真空泵

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。隨著真空技術在生產和科學研究領域中對其應用壓強範圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空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，由於真空應用部門所涉及的工作壓力的範圍很寬，因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用於所有的工作壓力範圍，只能根據不同的工作壓力範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。

常用真空泵包括乾式螺桿真空泵、水環泵、往複泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經濟各行業應用真空工藝過程中必不可少的主力泵種。近年來，伴隨著我國經濟持續高速發展，真空泵相關下游應用行業保持快速增長勢頭，同時在真空泵應用領域不斷拓展等因素的共同拉動下，我國真空泵行業實現了持續穩定地快速的發展。

（1)泵總體結構型式

真空泵的泵體的布置結構決定了泵的總體結構。

立式結構的進、排氣口水平設置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運轉時穩定性差，故這種型式多用於小泵。

卧式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為了真空系統管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進、排氣方向是相互垂直的。此時，排氣口可以從左或右兩個方向開口，除接排氣管道一端外，另一端堵死或接旁通閥。這種泵結構重心低，高速運轉時穩定性好。一般大、中型泵多採用此種結構。

泵的兩個轉子軸與水平面垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制，轉子裝配方便，泵佔地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機構也相對複雜。

（2)泵的傳動方式

真空泵的兩個轉子是通過一對高精度齒輪來實現其相對同步運轉的。主動軸通過聯軸器與電機聯接。在傳動結構布置上主要有以下兩種：其一是電動機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動轉子由電動機端齒輪直接傳過去帶動，這樣主動轉子軸的扭轉變形小，則兩個轉子之間的間隙不會因主動軸的扭轉變形大而改變，故使轉子之間的間隙在運轉過程中均勻。這種傳動方式的最大缺點是：a.主動軸上有三個軸承，增加了泵的加工和裝配難度，齒輪的拆裝及調整也不便；b.整體結構不勻稱，泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側。

特點

(1)在較寬的壓力範圍內有較大的抽速；

(2)轉子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運轉平穩。轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅動功率，從而可實現較高轉速；

(3)泵腔內無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統的污染；

(4)泵腔內無壓縮，無排氣閥。結構簡單、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感；

(5)壓縮比較低，對氫氣抽氣效果差；

(6)轉子表面為形狀較為複雜的曲線柱面，加工和檢查比較困難。

⑴真空泵工作時產生的振動對工藝過程及環境有無影響。若工藝過程不允許，應選擇無振動的泵或者採取防振動措施。

⑵了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如冷凝器、除塵器等。

⑶真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產生的全部氣體量。

⑷正確地組合真空泵。由於真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來，互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對稱陰極濺射離子泵）對氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓強低於大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。

⑸真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如：水環泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空要求。

⑹正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強範圍，如：2BV系列水環真空泵工作壓強範圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強範圍內，泵的抽速隨壓強而變化（詳細變化情況參照泵的性能曲線），其穩定的工作壓強範圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個範圍之內較為適宜，而不能讓它在25~30mmHg下長期工作。

⑺真空泵排出來的油蒸氣對環境的影響如何。如果環境不允許有污染，可以選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。

⑻真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：某真空乾燥工藝要求10mmHg的工作真空度，選用的真空泵的極限真空度至少要2mmHg，最好能達到1mmHg。通常選擇泵的極限真空度要高於真空設備工作真空度半個到一個數量級。

⑼真空泵的價格、運轉及維修費用。

⑴真空泵應安裝在地面結實堅固的場所，周圍應留有充分的餘地，便於檢查、維護、保養。

⑵真空泵底座下應保持地基水平，底座四角處建議墊減震橡皮或用螺栓澆制安裝，確保真空泵運轉平穩，振動小。

⑶真空泵與系統的連接管道應密封可靠，對小真空泵可採用金屬管路連接密封墊採用耐油橡膠，對小真空泵可採用真空膠管連接，管道管徑不得小於真空泵吸氣口徑，且要求管路短而少彎頭。（焊接管路時應清除管道中焊渣，嚴禁焊渣進入真空泵腔。）

