真空泵的工作原理

无油干式机械真空泵（又简称干式机械泵）是指泵能从大气压力下开始抽气，又能将被抽气体直接排到大气中去，泵腔内无油或其他工作介质，而且泵的极限压力与油封式真空泵同等量级或者接近的机械真空泵。目前，真空行业使用的大多数机械真空泵都是用油、水或其它聚合物等流体充当泵的工作介质，在泵内起冷却、密封、润滑等多种作用。随着科学技术的发展以及真空应用领域的扩大，原有的机械真空泵及其组成的抽气系统出现了两个急需解决问题：一是泵的工作介质返流污染被抽容器，而这种返流在许多情况下影响产品的质量、数量，增加设备的维护成本。其次，由于某些工艺过程中的反应物质使真空泵内的介质严重变质，使泵不能正常工作。对于普通的无油真空系统来说，虽然可用油封式真空泵加上冷阱或吸附阱之类附件来防止返流，但不能彻底解决问题，而且使系统显得复杂。而使用适当型式的干式机械真空泵，则可以达到理想的使用效果。干式机械真空泵的应用是广泛的，主要有以下几个方面：

1）低压化学气相沉积中的多晶硅制备工艺中；

2）半导体刻蚀工艺。在这些生产工艺中往往用到或生成腐蚀性气体和研磨微粒；

3）除半导体工艺外的某些产生微粒的工艺，不希望微粒混入泵油中，而希望微粒排出泵外，则用一定型式的干式机械真空泵可以满足要求；

4）在化学工业、医药工业、食品工业中的蒸馏、干燥、脱泡、包装等，要防止有机溶剂造成污染，适合用干式真空泵；

5）用做一般无油清洁真空系统的前级泵，以防止油污染。近年来，干式机械真空泵得到迅速的发展，国外多家大真空公司都研制出了新型的干式械真空泵。国内的许多单位也一直在进行干式机械真空泵的开发研制工作，如东北大学、沈阳真空技术研究所、上海真空泵厂等。目前，干式机械真空泵主要分为接触型及非接触型。接触型的干式泵有叶片式、凸轮式、往复活塞式、膜片式等，这类泵的速度较低，适用于小容量高压缩比（单级压缩比）。非接触型的干式泵有罗茨型、爪型、螺杆型、涡旋型等，其速度较高，适用大容量，低压缩比（指单级压缩比）。不同类型的干式泵具有各自的特点。使用时可根据不同的用途加以选择。

凡是利用机械运动(转动或滑动)以获得真空的泵，称为机械真空泵。

机械真空泵按其工作原理及结构特点分述如下：  

一、变容真空泵

它是利用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气以达到抽气目的的真空泵。气体在排出泵腔前被压缩。这种泵分为往复式及旋转式两种。  

1、往复式真空泵 ：利用泵腔内活塞往复运动，将气体吸入、压缩并排出。又称为活塞式真空泵。

2、旋转式真空泵 ： 利用泵腔内转子部件的旋转运动将气体吸入、压缩并排出。它大致有如下几种分类：  

1)油封式真空泵 它是利用真空泵油密封泵内各运动部件之间的间隙，减少泵内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。它主要包括旋片式真空泵、定片式真空泵、滑阀式真空泵、余摆线真空泵等。

2)液环真空泵 将带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时，把工作液体抛向泵壳形成与泵壳同心的液环，液环同转子叶片形成了容积周期变化的几个小的旋转变容吸排气腔。工作液体通常为水或油，所以亦称为水环式真空泵或油环式真空泵。

3)干式真空泵 它是一种泵内不用油类(或液体)密封的变容真空泵。由于干式真空泵泵腔内不需要工作液体，因此，适用于半导体行业、化学工业、制药工业及食品行业等需要无油清洁真空环境的工艺场合。

4)罗茨真空泵泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子。转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。

二、动量传输泵 

它依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。这类泵可分为以下几种形式：

1、分子真空泵 ：它是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。这种泵具体可分为：

1)牵引分子泵气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量，被驱送到泵的出口。  

2)涡轮分子泵 靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的。这种泵通常在分子流状态下工作。 

3)复合分子泵它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种复合型的分子真空泵。

按其工作原理，基本上分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。

一、气体输送泵包括：1、液环真空泵（水环式真空泵）2、往复式真空泵3、旋片式真空泵4、定片式真空泵5、滑阀式真空泵6、余摆线真空泵7、干式真空泵8、罗茨真空泵9、分子真空泵10、牵引分子泵11、复合式真空泵12、水喷射真空泵13、气体喷射泵14、蒸汽喷射泵15、扩散泵等

