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。
常见真空泵的种类及原理性能
1、旋转式机械泵
以油封式真空泵为例加以介绍。
构造:偏心轴转子,固定翼,油。旋转动力是电机。
原理:转子紧贴泵壁内侧旋转。固定翼随之下移,转子到达油面后,空气被压缩,压缩后的空气压力高于外界大气压之后从排气口排出。
特征:排气能力由压缩比决定,可达0.1Pa程度。操作简单。可以从大气压状态下启动。油要蒸发。为了避免油或其它液体进入真空腔内,不用油或其它液体的干式真空泵正在成为主要的旋转式机械泵。
2、分子泵
构造:电机驱动的高速旋转叶片,泵壁上固定的固定叶片。
原理:每分钟旋转数万次的高速旋转叶片撞击气体分子,被撞击的气体分子碰撞到固定叶片后又被弹到下一个旋转叶片上,最终被送到排气口。旋转叶片和固定叶片的方向相反,使分子难于逆行。这种排气方式,排气速度不因气体种类而变。
特征:不用油,工作环境清洁,可到达10-10Pa的真空度。排气速度不受气体种类影响。构造复杂,价格昂贵,高速旋转,要注意安装要求。有振动。需要和其它初段排气泵组合。
3、离子泵
构造:强磁铁,蜂窝状阳极,钛(Ti)阴极。
原理:通过溅射现象,使Ti离子化,Ti离子化学反应活性高。和气体分子反应之后生成化合物。一部分气体分子也离子化之后向阴极加速,使阴极的Ti被溅射后,一部分离子进入阴极内部。
特征:能达到超高真空(10-10Pa)。需要和其它初段排气泵组合。有一定寿命。
4、Ti升华泵
构造:加热电阻丝、Ti材料(线或球)。
原理:通过加热电阻丝,使Ti升华。因为Ti化学反应活性高、立刻和周围的气体分子反应而生成稳定的化合物。反应生成的化合物吸附在真空腔内壁上、从而达到降低气压的效果。如果升华后的Ti吸附在较大面积的内壁上、则产生巨大的排气速度。比如1平方米的面积上吸附Ti原子的话、对氮气而言、可达到24000升/s的排气速度。在压力较高时(>10-3Pa)、排气速度大大降低。因此需要和其他排气泵组合使用。
特征:排气速度大。没有运动部分,没有振动。需要和其它初段排气泵组合。有一定寿命。
5、低温泵
构造:冷冻机、液态He。
原理:利用气体在超低温表面凝结而达到排气效果。
特征:能达到超高真空(10-11Pa)。排气速度快。安装方向不受限制。
真空泵是指利用机械、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。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。
真空泵使用要点
1.真空泵用于抽洁净气体,不能抽有毒、易燃、易爆、腐蚀性气体或者蒸汽、化学品、溶剂及粉末等。如易燃气体、含国家特殊化学品规定成分的特殊或高浓度强酸强碱性气体、或半导体工艺中高浓度气体、有机溶剂、结晶气体等。这些气体容易使轴承失效。
2.进气温度必须低于50℃,否则在被抽真空室与泵进气口之间必须加冷阱,降温至低于50℃。
3.抽含有水蒸汽的气体时,要打开气镇阀抽气,被抽气体水蒸汽含量要求在23克/日以下。如果超过此极限,将会缩短气镇阀寿命。
4.真空泵不能在腐蚀性、易燃、易爆气体或蒸汽环境中工作,否则会有爆炸、火灾等危险。
5.不要由一两个人移动此泵。此由专业人员搬运、安装、配置、配线、操作、维护和检查,否则会有触电、受伤或者泵甚至被抽真空室损坏的危险。
6.不要继续使用已经损坏的泵,否则会有受伤、触电甚至被抽系统损坏等危险。
7.检查确定此泵安全接地。
8.此泵工作过程中或刚停机时不要接触泵电机或金属部件(因为工作时很热,最高可能达到70℃)。如确实需要接触,采取必要防护措施防止受伤。
9.必须安装电机保护开关。
10.不要刮碰进气口与排气口法兰,以免损坏法兰口,导致真空度上不去。
11.在进气口处装截止阀。真空泵停止后进气口处真空度降低,是因为排气口处的大气返至进气口处,不是真空泵的原因。如要保证真空室内的真空度,要在真空室与泵之间安装截止阀。
12.排气口处要接排气管,以防灰尘进入泵内。
无油隔膜真空泵是一种无需任何油作润滑既能运转工作的机械真空泵。它具有结构简单、操作容易、维护方便、不会污染环境等优点。
无油隔膜真空泵是高精度色谱仪器、旋转蒸发仪等配套使用的理想产品,主要用于药物分析、精细化工、生物制药、食品检验、刑侦分析等领域,耐用性好,是抽真空,压缩,两用真空泵,是一种应用范围非常广泛获得真空的基本设备。
无油隔膜真空泵的工作原理:
和一般容积泵相同,无油隔膜真空泵由定子、转子、旋片、缸体、电机等主要零件组成。带有旋片的转子,偏心地安装在定缸内,当转子高速旋转时,转子槽内四个径向滑动旋片将泵腔分隔成四个工作室,由于离心力作用,旋片紧贴在缸壁,把定子进排出口分离开来,周而复始运转,进行变容,将吸入气体,从排气口排出,从而达到抽气目的。
无油隔膜真空泵为蒸发、蒸馏、结晶、干燥、升华、过滤减压、脱气提供真空条件,以及溶媒回收、为各种剧毒,易燃易爆、强酸、强碱抽取,使用范围广泛。
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