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前沿拓展：

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概念

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。其廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。

發展歷史

隨著真空應用的發展，真空泵的種類已發展了很多種，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。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后才能滿足生產和科學研究過程的要求，由于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于所有的工作壓力范圍，只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。為了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。

常用真空泵包括干式螺桿真空泵、水環泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等。近年來， 伴隨著我國經濟持續高速發展，真空泵相關下游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了持續穩定地快速的發展。

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了解被抽氣體成分，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。由于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于大氣壓，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：某真空干燥工藝要求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于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真空泵應安裝在地面結實堅固的場所，周圍應留有充分的余地，便于檢查、維護、保養。

安裝原理圖

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，管道管徑不得小于真空泵吸氣口徑，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，并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對于有冷卻水的真空泵，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。

分類

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：是利用泵腔內活塞做旋轉運動，將氣體吸入、壓縮并排出。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并與泵殼內表面的固定面靠近，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面靠近的偏心轉子，泵殼上裝有一個始終與轉子表面接觸的徑向滑片，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.余擺線式真空泵：在泵腔內偏心裝有一個型線為余擺線的轉子，它沿泵腔內壁轉動并將泵腔分成兩個可變容積。

e.多室旋片式真空泵：在一個泵殼內并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干式螺桿真空泵：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了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。它屬于旋轉變容真空泵。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。它有如下幾種形式：

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：它是利用文丘里（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，適于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，這種泵適于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。油增壓泵即屬于這種形式。

（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面上，從而減小了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面的吸附劑（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或電場的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達到抽氣的目的。它有如下幾種形式。

（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、醫藥、化工等行業的真空蒸發、濃縮、浸漬、干燥等工藝過程中。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。它被廣泛應用于機械、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。廣泛應用于化工、食品、建材等部門，特別是在真空結晶、干燥、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。由于采用全密封裝置，實現了曲軸箱和汽缸的完全隔離；加上活塞環使用了自潤滑材料，便實現了先進的無油潤滑。由于無污水排放，所以該型真空泵特別適用于化工、醫藥和食品等行業的真空蒸餾、真空蒸發、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）

廣泛應用于真空拉晶、真空鍍膜、真空冶金、真空熱處理、真空浸漬、真空干燥、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。該型泵廣泛應用于冶金、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，真空干燥等工藝過程中。

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，它適用于作擴散泵的前級泵，而且更適用于精密儀器配套和實驗室使用。例如：質譜儀器，冰箱流水線，真空冷凍干燥機等。

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。廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。主要用于真空機組的主泵，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。

性能參數

參數名稱

參數定義

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 并按規定條件工作，在不引入氣體正常工作的情況下，趨向穩定的最低壓強。

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，并按規定條件工作時，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。

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。

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并有抽氣作用 時的壓強。

真空泵的前級壓強

真空泵的前級壓強 單位是Pa，它是指排氣壓強 低于一個大氣壓的真空泵的出口壓強。

真空泵的最大前級壓強

真空泵口最大前級壓強單位是Pa，它是指超過了 能使泵損壞 的前級壓強。

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。

真空泵的壓縮比

壓縮比是指泵對給定氣體的出口壓強與入口壓強之比。

真空泵的何氏系數

泵抽氣通道面積上的實際抽速 與該處按分子瀉流計算的理論抽速 之比。

真空泵的抽速系數

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。

真空泵的返流率

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

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。

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。

術語解釋

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

術語解釋

真空的定義

真空系統指低于該地區大氣壓的稀薄氣體狀態

真空度

處于真空狀態下的氣體稀薄程度，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面的氣體量，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，管道流導等于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

氣體分子作用于容器壁的單位面積上的力，用“P”表示。

標準大氣壓

壓強為每平方厘米101325的氣壓，符號：（Atm）。

極限真空

真空容器經充分抽氣后，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，最后一個小時每隔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）

置于真空容器和泵之間，用于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，并裝上調節閥，當打開閥并調節入氣量，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。

真空冷凍干燥

真空冷凍干燥，也稱升華干燥。其原理是將材料冷凍，使其含有的水份變成冰塊，然后在真空下使冰升華而達到干燥目的。

真空蒸鍍

在真空環境中，將材料加熱并鍍到基片上稱為真空蒸鍍，或叫真空鍍膜。

真空干燥

利用真空環境下沸點低的特點來干燥物品的方法。

真空系統常用名稱

①主泵：在真空系統中，用于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：用于維持某一真空泵前級壓強低于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，并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。

