簡介

真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空

的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。其廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。

發展

隨著真空應用的發展，真空泵的種類已發展瞭很多種，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。隨著真空技術在生產和科學研究領域中對其應用壓強范圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統共同抽氣後才能滿足生產和科學研究過程的要求，由於真空應用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬，因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用於所有的工作壓力范圍，隻能根據不同的工作壓力范圍和不同的工作要求，使用不同類型的真空泵。為瞭使用方便和各種真空工藝過程的需要，有時將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機組型式應用。常用真空泵包括乾式螺桿真空泵、水環泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經濟各行業應用真空工藝過程中必不可少的主力泵種。近年來，伴隨著我國經濟持續高速發展，真空泵相關下遊應用行業保持快速增長勢頭，同時在真空泵應用領域不斷拓展等因素的共同拉動下，我國真空泵行業實現瞭持續穩定地快速的發展。

特點

(1)在較寬的壓力范圍內有較大的抽速；

(2)轉子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運轉平穩。轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅動功率，從而可實現較高轉速；

(3)泵腔內無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統的污染；

(4)泵腔內無壓縮，無排氣閥。結構簡單、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感；

(5)壓縮比較低，對氫氣抽氣效果差；

(6)轉子表麵為形狀較為復雜的曲線柱麵，加工和檢查比較困難。

結構

（1)泵總體結構型式

真空泵的泵體的佈置結構決定瞭泵的總體結構。

立式結構的進、排氣口水平設置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運轉時穩定性差，故這種型式多用於小泵。

臥式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為瞭真空系統管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進、排氣方向是相互垂直的。此時，排氣口可以從左或右兩個方向開口，除接排氣管道一端外，另一端堵死或接旁通閥。這種泵結構重心低，高速運轉時穩定性好。一般大、中型泵多采用此種結構。

泵的兩個轉子軸與水平麵垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制，轉子裝配方便，泵占地麵積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機構也相對復雜。

（2)泵的傳動方式

真空泵的兩個轉子是通過一對高精度齒輪來實現其相對同步運轉的。主動軸通過聯軸器與電機聯接。在傳動結構佈置上主要有以下兩種：其一是電動機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動轉子由電動機端齒輪直接傳過去帶動，這樣主動轉子軸的扭轉變形小，則兩個轉子之間的間隙不會因主動軸的扭轉變形大而改變，故使轉子之間的間隙在運轉過程中均勻。這種傳動方式的最大缺點是：a.主動軸上有三個軸承，增加瞭泵的加工和裝配難度，齒輪的拆裝及調整也不便；b.整體結構不勻稱，泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側。

分類

按其工作原理基本上分為氣體輸送泵和氣體捕集泵兩種類型。氣體輸送泵包括：1、液環真空泵（水環式真空泵）2、往復式真空泵3、旋片式真空泵4、定片式真空泵5、滑閥式真空泵6、餘擺線真空泵7、乾式螺桿真空泵8、羅茨真空泵9、分子真空泵10、牽引分子泵11、復合式真空泵12、水噴射真空泵13、氣體噴射泵14、蒸汽噴射泵15、擴散泵等。氣體捕集泵包括：吸附泵和低溫泵等

氣體傳輸泵

氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以達到抽氣目的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型：

變容真空泵

利用泵腔容積的周期性變化來完成吸氣和排氣過程的一種真空泵，氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往復式及旋片式兩種：

（1）往復式真空泵：是利用泵腔內活塞做往復式運動，將氣體吸入、壓縮並排出。因此，又稱為活塞式真空泵。

（2）旋片式真空泵：是利用泵腔內活塞做旋轉運動，將氣體吸入、壓縮並排出。旋轉真空泵又有如下幾種形式：

①油封式真空泵：它是利用油類密封各運動部件之間的間隙，減少有害空間的一種旋轉變容真空泵。這種泵通常帶有氣鎮裝置，故又稱氣鎮式真空泵。按其結構特點分為如下五種形式。

a旋片式真空泵：轉子以一定的偏心距裝在泵殼內並與泵殼內表麵的固定麵靠近，在轉子槽內裝有兩個（或兩個以上）旋片，當轉子旋轉時旋片能沿其徑向槽往復滑動且與泵殼內壁始終接觸，此旋片隨轉子一起旋轉，可將泵腔分成幾個可變容積。

b.滑閥式真空泵：在偏心轉子外部裝有一個滑閥，轉子旋轉帶動滑閥沿泵殼內壁滑動和滾動，滑閥上部的滑閥桿能在可擺動的滑閥導軌中滑動，而泵腔分成兩個可變容積。

c.定片式真空泵：在泵殼內裝有一個與泵內表麵靠近的偏心轉子，泵殼上裝有一個始終與轉子表麵接觸的徑向滑片，當轉子旋轉時，滑片能上下滑動將泵腔分成兩個可變容積。

d.餘擺線式真空泵：在泵腔內偏心裝有一個型線為餘擺線的轉子，它沿泵腔內壁轉動並將泵腔分成兩個可變容積。

e.多室旋片式真空泵：在一個泵殼內並聯裝有由同一個電動機驅動的多個獨立工作室的旋片真空泵。

②乾式螺桿真空泵：它是一種不用油類（或液體）密封的變容真空泵。

③液環式真空泵：帶有多葉片的轉子偏心裝在泵殼內，當它旋轉時，把液體（通常為水或油）拋向泵殼內形成泵殼同心的環液，環液同轉子葉片形成瞭容積周期性變化的幾個小容積，故亦稱旋轉變容真空泵。

