基本概述
簡(jiǎn)介
真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)莘e氣體輸送泵,真空泵須有前級(jí)泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速,對(duì)被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感,廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。
發(fā)展
真空泵包括干式螺桿真空泵、水環(huán)泵、往復(fù)泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵等,這些泵是我國國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)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(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展,真空泵相關(guān)下游應(yīng)用行業(yè)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭,同時(shí)在真空泵應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展等因素的共同拉動(dòng)下,我國真空泵行業(yè)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。
據(jù)《2013-2017年中國真空泵制造行業(yè)深度調(diào)研與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示[1]
,在我國真空泵市場(chǎng)上,外國企業(yè)的進(jìn)入與成功已成為不可爭(zhēng)辯的事實(shí),日本真空各地布點(diǎn),德國萊寶在中國擴(kuò)建,美國泰悉爾集團(tuán)、韓國優(yōu)成等國際著名廠家也紛紛尋找伙伴在中國建制造基地。他們的胃口很大,勢(shì)有鯨吞真空泵市場(chǎng)之勢(shì)。近 年來,國內(nèi)雖然有一些企業(yè)逐漸崛起,在真空泵市場(chǎng)上占據(jù)了較為領(lǐng)先的地位,但是多數(shù)企業(yè)研發(fā)能力差,與國外同行相比,高端產(chǎn)品在技術(shù)上仍處于劣勢(shì)。
特點(diǎn)
(1)在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速;
(2)轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對(duì)稱性,故振動(dòng)小,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子和殼體間均有間隙,不用潤滑,摩擦損失小,可大大降低驅(qū)動(dòng)功率,從而可實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速;
(3)泵腔內(nèi)無需用油密封和潤滑,可減少油蒸氣對(duì)真空系統(tǒng)的污染;
(4)泵腔內(nèi)無壓縮,無排氣閥。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,對(duì)被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感;
(5)壓縮比較低,對(duì)氫氣抽氣效果差;
(6)轉(zhuǎn)子表面為形狀較為復(fù)雜的曲線柱面,加工和檢查比較困難。
結(jié)構(gòu)
(1)泵總體結(jié)構(gòu)型式
真空泵的泵體的布置結(jié)構(gòu)決定了泵的總體結(jié)構(gòu)。
立式結(jié)構(gòu)的進(jìn)、排氣口水平設(shè)置,裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性差,故這種型式多用于小泵。
臥式泵的進(jìn)氣口在上,排氣口在下。有時(shí)為了真空系統(tǒng)管道安裝連接方便,可將排氣口從水平方向接出,即進(jìn)、排氣方向是相互垂直的。此時(shí),排氣口可以從左或右兩個(gè)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(jié)構(gòu)重心低,高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性好。一般大、中型泵多采用此種結(jié)構(gòu)。
泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸與水平面垂直安裝。這種結(jié)構(gòu)裝配間隙容易控制,轉(zhuǎn)子裝配方便,泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便,潤滑機(jī)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。
(2)泵的傳動(dòng)方式
真空泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是通過一對(duì)高精度齒輪來實(shí)現(xiàn)其相對(duì)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動(dòng)軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接。在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布置上主要有以下兩種:其一是電動(dòng)機(jī)與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)如圖。從動(dòng)轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)端齒輪直接傳過去帶動(dòng),這樣主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的扭轉(zhuǎn)變形小,則兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的間隙不會(huì)因主動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形大而改變,故使轉(zhuǎn)子之間的間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均勻。這種傳動(dòng)方式的z*大缺點(diǎn)是:a.主動(dòng)軸上有三個(gè)軸承,增加了泵的加工和裝配難度,齒輪的拆裝及調(diào)整也不便;b.整體結(jié)構(gòu)不勻稱,泵的重心偏向電動(dòng)機(jī)和齒輪箱一側(cè)。
