真空泵的工作原理？真空泵工作原理解析
导读：真空泵的工作原理？真空泵工作原理解析
整个汽车车身上有非常之多形状不一、不同功用的零部件，而“真空泵”是干什么的？汽车真空泵已经成为一个不可或缺的关键零部件。据了解，汽车真空泵主要应用于汽车制动系统，为汽车制动系统中的真空助力器提供真空源，减轻踏板阻力，从而减小制动距离。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。下面一起看下真空泵工作原理解析吧。
真空泵工作原理解析——种类
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。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。
常用真空泵包括：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过程中必不可少的主力泵种。近年来， 伴随着我国经济持续高速发展，真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头，同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下，我国真空泵行业实现了持续稳定地快速的发展。
真空泵工作原理解析——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&tim es 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。
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。
真空泵的好坏决定于其机械结构和油的质量，使用真空泵时必须把它保护好。如果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，从而降低了抽空效能，如果是酸性气体，那就会腐蚀油泵，如果是水蒸气就会使油成乳浊液而抽坏真空泵。
真空泵工作原理解析——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。
6、向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油应及时更换或补充。
7、检查真空泵管路及结合处有无松动现象。用手转动真空泵，试看真空泵是否灵活。
8、重新装配后应进行试运行，一般须空运转2小时并换油二次，因清洗时在真空泵中会留有一定量易挥发物，待运转正常后，再投入正常工作。
9、开动电机，当真空泵正常运转后，打开出口压力表和进口真空泵，视其显示出适当压力后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况。
10、尽量控制真空泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证真空泵在最高效率点运转，才能获得最大的节能效果。
11、真空泵要停止使用时，先关闭闸阀、压力表，然后停止电机。
12、真空泵在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35C,最高温度不得超过80C。
13、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。
14、经常调整填料压盖，保证填料室内的滴漏情况正常(以成滴漏出为宜)。定期检查轴套的磨损情况，磨损较大后应及时更换。
15、真空泵长期停用，需将泵全部拆开，擦干水分，将转动部位及结合处涂以油脂装好，妥善保管。真空泵在寒冬季节使用时，停车后，需将泵体下部放水螺塞拧开将介质放净。防止冻裂。
汽车的真空泵装置地位如此重要，不好好保养怎能行？也是希望大家认真阅读以上内容，不定哪天就会用到了。对于真空泵漏油到底需不需要更换，其实在面对不一样的问题时候应该用采用不一样的解决办法，而不是一致出现问题就更换，有些可能只是一个小零件坏了或者老化了，所以具体情况具体分析。以上就是我分享的关于真空泵工作原理解析的相关信息。
@2019