④羅茨真空泵：泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的雙葉形或多葉形的轉子，轉子間、轉子同泵殼內壁之間均保持一定的間隙。它屬於旋轉變容真空泵。機械增壓泵即為這種形式的真空泵。

動量傳輸泵：這種泵是依靠高速旋轉的葉片或高速射流，把動量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續不斷地從泵的入口傳輸到出口。具體可分為下述幾種類型。

（1）分子真空泵：它是利用高速旋轉的轉子把能量傳輸給氣體分子，使之壓縮、排氣的一種真空泵。它有如下幾種型式：

①牽引分子泵：氣體分子與高速運動的轉子相碰撞而獲得力量，被送到出口，因此，是一種動量傳輸泵。

②渦輪分子泵：泵內裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉子，它在定子圓盤（或定片）間旋轉。轉子圓周的線速度很高。這種泵通常在分子流狀態下工作。

③復合分子泵：它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯起來的一種復合式分子真空泵。

（2）噴射真空泵：它是利用文丘裡（VENTURI）效應的壓力降生產的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵，適於在粘滯留和過渡流狀態下工作。這種泵又可詳細地分成以下幾種：

①液體噴射真空泵：以液體（通常為水）為工作介質的噴射真空泵。

②氣體噴射真空泵：以非可凝性氣體作為工作介質的噴射真空泵。

③蒸汽噴射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作為工作介質的餓噴射真空泵

（3）擴散泵：以低壓高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作為工作介質的噴射真空泵。氣體分子擴散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中氣體分子密度始終是很低的，這種泵適於在分子流狀態下工作。可分為：

①自凈化擴散泵：泵液中易揮發的雜質經專門的機械輸送到出口而不回到鍋爐中的一種油擴散泵

②分餾式擴散泵：這種泵具有分餾裝置，使蒸汽壓強較低的工作液蒸汽進入高真空工作的噴嘴，而蒸汽壓強較高的工作液蒸汽進入低真空工作的噴嘴，它是一種多級油擴散泵。

（4）擴散噴射泵：它是一種有擴散泵特性的單級或多級噴嘴與具有噴射真空泵特性的單級或多級噴嘴串聯組成的一種動量傳輸泵。油增壓泵即屬於這種形式。

（5）離子傳輸泵：它是將被電離的氣體在電磁場或電場的作用下，輸送到出口的一種動量傳輸泵。

氣體捕集泵

這種泵是一種是氣體分子被吸附或凝結在泵的內表麵上，從而減小瞭容器內的氣體分子數目而達到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表麵的吸附劑（如多孔物質）的物理吸附作用來抽氣的一種捕集式真空泵

吸氣劑泵：它是一種利用吸氣劑以化學結合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬於這種形式。

吸氣劑離子泵：它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料的表麵上，以達到抽氣的目的。它有如下幾種型式。

（1）蒸發離子泵：泵內被電離的氣體吸附在以間斷或連續方式升華（或蒸發）而覆在泵內壁的吸氣材料上，以實現抽氣的一種真空泵。

（2）濺射離子泵：泵內被電離的氣體吸附在由陰極連續濺射散出來的吸氣材料上，以實現抽氣目的的一種真空泵。

低溫泵：利用低溫表麵捕集氣體的真空泵

按其真空度可以分為：粗真空、高真空、超高真空三大類。

粗真空系

主要用來抽除空氣和其它有一定腐蝕性、不溶於水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用於食品、紡織、醫藥、化工等行業的真空蒸發、濃縮、浸漬、乾燥等工藝過程中。該型泵具有真空度高、結構簡單，使用方便、工作可靠、維護方便的特點。

主要用於粗真空。抽氣量大的工藝過程中。它主要用來抽除空氣和其它無腐蝕，不溶於水，含有少量固體顆粒的氣體，以便在密閉容器中形成真空。所吸氣體中允許混有少量液體。它被廣泛應用於機械、制藥、食品、石油化工等行業中。

是獲得粗真空的主要真空設備之一。廣泛應用於化工、食品、建材等部門，特別是在真空結晶、乾燥、過濾、蒸發等工藝過程中更為適宜。

無油(耐腐蝕)立式往復真空泵是臥式真空泵的更新換代產品，是獲得粗真空的主要設備。由於采用全密封裝置，實現瞭曲軸箱和汽缸的完全隔離；加上活塞環使用瞭自潤滑材料，便實現瞭先進的無油潤滑。由於無污水排放，所以該型真空泵特別適用於化工、醫藥和食品等行業的真空蒸餾、真空蒸發、真空乾燥、真空濃縮、真空浸漬等工藝過程中。

