干泵（真空泵）是什么原理

水环真空机组以罗茨泵为主泵，以水环泵为前级泵串联而成的。水环真空机组选用的水环泵成为前级泵比其它的真空泵更为有利，因为它不但克服了单台水环泵使用时极限压力差（机组的极限压力比水环泵的极限压力有很大的提高），在一定压力下抽气速率低的缺点，而且与此同时又保留了罗茨泵能迅速工作，有比较大抽气速率的优点。它能够适应抽除大量的可凝性蒸汽，尤其是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽能力不够，或使用的溶剂能使泵油恶化进而影响性能，或者是真空系统不允许油污染时更为明显。如果配有防爆电机及电器时并遵守相应的安全规则下,还能够抽除易燃易爆的气体。

真空泵机组工作原理：

因此水环泵机组能够广泛地用于化工行业中的真空蒸馏、真空蒸发、脱水结晶等；食品行业中的冷冻干燥等；医药工业的真空干燥等；轻纺工业的涤纶切片等；高空模拟试验等的抽真空系统中等。

水环真空机组，大概可以分为下面几种类型：

水环泵：机组中水环泵的作用主要是造成罗茨泵所需的预备真空，对于一般情况而言，单级水环泵极限真空度不高，而目前我国生产的罗茨泵要求的预真空又比较高，因此实际上我们一般不用单级水环泵作为罗茨泵的前级泵，而是采用了极限压力较低的双级水环泵作为前级泵使用，这样还可以降低机组的极限压力。

一台泵与一台水环泵的极限压力是400Pa，这可以满足一般的真空需求，但它使用的范围会受到一定的限制，如果用两台罗茨泵串联再与水环泵组合，就可以大大提高机组的极限压力（可以达到25Pa）。因此在这种类型里通常见到的是两台罗茨泵串联后再用双级泵作前级泵组成机组。如果需要更高的极限压力，可以使用三台罗茨泵与水环泵组合，它的极限压力可以达到1Pa。

倘若三级水环机组还是不能满足极限压力的时候，我们可以采用水环泵并联机械真空泵。这个机组主要用于需要处理大量水蒸汽，时间长且极限真空度要求非常高的抽真空系统，比如在真空干燥方面。

如果要求处理大量水蒸汽的真空系统中，使用水环泵是比较合适的，但是因为其极限真空度不高，而导致整个机组的极限真空度较低（这个只是相对而言）。虽然在要求真空度较高的抽真空系统中，需要极限真空较高的机械真空泵作为前级泵使用。可以把气镇机械真空泵与水环泵并联，作为泵的前级泵。真空干燥时，先用水环泵进行预抽，直到它的水蒸汽大量减少时，再开动气镇机械真空泵，切断水环泵。如果需要较长时间才能完成干燥的场合，所需冷却水和功率都比较少。

通俗的说，包括了：真空泵、仪表、阀门、挡板、阱、过滤器、管道、以及真空容器等。

而，真空获得、真空测试、真空控制等元件组成的真空装置，则通常称作真空机组。

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一般的，传统的方案，大多采用：油增压泵（油扩散泵）+机械增压泵（罗茨泵）+前级粗抽泵（滑阀泵、旋片泵、往复泵、水环泵……）的配置模式；

而，随着干式真空泵的出现和不断成熟，大多数工艺工况，采用一台干泵即可。

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真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为：利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。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，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，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。

各种真空泵的工作原理

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。

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。

罗茨泵的工作原理

罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。

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空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。

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，则有一部分气体返冲到空间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。

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。

旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。

旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的，以获得较高的真空度。

旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下：在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1（Pa）下，其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。

旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。