二、气体捕集泵包括：吸附泵和低温泵等。

旋片式真空泵的分类有很多，国产的旋片式真空泵包括2X型旋片式真空泵、X型旋片式真空泵、2XZ型旋片式真空泵、XD型旋片式真空泵、WX型无油真空泵，

X型旋片式真空泵用来对密封容器抽除气体所获得真空的基本设备，适用于电子器件制造，真空干燥、过滤、浸渍、涂膜、焊接、冶炼及实验室装备等（工艺品专用泵）。它可单独使用，也可作为增压泵、扩散泵的前级泵使用，但不适用于自一容器抽至另一容器作输送泵用。

WX型无油真空泵应用于各种物品的吸收和输送，自动机械的物料供给设备。

XD型旋片式真空泵普遍适用食品真空包装，医药、印刷机械纸张输送，玻璃工业输送，真空夹具，干燥等单位的使用

原理是利用偏心转子在泵腔内形成通过旋转产生体积的变化而将气体排出泵外，主要是在吸气过程中，吸气腔体积增大，真空度降低，将容器内气体吸入泵腔，在排气过程中体积变小，压强增大，最终通过油封将吸入的气体排出泵外。 扩展资料使用真空泵的注意事项：正常运传前，真空泵应先做一次试运转，检查真空泵有无异常振动及冲击声响。初次使用的真空泵还要测定真空泵的极限压强，应符合技术规范。真空泵在长期工作的条件下，真空泵温不应超过70度。至于抽速的测定.由于比较复杂，一般不作检查。需要通冷却水的机械真空泵.在开机前应先通冷却水，然后再启动。冷却水的出口水温不宜超过30度。首次安装真空泵时，应检查电机是否正转，也就是电机与真空泵内转子转向一致，一般电机上方标有电机正常运转方向。真空设备应安装在清洁、干净的环境里，不宜有杂物、粉尘、水源，温度过高的地方也不适合。

螺杆式无油干式机械真空泵是利用齿轮传动同步反向旋转的相互啮合而不接触的左螺杆与右螺杆作高速转动，利用泵壳和相互啮合的螺旋将螺旋槽分隔成多个空间、形成多个级，气体在相等的各个槽内（柱形等螺距）进行传输运动，但无压缩，只有螺杆最末端的螺旋结构对气体有压缩作用。螺杆的各级间可形成压力梯度，以分散压差和提高压缩比。各部间隙和泵转速对泵的性能有很大影响。在设计螺杆各部的间隙时，要考虑膨胀、加工及装配精度和工作环境（如抽除含粉尘气体等）等。该泵与罗茨真空泵一样不设排气阀。泵是立式结构，进气口在上方，排气口在中部，下部为电机和润滑油池。螺杆转子呈中空形，为悬臂支承结构。同步传动齿轮位于轴承支座下面。变频电机通过联轴节与主动转子连接。该泵的气体路径较短，且立式结构对排除含微尘气体较为有利。泵外壳有水冷却，泵维修也便利。这种类型的泵如果选用适当的较简单螺杆牙型截面，则制造简单，可保证很高的加工精度，且容易动平衡。

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。

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：变容真空泵（往复真空泵，旋转真空泵）；动量传输泵（分子真空泵，喷射真空泵，扩散泵，扩散喷射泵，离子传输泵）。

气体捕集泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有四种类型：吸附泵，吸气剂泵，吸气剂离子泵，低温泵。

常用国产真空泵的汉语拼音代号及名称

W 往复真空泵 Z 油扩散喷射泵（油增压泵）

D 定片真空泵 S 升华泵

X 旋片真空泵 LF 复合式离子泵

H 滑阀真空泵 GL 锆铝吸气剂泵

ZJ 罗茨真空泵（机械增压泵） DZ 制冷机低温泵

YZ 余摆线真空泵 DG 灌注式低温泵

L 溅射离子泵 IF 分子筛吸附泵

XD 单级多旋片式真空泵 SZ 水环泵

F 分子泵 PS 水喷射泵

K 油扩散真空泵 P 水蒸气喷射泵

真空泵工作原理解析：

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。泵内注入一定量的水。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逐渐扩大，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逐渐压缩而增高了压强，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&times10-2（pa）属于低真空泵。