高真空系

滑閥式真空泵

（Rotary Piston Vacuum Pump）

廣泛應用於真空拉晶、真空鍍膜、真空冶金、真空熱處理、真空浸漬、真空乾燥、真空蒸餾、真空練泥、航空航天模擬試驗等新材料、新技術、新工藝的生產與研制中。

滑閥真空泵可單獨使用，也可作為羅茨真空泵、油增壓泵、油擴散泵的前級泵的使用。當抽吸對黑色金屬有腐蝕、對真空油起化學反應、含大量蒸汽、大量粉塵的氣體時，需附加裝置。優點：相比旋片式真空泵耐用性要高好幾倍且抽氣速率大，價格相對高一點。

用來抽除密閉容器的氣體的基本設備之一。它可以單獨使用，也可作為增壓泵、擴散泵、分子泵的前級泵使用。該型泵廣泛應用於冶金、機械、電子、化工、石油、醫藥等行業的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理，真空乾燥等工藝過程中。

旋片式真空泵

( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )

具有結構緊湊，體積小，重量輕，噪音低，振動小等優點。所以，它適用於作擴散泵的前級泵，而且更適用於精密機器配套和實驗室使用。例如：質譜機器，冰箱流水線，真空冷凍乾燥機等。

羅茨真空泵

( Roots Vacuum Pump )

是一種旋轉式變容真空泵，須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內，有較大的抽速，對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。主要用於真空機組的主泵，需要用前級泵輔助。如：水環式真空泵，滑閥真空泵，立式無油真空泵，分子真空泵等。國內最大羅茨真空泵保持紀錄為20000L/S。

真空泵(2張)

術語解釋

真空的定義

真空系統指低於該地區大氣壓的稀簿氣體狀態

真空度

處於真空狀態下的氣體稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”來表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。

真空度單位

通常用托（Torr）為單位，國際上取用帕（Pa）作為單位。

1托=1/760大氣壓=1毫米汞柱

托與帕的轉換

1托=133.322帕　或　1帕=7.5×10-3托

平均自由程

作無規則熱運動的氣體粒子，相繼兩次碰撞所飛越的平均距離，用符號“λ”表示。

流量

單位時間流過任意截麵的氣體量，符號用“Q”表示，單位為帕·升/秒（Pa·L/s）或托·升/秒（Torr·L/s）。

流導

表示真空管道通過氣體的能力。單位為升/秒（L/s），在穩定狀態下，管道流導等於管道流量除以管道兩端壓強差。符號記作“U”。U=Q/(P2- P1)

壓力或壓強

氣體分子作用於容器壁的單位麵積上的力，用“P”表示。

標準大氣壓

壓強為每平方厘米101325達因的氣壓，符號：（Atm）。

極限真空

真空容器經充分抽氣後，穩定在某一真空度，此真空度稱為極限真空。通常真空容器須經12小時煉氣，再經12小時抽真空，最後一個小時每隔10分鐘測量一次，取其10次的平均值為極限真空值。

抽氣速率

在一定的壓強和溫度下，單位時間內由泵進氣口處抽走的氣體稱為抽氣速率，簡稱抽速。即Sp=Q/（P－P0）

冷阱（水冷擋板）

置於真空容器和泵之間，用於吸附氣體或捕集油蒸汽的裝置。

氣鎮閥

油封機械真空泵的壓縮室上開一小孔，並裝上調節閥，當打開閥並調節入氣量，轉子轉到某一位置，空氣就通過此孔摻入壓縮室以降低壓縮比，從而使大部分蒸汽不致凝結而和摻入的氣體一起被排除泵外起此作用的閥門稱為氣鎮閥。

真空冷凍乾燥

真空冷凍乾燥，也稱升華乾燥。其原理是將材料冷凍，使其含有的水份變成冰塊，然後在真空下使冰升華而達到乾燥目的。

真空蒸鍍

在真空環境中，將材料加熱並鍍到基片上稱為真空蒸鍍，或叫真空鍍膜。

真空乾燥

利用真空環境下沸點低的特點來乾燥物品的方法。

真空系統常用名稱

①主泵：在真空系統中，用於獲得所需要真空度來滿足特定工藝要求的真空泵，如真空鍍膜機中的油擴散泵就是主泵。

②前級泵：用於維持某一真空泵前級壓強低於其臨界前級壓強的真空泵。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。

