现代真空获得设备

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4.2.1工作原理
旋片把转子、泵体、端盖形成的月牙形空间分
隔成A、B、C三部分。若转子按图中箭头方向
旋转时,A空间容积增加,压力降低,气体经
泵入口被吸入,此时处于吸气过程;B空间的
容积减小,压力增加,处于压缩过程;C空间
真 空 获 得 设
的容积进一步缩小,压力进一步增加,当压力 超过排气压力时,压缩气体推开泵油密封的排 气阀,处于向大气的排气过程。在泵的连续运 转过程中,不断进行吸气、压缩和排气过程, 从而达到连续抽气的目的。
获 缩气体中,使可凝性气体分压达到排气压力,
得 排气阀打开,将可凝性气体同永久气体一同排
设 出。油封式机械真空泵普遍装有气镇装置,因
备 此也叫气镇泵。
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气镇阀(掺气阀)是由节流阀和逆止阀两部分
组成,节流阀控制掺入气体量,逆止阀防止泵
腔内气体压力高于掺气压力时出现返流。气镇
真 空 获 得 设 备
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6.2罗茨泵的工作原理及其结构特点
罗茨泵是一种双
转子的容积式真
空泵。其抽气过
程如右图所示,
两个转子由传动
比为1的一对齿
真 空
轮带动作彼此反 向的同步旋转运 动 。转子彼此无

接触,其间存在

间隙。


东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图6-2 罗茨泵的剖面示意图

旋片泵工作原理图
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旋片泵工作原理图
1-泵体;
2-旋片;
3-转子;

4-弹簧;

5-排气阀


设 备
BACK
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图4-2 2X型旋片泵结构简图
BACK




设 1-滤网;2-进气管;3-压板;4-排气阀;5-旋片;

6-弹簧;7-转子;8-放油螺塞;9-油标;10-排
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可靠性和维修方便等特点,因此它成为一种量
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的封闭曲线,因此很难实现对滑阀泵惯性力的
完全平衡。做好滑阀泵的 质量平衡,减少泵的
振动一直是滑阀泵需要解决的一个重要课题。
滑阀泵的振动限制了泵的转速的提高,泵转速
一般在350~3600r/min,个别的也有达
1000r/min以上的。新型的三腔滑阀泵的出现,
真 空 获
1-泵盖;2-气镇量调节阀;3-导管;
4-逆止阀;5-油气分离器
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图5-3滑阀泵的三种结构形式

空 获
目前滑阀泵有三种结构形式:
得 (a)滑阀杆铰接在滑阀环上;
设 备
(b)滑阀杆与滑阀环成一体;
(c)行星式滑阀泵,如图5-3所示。
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图5-4 双缸滑阀泵结构
吸气终了时,小腔与吸气口隔绝,且应尽量 保证此时小腔容积为最大。
真 空
水从叶轮获得能量(动能),被加速。水甩 出后具有与叶片端点切线速度相近的速度;而且
获 在前半周,由于吸入的气体压力基本稳定,因此,
得 水环各点速度近似相等。
设 备
图2-1 液环泵工作原理图
能量转换2
后180°:小腔容积由大 → 小,压缩气体, 直到小腔与排气口相通,排气;
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 表1-1 各种真空 泵的工作压 力范围
真 空 获 得 设 备
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真空泵在真空系统中的作用
1 主泵
2 粗抽泵
3 前级泵
4 维持泵
真 空
5 增压泵

得 设
具体见抽气系统流程图

高真空抽气系统原理流程图
真空容器








真 ➢ 转子形状对称,动平衡性能良好,运转平稳,

选择高精度的齿轮传动,运转时噪音低;
获 ➢ 对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感;
得 设 备
➢ 由于压缩比比较小,在抽气过程中消耗的功率 比较大。
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罗茨泵的种类:低真空罗茨泵,如直排大气 的干式单级罗茨泵(10000Pa)和湿式罗茨泵 (2000Pa);中真空罗茨泵,如机械增压泵 (1×10-1 Pa)等;高真空罗茨泵,如多级干 式罗茨泵(直排大气1Pa)。
真 如图4-6所示。辅助排气阀的作用是在入口 空 压力较高、经高真空压缩的气体已到排气压 获 力时,辅助排气阀打开,部分气体由辅助排 得 气阀排出,部分气体由低真空级抽走。随着 设 入口压力的降低,辅助排气阀逐渐减小,直 备 至最后关闭。
图4-6 双级泵结构示意图
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 气镇阀是旋片泵为抽除可凝性气体而设置的。
真 空 获
可以单独使用,也可以作为其他高真空泵的前 级泵,用以抽除密封容器中的干燥气体。若附 有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝气体。