⑷在連接管路中，用戶可在真空泵進氣口上方安裝閥門及真空計，隨時可檢查真空泵的極限壓力。

⑸按電動機標牌規定連接電源，並接地線和安裝合適規格的熔斷器及熱繼電器。

⑹真空泵通電試運轉時，須取下電機皮帶，確認真空泵轉向符合規定方向方可投入使用，以防真空泵反轉噴油。（轉向按防護罩指示方向）

⑺對於有冷卻水的真空泵，按規定接通冷卻水。

⑻如真空泵口安裝電磁閥時，閥與真空泵應同時動作。

⑼當真空泵排出氣體影響工作環境時，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。

真空泵廣泛用於塑料機械、農藥化工、染料化工、磚瓦機械、低溫設備、造紙機械、醫藥化工、食品機械、工業電爐、電子行業、真空設備、化肥、冶金、石油、礦山、地基處理等領域。還提供真空泵諮詢、真空泵問題解決、真空泵調試、真空泵維修保養等服務。

2BA型水環式真空泵是為滿足真空泵可帶水吸氣這一要求，在原SKF型和2FA型水環式真空泵的基礎上，自行開發研製而成的新一代水環式真空泵。它設計先進、結構新穎，適用於各種較為苛刻、複雜的應用領域。它可抽吸含有大量水氣，可凝汽的介質，在抽吸易燃，易爆或有毒、有腐蝕性氣體時不易發生危險，故可廣泛應用於機械、石油、化工、電力、製藥、食品、陶瓷、製糖、印染、冶金、塑料、瓦磚、皮革等行業，特別適用於塑料配套使用，2BA型水環式真空泵分別取代SZ、SK、2SK-3、2SK-6、2S-185、2SK-230和W型往複式真空泵。

人們在使用過程中經常碰到輸送化學氣體，這就需要引進耐腐蝕真空泵的新概念。它是利用陶瓷這一特殊介質來做過流部分的，真正符合了通常的“耐磨、耐酸、耐鹼、耐高溫”的要求。此型號是上海意海最近推出的新產品。

機械原理

GG－17玻璃膨脹係數低，能更好地耐受很高的溫度差變，故該泵比同型泵能受得起高溫而且使用壽命也更長。該泵適用於電子工業，如電子管。顯像管。X光管，以及半導體單晶硅的冶鍊提純，高沸點的油脂蒸餾提純分離，日光燈，保溫瓶高真空排氣的儀器。先由轉動真空泵把系統抽到10-2Pa擴散泵油被加熱沸騰，以高速從噴出的油蒸汽流不斷將系統內氣體分子帶到泵的側臂彎管球泡處集結，待氣體密度達到機械真空泵的工作範圍而被抽出，從而逐漸獲得高真空。

水環真空泵（簡稱水環泵）是一種粗真空泵，在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪順時針方向旋轉時，水被葉輪拋向四周，由於離心力的作用，水形成了一個決定於泵腔形狀的近似於等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，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。由於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於泵本身結構和製造精度外，還取決於前級泵的極限真空。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。由於轉子的不斷旋轉，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。由於吸氣后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，由於排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返衝到空間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

氣體傳輸泵

氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，藉以達到抽氣目的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型：

變容真空泵

利用泵腔容積的周期性變化來完成吸氣和排氣過程的一種真空泵，氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往複式及旋片式兩種：

（1）往複式真空泵：是利用泵腔內活塞做往複式運動，將氣體吸入、壓縮並排出。因此，又稱為活塞式真空泵。

（2）旋片式真空泵：是利用泵腔內活塞做旋轉運動，將氣體吸入、壓縮並排出。旋轉真空泵又有如下幾種形式：

①油封式真空泵：它是利用油類密封各運動部件之間的間隙，減少有害空間的一種旋轉變容真空泵。這種泵通常帶有氣鎮裝置，故又稱氣鎮式真空泵。按其結構特點分為如下五種形式。

