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        水環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、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。隨著真空應用的發展,真空泵的種類已發展了很多種,其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分為兩種類型,即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。隨著真空應用技術在生產和科學研究領域中對其應用壓強范圍的要求越來越寬,大多需要由幾種電動隔膜泵組成真空抽氣系統共同抽氣后才能滿足生產和科學研究過程的要求,由于真空應用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬,因此任何一種類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,使用不同類型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過程的需要,有時將各種真空泵按其性能要求組合起來,以機組型式應用。

          各種真空泵的工作原理

          水環式真空泵/液環真空泵工作原理

          水環真空泵(簡稱水環泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作壓縮機,稱為水環式壓縮機,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部門。在工業生產的許多工藝過程中,如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術的飛躍發展,水環泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環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。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時,水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸(實際上葉片在水環內有一定的插入深度)。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點,那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大,且與端面上的吸氣口相通,此時氣體被吸入,當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕;當葉輪繼續旋轉時,小腔由大變小,使氣體被壓縮;當小腔與排氣口相通時,氣體便被排出泵外。

          綜上所述,水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、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“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上,由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間,轉子與泵殼內壁之間,保持有一定的間隙,可以實現高轉速運行。由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵,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,可將羅茨泵串聯使用。

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

          但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,v0空間與排氣側相通時,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。當轉子繼續轉動時,氣體排出泵外。

          旋片式真空泵工作原理

          旋片式離心泵簡稱旋片泵)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、石油及醫藥等生產和科研部門。

          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高的,對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學反應以及含有顆粒塵埃的氣體。

          旋片泵是真空技術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單級泵串聯起來。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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