③粗抽泵：從大氣壓下開始抽氣，並將系統壓力抽到另一真空泵開始工作的真空泵。如真空鍍膜機中的滑閥泵，就是粗油泵。

性能參數

⑴真空泵的極限壓強

泵的極限壓強單位是Pa，是指泵在入口處裝有標準試驗罩並按規定條件工作，在不引入氣體正常工作的情況下，趨向穩定的最低壓強。

⑵真空泵的抽氣速率

泵的抽氣速率單位是m3/s或l/s，是指泵裝有標準試驗罩，並按規定條件工作時，從試驗罩流過的氣體流量與在試驗罩指定位置測得的平衡壓強之比。簡稱泵的抽速。

⑶真空泵的抽氣量

真空泵的抽氣量單位是Pam3/s或Pal/s。是指泵入口的氣體流量。

⑷真空泵的起動壓強

真空泵的起動壓強單位為Pa，它是指泵無損壞起動並有抽氣作用時的壓強。

⑸泵的前級壓強

真空泵的前級壓強單位是Pa，它是指排氣壓強低於一個大氣壓的真空泵的出口壓強。

⑹真空泵的最大前級壓強

真空泵口最大前級壓強單位是Pa，它是指超過瞭能使泵損壞的前級壓強。

⑺真空泵的最大工作壓強

真空泵的最大工作壓強單位是Pa，它是指對應最大抽氣量的入口壓強。在此壓強下，泵能連續工作而不惡化或損壞。

⑻壓縮比

壓縮比是指泵對給定氣體的出口壓強與入口壓強之比。

⑼何氏系數

泵抽氣通道麵積上的實際抽速與該處按分子瀉流計算的理論抽速之比。

⑽抽速系數

泵的實際抽速與泵入口處按分子瀉流計算的理論抽速之比。

⑾返流率

泵的返流率單位是g/cm2.s。它是指泵按規定條件工作時，通過泵入口單位麵積的泵流質量流率。

⑿水蒸氣允許量

水蒸氣的允許量單位是kg/h，它是指泵在正常環境條件下，氣鎮泵在連續工作時能抽除的水蒸氣質量流量。

⒀最大允許水蒸氣入口壓強

最大允許水蒸氣入口壓強單位是Pa。它是指在正常環境條件下，氣鎮泵在連續工作時所能抽除的水蒸氣的最高入口壓強。

壓強范圍

真空泵種類工作壓強范圍（Pa）起動壓強（Pa）

活塞式真空泵1×105～1.3×102 1×105

旋片式真空泵1×105—6.7×10-1 1×105

水環式真空泵1×105—2.7×103 1×105

羅茨真空泵1.3×103—1.3 1.3×103

渦輪分子泵1.3—1.3×10-5 1.3

水蒸氣噴射泵1×105—1.3×10 -1 1×105

油擴散泵1.3×10-2—1.3×10 -7 1.3×10

油蒸氣噴射泵1.3×10—1.3×10 -2 <1.3×105

分子篩吸附泵1×105—1.3×10 -1 1×105

濺射離子泵1.3×10-3—1.3×10 -9 6.7×10-1

鈦升華泵1.3×10-2—1.3×10 -9 1.3×10-2

鋯鋁吸氣劑泵1.3×10—1.3×10 -11 1.3×10

低溫泵1.3—1.3×10-11 1.3—1.3×10-1

2應用情況

液環泵

雖然液環泵屬於粗真空泵，但在中國的石油、化工、電力、輕紡、造紙、醫藥等領域仍然有著很大的市場。

在國外，液環泵的銷售額占全部真空泵市場的14%，僅次於乾泵，由於液環泵大部分是鑄件，加工要求也不高，屬勞動密集型產品，所以國產液環泵在價格上有競爭優勢，關鍵是要改進設計，縮小體積，減輕重量，提高效率，降低能耗。

滑閥泵

由於滑閥泵比較耐用、可靠，國內外各種真空爐、鍍膜機以及乾燥、浸漬等設備都是用滑閥泵作為前級泵，

但是滑閥泵鑄件重，加工工作量較大，所以國外各真空廠都在中國尋找合作夥伴。為瞭使國產滑閥泵能夠進入國際市場，必須進一步降低泵的振動噪聲，杜絕噴油和漏油，提高滑閥泵長期運行的可靠性。

直聯旋片泵

隨著真空技術在各個應用領域的不斷擴大，直聯旋片泵的需求量越來越大。由於這種泵數量很多，加工裝配工作量很大，價格又很低，所以有的國外真空廠商在中國建立專業廠。國產中小型直聯旋片泵在技術上已經過關，價格又遠比國外的泵便宜，所以國產泵仍然有競爭優勢，關鍵是要解決軸封漏油以及旋片材料和真空泵油的性能質量問題，確保直聯泵在高速、高溫下性能穩定和運行可靠，同時還要進一步提高國產直聯旋片泵抽除水蒸氣的能力。

羅茨泵

從國外羅茨泵生產情況來看，國外幾傢大公司，如Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC，他們各傢羅茨泵的銷售額占全球羅茨泵銷售額的比例都沒超過5%，這5傢總計才20%，羅茨泵產量不大，但國外羅茨泵