a旋片式真空泵：轉子以一定的偏心距裝在泵殼內並與泵殼內表面的固定面靠近，在轉子槽內裝有兩個（或兩個以上）旋片，當轉子旋轉時旋片能沿其徑向槽往複滑動且與泵殼內壁始終接觸，此旋片隨轉子一起旋轉，可將泵腔分成幾個可變容積。

b.滑閥式真空泵：在偏心轉子外部裝有一個滑閥，轉子旋轉帶動滑閥沿泵殼內壁滑動和滾動，滑閥上部的滑閥桿能在可擺動的滑閥導軌中滑動，而泵腔分成兩個可變容積。

c.定片式真空泵：在泵殼內裝有一個與泵內表面靠近的偏心轉子，泵殼上裝有一個始終與轉子表面接觸的徑向滑片，當轉子旋轉時，滑片能上下滑動將泵腔分成兩個可變容積。

d.余擺線式真空泵：在泵腔內偏心裝有一個型線為余擺線的轉子，它沿泵腔內壁轉動並將泵腔分成兩個可變容積。

e.多室旋片式真空泵：在一個泵殼內並聯裝有由同一個電動機驅動的多個獨立工作室的旋片真空泵。

②乾式螺桿真空泵：它是一種不用油類（或液體）密封的變容真空泵。

③液環式真空泵：帶有多葉片的轉子偏心裝在泵殼內，當它旋轉時，把液體（通常為水或油）拋向泵殼內形成泵殼同心的環液，環液同轉子葉片形成了容積周期性變化的幾個小容積，故亦稱旋轉變容真空泵。

④羅茨真空泵：泵內裝有兩個相反方向同步旋轉的雙葉形或多葉形的轉子，轉子間、轉子同泵殼內壁之間均保持一定的間隙。它屬於旋轉變容真空泵。機械增壓泵即為這種形式的真空泵。

動量傳輸泵：這種泵是依靠高速旋轉的葉片或高速射流，把動量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續不斷地從泵的入口傳輸到出口。具體可分為下述幾種類型。

（1）分子真空泵：它是利用高速旋轉的轉子把能量傳輸給氣體分子，使之壓縮、排氣的一種真空泵。它有如下幾種型式：

①牽引分子泵：氣體分子與高速運動的轉子相碰撞而獲得力量，被送到出口，因此，是一種動量傳輸泵。

②渦輪分子泵：泵內裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉子，它在定子圓盤（或定片）間旋轉。轉子圓周的線速度很高。這種泵通常在分子流狀態下工作。

③複合分子泵：它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯起來的一種複合式分子真空泵。

（2）噴射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效應的壓力降生產的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵，適於在粘滯留和過渡流狀態下工作。這種泵又可詳細地分成以下幾種：

①液體噴射真空泵：以液體（通常為水）為工作介質的噴射真空泵。

②氣體噴射真空泵：以非可凝性氣體作為工作介質的噴射真空泵。

③蒸汽噴射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作為工作介質的餓噴射真空泵

（3）擴散泵：以低壓高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作為工作介質的噴射真空泵。氣體分子擴散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中氣體分子密度始終是很低的，這種泵適於在分子流狀態下工作。可分為：

①自凈化擴散泵：泵液中易揮發的雜質經專門的機械輸送到出口而不回到鍋爐中的一種油擴散泵

②分餾式擴散泵：這種泵具有分餾裝置，使蒸汽壓強較低的工作液蒸汽進入高真空工作的噴嘴，而蒸汽壓強較高的工作液蒸汽進入低真空工作的噴嘴，它是一種多級油擴散泵。

（4）擴散噴射泵：它是一種有擴散泵特性的單級或多級噴嘴與具有噴射真空泵特性的單級或多級噴嘴串聯組成的一種動量傳輸泵。油增壓泵即屬於這種形式。

（5）離子傳輸泵：它是將被電離的氣體在電磁場或電場的作用下，輸送到出口的一種動量傳輸泵。

氣體捕集泵

這種泵是一種是氣體分子被吸附或凝結在泵的內表面上，從而減小了容器內的氣體分子數目而達到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質）的物理吸附作用來抽氣的一種捕集式真空泵

