真空泵培训材料(一)

真空泵培训材料（一）合肥工业大学机械与汽车工程学院真空与过程装备教研室王君2006年11月真空泵培训基本内容1、真空泵的基础知识；2、液环式真空泵；3、旋片式真空泵；4、滑阀式真空泵；5、罗茨式真空泵；6、分子泵；7、无油干式真空泵；8、喷射式真空泵；9、气体捕集真空泵。本讲座将介绍各类泵的原理、基本参数、基本结构、相关标准、安装、使用及维护的基本知识。本讲座将介绍各类泵的原理、基本参数、基本结构、相关标准、安装、使用及维护的基本知识。合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识1、几个基本问题1.1定义真空泵是根据一定的工作原理，用来产生、改善和维持真空环境的装置。解释：•真空泵的工作原理：机械、物理、化学。•真空泵的工作目的：排出气体，获得真空。•真空泵的定位：系统中完成真空获得功能的单元。•真空泵的分类方法：利用获得真空的原理方法，或用途。解释：•真空泵的工作原理：机械、物理、化学。•真空泵的工作目的：排出气体，获得真空。•真空泵的定位：系统中完成真空获得功能的单元。•真空泵的分类方法：利用获得真空的原理方法，或用途。合肥工业大学真空与过程装备教研室粗低真空高真空超高真空•食品行业•化工行业•冷冻干燥•轻工行业•制药行业•导电(真空放电灯具)•冶炼•真空热处理、真空焊接•集成电路、半导体制造•各种镀膜工艺•各种表面加工工艺•化学研究•离子注入•隔离作用（绝热）•空间模拟•材料科学分析•物理现象研究•表面分析•高纯材料制备(如：MBE)一、机械真空泵基础知识1、几个基本问题1.2真空系统的基本组成合肥工业大学真空与过程装备教研室1233a456789真空室高真空泵（主泵）预抽泵前级泵高真空阀门低真空阀门前级管道放气阀低真空计高真空计124659887733a一、机械真空泵基础知识1、几个基本问题1.3抽速特性曲线合肥工业大学真空与过程装备教研室10-1010--310--1抽速1234入口压力一、机械真空泵基础知识1、几个基本问题1.4真空条件下气体的流动特点合肥工业大学真空与过程装备教研室黏滞流(分子间易发生碰撞)分子流(分子运动相对独立)一、机械真空泵基础知识2、真空泵的类型（按真空获得的方法）参见国标：GB913-66《泵分类及技术条件》合肥工业大学真空与过程装备教研室油封泵喷射真空泵真空获得的方法往复式气体输送分子真空泵气体捕集变容真空泵动量传输真空泵旋转式隔膜式活塞式液环泵螺杆泵滑阀泵罗茨泵旋片泵吸附泵低温泵溅射离子泵分子筛吸附泵冷阱扩散泵升华泵定片泵牵引泵复合泵涡轮泵水喷射泵蒸汽喷射泵气体喷射泵蜗旋泵一、机械真空泵基础知识2、真空泵的类型（按真空泵用途）„主泵(Mainpump):在真空系统中，用来获得所要求真空度的真空泵；„粗抽泵(Roughingvacuumpump):从大气压开始降低系统的压力到另一抽气系统开始工作的真空泵；„前级泵(Backingvacuumpump):用来维持另外一个泵的前级压力在其临界前级压力以下的真空泵；„维持泵(Holdingvacuumpump):在真空系统中，当气体量很小，不能有效的利用主前级泵。此时，可以利用容量较小的辅助前级泵来维持主泵工作或维持容器所需真空度；„粗/低真空泵(Rough/Lowvacuumpump):从大气压力开始并用来获得低真空度的真空泵；„高真空泵(Highvacuumpump):在高真空范围工作的真空泵；„超高真空泵(Ultrahighvacuumpump):在超高真空范围工作的真空泵；„增压真空泵(Boostervacuumpump):安装在低真空和高真空泵之间，用来提高系统工作效率或降低前级泵容量要求的真空泵。参见国标：GB/T3163-97《真空技术名词术语》合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识3、机械真空泵凡是利用机械运动（转动或滑动）来获得真空的泵，称为机械真空泵。„变容真空泵（Positivedisplacementpump）：泵腔容积的周期性变化来完成抽气。„动量传输泵（Kineticvacuumpump）：依靠高速叶片、射流，将动量传递给气体，完成抽气。