它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

保养窍门

1、经常检查油位位置，不符合规定时须调整使之符合要求。以真空泵运转时，油位到油标中心为准。

2、换油期限按实际使用条件和能否满足性能要求等情况考虑，由用户酌情决定。一般新真空泵，抽除清洁干燥的气体时，建议在工作100小时左右换油一次。待油中看不到黑色金属粉末后，以后可适当延长换油期限。

3、经常检查油质情况，发现油变质应及时更换新油，确保真空泵工作正常。

4、真空泵在工作第一个月内，经100小时更换润滑油，以后每个500小时，换油一次。

5、一般情况下，真空泵工作2000小时后应进行检修，检查桷胶密封件老化程度，检查排气阀片是否开裂，清理沉淀在阀片及排气阀座上的污物。清洗整个真空泵腔内的零件，如转子、旋片、弹簧等。一般用汽油清洗，并烘干。对橡胶件类清洗后用干布擦干即可。清洗装配时应轻拿轻放小心碰伤。

真空泵按工作原理分气体输送泵变容真空泵往复式旋片式油封式旋片式滑阀式定片式余摆线式多室旋片式干式螺杆液环式罗茨真空泵动量传输泵分子真空泵牵引分子泵涡轮分子泵复合分子泵喷射真空泵液体喷射真空泵气体喷射真空泵蒸汽喷射真空泵扩散泵自净化扩散泵分馏式扩散泵扩散喷射泵离子输运泵气体捕集泵吸附泵吸气剂泵吸气剂离子泵蒸发离子泵溅射离子泵低温泵按真空度分粗真空度高真空度滑阀式真空泵旋片式真空泵罗茨真空泵超高真空度气体传输泵

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：

变容真空泵

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片式两种：

（1） 往复式真空泵：是利用泵腔内活塞做往复式运动，将气体吸入、压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

（2） 旋片式真空泵：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形式：

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形式。

a旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b.滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而泵腔分成两个可变容积。

c.定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d.余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

e.多室旋片式真空泵：在一个泵壳内并联装有由同一个电动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。

②干式螺杆真空泵：它是一种不用油类（或液体）密封的变容真空泵。

③液环式真空泵：带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当它旋转时，把液体（通常为水或油）抛向泵壳内形成泵壳同心的环液，环液同转子叶片形成了容积周期性变化的几个小容积，故亦称旋转变容真空泵。

④罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子，转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。它属于旋转变容真空泵。机械增压泵即为这种形式的真空泵。

动量传输泵：这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体可分为下述几种类型。

（1） 分子真空泵：它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种型式：

① 牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得力量，被送到出口，因此，是一种动量传输泵。

②涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子圆盘（或定片）间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。

③ 复合分子泵：它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联起来的一种复合式分子真空泵。

（2） 喷射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效应的压力降生产的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵，适于在粘滞留和过渡流状态下工作。这种泵又可详细地分成以下几种：

① 液体喷射真空泵：以液体（通常为水）为工作介质的喷射真空泵。

② 气体喷射真空泵：以非可凝性气体作为工作介质的喷射真空泵。

③ 蒸汽喷射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作为工作介质的饿喷射真空泵

（3） 扩散泵：以低压高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中气体分子密度始终是很低的，这种泵适于在分子流状态下工作。可分为：

① 自净化扩散泵：泵液中易挥发的杂质经专门的机械输送到出口而不回到锅炉中的一种油扩散泵

② 分馏式扩散泵：这种泵具有分馏装置，使蒸汽压强较低的工作液蒸汽进入高真空工作的喷嘴，而蒸汽压强较高的工作液蒸汽进入低真空工作的喷嘴，它是一种多级油扩散泵。

（4） 扩散喷射泵：它是一种有扩散泵特性的单级或多级喷嘴与具有喷射真空泵特性的单级或多级喷嘴串联组成的一种动量传输泵。油增压泵即属于这种形式。

（5） 离子传输泵：它是将被电离的气体在电磁场或电场的作用下，输送到出口的一种动量传输泵。

气体捕集泵

这种泵是一种是气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵

吸气剂泵：它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。升华泵即属于这种形式。

吸气剂离子泵：它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。它有如下几种型式。

（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。

（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。

低温泵：利用低温表面捕集气体的真空泵

按其真空度可以分为：粗真空、高真空、超高真空三大类。

粗真空系

主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单，使用方便、工作可靠、维护方便的特点。

主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀，不溶于水，含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。

