1、泵总体结构型式
罗茨真空泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。目前国内外的罗茨真空泵总体结构大致有三种型式:
- 立式结构的进、排气口水平设置,装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高,在高速运转时稳定性差,故这种型式多用于小泵。
- 卧式泵的进气口在上,排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便,可将排气口从水平方向接出,即进、排气方向是相互垂直的。此时,排气口可以从左或右两个方向开口,除接排气管道一端外,另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低,高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。
- 泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制,转子装配方便,泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便,润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品。
2、泵的传动方式
罗茨真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上主要有以下两种:
其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动,这样主动转子轴的扭转变形小,则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变,故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。
这种传动方式的最大缺点是:a.主动轴上有三个轴承,增加了泵的加工和装配难度,齿轮的拆装及调整也不便;b.整体结构不匀称,泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。
另一种是电动机和传动齿轮分别装在转子两侧。这种形式使泵的整体结构匀称,但主动轴扭转变形较大。为保证转子在运转过程中的间隙均匀,要求轴应有足够的刚度,轴和转子之间的联接要紧固(目前已有转子与轴焊或铸成一体的结构)。这种结构拆装都很方便,所以被广泛采用。
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特征
启动快,耗功少,运转保护费用低,抽速大、效力高,对被抽气体中所含的大批水蒸汽和灰尘不敏感,在100~1帕压力规模内有较大抽气速率,能敏捷消除忽然放出的气体。
这个压力规模恰益处于油封式机械真空泵与分散泵之间。因而,它常被串联在分散泵与油封式机械真空泵之间,用来进步两头压力规模的抽气量。这时它又称为机械增压泵。
- 在较宽的压力规模内有较大的抽速;
- 转子具备良好的几何对称性,故振动小,运转颠簸。转子间及转子和壳体间均有间隙,不必光滑,摩擦丧失小,可大大下降驱动功率,从而可完成较高转速;
- 泵腔内无需用油密封和光滑,可增加油蒸气对真空体系的净化;
- 泵腔内无收缩,无排气阀。构造简朴、紧凑,对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感;
- 收缩对比低,对氢气抽气后果差;
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应用
罗茨真空泵在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验,所以应该在国内大力推广和应用。
同时罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制,以及、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的,真空泵消音器。
转子外表为外形较为庞杂的曲线柱面,加工和检讨对比艰难。罗茨泵近几年在海内外得到较快的开展。在冶炼、石油化工、电工、电子等行业得到了普遍的运用。
扩散泵
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性能参数
通常扩散泵的性能是以极限真空、最大反压强、抽气速率以及设置冷阱或低温挡板而定。
1.极限真空
如果对一般油扩散泵的结构进行改进,如减少油蒸气的返流,加分镏装置,合理分配加热功率,改进喷嘴角度设计,加以挡油帽、障板或冷阱、吸附阱等,就能使扩散泵性能大大改善,极限真空可达到更低的压强。
2.最大反压强
最大反压强是指扩散泵所允许的前置压强最大值。如果前级泵所产生的压强高于最大反压强,则扩散泵就不能正常工作。
3.抽气速率
扩散泵的抽速可根据气体分子运动理论来推算出来。
4.设置冷阱及低温挡板的原因
由于扩散泵喷嘴喷出来的油蒸气分子,大部分由泵壁冷凝,这是因为泵壁外设置冷却水套或冷却管道的缘故。但是有少部分蒸气分子被泵壁反射,散射会返回被抽空间,这种现象在低温实验室中要特别注意。
如在扩散泵和被抽容器之前加上冷阱或低温挡板,这样就能使返加的蒸气被冷凝下来,截止了油蒸气的返流。
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应用范围
扩散泵的工作原理与水蒸汽喷射泵相似,它们都是利用高速蒸汽射流来携带气体以达到抽气的目的,所以扩散泵具有和水蒸汽喷射泵相似的特点。
不同点主要在于扩散泵工作在高真空区域,其工作压强范围为10-2~10-6pa。扩散泵广泛用于电子、化工、冶金、机械、石油及原子能等工业部门中。
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影响因素
- 油扩散泵的返流。
- 气体分子的反扩散。
- 扩散泵油的裂化分解,一般扩散泵对其工作油的要求是饱和蒸气压以内(室温下0.00000001Pa左右),受热稳定性好,不易被氧化,分子量大的高沸点的液体,如硅油是扩散泵中比较理想的工作油。
- 泵清洗不干净,污染物质留在泵内并重复循环,影响其真空度。
扩散泵是一种次级泵,它需要机械泵,目前,扩散泵是最广泛、最主要的获得高真空的工具之一 。作为前级泵。高真空扩散泵主要由泵体、冷却帽、喷嘴、蒸气导流管、加热器和冷却器等组成。
分子泵
分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子,使之获得定向速度,从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。由于简式牵引泵型线沟槽开在转子圆柱外表面或泵体内表面上,因此可以充分利用圆柱外圆较高的线速度对气体分子进行动量传递,提高泵的抽气效果。
由于涡轮级有较大的抽气面积,抽速很大,而牵引级沟槽抽气面积较小,在两种结构的联接处,由涡轮叶片压缩下来的气体分子的流动方式突然转变,使气体分子的运动在联接处由有序变成无序,至使返流增加,抽气能力下降。
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工作条件
- 转子转速达到20000r/min,故分子泵启动时间较长。
- 气体处于分子流状态,故需要配备前级泵,一般使用旋片泵作为前级泵。
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特点
- 油润滑分子泵:润滑油量小,且在前级真空段,对真空室污染小。
- 脂润滑分子泵:油脂量极小,前级配干泵可获得近似无油的清洁真空。
- 全磁悬浮分子泵:无须润滑,与干泵一起使用,可获得无油的清洁真空环境。
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其他常见应用
- 分析(质谱分析、电子显微镜等)
- 半导体(电子组件、集成电路、柔性太阳能电池等)
- 光学/玻璃(热保护,增透、反射、光学滤光膜)
- 镀膜(表面保护,装饰涂料,显示器,屏幕)
- 真空冶金(真空炉、真空钎焊、真空烧结、真空合金、)
- 泄漏检测(真空系统、车辆的油箱,安全气囊
- 研究实验(医学核磁共振成像、核粒子物理,核聚变研究,激光应用和许多更多)
- 灯生产行业及相关
钛升华泵
钛升华泵是靠新鲜钛膜的化学吸附作用抽气的真空泵。
这种泵具有结构简单、抽速大、无油污染、抗辐射和无振动噪声等特点,启动压力为1~10-2帕,工作压力范围为10-2~10-8帕,是获得无油超高真空的重要真空泵。
钛升华泵可有三种类型,一种是单体泵,用法兰与被抽容器联接;另一种是升华器放入被抽容器中,被抽容器壁即为吸气面;第三种是与其它泵组合,作成组合泵。无论哪种类型,都必须有吸气面、升华器和控制器三部分。吸气面主要是泵体或各种壳体,控制器属于电控,升华器的种类较多,这里介绍几种升华器的结构。