的價格遠比國產泵要高得多。國內外幾乎所有大型或小型的高真空和中真空系統，為瞭縮短抽氣時間、提高生產效率都配有羅茨泵，所以國產羅茨泵一定要在占領國內市場基礎上設法進入國際市場另外，還要考慮到有些國傢和地區的電源頻率為60Hz，更要確保羅茨泵在提高轉速的情況下長期運行的可靠性。

國內氣冷式直排大氣羅茨泵進展很快，技術上已經成熟。由於這種泵在排氣口的下麵裝有氣體冷卻器，其中一部分被冷卻的氣體通過管道返回泵腔以冷卻轉子，從而使壓縮熱得到平衡，所以這種泵可以直排大氣。為瞭滿足不同極限真空度的要求，這種泵可以串聯使用，一般前麵加一臺氣冷式直排大氣羅茨泵，所達到的極限真空要比前級泵高一個數量級。這種泵由於在泵腔內沒有工作介質，實際上也是屬於乾泵。這種氣冷式直排大氣羅茨泵及機組已經在石油、化工、塑料、農藥、汽輪機轉子動平衡、航空航天空間模擬等裝置上得到瞭長期運行的考驗，所以應該在國內大力推廣和應用。

分子泵

分子泵在國外半導體領域裡的許多工藝場合是用來代替低溫泵，尤其是濺射、刻蝕和LCVD等裝置都采用復合分子泵和牽引泵作為主泵。

由於分子泵對水蒸氣的抽速僅為同口徑低溫泵抽速的四分之一，所以分子泵的排氣時間比低溫泵長。為瞭提高抽速，國外在分子泵的入口側裝一個-130℃～-150℃的低溫冷板，稱之為低溫分子泵，水蒸氣被低溫板捕獲，其他氣體則由分子泵抽走。這種低溫分子泵在真空鍍膜裝置上應用，既提高瞭生產效率又改善瞭膜層質量。隨著中國半導體工業、薄膜產業和科學研究事業迅速發展，分子泵應該是中國真空泵制造業發展的重點。首先，分子泵要從小到大建立完整系列，以滿足不同場合的需要。

乾泵

國外乾泵市場的不斷增長，其主要驅動來自於半導體行業、化學工業、薄膜產業的迅速發展。在日本，半導體行業已全部用乾式真空泵代替油封式機械泵，歐美半導體行業45%以上用乾式真空泵代替瞭油封式機械泵，大大提高瞭產品的性能和質量。為瞭滿足不同應用領域和不同工況的要求，國外有多級羅茨真空泵、多級爪式真空泵、螺桿式真空泵、渦旋式真空泵、往復式活塞真空泵以及渦輪式無油真空泵等。極限壓力從10Pa～10-2Pa，抽速從20m3/h～500m3/h。

水環泵

水環真空泵（簡稱水環泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作壓縮機，稱為水環式壓縮機，是屬於低壓的壓縮機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。

水環泵最初用作自吸水泵，而後逐漸用於石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業部門。在工業生產的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環泵得到廣泛的應用。由於真空應用技術的飛躍發展，水環泵在粗真空獲得方麵一直被人們所重視。由於水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環泵應用日益增多。

如圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時，水環的上部內表麵剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環內有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若乾個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那麼葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端麵上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終瞭時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。

綜上所述，水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬於變容式真空泵。

水環泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優點：

結構簡單，制造精度要求不高，容易加工。

結構緊湊，泵的轉數較高，一般可與電動機直聯，無須減速裝置。故用小的結構尺寸，可以獲得大的排氣量，占地麵積也小。

壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。

由於泵腔內沒有金屬磨擦表麵，無須對泵內進行潤滑，而且磨損很小。轉動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。

吸氣均勻，工作平穩可靠，操作簡單，維修方便。

水環泵也有其缺點：

效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。

真空度低，這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強隻能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達130Pa。

總之，由於水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃、易爆的氣體。由於沒有排氣閥及摩擦表麵，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有瞭這些突出的特點，盡管它效率低，仍然得到瞭廣泛的應用。