参见国标：GB/T3164-93《真空技术系统图用图形符号》常见机械真空泵图形符号合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识4、机械真空泵性能参量„抽气速率（Flowrate）：在相关标准测试条件下，从测试罩流过的气体流量和在测试罩指定位置测得的平衡压力之比。„极限压力（Ultimatepressure）：在标准测试条件下，不引入气体正常工作条件下，趋向稳定的最低压力。„启动压力（Statingpressure）:泵无损坏启动并且有抽气作用的压力。„前级压力（Backingpressure）:排气压力低于一个大气压，真空泵的出口压力。„最大前级压力（Maximumbackingpressure）:能使泵损坏的前级压力。„最大工作压力（Maximumworkingpressure）:对应最大抽气量的入口压力。„抽气量（Throughoutofvacuumpump）:流经泵入口的气体流量。„压缩比（Compressionratio）:泵对给定气体的出口压力和入口压力之比。参见国标：GB/T3163-97《真空技术名词术语》合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识4、机械真空泵性能参量几点说明：„实际应用中真空泵的抽气速率和极限压力是真空泵选配的最重要参量；„真空泵的性能测试必须严格按照相关国家标准规定的项目和测试条件来执行；„性能测试标准由国标、部标、企业标准几个等级；„真空泵在不同使用条件下，强调的性能参数是不同的；„对于不同类型真空泵，所需测试的项目差别很大；„真空泵性能和真空系统性能是两个概念。合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识5、机械真空泵规格及型号真空泵型号组成：123456真空泵级数，阿拉伯数字表示，不分级或单级者省略。真空泵名称，构成名称关键字的汉语拼音第一个或前两个字母。真空泵特征，用关键字汉语拼音的第一（或第二）个大写字母表示。真空泵设计序号，用A、B、C、D…顺序表示。代表真空泵规格或主参数，用阿拉伯数字表示。真空泵使用特点（多指被抽气体性质）。如”N”表示可凝性气体，”F”表示腐蚀性气体。基本型号辅助型号参见标准：JB/T7673-95《真空设备型号编制方法》合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识5、机械真空泵规格及型号机械真空泵型号示例：W35B参见标准：JB/T7637-95《真空泵型号组成》2X15AXD633L160GL100往复泵，抽速35L/s,二次改型；二级旋片泵，15L/s,一次改型；单级多旋片真空泵，63m3/h;三级溅射离子泵，160L/s；锆铝吸气剂泵，进气口100mm；变容式机械泵的抽速分档：0.5、1、2、4、8、15、30、70、150、300、600、1200、2500、5000、10000、20000、40000。合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识6、真空泵的使用范围活塞泵10-510-110+2超高真空10-5Pa高真空10-5~10-1Pa低真空102~105Pa中真空10-1~102Pa10-910+5膜片泵液环泵旋片泵滑阀泵罗茨泵爪形泵涡旋泵涡轮分子泵液体喷射泵蒸汽喷射泵扩散泵扩散喷射泵吸附泵升华泵溅射离子泵低温泵合肥工业大学真空与过程装备教研室一、机械真空泵基础知识7、几个思考题：„何谓“真空泵”、“机械真空泵”？„真空泵分类的基本方法及结果如何？„真空泵有哪几个典型参数，选泵时最重要的有哪两个？„真空泵型号是如何构成的？„各种类型真空泵的工作压力范围如何？合肥工业大学真空与过程装备教研室真空泵培训材料（二）合肥工业大学机械与汽车工程学院真空与过程装备教研室王君2006年11月液环式真空泵1、液环真空泵的工作原理；2、液环真空泵的基本类型和优缺点；3、液环泵的结构；4、液环泵的主要参数计算及选型；5、液环泵的使用、维护注意事项；合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵1、液环真空泵的工作原理（概念）液环式真空泵采用带有多叶片的转子安装在泵壳内，当转子旋转时，会将液体抛向泵壳并形成液环，液环和转子叶片形成容积周期变化的旋转变容真空泵。