吸氣劑泵：它是一種利用吸氣劑以化學結合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬於這種形式。

吸氣劑離子泵：它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達到抽氣的目的。它有如下幾種型式。

（1）蒸發離子泵：泵內被電離的氣體吸附在以間斷或連續方式升華（或蒸發）而覆在泵內壁的吸氣材料上，以實現抽氣的一種真空泵。

（2）濺射離子泵：泵內被電離的氣體吸附在由陰極連續濺射散出來的吸氣材料上，以實現抽氣目的的一種真空泵。

低溫泵：利用低溫表面捕集氣體的真空泵

按其真空度可以分為：粗真空、高真空、超高真空三大類。

粗真空系

主要用來抽除空氣和其它有一定腐蝕性、不溶於水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用於食品、紡織、醫藥、化工等行業的真空蒸發、濃縮、浸漬、乾燥等工藝過程中。該型泵具有真空度高、結構簡單，使用方便、工作可靠、維護方便的特點。

主要用於粗真空。抽氣量大的工藝過程中。它主要用來抽除空氣和其它無腐蝕，不溶於水，含有少量固體顆粒的氣體，以便在密閉容器中形成真空。所吸氣體中允許混有少量液體。它被廣泛應用於機械、製藥、食品、石油化工等行業中。

是獲得粗真空的主要真空設備之一。廣泛應用於化工、食品、建材等部門，特別是在真空結晶、乾燥、過濾、蒸發等工藝過程中更為適宜。

無油(耐腐蝕)立式往複真空泵是卧式真空泵的更新換代產品，是獲得粗真空的主要設備。由於採用全密封裝置，實現了曲軸箱和汽缸的完全隔離；加上活塞環使用了自潤滑材料，便實現了先進的無油潤滑。由於無污水排放，所以該型真空泵特別適用於化工、醫藥和食品等行業的真空蒸餾、真空蒸發、真空乾燥、真空濃縮、真空浸漬等工藝過程中。

高真空系

滑閥式真空泵

（RotaryPistonVacuumPump）

廣泛應用於真空拉晶、真空鍍膜、真空冶金、真空熱處理、真空浸漬、真空乾燥、真空蒸餾、真空練泥、航空航天模擬試驗等新材料、新技術、新工藝的生產與研製中。

滑閥真空泵可單獨使用，也可作為羅茨真空泵、油增壓泵、油擴散泵的前級泵的使用。當抽吸對黑色金屬有腐蝕、對真空油起化學反應、含大量蒸汽、大量粉塵的氣體時，需附加裝置。優點：相比旋片式真空泵耐用性要高好幾倍且抽氣速率大，價格相對高一點。

用來抽除密閉容器的氣體的基本設備之一。它可以單獨使用，也可作為增壓泵、擴散泵、分子泵的前級泵使用。該型泵廣泛應用於冶金、機械、電子、化工、石油、醫藥等行業的真空冶鍊、真空鍍膜、真空熱處理，真空乾燥等工藝過程中。

旋片式真空泵

(Sliding Vane Rotary Vacuum Pump)

具有結構緊湊，體積小，重量輕，噪音低，振動小等優點。所以，它適用於作擴散泵的前級泵，而且更適用於精密儀器配套和實驗室使用。例如：質譜儀器，冰箱流水線，真空冷凍乾燥機等。

羅茨真空泵

(Roots Vacuum Pump)

是一種旋轉式變容真空泵，須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力範圍內，有較大的抽速，對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。主要用於真空機組的主泵，需要用前級泵輔助。如：水環式真空泵，滑閥真空泵，立式無油真空泵，分子真空泵等。國內最大羅茨真空泵保持紀錄為20000L/S。

