常用三种真空泵的原理

来源:新中佳 日期:2020/7/2 点击:129 字体:大 中 小

水环式真空泵
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液环真空泵工作原理水环真空泵(简称水环泵)是一种粗
真空泵
,它所能获得的极限真空

2000~4000Pa
,串联大气喷射器可达
270~670Pa
。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。

水环泵
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。


在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接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与
水环之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


为起点,
那么叶轮在旋转前
180°
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。


罗茨泵
的工作原理


罗茨泵
在泵腔内,有二个
“8”
字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上,由传动比为
1
的一对齿轮带动作
彼此反向的同步旋转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙,可以实现高转速运行。
由于
罗茨泵
是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空
除取决于泵本身结构和制造精度外,还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度,可将
罗茨泵
串联使用。

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。


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×
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

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%

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。

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。



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