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行業(yè)新聞

各類真空泵技術(shù)大全與說明

真空泵是用各種方法在某一封閉空間中產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。真空泵可以定義為:利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對(duì)被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。隨著真空應(yīng)用的發(fā)展,真空泵的種類已發(fā)展了很多種,其抽速從每秒零點(diǎn)幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。極限壓力(極限真空)從粗真空到10-12Pa以上的極高真空范圍。

真空區(qū)域的劃分

粗真空

105~103Pa

低真空

103~10-1Pa

高真空

10-1~10-6Pa

超高真空

10-6~10-10Pa

極高真空

<10-10Pa

 

真空泵的分類

 

按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分為兩種類型,即變?nèi)菡婵毡煤蛣?dòng)量傳輸泵。

變?nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期變化來完成吸氣和排氣以達(dá)到抽氣目的的真空泵。氣體在排出泵腔前被壓縮。 

動(dòng)量傳輸泵(分子真空泵)依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流,把動(dòng)量傳輸給氣體或氣體分子,使氣體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹凇#▎为?dú)段介紹)

變?nèi)菡婵毡糜址譃椋和鶑?fù)式,旋轉(zhuǎn)式(旋片式、滑閥式、液環(huán)式、羅茨式、螺旋式、爪形轉(zhuǎn)子式),其它型式。

各類真空泵工作壓力范圍

真空泵種類

工作壓強(qiáng)范圍(Pa)

往復(fù)式真空泵

1×105~1.3×102 

旋片式真空泵

1×105~6.7×10-1 

液環(huán)式真空泵

1×105~2.7×103 

羅茨式真空泵

1.3×103~1.3

水蒸氣噴射泵

1×105~1.3×10-1 

油擴(kuò)散泵

1.3×10-2~1.3×10-7 

鈦升華泵

1.3×10-2~1.3×10-9 

 


真空泵的規(guī)格及型號(hào)表示法

 

國產(chǎn)的各種機(jī)械真空泵的型號(hào)通常是用漢語拼音字母來表示。漢語拼音字母表示泵的類型;字母前的數(shù)字表示泵的級(jí)數(shù),單級(jí)時(shí)“1”省略;字母后邊橫線后的數(shù)字表示泵的抽速(L/S) 。

國產(chǎn)真空泵型號(hào)對(duì)照表

型 號(hào)

名 稱

型 號(hào)

名 稱

W

往復(fù)式真空泵

H

滑閥式真空泵

WY

移動(dòng)閥式往復(fù)泵

YZ

余擺線真空泵

WL

立式往復(fù)泵

ZJ

羅茨真空泵

SZ

水環(huán)泵

X

旋片式真空泵

SZB

懸臂式結(jié)構(gòu)水環(huán)泵

F

分子真空泵

SZZ

直聯(lián)式水環(huán)泵

XZ

直聯(lián)式旋片泵

 


常用真空泵技術(shù)

 

蒸汽噴射泵

濕式泵(液環(huán)真空泵、旋轉(zhuǎn)葉片泵)

干式泵(羅茨泵、螺桿泵、爪式泵)

1、蒸汽噴射泵

噴射真空泵工作原理:蒸汽噴射真空泵有一定壓強(qiáng)的工作的真空泵設(shè)備,蒸汽通過拉瓦爾噴咀,減壓增速,蒸汽的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能并以超音速噴入混合室,與被抽介質(zhì)混合,進(jìn)行能量交換,混合后的氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器,減速增壓,動(dòng)通轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能,為了減少后級(jí)泵的抽氣負(fù)荷,配置冷凝器,通過有一定溫差的兩種介質(zhì)對(duì)流,進(jìn)行熱交換,達(dá)到冷凝高溫介質(zhì)目的,排到大氣壓。

常用真空泵技術(shù)

優(yōu)點(diǎn):

缺點(diǎn):

無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件

運(yùn)動(dòng)流體供應(yīng)

可靠耐用

廢水處理

快速的抽真空

工藝過程污染

緊湊、占地面積小

故障探尋困難

工作安全

級(jí)間冷卻

低的投資成本

常為多級(jí)

適應(yīng)性強(qiáng)

在 400PaA以下結(jié)冰

結(jié)構(gòu)簡單、重量輕

 

 

2、濕式泵:液環(huán)真空泵

在圓形泵體(A)內(nèi),在相對(duì)于泵體中心線為偏心的軸上裝有一個(gè)葉輪(B)。轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪的離心作用迫使工作液通過通道(D)流向腔體周邊形成環(huán)流(C)。

