真空泵

真空泵（Vacuum   pump）是一種用機械或物理化學(xué)方法將密閉容器中的氣體抽出，從而產(chǎn)生、提高和保持容器內(nèi)真空度的設(shè)備。真空泵具有產(chǎn)生負(fù)壓的功能、增加制動力、降低真空室氣壓和抽取特殊氣體的功能。真空泵主要用于機械、冶金、化工、醫(yī)療、食品、電子、半導(dǎo)體、能源、高能物理、航天航空等領(lǐng)域。

1654年奧托首先發(fā)明了真空泵·馮·居里克（Otto Von Guericke）波義耳在格里克真空泵的基礎(chǔ)上發(fā)明的（Robert   Boyle）和胡克（Robert  , look）進(jìn)行了大量的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計了一種改進(jìn)的活塞泵。1682年，波義耳（Robert   Boyle）提出了一種雙缸泵Haux ratio（Haux ratio）1705年，進(jìn)一步改進(jìn)的雙缸泵被制造出來。19世紀(jì)末，福里斯特（Kaufman）引入了氣缸油泵。1912年，蓋德發(fā)明了一種基于新原理的泵，即分子泵，可以產(chǎn)生極低的壓力。后來在1915年，蓋德利用水銀蒸汽噴射流攜帶的氣體分子實現(xiàn)了高真空。這些蒸汽流泵已經(jīng)大規(guī)模開發(fā)并逐漸應(yīng)用于世界各地。

根據(jù)工作原理和真空度，真空泵可分為低真空泵、高真空泵、機械真空泵和噴射真空泵等許多不同類型。不同類型的真空泵具有不同的結(jié)構(gòu)和原理常見的真空泵是往復(fù)式真空泵、水環(huán)真空泵、旋片真空泵和低溫泵等。例如，往復(fù)式真空泵的原理是利用泵腔內(nèi)的活塞做往復(fù)運動而吸入氣體、壓縮并排出；低溫泵的原理是利用低溫表面捕獲氣體。

真空泵中的關(guān)鍵技術(shù)是螺桿干式真空泵技術(shù)、驅(qū)動電機及控制技術(shù)等。真空泵具有極限壓力、抽氣速率、預(yù)壓力等性能指標(biāo)，并具有產(chǎn)生負(fù)壓的功能、增加制動力、降低真空室氣壓和抽取特殊氣體的功能。從全球真空泵應(yīng)用來看，干式真空泵后期需求將持續(xù)增長；從真空泵的市場需求來看，全球真空泵的需求將持續(xù)增長。

起源

真空泵是奧托首先發(fā)明的·馮·居里克（Otto Von Guericke）發(fā)明于1654年。第一個真空泵很粗糙，接頭通過浸泡在水中保持密封。1657年，格里克進(jìn)行了著名的馬德雷堡半球?qū)嶒灒C明了大氣壓可以產(chǎn)生巨大的動力。在格利克真空泵的基礎(chǔ)上，博伊爾（Robert   Boyle）和胡克（Robert  , look）進(jìn)行了大量的優(yōu)化設(shè)計，很快博伊爾（Robert   Boyle）羅伯特設(shè)計了一種改進(jìn)的活塞泵·胡克（Robert  , look）制造的。大約在同一時間，西蒙托學(xué)院利用水銀氣壓計頭部的真空空間進(jìn)行實驗，該氣壓計被認(rèn)為是單沖程水銀泵。

發(fā)展

1854年，蓋斯勒（Heinrich  Geissler）1855年，波恩開設(shè)了一家制造科學(xué)儀器的工廠，并設(shè)計了一臺水銀氣泵。

1682年，波義耳（Robert   Boyle）提出了雙缸泵，這意味著一個活塞上的大氣壓力完成了提升另一個活塞所需的大部分工作。豪克斯比（Haux ratio）1705年，進(jìn)一步改進(jìn)的雙缸泵被制造出來。

19世紀(jì)末，福里斯特（Kaufman）介紹了一種圓柱油泵，基本上還是圓柱真空泵的模式。基于托里拆利（Torricelli）反復(fù)實驗，為了產(chǎn)生經(jīng)典研究中的高真空和氣體放電，使用了蓋斯勒（Geissler）和托普勒（Toepler）式的泵。一個新時代開始于1905年，考夫曼（Kaufman）連續(xù)旋轉(zhuǎn)的水銀泵被引入，但它很快就建成了（Gaede）取而代之的是基于。1617世紀(jì)的水泵原型是蓋德等人引進(jìn)的箱式泵。

1912年，蓋德發(fā)明了一種基于新原理的泵，即分子泵，它可以產(chǎn)生極低的壓力。后來在1915年，蓋德利用水銀蒸汽噴射流攜帶的氣體分子實現(xiàn)了高真空。這些蒸汽流泵已經(jīng)大規(guī)模開發(fā)并逐漸應(yīng)用于世界各地。