S=2.303V/tLog(P1/P2)其中：S为真空泵抽气速率(L/s)V为真空室容积（L）t为达到要求真空度所需时间(s)P1为初始真空度(Torr)P2为要求真空度(Torr)例如：V=500L t=30s P1=760Torr P2=50Torr则：S=2.303V/t Log(P1/P2)=2.303x500/30xLog(760/50)=35.4L/s
扩展资料：
机械选择
⑴真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许，应选择无振动的泵或者采取防振动措施。
⑵了解被抽气体成分，气体中含不含可凝蒸气，有无颗粒灰尘，有无腐蚀性等。选择真空泵时，需要知道气体成分，针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备，如冷凝器、除尘器等。
⑶真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。
⑷正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。
⑸真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。
⑹正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：2BV系列水环真空泵工作压强范围760mmHg~25mmHg（绝压），在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化（详细变化情况参照泵的性能曲线），其稳定的工作压强范围为760~60mmHg。因而，泵的工作点应该选在这个范围之内较为适宜，而不能让它在25~30mmHg下长期工作。
⑺真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。如果环境不允许有污染，可以选无油真空泵，或者把油蒸气排到室外。
⑻真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：某真空干燥工艺要求10mmHg的工作真空度，选用的真空泵的极限真空度至少要2mmHg，最好能达到1mmHg。通常选择泵的极限真空度要高于真空设备工作真空度半个到一个数量级。
⑼真空泵的价格、运转及维修费用。
参考资料来源：百度百科-真空泵
其真空度一般
油式真空泵主要是用油密封工作腔来完成真空作业
其真空度高
干式真空泵主要是用两个密合转子旋转压缩来完成真空作业
其真空度较高
因为真空泵是抽气体的所以比较的时候是在同一抽速下比较容易理解
具体设计的使用环境
工作要求
所选择的泵种类也不相同
很多工艺只
有一种泵适合，所以要有业内人士帮你选择比较好。
真空泵的作用是抽真空，抽出工艺系统中的气体而满足使用要求
真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空浸渍、真空干燥及真空冶炼等
采用干式真空泵，泵内不仅不存在润滑油，而且亦不存在废液处理的问题。但是泵腔内没有油，就使得泵腔内部的间隙无法保持密封，而且还失去了用于控制温度的传热介质，这对干式真空泵带来很大的挑战。
早期的干泵是由几级罗茨型转子或几级爪型转子串联而成，它们在泵腔内没有任何接触，用同步齿轮带动二个平行的转子轴，由于泵腔内没有任何液体，所以内部间隙要尽可能保持很小，以减少气体的返流。但是这个很小的间隙对于工艺颗粒的堆积显得十分敏感，目前解决这个问题的办法就是：从泵的入口充入惰性气体将它冲刷掉，或者用惰性气体来稀释可凝性的腐蚀气体。
干泵在半导体行业应用成功，亦激励干泵制造商将干泵引入化学工业，虽然干泵价格昂贵，但运行成本较低，特别是没有废液处理问题，对环境和健康十分有利。目前各种类型的干泵很多，包括涡旋泵、隔膜泵、干式旋片泵、罗茨型干泵、爪式干泵和螺杆真空泵。在化工行业应用中占主导地位的是罗茨型干泵、爪式干泵和螺杆真空泵。
1 罗茨型干泵
罗茨型干泵是属于较大型的干式真空泵，在化学工业有着广泛应用。该泵是由三级三叶型罗茨转子串联组成，它们装在同一根轴上，各级转子之间由中隔板隔开，形成各级泵腔，上一级排气口连到下一级进气口，各级串联进行抽气。各级转子的直径和形状是相同的，各级转子的宽度向高压侧方向变窄，但是这种设计均需要级间冷却，亦即上一级排出的气体通过热交换器后冷却后再进入到下一级的入口，如图8所示。这种三叶型的罗茨型干泵虽然可以减少气体返流，但是被抽气体要经过曲折路程才能排出到泵外，容易造成工艺物料堆积在泵腔内，而且颗粒杂质也不容易直接排出到泵外。罗茨型干泵可以从大气抽到10Pa，抽速为（36～60）升/秒。
