真空泵种类及工作原理

水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为

2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作

压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1~2

×105Pa表压力。

水环式真空泵工作原理：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按

图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，

水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部

分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触

（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间

形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个

小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的

容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终

了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体

被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因

此它属于变容式真空泵。

真空泵类型介绍

类型和分类

真空泵是用来获得真空的机器,其种类很多,现分类如下。

1.按实现真空的工作原理分类

（1）抽除式 真空泵抽吸系统中的气体 , 并将气体分子排至系统之外。

（2）捕集式 真空泵捕、集系统中的气体分子 , 直接吸附在泵工作壁面上而不排出系统。

2.按真空泵结构分类

（1）机械式 这类真空泵类似于压缩机,属于容积型的有往复式与回转式结构,还有属于动力式的涡轮分子泵并都属于抽除式真空泵。

（2）喷射式 有喷射泵与扩散泵两种形式 , 还有将两者组合在一起的增压泵,也都属于抽除式真空泵。

（3）吸着式 依靠物理或化学方法使气体分子吸着在泵壁表面,并都属于捕集式真空泵。

机械式真空泵

机械式真空泵的种类很多,且属于输送气体的机械,其动力性能、结构强度等均与压缩机有许多类似之处 。

（一） 往复式真空泵

往复真空泵是最古老的结构形式,其结构坚固、运行可靠、对水分不敏感, 极限压力为 (1～2.6) kPa, 抽速范围为 (50～600)L/S,主要用于大型粗真空系统, 如真空干燥、真空过滤、真空浓缩、真空蒸馏、真空结晶以及其他气体抽除等。往复真空泵不适于抽除含尘或腐蚀性气体, 除非经过特殊处理。一般气缸都有油润滑,所以有可能污染系统的设备。

往复真空泵由气缸、活塞组成的工作腔部分与由曲轴、连杆、十字头、活塞杆等传动部分构成。控制气体吸进与排出气缸的阀门有自动阀与强制阀两种。

（二）油封回转式真空泵

油封回转式真空泵可直接用作抽气,也可作为其他主泵的前级泵,极限压力为6 ×Pa, 抽速0.5～150L/s 。

油封回转式真空泵主要有旋片式、定片式、滑阀式等三种结构型式,其特点是: 用油使泵体与排气系统隔开, 可防止排出气体向泵内回窜(故称为油封式); 泵内必须设置油分离装置,以分离排气时带走的润滑油;一般情况下仍难以将油蒸汽彻底清除,所以对真空系统和周围环境会造成油污染。

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唐源奉 第 1 页 共 10 页 2022-2-22 水环式真空泵/液环真空泵工作原理

水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1~2×105Pa表压力。

水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。

如图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。

水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：

• 结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

• 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

第3讲 真空获得⑴

张振厚 李云奇

3.1 概述

3.1.1 真空的获得方法

人们通常把能够从密闭容器中排出气体或使容器中的气体分子数目不断减少的设备称为真空获得设备或真空泵。目前在真空技术中，采用各种不同的方法，已经能够获得和测量从大气压力105Pa到10-13Pa，宽达18个数量级的压力范围。显然，只用一种真空泵，获得这样宽的低压空间的气体状态，是十分困难的。

在真空获得技术中，目前用以获得真空的技术方法有两种，一种是通过某此机构的运动把气体直接从密闭容器中排出；另一种是通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表面上。利用这两种方法所制造的各种真空泵种类较多，分类方法各异，但是，最常用的方法还是按泵的工作原理或其结构特点加以分类。这一点，我们将在下一节中介绍。

3.1.2 真空泵的分类

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，因此选用不同类型真空泵组成的真空抽气机组进行抽气的情况较多。为了方便起见，将这些泵按其工作原理或其结构特点进行一些具体的详细的分类是必要的。现分述如下：

3.1.2.1 气体传输泵

气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：

1）变容真空泵

变容真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵。气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式及旋转式两种：

⑴往复真空泵：是利用泵腔内活塞做往复运动，将气体吸入、压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

⑵旋转真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入，压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种型式：

①油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种型式。