普旭真空泵的真空泵原理
在带有吸气阀和排气阀的圆形泵体(定子)内,装有一个偏心转子和在转子槽中靠离心力运动的三片叶片,这些叶片将泵分成三部分,它们的容积随阗转子的转动,周期性地变化,完成气体的抽吸,压缩,排出过程,从而使抽吸口处的气体被抽吸,形成真空。
一、2X型旋片式真空泵(简称旋片泵)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%。
二、2X型旋片真空泵工作原理如下:
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。
三、根据工作原理对真空泵进行分类
现分述如下:
(一)、气体传输泵(真空泵的工作原理)
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。
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,而把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)抛向泵壳形成泵壳同心的液环,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。它属于旋转变真空泵。机械增压泵即为这种型式的真空泵。
2、动量传输泵(真空泵的工作原理)
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。
⑴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动量,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组合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)效应的压力降产生的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵,适于在粘滞流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蒸气喷射真空泵:以蒸气(水、油或汞等蒸气)作为工作介质的喷射真空泵。
(3)扩散泵:以低压高速蒸气流(油或汞等蒸气)作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸气射流中,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,使蒸气压强较低的工作液蒸气进入高真空工作的喷嘴,而蒸气压强较高的工作液蒸气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型式。
(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。
(二)、气体捕集泵(真空泵的工作原理)
这种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,有以下几种型式。
1、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。
2、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。升华泵即属于这种型式。
3、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。
4、低温泵
利用低温表面捕集气体的真空泵
液环真空泵有很多种系列的,例如2BV系列液环真空泵,2BE系列液环真空泵,2SK系列液环真空泵,SK系列液环真空泵,SZ系列液环真空泵。
用来较高真空的真空泵(机械增容泵)使不得直排大气,如直排大气会造成罗茨真空泵吸气口与排气口压差太大,从而使罗茨真空泵过载,如复杂加大真空泵电机功率又会造成真空泵过热致使罗茨真空泵旋子之间的微弱间隙很快因热收缩而卡死。
为保障真空泵能达成较高真空务必保障真空泵旋子之间的间隙。因而真空泵运用时务必设有前级泵,用前级泵将零碎内压力抽至定然规模内时再启动真空泵,如此能够防止真空泵过载。
扩展资料:
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。
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。
参考资料来源:百度百科-真空泵
一、产生和优点
目前各种真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响,一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求,因此近年来干式真空泵市场需求量很大,真空获得产品已经出现更新换代的局面,大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。国外几乎每一家较大的真空公司都生产各种不同型式的干式真空泵.螺杆真空泵属于非接触型干式泵,是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种,以其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点。
干式螺杆真空泵由于其优越的性能,在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备,日本在螺杆压缩机基础上,很早就研发出了真空泵的多头转子型线,并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线,并在转子和机体冷却方面做了很多研究。螺杆泵的技术关键问题。中国的威海智德真空科技有限公司在2008年也将螺杆真空泵的生产进入批量化生产,在化工制药等行业得到很好的应用。
二、主要结构
传动轴连接主动转子,通过同步齿轮带动从动转子旋转,在壳体上开有冷却水通道,用来冷却转子和排气口温度,同步齿轮及轴承用油润滑,轴承和壳体内部通过密封件来密封以达到无油的效果。干式螺杆真空泵同无油螺杆压缩机在密封和润滑上结构类似,一般真空泵的排气端用机械式密封件,进气侧通常用双唇形密封件。在传动方式上,目前通用的是直连电机,用联轴器与转子连接,极少数用皮带或者传动链传动。 等螺距螺杆泵由于无内压缩过程,排气温度非常高,如冷却效果不好,会造成转子和机壳变形,影响抽气效果。冷却机壳是必不可少的一个环节,水冷是最常见的方法,在机壳本体、轴承外侧通冷却水,可以达到冷却壳体进而冷却转子的目的。
三、国内外生产公司概况
1、威海智德真空科技有限公司是中国最早研发干式螺杆真空泵的企业,从2004年起便开始进行型线与结构性能方面的研究。在2007年国内干式螺杆真空泵的市场基本被国外厂家占据的时候,公司投入大量资金将该产品转入批量化的生产,并得到国家的大力支持获得各类省级国家级科技奖项和资金。公司生产的GENT干式螺杆真空泵极限真空更高,消耗功率更低,具有节能,免维修等优点。它是油封式/喷射式/水环式真空泵的更新换代产品,在国内各大制药和化工企业得到大量应用。针对不同工艺条件,其过流部件(即转子和泵体等与气体接触的部分)均有防腐涂层,包括镍磷涂层和PTFE两种。
2、德国莱宝公司在2002年底正式推出的SREWLINE系列螺杆式无油压缩真空泵是一种专门为工业应用(非半导体应用)设计的干式泵,它是一种全新的设计,是专门用来解决工业应用中艰苦的真空问题,如粉尘、焦油等。此泵也是采用变螺距转子,有内压缩过程,泵腔内无轴承和密封,大大降低了故障率,泵腔内没有内部阀门,因而耐粉尘和焦油能力强,此泵的螺杆采用内部中空冷却,可以降低转子温度和热变形,螺杆寿命长。
