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水环式真空泵与旋片式真空泵工作原理分析

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水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。

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。随着真空应用技术在生产和科学研究领域

中对其应用压强范围的要求越来越宽,大多需要由几种电动隔膜泵组

成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求,由

于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽,因此任何一种类型的

真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围,只能根据不同的工

作压力范围和不同的工作要求,使用不同类型的真空泵。为了使用方

便和各种真空工艺过程的需要,有时将各种真空泵按其性能要求组合

起来,以机组型式应用。

各种真空泵的工作原理

水环式真空泵/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

空为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

果以叶轮的下部0°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。上海正奥泵业制造有限公司由于

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

旋片式离心泵简称旋片泵)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。磁力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。

1.33Pa和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%和20%。