3測量方式

熱偶真空計

利用熱電偶的電勢與加熱元件的溫度有關，元件的溫度又與氣體的熱傳導有關的原理來測量真空度的真空計。

電離真空計

由筒狀收集極，柵網和位於柵網中心的燈絲構成，筒狀收集極在柵網外麵。熱陰極發射電子電離氣體分子，離子被收集極收集，根據收集的離子流大小來測量氣體壓強的真空計。

復合真空計

由熱偶真空計與熱陰極電離真空計組成，測量范圍從大氣~10-5Pa。

冷陰極電離計

陽極筒的兩端有一對陰極板，在外加磁場作用，陽極筒內形成潘寧放電產生離子，根據陰極板收集的離子流的大小來測定氣體壓強的真空計。

電阻真空計

利用加熱元件的電阻與溫度有關，元件的溫度又與氣體傳導有關的原理，通過電橋電路來測量真空度的真空計。

麥克勞真空計

也成為壓縮式真空計，將待測的氣體用汞（或油）壓縮到一極小體積，然後比較開管和閉管的液柱差，利用玻義爾定律直接算出氣體壓強的一種絕對真空計。

電容薄膜真空計

這是一種陰極與收集極倒置的熱陰極電離規。收集極是一根細絲，放在柵網中心，燈絲放在柵網外麵，因而減少軟X射線影響，延伸測量下限，可測超高真空。電容薄膜真空計將三種不同的規管綜合在個小型經濟的規管中，測量過程壓強和基本壓強從5x10-10至1500毫巴。電容薄膜真空計由於具有測量精度高、動態響應快、測量結果與氣體成分無關以及抗腐蝕、耐氣壓沖擊等一系列優點，因而越來越受到人們的重視。以它取代水銀壓力計、油壓計、電阻真空計、熱偶真空計以至部分地取代電離計。

4機械選擇

⑴真空泵工作時產生的振動對工藝過程及環境有無影響。若工藝過程不允許，應選擇無振動的泵或者采取防振動措施。

⑵瞭解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如冷凝器、除塵器等。

⑶真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產生的全部氣體量。

⑷正確地組合真空泵。由於真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來，互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對稱陰極濺射離子泵）對氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓強低於大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。

⑸真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如：水環泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空要求。

⑹正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：2BV系列水環真空泵工作壓強范圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強范圍內，泵的抽速隨壓強而變化（詳細變化情況參照泵的性能曲線），其穩定的工作壓強范圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍之內較為適宜，而不能讓它在25~30mmHg下長期工作。

⑺真空泵排出來的油蒸氣對環境的影響如何。如果環境不允許有污染，可以選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。

⑻真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：某真空乾燥工藝要求10mmHg的工作真空度，選用的真空泵的極限真空度至少要2mmHg，最好能達到1mmHg。通常選擇泵的極限真空度要高於真空設備工作真空度半個到一個數量級。

⑼真空泵的價格、運轉及維修費用。

機械安裝

⑴真空泵應安裝在地麵結實堅固的場所，周圍應留有充分的餘地，便於檢查、維護、保養。

⑵真空泵底座下應保持地基水平，底座四角處建議墊減震橡皮或用螺栓澆制安裝，確保真空泵運轉平穩，振動小。

⑶真空泵與系統的連接管道應密封可靠，對小真空泵可采用金屬管路連接密封墊采用耐油橡膠，對小真空泵可采用真空膠管連接，管道管徑不得小於真空泵吸氣口徑，且要求管路短而少彎頭。（焊接管路時應清除管道中焊渣，嚴禁焊渣進入真空泵腔。）

⑷在連接管路中，用戶可在真空泵進氣口上方安裝閥門及真空計，隨時可檢查真空泵的極限壓力。

⑸按電動機標牌規定連接電源，並接地線和安裝合適規格的熔斷器及熱繼電器。

⑹真空泵通電試運轉時，須取下電機皮帶，確認真空泵轉向符合規定方向方可投入使用，以防真空泵反轉噴油。（轉向按防護罩指示方向）

⑺對於有冷卻水的真空泵，按規定接通冷卻水。

⑻如真空泵口安裝電磁閥時，閥與真空泵應同時動作。

⑼當真空泵排出氣體影響工作環境時，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。

5選型

真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子，降低真空室內的氣體壓力，使之達到要求的真空度。概括地講從大氣到極高真空有一個很大的范圍，至今為止還沒有一種真空系統能覆蓋這個范圍。因此，為達到不同產品的工藝指標、工作效率和設備工作壽命要求、不同的真空區段需要選擇不同的真空系統配置。為達到最佳配置，選擇真空系統時，應考慮下述各點：

首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因為每一種工藝都有其適應的真空度范圍，必須認真研究確定之。

在確定瞭工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統的極限真空度，因為系統的極限真空度決定瞭系統的最佳工作真空度。一般來講，系統的極限真空度比系統的工作真空度低20%，比前級泵的極限真空度低50%。

檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因為如果被抽氣體種類與泵內液體發生反應，泵系統將被污染。同時必須考慮確定合適的排氣時間與抽氣過程中產生的氣體量。

檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。考慮達到要求真空度後在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。

s=2.303（v/t）lg(p1/p2)

其中：

s為真空泵抽氣速率(l/s)

v為真空室容積(l)

t為達到要求真空度所需時間(s)

p1為初始容器內氣壓

p2為抽氣後容器內氣壓

影響因素

它是決議產品的大小,抽氣量請求愈高,產品體積相對愈大,所需配用的電機功率亦會愈高。

它是決議產品采用何種構造,真空度是有表壓及絕對壓力這兩種讀數。絕對壓力表示讀數是絕對值，即讀數愈靠近‘0'，真空度愈高。但反觀表壓，愈接近760mmHɡ即表示真空度愈高，假若你所請求的絕對壓力（極限真空）是靠近‘0'，那麼隻要真空泵才能夠滿足這個需求。

