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1、真空知识及真空泵真空知识及真空泵 绝对压力一般在压力单位后标“A”，例20kPaA；相对压力一般在压力单位后标“G”，例-80kPaG（3）抽气速率单位换算52m3/h521000L/3600s14.44L/s1CFM（立方英尺/分）0.472L/s各种真空泵主要工作原理各种真空泵主要工作原理如图：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 第1页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵 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
2、的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环内界面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。第2页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵水环真空泵由于用水或其它液体做工作液，所以其抽气性能及真空度受工作液的温度影响较大，如果工作液的温度较高，真空泵的入口真空度达到
3、液体的饱和蒸汽压，水（液）环真空泵便会产生气蚀现象，气蚀的存在对泵的寿命损害比较大，主要表现为叶轮叶片的根部及排气圆盘的排气口附近，有规则的气蚀冲击孔。为了避免气蚀的产生，可以降低工作液的温度，或者降低真空泵的使用真空度。水环真空泵主要形式有老式的SK,2SK系列，新式的2BV,2BE系列。极限压力为33005000Pa之间。第3页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵旋片式真空泵旋片式真空泵 如图为旋片泵的工作原理示意图。旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠
4、离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，如图所示。当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即第4页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵 当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由
5、泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。如果被除气体中含有少量的水蒸汽，真空泵在工作时请打开汽镇阀，以提高旋片真空泵对水蒸气的耐受度。旋片式真空泵极限压力为0.051Pa。主要适合于高真空，洁净空气的工况第5页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵3 3、滑阀式真空泵、滑阀式真空泵 工 作原理与旋片式真空泵相似，但对泵腔没有磨擦，因此稳定性要好于旋片式真空泵 往复式真空泵往复式真空泵往复泵的结构和工作原理如图所示，主要部件有气缸1及在其中
6、做往复直线运动的活塞2，活塞的驱动是用曲柄连杆机构3（包括十字头）来完成的。除上述主要部件外还有排气阀4和吸气阀5等重要部件，以及机座、曲轴箱、动密封和静密封等辅助部件。运转时，在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用，使气缸内的活塞做往复运动。当活塞在气缸内从左端向右端运动时，由于气第6页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减小，而形成抽气过程，此时被抽容器中的气体经过吸气阀5进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时，气缸左腔内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀5关闭。气缸内的气体随站活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸内气体的压力达
7、到或稍大于一个大气压时，排气阀4被打开，将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再左向右运动时，又重复前一循环，如此反复下去，被抽容器内最终达到某一稳定的平衡压力。为提高抽气效率，一般在气缸的两端均设有吸气阀和排气阀，然后用管路将气缸两端的吸气口和排气口并联起来。往复真空泵从安装形式来分，有卧式往复真空泵及立式往复真空泵；从油润滑来分，有有油往复真空泵及无油往复真空泵。卧式往复真空泵一般为有油式，立式多为无油式。水喷射真空泵水喷射真空泵第7页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵第8页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵水喷射真空泵工作原理如图所示，高压水泵产生的具有一定压力的水通
8、过喷嘴在吸入室内高速喷出，将水的压力能转变成动能，吸入室内的气体被高速射流挟带，是吸入室内的压力降低，被抽气体从吸入室的吸入口进入，从而实现抽真空的功能。水喷射真空泵的动设备为一台高压水泵，关键部件为喷嘴，所以此泵结构简单，维修频率低。第9页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵罗茨真空泵罗茨真空泵 罗茨泵的结构如图所示。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
9、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。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。但当转第10页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵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。罗茨真空泵分为常规罗茨泵及气冷直排大气罗茨泵，常规罗茨泵承受的压差小大约为30006000Pa，
10、所以常规罗茨泵必须带前级泵预抽，不能直接排大气。气冷罗茨泵因为增加了热量平衡装置可以直接排大气。气冷罗茨真空泵的极限压力为13000Pa。第11页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵罗茨真空泵工作原理第12页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵如图为罗茨泵转子由0转到180的抽气过程。在0位置时（图中a），下转子从泵入口封入v0体积的气体。当转到45位置时（图中b），该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一部分气体返冲过来。当转到90位置时（图中c），下转子封入的气体，连同返冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135时（图中d），上转子
