真空泵——用來獲得和維持真空的裝置

真空泵    時間:2014-03-13 02:50:26
真空泵——用來獲得和維持真空的裝置簡介
    真空泵    vacuumpump    用來獲得和維持真空的裝置。它在真空技術中佔有重要的地位,是真空系統的核心部分。    分類真空泵的種類很多,按……
真空泵——用來獲得和維持真空的裝置正文

  真空泵
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用來獲得和維持真空的裝置。它在真空技術中佔有重要的地位,是真空系統的核心部分。
分類真空泵的種類很多,按抽氣機理可分成3大類:
①利用泵腔工作容積的變化來抽氣的變容真空泵,如往複真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、余擺線真空泵、羅茨真空泵和液環真空泵等;
②利用高速蒸氣(汽)射流或高速旋轉的轉子來抽氣的動量傳輸真空泵,如油擴散泵、油擴散噴射泵、水蒸汽噴射真空泵和渦輪分子泵等;
③利用吸附和冷凝作用使氣體分子永久或暫時貯存在泵內的捕集真空泵,如分子篩吸附泵、鈦升華泵、吸氣劑離子泵和低溫泵等。真空泵還可按其他方法分類。如按工作介質可分為油蒸氣真空泵和水蒸汽真空泵和水環泵等;按在真空系統中所起的作用可分為主抽泵、增壓泵、前置泵、粗抽泵和維持泵;按工作壓力範圍可分為低(粗)真空泵、中真空泵、高真空泵和超高真空泵。變容真空泵類的各種真空泵和動量傳輸真空泵類的渦輪分子泵,因有機械運動又稱為機械真空泵;而其中旋片真空泵、滑閥真空泵和余擺線真空泵三者,在相對運動件表面間有油使各工作室相互密封,故又稱油封式機械真空泵。在油封式機械真空泵的壓縮室安裝一充氣閥(稱為氣鎮閥),充入適量的非可凝性氣體到壓縮室內,以降低泵中可凝性氣體在泵內的凝結程度,這樣的泵稱為氣鎮機械真空泵。
性能真空泵的抽氣性能因抽氣機理的不同而異。有些泵能直接從大氣壓力開始工作,有些則不能從大氣壓力開始工作,工作起始時必須有一個預真空。有些泵的排氣壓力高於大氣壓力,能直接將氣體排入大氣。另一些泵的排氣壓力很低,不能將氣體直接排入大氣,需要選用一個能將氣體排入大氣的真空泵作為它的前級泵。前級泵通常用油封式機械真空泵、液環真空泵和分子篩吸附泵等。一般說來,能從大氣壓力開始工作的真空泵,其排氣壓力通常也都高於大氣壓力。有的真空容器要求的工作真空很低,僅用一台合適的真空泵抽氣,有的則要求很高,需要用兩台或數台抽氣機理不同的真空泵組合成真空系統來抽氣。因此,選用真空泵時還要考慮被抽氣體的性質:是清潔乾燥空氣,還是含水汽、含塵氣體或易爆易燃氣體。真空泵的基本性能參數是抽氣速率、極限壓力、工作壓力範圍和何氏係數。
①抽氣速率S:簡稱抽速。在泵吸氣口處給定任一壓力p時,單位時間內流入泵的氣體體積,即:S=ΔV/Δt,式中ΔV是在Δt時間內流入泵的氣體體積。抽速的單位常用升每秒(1/s)或立方米每秒(m3/s)表示。因泵的吸氣量或排氣量qV=Sp,抽速的另一表示式為S=qV/p。
②極限壓力:在漏氣和器壁放氣可以忽略不計的情況下,經相當長時間抽氣后泵逐漸達到的最低壓力。
③工作壓力範圍:泵具有較大抽氣能力時的壓力範圍。圖1為工業生產和科學試驗中常用的真空泵的工作壓力範圍(實線部分表示泵通常的工作壓力範圍)。
④何氏係數:泵噴嘴間面積上的實際抽速與該處按分子瀉流計算的最大理論抽速比。何氏係數是中國物理學家何增祿於20世紀30年代初在擴散泵的研究工作中首次提出的。在水蒸汽噴射泵、油擴散泵、油擴散噴射泵的設計或產品性能對比時,常需要使用何氏係數。
真空系統由真空容器、真空泵、真空閥、真空測量儀錶和連接管路等組成的抽氣系統(圖2)。在真空系統中,主抽泵用來獲得工作真空,其極限壓力一般應比工作壓力低半個數量級。真空容器的工作壓力一定要在主抽泵最大的抽氣速率的壓力範圍內。圖2a為低(粗)真空系統,只需要採用一台能將氣體直接排入大氣的真空泵。這種泵通常採用油封式機械真空泵、水環真空泵或水蒸汽噴射真空泵。如被抽氣體含有粉塵或水蒸汽,以採用水環真空泵(見液環真空泵)或水蒸汽噴射真空泵為宜。圖2b為中真空系統,其主抽泵為擴散噴射泵或羅茨真空泵,前級泵採用滑片真空泵。圖2c為高真空系統,為了減少油對真空容器的污染,主抽泵為帶水冷擋板的油擴散泵,前級泵為滑閥真空泵。為了提高系統在中間壓力範圍內的抽氣量和降低前級泵的抽氣速率容量,這種系統在油擴散泵和前級泵之間串聯一個羅茨真空泵(這時又稱機械增壓泵),也可串接油擴散噴射真空泵(這時又稱油增壓泵)。為了縮短抽氣時間,在起動階段,真空容器不經正常工作系統而經一旁路直接與前級泵相連(圖2b、圖2c中的虛線方框)。這時的前級泵就稱為粗抽泵。圖2d為超高真空系統,由濺射離子泵、鈦升華泵、分子篩吸附泵和相應的閥門等組合而成。使用時先使分子篩吸附泵處於有效工作狀態,再依次找開閥1、閥2將系統抽到一定真空,然後起動鈦升華泵和濺射離子泵。
僅由真空泵、真空閥門和連接管路等組裝在同一機架內的抽氣單元稱為真空機組。它可以隨使用地點任意移動。為了適合不同情況的需要,還有擴散泵機組、羅茨真空泵機組和渦輪分子泵機組等。   

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