6潤滑油

在真空泵中真空泵油不僅作為獲得真空的介質，還對機械摩擦點起潤滑、冷卻和密封作用。

這是真空泵油的最重要的性能，由於真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤滑油，對於擴散真空泵，還可使用蒸氣壓很低的矽油或其他合成油。

真空泵腔內容積不斷變化而形成排氣作用，要求潤滑油應具有合適的粘度和粘溫特性。

真空泵不斷向高速度發展，由於滑片和泵體的高速摩擦使油溫升高，油品很容易氧化分解，尤其擴散泵往往處於很高的溫度環境下工作，使系統內蒸氣壓升高，真空度降低，因此要求真空泵油具有良好的熱氧化安定性。

真空泵吸入的如果是腐蝕性氣體，會與油發生化學反應，腐蝕泵內零件；吸入空氣中往往含有水汽冷凝水，引起真空泵油的乳化並使金屬腐蝕，所以要求具有良好的抗腐蝕和抗乳化性。

主要要求真空泵中不攜帶輕質組分，以免影響油品的飽和蒸氣壓。

極限壓力是真空泵油重要的使用性能指標以瞭解在最低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。

維護保養

真空泵的好壞決定於其機械結構和油的質量，使用真空泵時必須把它保護好。如果蒸餾揮發性較大的有機溶劑時，有機溶劑會被油吸收結果增加瞭蒸氣壓，從而降低瞭抽空效能，如果是酸性氣體，那就會腐蝕油泵，如果是水蒸氣就會使油成乳濁液而抽壞真空泵。

因此使用真空泵時必須註意下列幾點：

在蒸餾系統和真空泵之間，必須裝有吸收裝置。

蒸餾前必須用水泵徹底抽去系統中有機溶劑的蒸氣。

如能用水泵抽氣的，則盡量用水泵，如蒸餾物質中含有揮發性物質，可先用水泵減壓抽降，然後改用油泵。

減壓系統必須保持密不漏氣，所有的橡皮塞的大小和孔道要合適，橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃塗上真空油脂。

根據使用的范圍和抽氣效能可將真空泵分為三類：

(1)一般水泵，壓強可達到1.333~100kPa(10~760mmHg)為"粗"真空。

(2)油泵，壓強可達0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為"次高"真空。

(3)擴散泵，壓強可達0.133Pa以下，(10-3mmHg)為"高"真空。

若要較低的壓力，那就要用到油泵瞭，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。

在有機化學實驗室裡常用的減壓泵有水泵和真空泵兩種，若不要求很低的壓力時，可用水泵，如果水泵的構造好且水壓又高，抽空效率可達1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的最低壓力理論上相當於當時水溫下的水蒸氣壓力。例如，水溫25℃、20℃、10℃時，水蒸氣的壓力分別為3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽氣時，應在水泵前裝上安全瓶，以防水壓下降，水流倒吸；停止抽氣前，應先放氣，然後關水泵。

7電機溫度高

某公司的300MW機組，每臺機組配備2臺機械真空泵，其中1臺運行，1臺備用。真空泵用於機組啟動時抽真空，正常運行時用於抽出凝汽器中未凝結的氣體。該泵配備電機160kW，轉速590r/min，額定電流330A，電壓380V，B級絕緣，正常運行時電流220～230A。每年夏季，電機溫度都會超限，被迫加裝臨時冷卻風機，但收效不大。電機長期高溫運行會造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對真空泵電機溫度高的原因分析如下。

原因分析

(1)電機功率大，工作電流大，發熱量大。

(2)風扇轉速低，風壓，風量小。

(3)風扇葉片數較少，產生的風量小。

(4)電動機附有灰塵、油污，降低瞭散熱能力。

(5)真空泵電機所在母線電壓為380V，由於電纜壓降及負荷分配不均，電機實際所加電壓隻有365V，電壓偏低造成運行電流大。

對策

電機功率、轉速是和真空泵相匹配的，不能更改。風扇安裝於電機主軸上，電機轉速決定瞭風扇轉速，也不可更換。增加風扇葉片數量雖能起到一定作用，但葉片數量增加後，動平衡不容易找，如找正不好，會引起電機振動增加。

(1)將原風扇罩加長40cm，在裡麵加裝一個與風扇罩同直徑軸流風機，軸流風機電機功率850W，轉速1489r/min，電壓380V。原風扇繼續保留。軸流風機另設一路電源控制，軸流風機與主電機不設連鎖。真空泵啟動後及時啟動軸流風機運行，真空泵停運後30min停運軸流風機，以使主電機得到充分冷卻;

(2)定期清除電機上灰塵，保持電機散熱片清潔，增加其散熱能力;