是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工、食品、建材等部门，特别是在真空结晶、干燥、过滤、蒸发等工艺过程中更为适宜。

无油(耐腐蚀)立式往复真空泵是卧式真空泵的更新换代产品，是获得粗真空的主要设备。由于采用全密封装置，实现了曲轴箱和汽缸的完全隔离；加上活塞环使用了自润滑材料，便实现了先进的无油润滑。由于无污水排放，所以该型真空泵特别适用于化工、医药和食品等行业的真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥、真空浓缩、真空浸渍等工艺过程中。

高真空系

滑阀式真空泵

（Rotary Piston Vacuum Pump）

广泛应用于真空拉晶、真空镀膜、真空冶金、真空热处理、真空浸渍、真空干燥、真空蒸馏、真空练泥、航空航天模拟试验等新材料、新技术、新工艺的生产与研制中。

滑阀真空泵可单独使用，也可作为罗茨真空泵、油增压泵、油扩散泵的前级泵的使用。当抽吸对黑色金属有腐蚀、对真空油起化学反应、含大量蒸汽、大量粉尘的气体时，需附加装置。优点：相比旋片式真空泵耐用性要高好几倍且抽气速率大，价格相对高一点。

用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理，真空干燥等工艺过程中。

旋片式真空泵

( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )

具有结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，振动小等优点。所以，它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如：质谱仪器，冰箱流水线，真空冷冻干燥机等。

罗茨真空泵

( Roots Vacuum Pump )

是一种旋转式变容真空泵，须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内，有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感。广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。主要用于真空机组的主泵，需要用前级泵辅助。如：水环式真空泵，滑阀真空泵，立式无油真空泵，分子真空泵等。国内最大罗茨真空泵保持纪录为20000L/S。

真空泵比较好的牌子如下：

1、立申牌

在全国设有二十多家销售服务中心，营销网络遍及全国。 公司自来水泵设计中心，质量监控及检测中心，售后服务及技术咨询中心，具有较强的设计、开发和生产能力。

2、伯仲真空

属于山东伯仲真空设备有限公司，它是中国专业生产真空泵及真空泵成套设备的骨干企业，2005年至2007年，公司获得了淄博市工商局授予的"2005年度企业年检免检企业"、"守合同重信用企业"、"淄博市诚信企业"与"文明诚信双百佳"等光荣称号。

3、泰悉尔

属于美国泰悉尔集团(Tuthill Group)，改集团是一家总部位于美国芝加哥、拥有百年历史的家族企业和跨国公司集团，业务范围涵盖真空系统和风机、介质泵、流体联接件、控制、联动件、塑料、燃油传送系统和交通技术。

4、斯特林

属于德国斯特林(Sterling)流体系统集团，该集团隶属于1918年创建的TBG(Thyssen Bornemisza Group)集团。斯特林(Sterling)流体系统业务遍及40多个国家和地区，年销售额达5亿欧元，为全球比较大的泵业集团之一。

5、千岛

属于杭州千岛泵业有限公司(建德市科技实验厂)，二十七年来我公司与浙江工业大学及浙江省机电设计研究院通力合作一直致力于防腐、环保、真空设备的研制、生产和销售。

6、华泰真空

华泰真空设备制造有限公司是一家具有良好的集真空技术研发、生产、销售于一体的真空应用及真空获得的制造厂家。

7、百诚

陕西百诚真空设备工程有限公司是一家集真空系统设计、制造、销售与一体的专业化真空公司， 属中国真空学会会员。与比亚迪汽车、上海通用汽车建立了长期的合作关系。

8、德源

公司为博山泵业商会副会长单位，近几年来先后被中国市场品牌战略委员会、市精神文明委员会、市工商局、市私营企业局等部门评为“百佳文明私营企业”、“3.15诚信企业”等荣誉单位。

产品荣获“中国潜水电泵产品比较具竞争力品牌”、“中国潜水电泵产品消费者比较喜爱品牌”等称号。

9、冠田

成立于1996年，经过十多年的发展和对外交流，本公司已发展为一家具有自主设计、制造及销售为一体的专业性的泵制造企业。

10、博山国源

山东博山国源真空泵厂是机械部定点企业，是生产真空获得设备及真空应用产品的专业生产厂家，本厂具有完善的质量管理体系，技术力量雄厚，制造设备精良。可为用户设计、制造不同类型的真空应用产品。