3、德国普旭公司的COBRAN系列螺杆泵,制程工艺最理想的真空泵,特别适用于化工和制药行业的各工艺流程。普旭是世界上最大的真空泵、鼓风机和压缩机的供应商之一,真空泵的质量较高,相比其他厂家,在欧洲市场占有率极高,价格偏贵。
4、德国里奇乐的VSA/VSB系列,VSA系为等螺距转子,市场评价较好,性能稳定。VSB系列是变螺距转子设计(非线型齿形设计),同其他几家一样,通过内压缩来改变泵的功耗和排气温度,不用两级压缩中间冷却,单级即可实现很高的真空度。在密封件上做了改进,静态密封元件优选Viton材料,在有特殊要求的情况下选择PTFE或者添加有PTFE的密封件。动态密封元件在真空泵吸入侧用双密封唇;真空泵排气侧用简单的带有防止气体外溢的密封圈,以防止固体物质进入泵内。
往复泵的工作原理,如图2所示。泵的主要部件是气缸1及在其中做往复直线运动的活寨2。活寨的驱动是用曲柄连杆机构3来完成的。除上述主要部件外还有排气阀4和吸气阀5。
泵运转时,在电动机的驱动下,通过曲柄连杆机构的作用,使气缸内的活塞做往复运动。当汪室在等舸内从存端向右端话动时。由于气缸的左腔体积不断增大,气缸内气体的密度减少,而形成抽气过程,此时容器中的气体经过吸气阀5进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时,气缸内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动,此时吸气阀5关闭。气缸内的气体随着活塞从右向左运动而逐渐被压缩,当气缸内气体的压强达到或稍大于一个大气压时,排气阀4被打开,将气体排到大气中,完成一个工作循环。当活塞再自左向右运动时,又吸进一部分气体,重复前一循环,如此反复下去,直到被抽容内的气体压力达到要求时为止。
在实际应用中,为了提高抽气效率,泵多半采用双作用气缸,即活塞能在两个方向(往复)上同时进行压缩和抽气,这主要是依靠配气阀门来实现的。国产的w型往复泵即是单级的双作用泵。
一、指代不同
1、真空泵:指利用机械、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。
2、水泵:是输送液体或使液体增压的机械。将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加。
二、特点不同
1、真空泵:泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制,转子装配方便,泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便,润滑机构也相对复杂。
2、水泵:水泵开动前,先将泵和进水管灌满水,水泵运转后,在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下,叶轮流道里的水被甩向四周,压入蜗壳,叶轮入口形成真空,水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。
三、用途不同
1、真空泵:广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。
2、水泵:主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等。也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
参考资料来源:百度百科-真空泵
参考资料来源:百度百科-水泵
1、工作原理是气体由管路经阀门进入真空泵或压缩机,然后经导气弯管排入气水分离器中,经气水分离器排气管排出。
2、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,与真空泵组成机组真空度可达1~600Pa。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。
一、旋片式真空泵结构:
旋片式真空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。
旋片式真空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。旋片式真空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。
旋片式真空泵原理图:
旋片泵的旋片把转子、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。
旋转式真空泵工作原理:
1、液环真空泵工作原理:
液环真空泵常用的有水环真空泵和纳西泵。它主要用于抽吸气体,特别在抽吸腐蚀性气体时更为常用。
在泵体中装在适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时,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壳相切,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)。此时叶轮轮壳与水环这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。如果以叶轮的下部零度为起点,那么叶轮在旋转前180度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,气体更被排出泵外。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。
纳西泵的作用原理和水环真空泵一样,但是由于叶轮是在椭圆型壳体中旋转,在长轴方向的液环与叶轴间形成两个月牙形空间,叶轮旋转时就反复靠近和离开液环,空间也就反复缩小和扩大。这样,就可不断地将液体压出和吸入。
2、滑阀真空泵工作原理:
另一种典形的旋转真空泵为滑阀真空泵,泵壳内装一偏心的转子。转子上有若干槽,槽内有可以滑动的滑片。转子转地槽内的滑片向四周伸出,不与泵壳接触。气体于滑片与泵壳所包围的空间扩大的一侧吸入,于二者所包围的空间缩小的它侧排出。滑片真空泵所产生的低压可达0、06Pa。相比旋片真空泵运行更加稳定,耐用性更强。
3、喷射式真空泵工作原理:
喷射泵是利用流动时的动能与静压能相互转化的原理来吸送流体的,工作液体可以是蒸汽,也可以是液体。
喷射泵由工作喷嘴和扩压器及混合室相连而组成。工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。工作蒸气在高压下以很高的速度从喷嘴喷出,在喷射过程中,气流通过喷嘴可将静压能转变为动能。工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差,使工作蒸汽在管道中流动。
在这个特殊管道中,蒸汽经过喷嘴的出口到扩压器入口之间的这个区域(混合室),由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强和泵出口处所能承受的最大压强(反压强)低很多。此时,被抽气体吸进混合室,工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换,把工作蒸汽静压能转变来的动能传给被抽气体,混合气流在扩压器扩张某而产生正激波,波后的混合气流速度降为亚音速,混合气流的压力上升。亚音速的气流在扩压器的渐扩流动时是降速增压的。混合气流在扩压器出口处,压力增加,速度下降,而后从压出口排出。故喷射泵也是一台气体压缩机。