旋片泵不适于抽除含氧过高、有爆炸性的、
设 对金属有腐蚀性的、与泵油会发生化学发应的、
备 含有颗粒尘埃的气体。
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4.2旋片泵的工作原理与结构特点
油扩散泵属于射流真空泵的一种,但与水 蒸气喷射泵不同的是,油扩散泵工作在高真空 区域,以低压高速油蒸汽流作为工作介质。泵 的抽气过程是被抽气体扩散到油蒸汽射流中而 被携带到泵出口排除的过程。
真 空 获 得 设 备
油扩散泵的工作压力范围为10-1~ 10-6Pa, 其极限压力可达10-8Pa。泵的抽气速率可从每 秒几升到每秒十几万升。此外与其他高真空或 超高真空获得设备相比,油扩散泵除效率低外, 它具有单位抽速所需成本较低,结构简单,没 有机械运动部件,操作方便,使用寿命长,高
1-溢流阀; 2-泵入口; 3-泵体; 4-转子; 5-泵出口
真 空 获 得 设 备来自百度文库
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图6-6 气冷式罗茨泵原理图
1-转子;
2-转子;
3-泵腔;
4-冷气入口;

5-抽气口;


6-泵出口;
得 设
7-冷却器

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七、油扩散泵
7.1 概述
设 (2)动量传输式真空泵(分子真空泵,喷射真

空泵,扩散泵)。
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2)气体捕集泵:吸附泵;低温泵。 真空泵的技术术语和适用范围术语:
启动压力;前级压力;最大前级压力; 最大工作压力;压缩比;何式系数;抽气系数;
返流率;水蒸气允许量;最大允许水蒸气入口 压力。
真 空 获 各种真空泵工作压力范围 得 设 备
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真空获得设备
主讲人:张以忱




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一、引论
真空:在给定的空间内,气体分子密度低于一
个标准大气压的气体状态。
真空泵性能的表示方法:1)极限压力
2)抽气速率
3)流量
真空泵的分类:
真 空 获 得
1)气体输送泵
(1)变容积真空泵:液、油封式机械泵,干式 真空泵,罗茨真空泵;
气孔;11-皮带轮;12-轴端密封圈;13-气道
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旋片泵在结构上可分为油封式和油浸式两大类。
油封式结构是指油箱设置在泵体上,泵油起到
密封排气阀的作用,泵体靠水冷或风冷。一般
大泵多采用这种结构形式。油浸式结构是将整
个泵体浸在泵油中,泵油起到密封和冷却作用。

小泵和直联泵多采用这种结构。
水的速度下降,将动能转变成压力 能(势能),来抵抗由于小腔容积变小而导致 的气体压力增加。
图2-1 液环泵工作原理图
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2.2 液环泵的基本类型与结构
2.2 液环泵的基本类型与结构
2.2.1基本类型
1)单级单作用液环泵:单级叶轮每旋转一周,吸 气排气各进行一次。抽气效率较低。
滑阀泵由于其结构特点,容量比旋片泵大
得多,因此常常用在大型真空设备上。滑阀泵
真 空 获 得
有单级和双级两种形式。单级泵的极限压力对 小泵≤0.6Pa,对大泵≤1.3Pa(均关气镇),双 级泵的极限压力≤0.06Pa(关气镇)。抽速大 于150L/s的滑阀泵多采用单级型式。
设 备
由于滑阀泵的旋转质量有较大的偏心,如 果没有很好的质量平衡,在运转时会产生较大 的振动。但泵旋转质心的运动轨迹是形状复杂
通常,泵抽除的气体为永久性气体和可凝性气
体的混合物。在压缩和排气的过程中,当可凝
性气体的分压超过泵温时该气体饱和蒸汽压时,
可凝性气体会凝结并混于泵油中,随泵油循环,
并在返回高真空侧时重新蒸发成蒸汽。这将影
响到泵的抽气性能,加重泵油的污染程度。气
真 空
镇法或称掺气法可以有效地防止可凝性气体的 凝结,即在压缩过程中将经过控制的永久性气 体 (通常为室温干燥空气)由气镇孔掺入被压