應用領域

1.水環泵

水環泵工作原理圖

在電力行業中的應用：冷凝器抽真空、真空吸水、煙氣脫硫、飛灰輸送、渦輪機密封管排氣、真空排氣、排出地熱氣。

在石油化工行業中的應用：氣體回收、氣體回收、燃氣升壓、強化的石油回收、氣體收集、原油穩定化、原油真空蒸餾、排氣壓縮、蒸汽回收/氣體升壓、過濾/除臘、尾氣回收、聚酯生產、PVC生產、包裝、循環氣壓縮、變壓吸附（PSA）、生產、乙炔與氫氣等易燃易爆氣體壓縮、原油減壓蒸餾中的塔頂真空系統、真空結晶與干燥、真空過濾、各種物料的真空輸送。

在制行業中的應用：干燥 (托盤、旋轉、翻轉、錐形和冷凍干燥器)、再生產/反應堆干燥、蒸餾、除氣、晶化/汽化、加注和/或材料轉移。

在紙漿和紙張生產中的應用：黑液蒸發、粗漿洗漿機、石灰泥漿和過濾器、沉淀物過濾器、真空脫水機、原料和白水除氣系統、調漿箱壓縮機、吸水箱、伏輥、吸移輥和傳遞輥、真空壓榨、毛布吸水箱、防吹箱。

在塑料行業中的應用：擠出機除氣、定型臺 (剖面)、EPS 發泡、干燥、氣動輸送裝置、氯乙烯氣體抽取和壓縮。

在器械中的應用：蒸汽滅菌、呼吸裝置、氣褥、防護服、牙科儀、中央真空系統。

在環保行業中的應用：廢水處理、沼氣壓縮、真空加水、廢水凈化/活性污泥箱氧化、魚塘通風、垃圾產生氣體回收（生物氣體）、沼氣回收 (生物氣體)、廢物處理機。

在食品和飲料行業中的應用：鮭魚清潔機、礦泉水除氣、色拉油及脂肪除臭、茶葉和調味品殺菌、香腸火腿生產、煙草制品濕化、真空蒸發器。

在包裝行業中的應用：給包裝袋充氣，以充填貨物、采用抽氣方式帶開袋子、運輸包裝材料和產品、貼附標簽及包裝帶有膠水的物品、采用真空機械手抬高紙板箱，并對其進行組裝、真空包裝和換氣包裝(MAP)、PET容器生產、塑料顆粒的干燥、塑料顆粒的輸送、擠出機除氣、噴射模塑、注塑件的脫膜及處理、注塑件的干燥、瓶體吹塑、等離子處理，以設置隔離層、瓶體氣動輸送、充填與灌裝 、貼標簽、包裝和制模、回收。

在木材加工行業中的應用：保持與抓舉、木材干燥、木材保存、原木浸漬。

在海運行業中的應用：冷凝器排氣、中央真空抽水、船用低壓空氣壓縮機、渦輪機密封管排氣。

在設施處理中的應用：烘干地板、水路管防腐保護、中央真空清潔系統。

在冶金行業中的應用：鋼鐵除氣。

在制糖工業中的應用：制備CO2、污物過濾、在蒸發器與真空吸盤中的應用。

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，占地面積也小。

壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。

由于泵腔內沒有金屬磨擦表面，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，極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達130Pa。

總之，由于水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃、易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應用。

2.干式螺桿真空泵

干式螺桿真空泵，是利用一對螺桿，在泵殼中作同步高速反向旋轉而產生的吸氣和排氣作用的抽氣設備。

干式螺桿真空泵工作原理

螺桿式干式真空泵廣泛應用于電子、核能、化工、醫藥、食品工業等領域。在半導體工業中用于生產芯片、制造液晶顯示器、蝕刻、生產PLASMA的CVD制程。

在核工業中用于核反應堆及核工業真空獲得;化工上用于真空蒸餾及溶劑萃取高效回收溶劑，在脂肪酸生產中用來消除水污染，清除噴射器中的阻塞物;醫藥工業中用于回收藥液及藥物中間體，為人造器官生產提供清潔無菌條件，回收氣體消毒劑;食品工業中用于香料、香精濃縮，食品包裝等。

應用范圍極為廣泛。具體如下：

具體應用：干燥處理、真空蒸餾、分子蒸餾、溶劑的回收、油氣回收、工廠普通真空、電子、真空鍍膜、航空、核工業領域 能夠抽除普通空氣，易燃易爆氣體、腐蝕性氣體，尤其能滿足對獲得清潔真空要求較高的環境。具體應用：真空鍍膜、真空蒸餾、真空干燥、拉單晶、特氣制造、離子刻蝕等。