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(huán)真空泵(水環(huán)式真空泵)2、往復(fù)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、余擺線真空泵7、干式螺桿真空泵8、羅茨真空泵9、分子真空泵10、牽引分子泵11、復(fù)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(kuò)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是氣體不斷的吸入和排出,借以達(dá)到抽氣目的的真空泵,這種泵基本上有兩種類型:
變?nèi)菡婵毡?/div>
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(fù)式及旋片式兩種:
(1) 往復(fù)式真空泵:是利用泵腔內(nèi)活塞做往復(fù)式運(yùn)動(dòng),將氣體吸入、壓縮并排出。因此,又稱為活塞式真空泵。
(2) 旋片式真空泵:是利用泵腔內(nèi)活塞做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),將氣體吸入、壓縮并排出。旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)部件之間的間隙,減少有害空間的一種旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡?。這種泵通常帶有氣鎮(zhèn)裝置,故又稱氣鎮(zhèn)式真空泵。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為如下五種形式。
a旋片式真空泵:轉(zhuǎn)子以一定的偏心距裝在泵殼內(nèi)并與泵殼內(nèi)表面的固定面靠近,在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旋片,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)旋片能沿其徑向槽往復(fù)滑動(dòng)且與泵殼內(nèi)壁始終接觸,此旋片隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn),可將泵腔分成幾個(gè)可變?nèi)莘e。
b.滑閥式真空泵:在偏心轉(zhuǎn)子外部裝有一個(gè)滑閥,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑閥沿泵殼內(nèi)壁滑動(dòng)和滾動(dòng),滑閥上部的滑閥桿能在可擺動(dòng)的滑閥導(dǎo)軌中滑動(dòng),而泵腔分成兩個(gè)可變?nèi)莘e。
c.定片式真空泵:在泵殼內(nèi)裝有一個(gè)與泵內(nèi)表面靠近的偏心轉(zhuǎn)子,泵殼上裝有一個(gè)始終與轉(zhuǎn)子表面接觸的徑向滑片,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),滑片能上下滑動(dòng)將泵腔分成兩個(gè)可變?nèi)莘e。
d.余擺線式真空泵:在泵腔內(nèi)偏心裝有一個(gè)型線為余擺線的轉(zhuǎn)子,它沿泵腔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)并將泵腔分成兩個(gè)可變?nèi)莘e。
e.多室旋片式真空泵:在一個(gè)泵殼內(nèi)并聯(lián)裝有由同一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)獨(dú)立工作室的旋片真空泵。
?、诟墒铰輻U真空泵:它是一種不用油類(或液體)密封的變?nèi)菡婵毡谩?/div>
③液環(huán)式真空泵:帶有多葉片的轉(zhuǎn)子偏心裝在泵殼內(nèi),當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí),把液體(通常為水或油)拋向泵殼內(nèi)形成泵殼同心的環(huán)液,環(huán)液同轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期性變化的幾個(gè)小容積,故亦稱旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡谩?/div>
④羅茨真空泵:泵內(nèi)裝有兩個(gè)相反方向同步旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子同泵殼內(nèi)壁之間均保持一定的間隙。它屬于旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡?。機(jī)械增壓泵即為這種形式的真空泵。
動(dòng)量傳輸泵:這種泵是依靠高速旋轉(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?。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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)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:
?、?牽引分子泵:氣體分子與高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得力量,被送到出口,因此,是一種動(dòng)量傳輸泵。
②渦輪分子泵:泵內(nèi)裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉(zhuǎn)子,它在定子圓盤(或定片)間旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子圓周的線速度很高。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。
?、?復(fù)合分子泵:它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)起來的一種復(fù)合式分子真空泵。
(2) 噴射真空泵:它是利用文丘里(VENTURI)效應(yīng)的壓力降生產(chǎn)的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵,適于在粘滯留和過渡流狀態(tài)下工作。這種泵又可詳細(xì)地分成以下幾種:
?、?液體噴射真空泵:以液體(通常為水)為工作介質(zhì)的噴射真空泵。
?、?氣體噴射真空泵:以非可凝性氣體作為工作介質(zhì)的噴射真空泵。