真空泵是一種用機械或物理和化學(xué)方法從密閉容器中抽出氣體的方法，它產(chǎn)生、提高和保持容器內(nèi)真空度的設(shè)備。

機械真空泵

往復(fù)式真空泵原理。泵運轉(zhuǎn)時，氣缸中的活塞在電機的驅(qū)動和曲柄連桿機構(gòu)的作用下來回運動。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)從左向右運動時，由于氣缸左室容積的不斷增大，氣缸內(nèi)氣體的密度減小，形成泵送過程。此時，泵送容器中的氣體通過吸入閥5進(jìn)入泵體的左腔當(dāng)活塞到達(dá)最右側(cè)位置時，氣缸的左腔完全充滿氣體，然后活塞向左移動，此時吸氣閥5關(guān)閉。隨著活塞從右向左移動，氣缸中的氣體逐漸被壓縮當(dāng)氣缸中的氣體壓力達(dá)到或略大于一個大氣壓時，排氣閥4打開，將氣體排放到大氣中，完成一個工作循環(huán)。當(dāng)活塞再次從左向右移動時，它會吸入一部分氣體，重復(fù)前面的循環(huán)，以此類推，直到泵送體積中的氣體壓力滿足要求。

水環(huán)真空泵

1.基本構(gòu)造。水環(huán)真空泵主要由排氣口組成、橡膠球、泵體、吸氣口、葉輪、木環(huán)構(gòu)成。

2.基本原理。當(dāng)葉輪在圖中順時針旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周由于離心力的作用，水根據(jù)泵腔的形狀形成一個厚度大致相同的閉合環(huán)。水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉尖接觸（事實上，葉片在水環(huán)中有一定的插入深度）此時，在葉輪輪轂和水環(huán)之間形成一個月牙形的空間，這個空間被葉輪分成幾個葉片數(shù)相同的小空腔。如果以葉輪上部為0°為起點，在葉輪旋轉(zhuǎn)180°之前，小腔容積由小變大，與端面上的吸入口相通，此時氣體被吸入，吸入結(jié)束后小腔與吸入口隔離；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口連通時，氣體從泵中排出。

旋片真空泵

1.基本構(gòu)造。2.基本原理。旋片真空泵的主要部件浸在真空油中，可以密封各部件的間隙。泵上有一個鎮(zhèn)流閥當(dāng)需要吸入含有少量可冷凝氣體的混合氣體時，將受控氣流引入泵的壓縮室以增加混合氣體的壓力 在泵室溫度下分壓未達(dá)到飽和值時，使可冷凝氣體從泵中排出。

滑閥真空泵

1.基本構(gòu)造。

2.基本原理。固定在滑環(huán)上的矩形滑桿可在安裝在泵體內(nèi)的滑動導(dǎo)軌中上下滑動和左右擺動。滑環(huán)和滑桿將泵腔分成兩部分、B兩個工作室。當(dāng)偏心輪逆時針旋轉(zhuǎn)時，B室的容積逐漸減小，吸入的氣體逐漸被壓縮，壓力逐漸增大。與此同時，A室的容積逐漸擴大，其中的氣體壓力不斷降低，泵送的氣體不斷從滑桿的腔孔和吸入口吸入A室。當(dāng)B室中的氣壓升高到大氣壓力以上時，排氣閥被推開并排放到大氣中；而當(dāng)吸氣結(jié)束時，腔室A的容積達(dá)到最大值，從而完成一個工作循環(huán)。當(dāng)偏心輪不斷轉(zhuǎn)動時，氣體不斷被吸入壓縮和排出，達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。

羅茨真空泵

1.基本構(gòu)造。

基本原理。羅茨真空泵的工作原理是泵工作時，主動轉(zhuǎn)子4和從動轉(zhuǎn)子3靠近泵體反向旋轉(zhuǎn)，從抽真空進(jìn)氣口2吸入空氣，從排氣口5排出氣體，從而達(dá)到抽真空的目的。

水蒸汽噴射泵

1.基本構(gòu)造。蒸汽噴射泵主要由過濾器組成、吸入口、擴散管、喉管等結(jié)構(gòu)組成。

基本原理。蒸汽通過拉瓦爾噴嘴，壓力降低，速度增加蒸汽的勢能轉(zhuǎn)化為動能，以超音速噴入混合室，與泵送介質(zhì)混合進(jìn)行能量交換混合氣體進(jìn)入擴壓器，減速和增壓，并轉(zhuǎn)化為壓力能為了降低后續(xù)泵的泵送負(fù)荷，配置了冷凝器，通過兩種具有一定溫差的介質(zhì)對流來冷凝高溫介質(zhì)。

油擴散泵

1.基本構(gòu)造。油擴散泵主要由噴嘴組成、泵體、導(dǎo)流管、加熱器、控溫裝置等組成。

基本原理。擴散泵油底殼中的泵油在真空中被加熱至沸騰溫度（約200℃）產(chǎn)生大量的油蒸氣，油蒸氣通過導(dǎo)流管由各級噴嘴高速噴出。因為擴散泵入口附近的泵送氣體的分壓高于蒸汽流中的分壓，所以泵送氣體的分子連續(xù)擴散到蒸汽流中。油蒸汽撞擊泵送的氣體分子，這是泵送的氣體分子沿蒸汽流方向的高速運動。氣體分子撞擊泵壁并反射回來，然后撞擊蒸汽流并沿蒸汽流方向再次流向泵壁。經(jīng)過幾次碰撞，氣體分子被壓縮到低真空端，然后由后面幾個噴嘴噴出的蒸汽流被多級壓縮，最后被前面的泵抽走。油氣在冷卻后的泵壁上冷凝，然后返回油底殼再次加熱，如此循環(huán)工作。