BACK
内部进气口和排气口的改进( * 最重要的改进)
锥体泵:采用上部进气和下部排气的结构
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四、旋片式真空泵
4.1 概述
旋片式油封机械泵(旋片泵)为一种变容式气 体传输真空泵,是真空技术中最基本的真空获 得设备之一。其工作压力范围为101325~ 1.33×10-2 Pa,属于低真空泵。
较好地解决了滑阀泵地质量平衡,使泵的振动 得到了有效的控制,泵转速也可相应得到提高。



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5.2 滑阀泵的工作原理和结构特点
5.2.1工作原理
真 空 获 得 设 备
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 5.2.2 结构特点
图5-2 滑阀泵结构图






孔的位置设置一般有两种:一种是在泵排气口
附近,当压缩腔与排气口相通时,开始掺气;
另一种是设置于端盖上,当吸气终了以后,转
子再转过一个角度(10°~ 15°)时,露出气镇
真 空 获 得
孔,开始掺气。再掺气过程中,泵的极限压力 上升和抽气速率下降。在低压时,适当打开气 镇阀,掺如少量气体,可以减少泵油冲击排气 阀引起的噪声。高速直联泵温度(90°~ 100°)
真 空 获 得 设 备
图5-5双缸滑阀泵的平衡
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六、罗茨式真空泵
6.1 概述
罗茨式真空泵(简称罗茨泵)是一种无内 压缩的旋转变容式真空泵。主要特点有:
➢ 在较宽的压力范围内有较大的抽速 ;
➢ 转子之间、转子与泵腔壁之间有间隙,泵腔内
运动件无摩擦,不必润滑,泵腔内无油;





1-前端端盖;2-油标;3-压力传感器;4-注油塞;5-放油塞;

6-齿轮侧轴承端盖;7-泵体;8-入口法兰;9-出口法兰;10- 转子;11-马达侧轴承盖;12-中间法兰;13-油封处注油塞;14
-油封处放油塞;15-笼形支架;16-电动机;17-泵底座
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图6-3 罗茨泵的旁路溢流阀结构示意图
设 下运行,有利于可凝性气体的抽出。

图4-7 气镇阀结构
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程 图4-7 气镇阀结构
1-调节阀;
2气镇阀座;
3-密封垫;
4-挡块;
真 空
5-钢球;

6-弹簧



BACK
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五、滑阀式油封机械泵
5.1 概述
滑阀式油封机械泵(简称滑阀泵)同旋片 泵一样,也是一种变容式气体传输泵。其应用 范围和使用条件与旋片泵基本相同。

旋片泵结构简图




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图4-6 双级泵结构示意图
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设 备
Ⅰ-高真空级;Ⅱ-低真空级;
1-中间辅助排气阀;2-通道; 3-低真空级排气阀;
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排气阀是旋片泵主要易损件之一,将影响泵 的抽气性能并产生噪音。排气阀有两种形式: 一种使用相交垫片做阀片;另一种是用布质 酚醛层压板或弹簧钢片做阀片。排气阀必须 浸在泵油中。在排气过程中,压缩气体推开 排气阀片,穿过泵油排出。泵油起到密封作 用。在双级泵中,当高真空级与低真空级为 不等腔时,需要在两级之间设置中间排气阀,
2)单级双作用液环泵:单级叶轮每旋转一周,
真 吸气、排气各进行两次。抽气效率较高。 空 3)双级液环泵:由单级单作用泵串联而成。
获 4)气体喷射泵+液环泵机组:可以提高低压下
得 的抽速,扩大了液环泵的使用范围。
设 备
图2-3 水环泵的结构图
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2.2.2液环泵的基本结构
维持泵
前级泵(粗抽泵)
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二、液环式真空泵
2.1液环泵的工作原理及特点




设 备
(a)单作用式液环泵 (b)双作用式液环泵 A-吸气口;B-排气口;C-间隙;
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单作用液环泵抽气(能量转换)过程:
前180°:小腔容积由小 → 大,压力降低,与 吸气口相通,吸气;
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