泵起作用時(shí),被輸送的氣體混合物經(jīng)過中間板(E)上的吸入口(H)進(jìn)入葉輪,在泵入口處形成真空。氣體混合物充入位于液環(huán)內(nèi)徑和葉輪葉片根部之間的葉輪腔內(nèi)。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉輪葉片浸沒在液環(huán)中的程度增加,而使液環(huán)和葉輪葉片根部之間的容積減少。結(jié)果是氣體混合物受到壓縮,直至到達(dá)中間板中(K)的排放口(J)。氣體混合物通過排放口排出。

在壓縮循環(huán)過程中,熱傳遞到液環(huán)。為了使溫度保持在工作液的蒸發(fā)點(diǎn)以下,必須進(jìn)行冷卻。通過連續(xù)不斷地向液環(huán)添加冷的工作液來達(dá)到冷卻的目的。添加的工作液量與經(jīng)過排放口與壓縮氣體混合物一起排放的工作液排放量相等。氣體混合物和工作液最終經(jīng)過泵出口進(jìn)行分離。

液環(huán)泵按不同結(jié)構(gòu)可分成如下幾種類型:

(1) 單級(jí)單作用液環(huán)泵單級(jí)是指只有一個(gè)葉輪,單作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周,吸氣、排氣各進(jìn)行一次。這種泵的極限真空較高,但抽速和效率較低。 

(2) 單級(jí)雙作用液環(huán)泵單級(jí)是指只有一個(gè)葉輪,雙作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周,吸氣、排氣各進(jìn)行二次。在相同的抽速條件下,雙作用液環(huán)泵比單作用液環(huán)泵大大減少尺寸和重量。由于工作腔對(duì)稱分布于泵輪轂兩側(cè),改善了作用在轉(zhuǎn)子上的載荷。此種泵的抽速較大,效率也較高。

(3)雙級(jí)液環(huán)泵大多是單作用泵串聯(lián)而成。實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)單級(jí)單作用的液環(huán)泵的葉輪共用一根心軸聯(lián)接而成。它的主要特點(diǎn)是在較高真空度下,仍然具有較大的抽速,而且工作狀況穩(wěn)定。

(4)大氣液環(huán)泵實(shí)際是大氣噴射器串聯(lián)液環(huán)泵的機(jī)組。液環(huán)泵前面串聯(lián)大氣泵是為了提高極限真空,擴(kuò)大泵的使用范圍。

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單,制造精度要求不高,容易加工。

結(jié)構(gòu)緊湊,泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高,一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián),無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸,可以獲得大的排氣量,占地面積也小。

壓縮氣體基本上是等溫的,即壓縮氣體過程溫度變化很小。

由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面,無須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤滑,而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。

吸氣均勻,工作平穩(wěn)可靠,維修方便。

效率低,一般在30%左右,較好的可達(dá)50%。

真空度低,這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制,更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液,極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000~4000Pa。用油作工作液,可達(dá)130Pa。

封液循環(huán)、污染。

 

濕式泵:旋轉(zhuǎn)葉片泵

轉(zhuǎn)子在有柱狀膛孔的定子內(nèi) 。

轉(zhuǎn)子有兩個(gè)葉片在槽中反向滑動(dòng) 。

當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),葉片端與油潤滑定子壁接觸。

每轉(zhuǎn)一次為兩個(gè)泵吸循環(huán) —比較小的不平衡力。

優(yōu) 點(diǎn)

缺 點(diǎn)

極限壓力好

噪聲小

應(yīng)用范圍廣

油封液污染;對(duì)腐蝕很敏感;

維修費(fèi)用高;抽速范圍受到限制

不適于抽除含氧過高、有爆炸性、對(duì)泵密封油起化學(xué)作用、

及含有顆?;覊m的氣體。

 


濕式泵的主要問題:密封液體供應(yīng),污染,廢水處理,腐蝕,蒸汽壓力限制(特別是液環(huán)泵),可靠性,運(yùn)行成本。

3、干式泵

干式抽真空:沒有工業(yè)生產(chǎn)液流的污染;

深度真空,運(yùn)轉(zhuǎn)更靈活;

無廢水,無污染,(較少或)無廢棄物處理費(fèi)用;

維修成本較低;

在泵排放口立即回收溶劑;

消耗水、電、氣等費(fèi)用較低→運(yùn)行成本較低。

干式泵的成本

投資成本較高,但較低的運(yùn)行成本。

延長維修服務(wù)間隔時(shí)間和軸承壽命。

在運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi),電力消耗較低。因此,在容能比(M3/hr/kW)方面節(jié)能效果更好。

無受污染的油要進(jìn)行處理(除了齒輪箱以外)。

干式泵技術(shù):泵的類型:羅茨泵、螺桿泵、爪式泵;