氣體捕集泵

基本原理。濺射離子泵工作時，空間電子在磁場作用下在陽極管中做螺旋運動，與氣體分子碰撞，使氣體分子電離電離后會產(chǎn)生離子并飛向陰極，大量鈦原子被濺射起來沉積在陽極管內(nèi)壁和陰極板上，產(chǎn)生泵浦作用，轟擊陰極產(chǎn)生的二次電子，參與氣體電離。失去能量后，電子最終被陽極吸收。

低溫泵

基本原理。低溫泵是能達(dá)到極限真空的泵低溫泵中有一個被液氦或制冷機冷卻到極低溫度的冷板，可以冷凝氣體，保持冷凝液的蒸汽壓低于泵的極限壓力，達(dá)到抽空氣的效果。低溫泵的主要功能是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕獲。

按照真空度分類

真空泵按真空度分類，可分為低真空泵、中真空泵、高真空泵和超高真空泵四種類型。

1.低真空泵。低真空泵意味著壓力大于1.33Pa真空泵，如往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)式、水環(huán)式、噴射和吸附真空泵等。

2.中真空泵。真空泵意味著10 ^ 2的壓力-2~1.33Pa真空泵，如羅茨真空泵、多級噴射真空泵等。

3.高真空泵。高真空泵意味著壓力為10-6~10-2Pa真空泵，例如各種擴散泵和分子泵。

4.超高真空泵。超高真空泵是指壓力小于10-6Pa真空泵，如離子泵、低溫泵等。

按照結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)結(jié)構(gòu)，真空泵可分為機械真空泵、射流式真空泵、和其他類型真空泵。

1.機械式真空泵。機械真空泵是一種真空泵，如往復(fù)式真空泵，通過機械作用使泵腔工作容積周期性變化，實現(xiàn)抽氣、旋轉(zhuǎn)式真空泵等。

2.射流式真空泵。噴射真空泵沒有機械運動部件，主要依靠通過噴嘴的高速噴射來抽真空，如蒸汽噴射泵、空氣噴射泵、水噴射泵和各種擴散泵等。

3.其他類型真空泵。其他類型的真空泵指的是獲得高真空、具有極高真空或高純度真空的泵，如吸附泵、分子泵、離子泵、冷凝泵等。

根據(jù)泵腔內(nèi)是否有油

真空泵按泵腔內(nèi)是否有油來分類，可分為油真空泵、無油真空泵、及“干”式真空泵。

優(yōu)點

1.真空泵可以安全地抽吸和清除礦井中的廢物；

2.真空泵具有避免泄漏和控制氣味的能力，可以使固體物料的運輸更加安全；

3.真空泵可以相對安全地輸送一些危險物質(zhì)，保護(hù)環(huán)境；

4.真空泵可以快速清除堵塞的排水系統(tǒng)中的廢料，提高時間利用率；

缺點

1.真空泵可能會有液體塞，這會妨礙真空泵的使用；

2.真空泵中的流體蒸汽會限制真空泵的吸入壓力；

3.由于密封膠流體的蒸汽壓力，真空泵在工作溫度下可用的真空是有限的。

真空泵用于獲得、維持和提高真空的裝置，它的應(yīng)用領(lǐng)域是機械、冶金、化工、醫(yī)療、食品、電子、半導(dǎo)體、能源、高能物理、航天航空等。

真空泵

1.產(chǎn)生負(fù)壓。真空泵可以利用機械、物理、可以改進(jìn)使用化學(xué)或物理化學(xué)方法抽空抽空容器以獲得真空的裝置和設(shè)備、產(chǎn)生和維持真空。例如，在塑料加工中，通過真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓將塑料片吸附在模型表面以制造產(chǎn)品。

2.增加制動力。真空泵的輸出主要是動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力當(dāng)真空泵可以 t正常工作時，液壓系統(tǒng)仍可由人力幫助驅(qū)動。例如汽車中的真空泵，主要用于增加制動。

3.降低真空室中的氣壓。真空泵的作用是從真空室中排除氣體分子，降低真空室中的氣體壓力并使其達(dá)到所需的真空度。例如，當(dāng)用于真空泵包裝領(lǐng)域時。如食品加工、食品包裝、食品貯藏等。

4.抽取特殊氣體。真空泵可以抽取特殊氣體，主要用于石油化工行業(yè)、制藥、在食品加工和冶金制造中。真空泵可以排除酸性氣體和易燃易爆氣體。例如，當(dāng)生產(chǎn)硫酸時，提取酸性氣體。