真空泵有哪些类型?
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。
环式真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限压力,对于单级泵为2.66~9.31kPa;对于双级泵为0.133~0.665kPa.水环泵也可用作压缩机,它属于低压的压缩机,其压力范围为(1~2)X105Pa表压力(在特定的条件下).水环泵在石油、化工、机械、矿山、轻工、造纸、动力、冶金、医药和食品等工业及市政与农业等部门的许多工艺过程中,如真空过滤、真空送料、真空脱气、真空蒸发、真空浓缩和真空回潮等,得到了广泛的应用,由于水环泵压缩气体的过程是等温的,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,水环泵的应用日益增大. 水环泵是由叶轮、泵体、吸排气盘、水在泵体内壁形成的水环、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成的. 叶轮被偏心的安装在泵体中,当叶轮按图示方向旋转时,进入水环泵泵体的水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水环.水环的上部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了一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成与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,小腔的容积逐渐由小变大(即从断面Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ),压强不断的降低,且与吸排气盘上的吸气口相通,当小腔空间内的压强低于被抽容器内的压强,根据气体压强平衡的原理,被抽的气体不断地被抽进小腔,此时正处于吸气过程.当吸气完成时与吸气口隔绝,从Ⅱ-Ⅱ到Ⅲ-Ⅲ断面,小腔的容积正逐渐减小,压力不断地增大,此时正处于压缩过程,当压缩的气体提前达到排气压力时,从辅助排气阀提前排气.从断面Ⅲ-Ⅲ到Ⅰ-Ⅰ,而与排气口相通的小腔的容积进一步地减小压强进一步的升高,当气体的压强大于排气压强时,被压缩的气体从排气口被排出,在泵的连续运转过程中,不断地进行着吸气、压缩、排气过程,从而达到连续抽气的目的. 在水环泵中,辅助排气阀是一种特殊结构,一般采用橡皮球阀,它的作用是消除泵在运转过程中产生的过压缩与压缩不足的现象.这两种现象都会引起过多的功率消耗.因为水环泵没有直接的排气阀,而且排气压力始终是固定的,水环泵的压缩比决定于进气口的终止位置和排气口的起始位置,然而这两个位置是固定不变的,因而不适应吸入压力变化的需要.为了解决这个问题,一般在排气口下方设置橡皮球阀,以便当泵腔内过早达到排气压力时,球阀自动开启,气体排出,消除了过压缩现象.一般在设计水环泵时都以最低吸入压力来确定压缩比,以此来确定排气口的起始位置,这样就解决了压缩不足的现象.
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,它们都属于抽除式真空泵。
②喷射泵。有喷射泵与扩散泵两种形式,还有将二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,属于捕集式真空泵。
(3)按真空泵在系统中的工作职能分类
①主抽气泵。实现所要求压力的主要工作泵。
②预抽气泵。当主抽气泵不能在大气状态直接开始抽吸时,需要预抽泵先抽至某一压力,主抽气泵方能进入工作。
③前级泵。当主抽气泵不能将所抽气体直接排入大气时,需串接前级泵排送。
④维持泵。当主抽气泵完成所要求的压力停止工作后,由于系统泄漏或表面蒸发等原因,压力可能升高,因此用维持泵继续抽吸。