螺桿泵是利用齒輪傳動(dòng)同步反向旋轉(zhuǎn)的相互嚙合而不接觸的左螺桿與右螺桿作高速轉(zhuǎn)動(dòng),利用泵殼和相互嚙合的螺旋將螺旋槽分隔成多個(gè)空間、形成多個(gè)級(jí),氣體在相等的各個(gè)槽內(nèi)(柱形等螺距)進(jìn)行傳輸運(yùn)動(dòng),但無壓縮,只有螺桿最末端的螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)氣體有壓縮作用。螺桿的各級(jí)間可形成壓力梯度,以分散壓差和提高壓縮比。各部間隙和泵轉(zhuǎn)速對(duì)泵的性能有很大影響。在設(shè)計(jì)螺桿各部的間隙時(shí),要考慮膨脹、加工及裝配精度和工作環(huán)境(如抽除含粉塵氣體等)等。

 

螺桿泵結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

通過減速或注氣來冷卻—能力降低并減少危險(xiǎn)

雙螺桿運(yùn)轉(zhuǎn);不銹鋼轉(zhuǎn)子;轉(zhuǎn)子嚙合匹配;

懸臂軸;單級(jí)壓縮;產(chǎn)生過多的熱;

有很好的液體兼容性;維護(hù)保養(yǎng)非常容易;

復(fù)雜的螺桿結(jié)構(gòu)方式。

爪式泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氣體壓縮比高、有效的氣體壓縮、工藝材料可以從泵中通過(良好的灰塵處理)、良好的蒸汽輸送和回收、能忍受熱負(fù)載、抽空到和擴(kuò)散泵交接。直接支持工業(yè)擴(kuò)散泵


動(dòng)量傳遞式真空泵

 

利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流,把動(dòng)量傳輸給被抽氣體或氣體分子,使氣體不斷地從入口傳輸?shù)匠隹诘恼婵毡谩?/p>

分子泵:牽引分子泵、渦輪分子泵和復(fù)合分子泵三大類。

噴射真空泵:水噴射泵、氣體噴射泵和蒸汽噴射泵三大類

擴(kuò)散泵:以油或汞蒸汽作為工作介質(zhì)。汞擴(kuò)散泵不帶分餾裝置,油擴(kuò)散泵有分餾裝置。

噴射真空泵(Jet Vacuum Pump)

噴射真空泵是利用液體或者氣體的高速射流攜帶被抽氣體,使被抽容器內(nèi)獲得一定真空度的一種低真空泵。

按工作介質(zhì)可分為水噴射泵、大氣噴射泵和水蒸汽噴射泵

噴射泵特點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定可靠;

可抽除含有水蒸汽、粉塵的氣體、易燃易爆氣體和腐蝕性氣體;

抽氣量大,應(yīng)用廣泛:冶金、化工、食品制造等領(lǐng)域;

缺點(diǎn):抽氣效率低,能量損失大。

水噴射泵是用水作為工作介質(zhì),通過高速射流來引射被抽氣體,使容器達(dá)到一定真空度的粗真空獲得設(shè)備。

單級(jí)泵的極限壓強(qiáng)為3.3kPa,兩級(jí)串聯(lián)可獲得好一些的真空度,主要受水飽和蒸汽壓的限制。

可單獨(dú)使用,也可作為其他真空泵的前級(jí)。

噴嘴的作用是將水的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)變成動(dòng)能,其結(jié)構(gòu)對(duì)泵的性能影響較大,常用錐形收縮型、流線型和多孔型。

吸入室一般為圓筒形,截面積為噴嘴出口面積的6-10倍。

擴(kuò)散器由漸縮段、喉管、漸擴(kuò)段組成。漸縮段使氣體順利進(jìn)入喉管(15~30o);喉管使液體與氣體均勻混合,進(jìn)行質(zhì)量遷移和能量傳遞;漸擴(kuò)段是將氣液混合介質(zhì)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?,使被抽氣體壓縮。(5~8o)

鍋爐內(nèi)的擴(kuò)散泵油經(jīng)電加熱沸騰形成蒸汽;

油蒸汽經(jīng)過導(dǎo)流管進(jìn)入傘形噴嘴,形成超音速蒸汽流;

由于存在密度梯度,油蒸汽射流上方的被抽氣體擴(kuò)散到蒸汽射流內(nèi)部,獲得動(dòng)量,被攜帶到泵壁上;

油蒸汽在水冷泵壁上冷凝,釋放出氣體,被前級(jí)泵抽走;

冷凝油滴沿泵壁流回鍋爐。

真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。

正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。

真空泵在其工作壓強(qiáng)下,應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。

了解被抽氣體成分,氣體中含不含可凝蒸氣,有無顆?;覊m,有無腐蝕性等。

真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí),應(yīng)該選各種無油泵。

真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。