第2章 真空泵与真空规

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1、第二章真空泵与真空规1典型的真空系统应包括：待抽空的容器（真空室）、获得真空的设备（真空泵）测量真空的器具（真空规），以及必要的管道、阀门和其他附属设备。能使压力从一个大气压开始变小，进行排气的泵常称为“前级泵”。另一些只能从较低压力抽到更低压力，这些真空泵称为“次级泵”。真空泵是获得真空的关键设备。真空系统简介2真空泵:利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备，即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。分类标准：结构和工作原理按结构分：旋片真空泵、往复真空泵、罗茨真空泵、滑阀真空泵、液环真空泵、喷射泵等真空泵简介3真空泵

2、简介升华泵4真空泵类型旋片式机械泵罗茨真空泵油扩散泵涡轮分子泵吸附泵升华泵溅射离子泵5真空泵类型旋片式机械泵：旋片式真空泵是应用转子和可在转子槽内滑动的旋片的旋转运动以取得真空的一种变容机械真空泵。工作原理：依靠插在偏心转子中的数个可以滑进滑出的旋片将泵体内的气体隔离、压缩，然后将其排出泵体之外。极限真空度：10-1Pa左右。优点：结构简单、工作可靠。缺点：油蒸气回流、同进污染系统。6真空泵类型单极旋片式机械泵的结构7真空泵类型假设被抽容器体积为V，初始压强为P0，机械泵的空腔体积为V，在理想情况下，旋片转过半周后，压强P1为：N个循环以后由此可知：越大，获得Pn所需要

3、的时间越短，亦即要求泵室大而被抽容器体积小；n越大，Pn越小，当n无穷，则Pn0，但实际是不可能的。当n足够大时，Pn只能达到极限值Pm，称为极限真空。8真空泵的极限真空限制因素：1.泵体结构上存在有害空间，该空间的气体，受压后漏到吸气空间。2.吸气空间和排气空间之间存在气压差，排气空间高压气体从间隙窜回到吸气空间。3.在吸气和排气空间的泵油气，也在上述两空间之间循环流动。真空泵类型双级泵：极限真空从单级泵的1Pa提高到10-2Pa数量级9总结说明：为了提高气体的密封效果，防止气体回流，旋片式机械泵的运动部件之间只有很小的配合间隙，并且在泵体内还利用油来作为运动部件间

4、的密封物质。同时，油还起着对这些机械部件进行润滑的作用。主要性能指标：抽速：1~300L/s极限真空度：单级旋片泵1Pa，两级串联0.01Pa旋片式机械泵不仅可以单独使用，而且经常被用做其他真空泵的前级真空泵。真空泵类型10真空泵类型旋片式机械泵图片旋片式真空泵是目前使用最广，生产系列最全的泵种之一。11真空泵类型罗茨真空泵容积作用原理：泵体内的两个呈8字型的转子以相反的方向旋转。转子的咬合精度很高，因而转子与转子之间，转子与泵体之间的间隙中不再使用油来作密封介质。12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内，再经

5、排气口排出。由于吸气后空间是全封闭状态，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，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。真空泵类型13罗茨泵的主要性能指标：抽速可达10³L/s优点：结构简单、无油气回流，抽速很大。缺点：泵体与转子发热、膨胀，造成泵体损坏；这种泵的抽速不仅在压力低于0.1Pa时，气体回流造成抽速降低，而且压力高于2000Pa时抽速也将迅速降低。因此这种泵一般是与旋转式机械泵串联后使用。适用压力范围：10-1～1000Pa。真空泵类型ZJP型罗茨真空泵

6、14罗茨泵与其它油封式机械泵相比有以下特点：较宽的压力范围内有较大的抽速；转子具有良好的几何对称性，故振动小，运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙，不用润滑，摩擦损失小，可大大降低驱动功率，从而可实现较高转速；泵腔内无需用油密封和润滑，可减少油蒸气对真空系统的污染；结构简单、紧凑，对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感；压缩比较低，对氢气抽气效果差；转子表面为形状较为复杂的曲线柱面，加工和检查比较困难。应用领域：冶炼、石油化工、电工、电子等行业真空泵类型15真空泵类型油扩散泵工作原理：把扩散泵油加热沸腾形成蒸气，油蒸气沿各级导流管上升，在喷嘴帽处改变方向、从喷嘴定向喷出，形成

7、一环环的超音速蒸气射流、把不断向其扩散来的气体分子携带，一起向泵壁运动，碰到冷却的泵壁，油蒸气凝结在泵壁上形成油滴、流回油锅内再加热，而气体分子则继续向下一级射流扩散而被带走，经过逐级压缩，将气体分子送到排气口，由前级机械泵抽除。16真空泵类型油扩散泵的工作示意图喷射真空泵蒸气17只能被用在1~10-6Pa之间分子流状态的真空状态下，而不能直接与大气相连。在使用油扩散泵之前需要采用各种形式的机械泵预抽真空至1Pa左右。真空泵类型油扩散泵的特点缺点：泵内油蒸气的回流会直接造成真空系统的污染。优点：极限真空度高，抽速很大，根据口径