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。
一、涡旋式真空泵的基本特点
涡旋式真空泵由涡旋式压缩机演变而来,机构原理较早由法国人Cruex于1905年发明,但受限于当时的工艺技术并未应用于实际,直到上世纪80年代前后才应用于真空技术领域。其结构简单,零部件少;间隙小、泄漏率小,具有较高的压缩比,在较宽压力范围内有稳定的抽速;并且其压缩腔内容积的变化是连续的,因而驱动力矩变化小,功率变化小;振动噪声小,无需冷却水与润滑油,维护简单,可靠性高。
由于涡旋式真空泵自身型线的特点,一般情况下,涡旋式真空泵泵的抽速不超过1000L/min;抽速大于4L/s的涡旋泵一般采用双侧涡旋结构,而抽速小于4L/s的则多采用单侧涡旋结构,极限真空在1Pa左右。
二、涡旋式真空泵的工作原理
涡旋真空泵的工作腔是由一对型线共轭的涡旋盘副啮合安装组成。涡旋盘就是在盘面开有一个或几个渐开线螺旋槽的涡旋型盘状结构体。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交错组装在一起,动、静盘之间由防自转机构保证180°相位差,这样组成的一对涡旋盘副构成了无油涡旋真空泵的抽气机构。
静涡旋盘与动涡旋盘彼此之间在几条直线(在横截面上是几个点)上接触形成几对月牙形封闭腔,动涡旋盘在曲轴的驱动下绕静涡旋盘的涡旋体中心运动,接触点沿涡旋曲面移动实现吸气、压缩与排气。
在电机的带动下,曲轴每转一圈,就有一组新的月牙封闭腔形成,从而实现涡旋真空泵的吸气、压缩、排气循环,对被抽气体形成包容和强制输送。
通过动图我们可以更直观的了解涡旋式真空泵转子的运行模式。
三、涡旋式真空泵的结构特点
涡旋式真空泵的结构简单,主要由5个部件组成
①动静涡旋盘副与基座;②曲轴;③密封件;④防自转机构;⑤电机涡旋真空泵结构
涡旋式真空泵的主要运动件只有动涡旋盘,动力传递简单,相同尺寸下运动半径小,所以其具备了结构简单紧凑、运行平稳,几乎无磨损,消耗功率小等特点,这是其他类型的干式真空泵所不具备的。
涡旋式真空泵抽速较小,同时也不适宜用于有毒、易燃易爆气体、腐蚀性气体及药品、溶剂、粉状体等介质工况环境。因此目前涡旋式真空泵较多应用于分析仪器、半导体芯片生产线、液晶显示器生产线和科研设备上。因其可以直接在大气压下启动,很多时候作为分子泵与小型低温泵的前级泵出现。
水环式真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000-4000帕,串联大气喷射器可达270-670帕。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1-2X105帕表压力。
水环真空泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。
由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,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,水环泵应用日益增多。
泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了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毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端(实际上叶片在水环内有定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙空间,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为起点,那么叶轮在旋转前180度时,小腔面积由小变大,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,气体便被排出泵外。
综上所述,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。
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101325-1.33X10-2(帕)属于低于真空泵。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。旋片泵有单级和双吸两种。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。
旋片泵抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为1333帕、1.33帕和1.33X10-1 (帕)下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。
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。
实验室真空泵的保养
1.包括数量多溶剂的事物请首先在烘箱或则干燥箱中去掉除掉大多的溶剂后,再运用真空泵抽真空。
2.水会腐蚀真空泵,所以含水的事物严禁运用真空泵抽真空。
3.扫除净尽调速器内腔、喷真空泵内腔的防锈油,参加规定牌号的润滑油油。
4.燃油管路里的防锈油也应在运用前扫除净尽,将燃油接入喷真空泵管路,不停地转动喷真空泵凸滑轮,直到出油阀紧座喷出干净的燃截止。
5.燃油选用合理。
6.务必运用标号合宜的燃油。
7..运用的燃油务必整洁,不能包括不论什么杂质和养分。
8.按准确的顺着次序运用抽气机,以避免倒吸现象发生。
9.运用完真空烘箱或者高温干燥箱后,必须做好保洁办公,擦整洁真空烘箱或者高温干燥箱的玻璃窗。
10.擦净外表防锈油。
使用真空泵时必须注意下列几点:
在蒸馏系统和真空泵之间,必须装有吸收装置。
蒸馏前必须用水泵彻底抽去系统中有机溶剂的蒸气。
如能用水泵抽气的,则尽量用水泵,如蒸馏物质中含有挥发性物质,可先用水泵减压抽降,然后改用油泵。
减压系统必须保持密不漏气,所有的橡皮塞的大小和孔道要合适,橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃涂上真空油脂。
空泵吸入的如果是腐蚀性气体,会与油发生化学反应,腐蚀泵内零件;吸入空气中往往含有水汽冷凝水,引起真空泵油的乳化并使金属腐蚀,所以要求具有良好的抗腐蚀和抗乳化性。
主要要求真空泵中不携带轻质组分,以免影响油品的饱和蒸气压。
极限压力是真空泵油重要的使用性能指标以了解在最低真空极限压力下真空泵的极限压力。
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