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水環(huán)式真空泵與旋片式真空泵工作原理分析

  水泵是用各種方法在某一封閉空間中產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。真空泵可以定義為:利用機械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設備。隨著(zhù)真空應用的發(fā)展,真空泵的種類(lèi)已發(fā)展了很多種,其抽速從每秒零點(diǎn)幾升到每秒幾十萬(wàn)、數百萬(wàn)升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分為兩種類(lèi)型,即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。隨著(zhù)真空應用技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對其應用壓強范圍的要求越來(lái)越寬,大多需要由幾種電動(dòng)隔膜泵組成真空抽氣系統共同抽氣后才能滿(mǎn)足生產(chǎn)和科學(xué)研究過(guò)程的要求,由于真空應用部門(mén)所涉及的工作壓力的范圍很寬,因此任何一種類(lèi)型的真空泵都不可能完全適用于所有的工作壓力范圍,只能根據不同的工作壓力范圍和不同的工作要求,使用不同類(lèi)型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過(guò)程的需要,有時(shí)將各種真空泵按其性能要求組合起來(lái),以機組型式應用。

  各種真空泵的工作原理

  水環(huán)式真空泵/液環(huán)真空泵工作原理

  水環(huán)真空泵(簡(jiǎn)稱(chēng)水環(huán)泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯(lián)大氣噴射器可達270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機,稱(chēng)為水環(huán)式壓縮機,是屬于低壓的壓縮機,其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。

  水環(huán)泵最初用作自吸水泵,而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業(yè)部門(mén)。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過(guò)程中,如真空過(guò)濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環(huán)泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術(shù)的飛躍發(fā)展,水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)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(huán)泵應用日益增多。

  在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時(shí)針?lè )较蛐D時(shí),水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的上部?jì)缺砻鎰偤门c葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內有一定的插入深度)。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)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(gè)小腔。如果以葉輪的下部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉前180°時(shí)小腔的容積由小變大,且與端面上的吸氣口相通,此時(shí)氣體被吸入,當吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕;當葉輪繼續旋轉時(shí),小腔由大變小,使氣體被壓縮;當小腔與排氣口相通時(shí),氣體便被排出泵外。

  綜上所述,水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變容式真空泵。

  羅茨泵的工作原理

  羅茨泵在泵腔內,有二個(gè)“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上,由傳動(dòng)比為1的一對齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉運動(dòng)。在轉子之間,轉子與泵殼內壁之間,保持有一定的間隙,可以實(shí)現高轉速運行。由于羅茨泵是一種無(wú)內壓縮的真空泵,通常壓縮比很低,故高、中真空泵需要前級泵。羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結構和制造精度外,還取決于前級泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度,可將羅茨泵串聯(lián)使用。

  羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機相似。由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內,再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài),所以,在泵腔內氣體沒(méi)有壓縮和膨脹。

  但當轉子頂部轉過(guò)排氣口邊緣,v0空間與排氣側相通時(shí),由于排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返沖到空間v0中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動(dòng)時(shí),氣體排出泵外。

  旋片式真空泵工作原理

  旋片式離心泵簡(jiǎn)稱(chēng)旋片泵)是一種油封式機械真空泵。其工作壓強范圍為101325~1.33×10-2(Pa)屬于低真空泵。它可以單獨使用,也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。它已廣泛地應用于冶金、機械、軍工、電子、化工、輕工、石油及醫藥等生產(chǎn)和科研部門(mén)。

  旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體,若附有氣鎮裝置,還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過(guò)高的,對金屬有腐蝕性的、對泵油會(huì )起化學(xué)反應以及含有顆粒塵埃的氣體。

  旋片泵是真空技術(shù)中最基本的真空獲得設備之一。旋片泵多為中小型泵。磁力泵有單級和雙級兩種。所謂雙級,就是在結構上將兩個(gè)單級泵串聯(lián)起來(lái)。一般多做成雙級的,以獲得較高的真空度。

  旋片泵的抽速與入口壓強的關(guān)系規定如下:在入口壓強為1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1(Pa)下,其抽速值分別不得低于泵的名義抽速的95%、50%和20%。

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