电机的绝缘老化速度，延长了其利用寿命。