11、封入的气体与排气口相通，重复上述过程。180（图e）位置和0位置是一样的。转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体。第13页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵7 7、螺杆真空泵、螺杆真空泵第14页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵如图所示，螺杆真空泵内装有一对平行的螺旋状的转子（1和2），其中一件转子的旋转方向为右旋，另一件为左旋。两个转子在泵体（9）内通过一对齿轮（3）保持同步反向旋转。转子与转子之间、转子与泵体之间没有磨擦且保持一定的间隙，两个转子与泵体之间形成了密封腔（4），密封腔的个数等于转子的螺旋圈数。两个转子在按图中方向旋转时，与吸气口（5）相连的密封腔的空间逐渐变
12、大，气体被吸入并被传送到排气侧，排气侧的密封腔（6）空间在旋转过程中逐渐变小，气体被压缩到排气口（7）。长时间运转时需向泵体及端盖的夹套（8）内通入适量的冷却水以对泵进行冷却。因压缩热主要在排气侧（6）产生，为了充分冷却转子，在多数工况下可以将适量的空气或其它合适的气体通过掺气口（10）导入泵腔内。第15页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵 8 8、爪形真空泵、爪形真空泵第16页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵三、各种真空泵的主要特点及对比三、各种真空泵的主要特点及对比1 1、螺杆真空泵与爪形真空泵的特点对比：、螺杆真空泵与爪形真空泵的特点对比：共同点共同点：同为干式真空泵，
13、具备干式真空泵的共同优点：对被抽系统无污染，可获得洁净真空 泵腔内无油，非常容易实现对溶剂的回收。结构紧凑，占地面积小。单泵即可达到30Pa5Pa的极限压力，工作范围较宽。因工作过程中无废油、废水的排放，对环境无污染。对冷却水的要求较低，对于泵的冷却，普通的循环水即 可满足要求，且冷却水量较小。根据系统工况配用合适的罗茨真空泵可组成干式真空泵 机组，可大大提高低压区的抽气速率并减小功耗。第17页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵不同点：不同点：因爪形真空泵为多级串联结构，每级泵均应严格控制端面间隙，即四级泵需严格控制8个端面间隙，泵在运行时的热膨胀及抽除粉未等时容易造成泵的故障，另外爪
14、式泵的多级串联的结构特性决定了其装配的复杂性，一般人员很难达到装配要求；而螺杆真空泵仅需严格控制定位端的一个端面间隙，及转子间的先对间隙即可，对装配人员要求相对较低。设备运行更稳定，检修更方便。因爪形真空泵为多级串联结构，排气通道复杂，在抽除可凝性气体时（例如：水蒸汽，有机溶剂气体等），在泵腔内压缩时会产生较多的液体，这部分液体进入泵的端面造成泵的负载明显变大，四级爪形真空泵有8个端面，不宜抽除大量可凝性气体；第18页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵螺杆真空泵因其排气通道简单，进入泵内的液体可迅速排出，且轴功率无明显增加。因爪形真空泵为多级串联结构，上级与下级之间均需安装中壁形成内部
15、通道，该内部通道在抽除粉尘等时易堵塞且不易清洗；而螺杆真空泵的级间无需通道，是直接将气体从吸气侧推送至排气侧，在抽除可凝性气体及粉尘等时不易堵塞且泵腔清洗非常方便：启动泵后直接从泵口充入水或合适的清洗剂即可将泵清洗干净。第19页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵2 2、常见真空泵的特点、常见真空泵的特点（1）水环式真空泵 优点：结构简单，成本低，应用范围较宽，适合抽除大量水蒸汽，有机溶剂等，对粉尘，颗粒物不敏感，可以实现对易燃易爆的气体的抽除、压缩。缺点：效率较低，真空度较差，工作液的种类及温度对真空度及抽气速率影响较大，环保压力大。（2）旋片式真空泵 优点：真空度高 缺点：不适合抽除
16、水蒸汽、有机气体，不能连续抽除大气。（3）滑阀式真空泵 优点：真空度高，使用寿命要好于旋片式真空泵 缺点：不适合抽除水蒸汽、有机气体，不能连续抽除大气。第20页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵（8）螺杆真空泵 优点：环保，真空度高，易回收低沸点溶剂 缺点：价格很高三、注意事项三、注意事项1、水环真空泵 开泵前要进行手动盘车；进水温度不能太高，最好不要超过30；工作水硬度尽可能小，否则泵内容易结垢；水环真空泵的排气管路不能安装阀门，以免误操作让泵出口带压运行；水环真空泵出口排水管路尽可能低（距泵中心高度不超过一米），防止工作水不能顺畅排放，影响泵的性能；第21页/共27页真空知识及真空
17、泵真空知识及真空泵水环泵使用真空要避开气蚀条件，否则会影响泵的寿命；水环真空泵的供水管路要加装手动阀，调节泵的供水大小；停泵前先关供水阀，让泵内过多的工作水排出；泵的入口加装单向阀或其它类似阀门，防止停泵时工作水倒灌入系统中；在结冰的环境中使用时，停泵后将泵内工作水排放彻底，以防结冰冻裂真空泵；第22页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵罗茨真空泵及螺杆真空泵罗茨真空泵及螺杆真空泵一、启动一、启动盘车每次启动真空泵前，操作人员要手动转动泵的联轴器，确保真空泵运转顺畅后，方可做正式启动准备。如果真空泵转动困难，请用蒸汽清洗23分钟，然后用N2吹扫25分钟，蒸汽和N2压力不高于0.2MPa,
18、以免损坏真空泵密封。检查油位是否正常，若油位过低请及时加油。开启真空泵排气口处放净阀，将管道内的冷凝液排净，第23页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵以防排气阻力过大，损坏设备甚至造成人身伤害。开启冷却水，保证冷却水路畅通，冷却水供应充足。启动前级真空泵，当真空度达到罗茨泵的启动条件后方可启动罗茨泵；进行了14程序后螺杆真空泵可以开机；二、停机二、停机1、关闭主管路进气阀门。2、先停罗茨真空泵，再停前级泵；3、冬季停机时要将冷却水排放干净；4、关主阀后对泵进行清洗吹扫，再关螺杆泵；第24页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵三、日常维护三、日常维护 1、每日检查泵的润滑油颜色、油
19、位，若润滑油变脏、乳化、变稀要及时排查原因，更换新油。2、每日检查后轴承压盖温度，若温度突然升高要及时停车检查。3、时刻注意电机电流，若电流突然升高，要及时停机进行排查。4、每日检查冷却水，出水温度是否过高，高于55是要注意检查分析原因冷却水供应是否充足。5、真空泵在首次运行一个月后，无论润滑油是否异常，都要进行更换。6、被抽气体中含有可凝性气体，出口分离器内会有冷凝液积存，注意及时放，以免停机时倒吸进入泵腔内。第25页/共27页真空知识及真空泵真空知识及真空泵7、每次停机时要注意观察螺杆真空泵是否快速返向转动超过2秒钟，如果是，请检查单向阀是否出现故障。螺杆真空泵反转气体倒吸很危险螺杆真空泵反转气体倒吸很危险！8、设备运转一年，或长时间停机后再应用，请拆解设备更换轴承及密封件，对设备进行彻底清洗维护。第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页