(3)將真空泵所在母線電壓調整為400V。

效果

(1)由於軸流風機轉速高，風壓風量大，冷卻效果大大增強，在相同的環境溫度、負荷電流下，主電機溫度下降瞭12℃。夏季主電機溫度未再超限。

(2)軸流風機可人為控制，主電機停運後，軸流風機仍可運行，可以使主電機得到充分冷卻。

(3)盡量使2段母線負荷分配平衡，以防某段母線因負荷過重造成電壓下降過多。

(4)電壓調整後，真空泵運行電流降為210A，發熱量相對減小。

(5)減緩瞭主電機的絕緣老化速度，延長瞭其使用壽命。

8維修

泵軸軸承位磨損

真空泵傳動部位磨損是普遍存在的問題，其中包括軸承位、軸承座、軸承室、鍵槽及螺紋等部位，傳統方法以補焊和刷鍍噴塗為主，但兩者均存在一定弊端：補焊高溫產生的熱應力無法完全消除，易造成材質損傷，導致部件出現彎曲或斷裂；而電刷鍍受塗層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。當代西方國傢針對以上問題多使用高分子復合材料的修復方法，而應用較多的有美國美嘉華技術體系，其具有超強的粘著力，優異的抗壓強度等綜合性能。應用高分子材料修復，可免拆卸，免機加工。既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的沖擊震動，避免再次磨損的可能，並大大延長設備部件的使用壽命，為企業節省大量的停機時間，創造巨大的經濟價值。

腐蝕

真空泵腐蝕的形態可分為全麵（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發生在真空泵全部表麵，後者隻是發生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等。采用高分子復合材料對真空泵實施表麵有機塗層防腐，其具有良好的耐化學性能及優異的力學性能和粘接性能，與傳統的壓力容器焊接修補相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復效果好的特點。

殼體裂紋破裂

真空泵因鑄造、加工缺陷，內應力及超負荷運行等原因經常導致部件出現裂紋或斷裂現象。常規的修復方法是采用焊接，但有的零件材質是鑄鐵、鋁合金、鈦合金，難以做焊接處理。還有一些易於發生爆炸的危險場合，更不易采用焊接修復方法。美嘉華技術是一種“冷焊”技術，可以避免熱應力變形，同時材料良好的附著力和抗壓、抗腐蝕等綜合性能，可以最大限度地滿足各種設備部件的使用要求，從而在最低成本的投入下有效保證生產。安全、方便、可靠。

9冒煙和噴油解決方法

1.冒煙，如果是泵剛剛開始運轉有冒煙的現象，屬於正常，如果長時間在冒煙就是不正常瞭。解決之道：冒煙說明泵的進氣口外，包括管道、閥門、容器有修理的情況。檢漏以後處理瞭，冒煙會結束。渦街流量計


2.噴油，說明進氣口外有大量的漏點，甚至是進氣口暴露大氣。解決之道：封住泵的進氣口使泵運轉，如果不噴油的話，說明有漏點;排氣閥片損壞，檢查排氣閥片是否損壞，更換壞的排氣閥。

10性能和參數

1、真空泵的極限壓強
　　泵的極限壓強單位是Pa，是指泵在入口處裝有標準試驗罩並按規定條件工作，在不引入氣體正常工作的情況下，趨向穩定的最低壓強。
2、真空泵的抽氣速率

　　泵的抽氣速率單位是m3/s或l/s，是指泵裝有標準試驗罩，並按規定條件工作時，從試驗罩流過的氣體流量與在試驗罩指定位置測得的平衡壓強之比。簡稱泵的抽速。

3、真空泵的抽氣量
　　真空泵的抽氣量單位是Pam3/s或Pal/s。是指泵入口的氣體流量。
4、真空泵的起動壓強
　　真空泵的起動壓強單位為Pa，它是指泵無損壞起動並有抽氣作用時的壓強。
5、泵的前級壓強
　　真空泵的前級壓強單位是Pa，它是指排氣壓強低於一個大氣壓的真空泵的出口壓強。
6、真空泵的最大前級壓強
　　真空泵口最大前級壓強單位是Pa，它是指超過瞭能使泵損壞的前級壓強。
7、真空泵的最大工作壓強
　　真空泵的最大工作壓強單位是Pa，它是指對應最大抽氣量的入口壓強。在此壓強下，泵能連續工作而不惡化或損壞。
8、壓縮比
　　壓縮比是指泵對給定氣體的出口壓強與入口壓強之比。
9、何氏系數
　　泵抽氣通道麵積上的實際抽速與該處按分子瀉流計算的理論抽速之比。
10、抽速系數
　　泵的實際抽速與泵入口處按分子瀉流計算的理論抽速之比。
11、返流率
　　泵的返流率單位是g/cm2.s。它是指泵按規定條件工作時，通過泵入口單位麵積的泵流質量流率。
12、水蒸氣允許量
　　水蒸氣的允許量單位是kg/h，它是指泵在正常環境條件下，氣鎮泵在連續工作時能抽除的水蒸氣質量流量。
13、最大允許水蒸氣入口壓強
　　最大允許水蒸氣入口壓強單位是Pa。它是指在正常環境條件下，氣鎮泵在連續工作時所能抽除的水蒸氣的最高入口壓強.

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