紡織、冶金等行業 在氨綸、芳綸、纖維、冶金等相關工藝中應用干式真空泵， 具體應用：真空脫泡、VOD真空吹氧脫碳法等。

一類是以半導體行業為代表，要求真空泵向被抽空間內的返流為零，以保護工件免受污染。對半導體行業中應用的真空系統的要求大體分為三個等級。

清潔條件下的抽氣，只抽干空氣或含少許水蒸汽的空氣。中等條件下的抽氣，抽除工藝過程的反應氣體，但無固體顆粒物。惡劣條件下的抽氣，抽除化學反應物（有毒甚至致癌）及固體顆粒物。

另一類是以石化行業為代表，要求真空泵能大量抽除可凝性氣體，或腐蝕性氣體，或有毒氣體，或含有微塵的氣體。螺桿式干式真空泵廣泛應用于電子、核能、化工、醫藥、食品工業等領域。在半導體工業中用于生產芯片、制造液晶顯示器、蝕刻、生產PLASMA的CVD制程。

在核工業中用于核反應堆及核工業真空獲得;化工上用于真空蒸餾及溶劑萃取高效回收溶劑，在脂肪酸生產中用來消除水污染，清除噴射器中的阻塞物;醫藥工業中用于回收藥液及藥物中間體，為人造器官生產提供清潔無菌條件，回收氣體消毒劑;食品工業中用于香料、香精濃縮，食品包裝等。

3.往復式真空泵

往復式真空泵（又稱活塞式真空泵）,屬于低真空獲得設備之一，往復式真空泵通過連桿曲軸機構在曲軸箱內運動使活塞在氣缸中作往復運動，周期性地改變吸排氣腔的容積，并依靠吸排氣閥的作用完成吸排氣動作，從而獲得真空。

w型往復式真空泵已被廣泛應用于各種工業部門，例如化工或食品工業中的真空蒸餾、蒸發、結晶、干燥和過濾，真空冶金工業中的除氣，電氣工業上的浸滲等。

不適用于抽除含氧過高的、有爆炸性的、對金屬有腐蝕性的、與泵油會起化學反應的以及含有顆粒塵埃的氣體，也不適用于把氣體從一個容器輸送到另一個容器，作輸送泵用。所以化工、制藥行業選型要謹慎。

4.旋片式真空泵

旋片式真空泵是一種油封式機械真空泵，是真空技術中最基本的真空獲得設備之一。

旋片式真空泵可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮裝置，還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學反應以及含有顆粒塵埃的氣體。有單級旋片真空泵和雙級真空泵兩種。

旋片泵工作原理圖

旋片泵的工作壓強范圍為101325－1.33×10-2（Pa）屬于低真空泵。它可以單獨使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。它已廣泛地應用于冶金、機械、軍工、電子、化工、輕工、石油及醫藥等生產和科研部門。旋片式真空泵是抽除氣體的基本設備之一，它可單獨使用，也可與增壓泵、擴散泵、分子泵等超高泵連接在一起作為前級泵使用。

旋片式真空泵是用以抽除特定密封容器內的氣體，使該容器獲得一定真空的基本設備，由于現代科學技術的高度發展，旋片真空泵的應用遍及各個科學領域和各種企業事業單位，可供冶金、化工、輕工、石油、醫療、制藥、印染、電器、電真空、半導體、食品、原子能、紡織等科研機關、大專院校、工礦企業作科研和生產與教學之用。并廣泛在榨油機上使用。

由于旋片真空泵是用黑色金屬制造，而且比較精密，整個泵的工作都是聯系在一起的，所以旋片真空泵不適用于抽除含氧過高的、有毒的、有爆炸性的浸蝕黑色金屬的和對真空油起化學作用的各種氣體，也不可做為壓縮機和輸送泵使用。如有氣鎮裝置的泵，可抽除一定地的可凝汽體。

5.滑閥式真空泵

滑閥式真空泵是工業領域常用的一種油封式真空泵。區別于其他油封式真空泵，它最大的特點是通過滑閥式轉子在泵浦內做機械運動，改變腔體容積來達到特定的抽氣母的。因此滑閥式真空泵也是一種容積式泵浦。與其他油封式真空泵一樣也可以抽取一般性氣體或含有少量可凝性氣體，在不同領域的真空應用也較為廣泛。

滑閥泵結構圖

滑閥泵廣泛應用在航天、航空、原子、石油、化工、制藥、電工、陶瓷、冶煉、新材料、真空熱處理、真空鍍膜等行業。滑閥真空機組具有顯著的節能效果，真空度高，高真空區間抽氣量大，可廣泛應用于電力工業的變壓器、電線電纜、電容器的真空浸漬、真空干燥工藝中。

