淺析真空泵應用

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tags: 真空泵    時間:2014-03-12 10:59:13
淺析真空泵應用簡介
  真空泵應用:  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,液環泵的銷售額佔全……
淺析真空泵應用正文

真空泵應用:


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,液環泵的銷售額佔全部真空泵市場的14%,僅次於干泵,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。為了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雜訊,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,國外幾家大公司,如Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC,他們各家羅茨泵的銷售額佔全球羅茨泵銷售額的比例都沒超過5%,這5家總計才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,為了縮短抽氣時間、提高生產效率都配有羅茨泵,所以國產羅茨泵一定要在佔領國內市場基礎上設法進入國際市場,這樣就必須進一步降低國產羅茨泵的振動雜訊,徹底解決軸封漏油問題,改進泵的外觀質量,提高泵內的光潔度和清潔度。另外,還要考慮到有些國家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面裝有氣體冷卻器,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。為了滿足不同極限真空度的要求,這種泵可以串聯使用,一般前面加一台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,實際上也是屬於干泵。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了長期運行的考驗,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等裝置都採用複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。為了提高抽速,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,既提高了生產效率又改善了膜層質量。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製造業發展的重點。首先,分子泵要從小到大建立完整系列,並研究開發各種複合分子泵、牽引泵和低溫分子泵,以滿足不同場合的需要。


干泵


國外干泵市場的不斷增長,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了油封式機械泵,大大提高了產品的性能和質量。為了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、往複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,其壓力範圍為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面一直被人們所重視。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,水環的上部內表面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干個小腔。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,且與端面上的吸氣口相通,此時氣體被吸入,當吸氣終了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,製造精度要求不高,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,佔地面積也小。


壓縮氣體基本上是等溫的,即壓縮氣體過程溫度變化很小。


由於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,儘管它效率低,仍然得到了廣泛的應用。

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