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真空获得设备 主讲人：张以忱 东北大学 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： 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； （2）动量传输式真空泵（分子真空泵，喷射真空泵，扩散泵）。 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。 各种真空泵工作压力范围 表1－1 各种真空 泵的工作压 力范围 真空泵在真空系统中的作用 二、液环式真空泵 2.1液环泵的工作原理及特点 单作用液环泵抽气（能量转换）过程： 能量转换2 2.2 液环泵的基本类型与结构 2.2.2液环泵的基本结构 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 四、旋片式真空泵 4.1 概述 4.2旋片泵的工作原理与结构特点 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。 旋片泵工作原理图 旋片泵工作原理图 1－泵体； 2－旋片； 3－转子； 4－弹簧； 5－排气阀 图4－2 2X型旋片泵结构简图 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－排气孔；11－皮带轮；12－轴端密封圈；13－气道 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。 旋片泵结构简图 图4－6 双级泵结构示意图 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，如图4－6所示。辅助排气阀的作用是在入口压力较高、经高真空压缩的气体已到排气压力时，辅助排气阀打开，部分气体由辅助排气阀排出，部分气体由低真空级抽走。随着入口压力的降低，辅助排气阀逐渐减小，直至最后关闭。 图4－6 双级泵结构示意图 气镇阀是旋片泵为抽除可凝性气体而设置的。 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）由气镇孔掺入被压缩气体中，使可凝性气体分压达到排气压力，排气阀打开，将可凝性气体同永久气体一同排出。油封式机械真空泵普遍装有气镇装置，因此也叫气镇泵。 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°）下运行，有利于可凝性气体的抽出。 图4－7 气镇阀结构 图4－7 气镇阀结构 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。 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。