?、?蒸汽噴射真空泵:以蒸汽(水、油或汞蒸汽)作為工作介質(zhì)的餓噴射真空泵
(3) 擴(kuò)散泵:以低壓高速蒸汽流(油或汞等蒸汽)作為工作介質(zhì)的噴射真空泵。氣體分子擴(kuò)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,這種泵適于在分子流狀態(tài)下工作??煞譃椋?/div>
?、?自凈化擴(kuò)散泵:泵液中易揮發(fā)的雜質(zhì)經(jīng)專門的機(jī)械輸送到出口而不回到鍋爐中的一種油擴(kuò)散泵
?、?分餾式擴(kuò)散泵:這種泵具有分餾裝置,使蒸汽壓強(qiáng)較低的工作液蒸汽進(jìn)入高真空工作的噴嘴,而蒸汽壓強(qiáng)較高的工作液蒸汽進(jìn)入低真空工作的噴嘴,它是一種多級(jí)油擴(kuò)散泵。
(4) 擴(kuò)散噴射泵:它是一種有擴(kuò)散泵特性的單級(jí)或多級(jí)噴嘴與具有噴射真空泵特性的單級(jí)或多級(jí)噴嘴串聯(lián)組成的一種動(dòng)量傳輸泵。油增壓泵即屬于這種形式。
(5) 離子傳輸泵:它是將被電離的氣體在電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下,輸送到出口的一種動(dòng)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(jié)在泵的內(nèi)表面上,從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達(dá)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面的吸附劑(如多孔物質(zhì))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(xué)結(jié)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。升華泵即屬于這種形式。
吸氣劑離子泵:它是使被電離的氣體通過電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用吸附在有吸氣材料的表面上,以達(dá)到抽氣的目的。它有如下幾種型式。
(1)蒸發(fā)離子泵:泵內(nèi)被電離的氣體吸附在以間斷或連續(xù)方式升華(或蒸發(fā))而覆在泵內(nèi)壁的吸氣材料上,以實(shí)現(xiàn)抽氣的一種真空泵。
(2)濺射離子泵:泵內(nèi)被電離的氣體吸附在由陰極連續(xù)濺射散出來的吸氣材料上,以實(shí)現(xiàn)抽氣目的的一種真空泵。
低溫泵:利用低溫表面捕集氣體的真空泵
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、不溶于水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用于食品、紡織、醫(yī)藥、化工等行業(yè)的真空蒸發(fā)、濃縮、浸漬、干燥等工藝過程中。該型泵具有真空度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便、工作可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)。
主要用于粗真空。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,不溶于水,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(yīng)用于機(jī)械、制藥、食品、石油化工等行業(yè)中。
是獲得粗真空的主要真空設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于化工、食品、建材等部門,特別是在真空結(jié)晶、干燥、過濾、蒸發(fā)等工藝過程中更為適宜。
無油(耐腐蝕)立式往復(fù)真空泵是臥式真空泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品,是獲得粗真空的主要設(shè)備。由于采用全密封裝置,實(shí)現(xiàn)了曲軸箱和汽缸的完全隔離;加上活塞環(huán)使用了自潤滑材料,便實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的無油潤滑。由于無污水排放,所以該型真空泵特別適用于化工、醫(yī)藥和食品等行業(yè)的真空蒸餾、真空蒸發(fā)、真空干燥、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)
滑閥真空泵可單獨(dú)使用,也可作為羅茨真空泵、油增壓泵、油擴(kuò)散泵的前級(jí)泵的使用。當(dāng)抽吸對(duì)黑色金屬有腐蝕、對(duì)真空油起化學(xué)反應(yīng)、含大量蒸汽、大量粉塵的氣體時(shí),需附加裝置。優(yōu)點(diǎn):相比旋片式真空泵耐用性要高好幾倍且抽氣速率大,價(jià)格相對(duì)高一點(diǎn)。
用來抽除密閉容器的氣體的基本設(shè)備之一。它可以單獨(dú)使用,也可作為增壓泵、擴(kuò)散泵、分子泵的前級(jí)泵使用。該型泵廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、石油、醫(yī)藥等行業(yè)的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理,真空干燥等工藝過程中。
旋片式真空泵
( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
具有結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,噪音低,振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。所以,它適用于作擴(kuò)散泵的前級(jí)泵,而且更適用于精密儀器配套和實(shí)驗(yàn)室使用。例如:質(zhì)譜儀器,冰箱流水線,真空冷凍干燥機(jī)等。
羅茨真空泵
( Roots Vacuum Pump )
是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡?,須有前?jí)泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內(nèi),有較大的抽速,對(duì)被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。主要用于真空機(jī)組的主泵,需要用前級(jí)泵輔助。如:水環(huán)式真空泵,滑閥真空泵,立式無油真空泵,分子真空泵等。z*大羅茨真空泵保持紀(jì)錄為10000L/S。
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