是真空鍍膜、真空冶煉、真空熱處理、真空濾油、冷凍干燥；航空模擬試驗較理想的真空設備。如抽吸含有少量水蒸汽或少量粉塵的氣體，應加裝過濾裝置。

6.羅茨真空泵

泵總體結構型式

羅茨真空泵的泵體的布置結構決定了泵的總體結構。目前國內外的羅茨真空泵總體結構大致有三種型式：

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，故這種型式多用于小泵。

臥式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為了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面垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制，轉子裝配方便，泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機構也相對復雜。僅見于國外產品。

泵的傳動方式

羅茨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。在傳動結構布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，增加了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。

另一種是電動機和傳動齒輪分別裝在轉子兩側。這種形式使泵的整體結構勻稱，但主動軸扭轉變形較大。為保證轉子在運轉過程中的間隙均勻，要求軸應有足夠的剛度，軸和轉子之間的聯接要緊固（目前已有轉子與軸焊或鑄成一體的結構）。這種結構拆裝都很方便，所以被廣泛采用。

特征

啟動快，耗功少，運轉保護費用低，抽速大、效力高，對被抽氣體中所含的大批水蒸汽和灰塵不敏感，在100～1帕壓力規模內有較大抽氣速率，能敏捷消除忽然放出的氣體。

這個壓力規模恰益處于油封式機械真空泵與分散泵之間。因而，它常被串聯在分散泵與油封式機械真空泵之間，用來進步兩頭壓力規模的抽氣量。這時它又稱為機械增壓泵。

在較寬的壓力規模內有較大的抽速；

轉子具備良好的幾何對稱性，故振動小，運轉顛簸。轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不必光滑，摩擦喪失小，可大大下降驅動功率，從而可完成較高轉速；

泵腔內無需用油密封和光滑，可增加油蒸氣對真空體系的凈化；

泵腔內無收縮，無排氣閥。構造簡樸、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感；

收縮對比低，對氫氣抽氣后果差；

應用

羅茨真空泵在石油、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了長期運行的考驗，所以應該在國內大力推廣和應用。

同時羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制，以及、食品、醫藥工業中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。真空泵配件為用于真空泵噪聲治理的，真空泵消音器。

轉子外表為外形較為龐雜的曲線柱面，加工和檢討對比艱難。羅茨泵近幾年在海內外得到較快的開展。在冶煉、石油化工、電工、電子等行業得到了普遍的運用。

測量方式

測量方式

定義

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，柵網和位于柵網中心的燈絲構成，筒狀收集極在柵網外面。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，然后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，燈絲放在柵網外面，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。電容薄膜真空計由于具有測量精度高、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。

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。

在確定了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了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后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為抽氣后容器內氣壓

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\'，那么只要真空泵才能夠滿足這個需求。

維護保養

真空泵的好壞決定于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了蒸氣壓，從而降低了抽空效能，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注意下列幾點：

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，然后改用油泵。

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。磨口玻璃涂上真空油脂。

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，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。

在有機化學實驗室里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于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，然后關水泵。

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，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤滑油，對于擴散真空泵，還可使用蒸氣壓很低的硅油或其他合成油。

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，由于滑片和泵體的高速摩擦使油溫升高，油品很容易氧化分解，尤其擴散泵往往處于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并使金屬腐蝕，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了解在最低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。

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。真空泵用于機組啟動時抽真空，正常運行時用于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，降低了散熱能力。

(5)真空泵電機所在母線電壓為380V，由于電纜壓降及負荷分配不均，電機實際所加電壓只有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。風扇安裝于電機主軸上，電機轉速決定了風扇轉速，也不可更換。增加風扇葉片數量雖能起到一定作用，但葉片數量增加后，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，在里面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。真空泵啟動后及時啟動軸流風機運行，真空泵停運后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)由于軸流風機轉速高，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，主電機溫度下降了12℃。夏季主電機溫度未再超限。

(2)軸流風機可人為控制，主電機停運后，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)電壓調整后，真空泵運行電流降為210A，發熱量相對減小。

(5)減緩了主電機的絕緣老化速度，延長了其使用壽命。

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涂為主，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；而電刷鍍受涂層厚度限制，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。

當代西方國家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，并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

高分子復合材料修復真空泵腐蝕

真空泵腐蝕的形態可分為全面（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面，后者只是發生在局部，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面有機涂層防腐，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

高分子復合材料修復殼體裂紋

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。還有一些易于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。

冒煙和噴油

1.冒煙，如果是泵剛剛開始運轉有冒煙的現象，屬于正常，如果長時間在冒煙就是不正常了。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。檢漏以后處理了，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。

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