水环泵是液环式真空泵中最常见的一种。解释：•液环的形成：旋转离心力；•工作腔形成：转子+液环+泵端盖；•抽气原理：利用若干个、体积变化的工作腔的容积变化来实现抽气作用；•也可以作为压缩机来使用。解释：•液环的形成：旋转离心力；•工作腔形成：转子+液环+泵端盖；•抽气原理：利用若干个、体积变化的工作腔的容积变化来实现抽气作用；•也可以作为压缩机来使用。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵1、液环真空泵的工作原理（实际工作过程）„叶轮2和泵壳1形成水环3和工作腔5；„工作腔容积有小变大，由大变小，构成压缩过程；„被抽气体由入口4和进气管8进入；„被抽气体由排气口6和排气管7排出；„排出的气体和水经排气管7进入水箱10，水被回收；„排出的气体经管道9排入大气。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵1、液环真空泵的工作原理（能量传输过程）„液体被叶轮带动后，获得动能并形成紧贴于泵腔的液环；„液环在泵腔内回转，在吸气侧不断被加速，并吸入气体；„在向排气侧转动过程中，液体经历了加速~减速的过程，动能经历了增加~降低，势能则降低~增加；„在排气侧，气体被压缩，而液体增加的势能则被传递给气体，以抵抗气体膨胀压力；„压缩的气体在排气侧排出；„液环剩余的能量将会推动叶轮旋转。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵2、液环真空泵的基本类型和优缺点2.0型号及基本参数2SKA6P1水环真空泵级数，阿拉伯数字表示，单级不表示，2表示两级。水环真空泵用”SK”、“SZ”表示；水环压缩机用”SY”表示。最大气量相同，但极限真空度不同的水环泵，A代表较高，B代表较低。大气喷射器的级数。1表示1级，2表示2级。是否带有大气喷射器，带有则用”P”。最大抽速，m3/min。参见达道安《真空设计手册》合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵2、液环真空泵的基本类型和优缺点2.1基本类型（按照叶轮个数分类）„单级泵：泵中只有一个叶轮，为液环泵最常见的形式；„两级泵：利用心轴将两个单级泵串联而成（非泵管道的串联）；比较：„两级泵的极限真空度高；„在较低压力下，两级泵仍具有较大抽速；„两级泵更适合较高真空条件下的需要。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵2、液环真空泵的基本类型和优缺点2.1基本类型（按照吸、排气状态分类）„液环真空泵：泵的进口为真空状态，出口为大气压力。该类泵主要用于粗低真空获得，化工行业的脱酸、脱气等。„液环压缩机：泵进口为大气压力状态，出口高于大气压力。主要用于化工行业介质的输送。„介于真空泵和压缩机之间：介于真空泵和压缩机二者之间的液环泵。进口为真空状态，出口为压缩状态，用于煤矿瓦斯气体抽除和火炉煤气的抽送。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵2、液环真空泵的基本类型和优缺点2.1基本类型（按照作用方式分类）„单作用：叶轮与泵体呈单偏心结构，叶轮旋转一次进行一次吸、排气。（该方式结构简单，容易制造，吸、排气口面积大，压缩段较长，可以获得较高效率及极限真空，且不易产生涡流和气蚀。但叶轮转子受力不均匀。）„双作用：叶轮与泵体呈双偏心结构，叶轮旋转一次进行两次吸、排气。合肥工业大学真空与过程装备教研室二、液环式真空泵2、液环真空泵的基本类型和优缺点2.2优缺点优点：„结构简单，制造精度要求不高，容易加工；„结构紧凑，可以和驱动电机直联；„接近等温压缩过程，抽排过程中，气体温度变化小，因此可以处理易燃、易爆气体；„泵腔内无金属摩擦表面，无需润滑，因此可抽排含有灰尘、可凝性气体或气水混合物；„吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。缺点：功耗大，效率低；极限压力高；叶轮圆周速度不高，结构尺寸大。合肥工业大学真空与过程装备教研室