图8 罗茨型干泵
2 爪式干泵
爪泵在1930年就己经研究成功，并首次用于压缩机行业，这种爪式转子的特点是在高压下具有高的压缩比。爪式转子还具有两个功能：一是用来截获、输送以及压缩气体，另一个就是像阀门一样，在适当的时间打开和关闭吸气口和排气口。目前这种泵的设计结构大都是由一级罗茨转子与三级爪式转子串联而成，罗茨转子作为高真空级，爪形转子作为压缩排气级，如图9所示。
图9 单爪式泵
这种爪式干泵早期应用于半导体的溅射、刻蚀、离子注入及PCVD薄膜制备等领域时，由于在工艺过程中会生成大量微小颗粒或反应生成的腐蚀性介质，可以通过向泵口引入惰性气体进行清洗，以防止微小颗粒在泵腔内沉积，同时亦降低腐蚀性气体的浓度。爪型泵己经在化工行业的蒸发、蒸馏、干燥、浓缩等领域应用。这种爪型泵的极限压力为（1～10）Pa，抽速为（25～140）L/s。
3 螺杆真空泵
螺杆真空泵是20世纪90年代初出现的一种理想的泵种，具有抽速范围宽广、结构简单紧凑、泵腔内无摩擦组件、能耗低、无废液排放以及运行成本低等一系列优点，因而在半导体、光伏产业、化工、制药、石化、空间模拟、低压风洞等领域到广泛应用。
螺杆真空泵的工作原理：由一对同步齿轮带动逆向旋转的螺杆，在螺杆与螺杆之间、螺杆与泵腔之间均有一定的间隙，没有任何金属与金属之间的接触。于是螺杆在旋转过程中就将被抽气体从进气口吸入并排出到排气口，见图10。
图10 螺杆真空泵断面图
早期的螺杆真空泵是等螺距，为了降低能耗、降低泵腔内的温度，又开发了变螺距的螺杆真空泵。其中一种螺杆是由二段螺距大小不等的螺杆拼接而成，另外一种就是螺距连续变化的螺杆真空泵，螺杆是由一个整体材料加工制作而成，各种不同的螺杆设计见图11所示。
图11 各种不同的螺杆设计
变螺距真空泵的最大优点就是比等螺距螺杆真空泵节能30％，排气温度亦较低。图12和图13分别为等螺距与变螺距的P-V图。
图12 等节距螺杆P—V图
图13 变节距螺杆P—V图
与罗茨型干泵和爪式泵相比，螺杆真空泵被抽气体在泵内的路程很短（见图14、15、16），很少受到扰动，可以迅速排出，因而微小的颗粒杂质不易积累在泵内。
图14 多级罗茨式
图15 罗茨+爪式
图16 干式螺杆泵
另外，螺杆真空泵的抽速特性较好，有效工作压力范围很宽，在大气到100Pa时仍有较高抽速（见图17）。
图17 抽速特性比较
由于螺杆真空泵大多数是用于抽除腐蚀性或危险性气体，为了防止泵腔和螺杆被腐蚀或生锈并延长泵的使用寿命，根据不同的应用可选择下列不同的涂层：
PTFE(聚四氟乙烯)涂层：
●耐化学性能好；
●涂层寿命较短；
●熔点低于300℃；
●耐磨性较差。
NIFA涂层：
●2个涂层（Ni+PFA），第一层Ni（15～20）μm，第二层PFA（25～35）μm(可溶性聚四氟乙烯)；
●对所有的化学物质均具有良好的耐腐蚀性；
●耐机械划伤的性能好；
●即使PFA涂层磨损，仍然有Ni涂层保护基体材料。
NIFLON涂层：
●1个涂层（PTFE溶于化学镀Ni）15～20μm；
●良好的耐磨性；
●对基材具有良好的结合力；
●对极大多数化学物质具有良好的耐蚀性；
●耐机械划伤；
尽管螺杆真空泵有涂层保护，但是仍然要避免腐蚀性介质冷凝在泵内，因此正确的操作使用和日常维护仍然十分重要——
在启动螺杆泵以前，首先要从泵的入口充入惰性气体，运行半小时，使泵腔内的温度升高，以防止被抽气体冷凝在泵腔内；
在螺杆泵停机以前，亦要从泵的入口充入惰性气体，运行半小时，以彻底清除泵腔内的残余物质；
如果工艺物质堆积在泵腔内，造成再启动困难或启动电流过大，则需要在停泵情况下，关闭主阀，打开排气口，用水蒸汽进行冲刷，直到泵可以灵活转动为止；
最后，由于螺杆泵在化工行业使用工况比较恶劣，必须根据使用说明书的要求进行日常维护。
结语
液环泵结构简单，运动部件少，操作、维护都十分简便，而且价格亦较低廉。螺杆真空泵虽然价格比较昂贵，但性能十分优越，运行费用亦低，不存在废液排放问题，既节能又环保。所以上述两种真空泵最适合于化工工艺应用。