壓強範圍

真空泵種類工作壓強範圍（Pa）起動壓強（Pa）

活塞式真空泵1×105～1.3×1021×105

旋片式真空泵1×105—6.7×10-11×105

水環式真空泵1×105—2.7×1031×105

羅茨真空泵1.3×103—1.31.3×103

渦輪分子泵1.3—1.3×10-51.3

水蒸氣噴射泵1×105—1.3×10-11×105

油擴散泵1.3×10-2—1.3×10-71.3×10

油蒸氣噴射泵1.3×10—1.3×10-2<1.3×105

分子篩吸附泵1×105—1.3×10-11×105

濺射離子泵1.3×10-3—1.3×10-96.7×10-1

鈦升華泵1.3×10-2—1.3×10-91.3×10-2

鋯鋁吸氣劑泵1.3×10—1.3×10-111.3×10

低溫泵1.3—1.3×10-111.3—1.3×10-1

確定工作真空範圍

首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因為每一種工藝都有其適應的真空度範圍，必須認真研究確定之。

確定極限真空度

在確定了工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統的極限真空度。

被抽氣體種類與抽氣量

檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。

真空容積

檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。

考慮達到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。

主真空泵的選擇計算

s=2.303v/tlog(p1/p2)

其中：

s為真空泵抽氣速率(l/s)

v為真空室容積(l)

t為達到要求真空度所需時間(s)

p1為初始真空度(torr)

p2為要求真空度(torr)

真空泵是一種旋轉式變容，真空泵須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力範圍內有較大的抽速，對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。

真空泵也有如下特點：

(1)在較寬的壓力範圍內有較大的抽速;

(2)轉子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運轉平穩。

(3)泵腔內無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統的污染;

(4)壓縮比較低，對氫氣抽氣效果差;

(5)泵腔內無壓縮，無排氣閥。結構簡單、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感;

(6)轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅動功率，從而可實現較高轉速;

目前，真空泵已被廣泛用於冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業。所以，真空泵的好壞決定著我們冶金、化工等行業的發展，那麼我們在使用真空泵時就需要注意一些相關事項，最大限度的將它保護好。

真空的定義

真空系統指低於該地區大氣壓的稀簿氣體狀態

真空度

處於真空狀態下的氣體稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”來表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。

真空度單位

通常用托（Torr）為單位，國際上取用帕（Pa）作為單位。

1托=1/760大氣壓=1毫米汞柱

托與帕的轉換

1托=133.322帕或1帕=7.5×10-3托

平均自由程

作無規則熱運動的氣體粒子，相繼兩次碰撞所飛越的平均距離，用符號“λ”表示。

流量

單位時間流過任意截面的氣體量，符號用“Q”表示，單位為帕·升/秒（Pa·L/s）或托·升/秒（Torr·L/s）。

流導

表示真空管道通過氣體的能力。單位為升/秒（L/s），在穩定狀態下，管道流導等於管道流量除以管道兩端壓強差。符號記作“U”。U=Q/(P2-P1)

壓力或壓強

氣體分子作用於容器壁的單位面積上的力，用“P”表示。

標準大氣壓

壓強為每平方厘米101325達因的氣壓，符號：（Atm）。

極限真空

真空容器經充分抽氣后，穩定在某一真空度，此真空度稱為極限真空。通常真空容器須經12小時鍊氣，再經12小時抽真空，最後一個小時每隔10分鐘測量一次，取其10次的平均值為極限真空值。

抽氣速率

在一定的壓強和溫度下，單位時間內由泵進氣口處抽走的氣體稱為抽氣速率，簡稱抽速。即Sp=Q/（P－P0）

冷阱（水冷擋板）

置於真空容器和泵之間，用於吸附氣體或捕集油蒸汽的裝置。

氣鎮閥

油封機械真空泵的壓縮室上開一小孔，並裝上調節閥，當打開閥並調節入氣量，轉子轉到某一位置，空氣就通過此孔摻入壓縮室以降低壓縮比，從而使大部分蒸汽不致凝結而和摻入的氣體一起被排除泵外起此作用的閥門稱為氣鎮閥。

真空冷凍乾燥

真空冷凍乾燥，也稱升華乾燥。其原理是將材料冷凍，使其含有的水份變成冰塊，然後在真空下使冰升華而達到乾燥目的。

在真空環境中，將材料加熱並鍍到基片上稱為真空蒸鍍，或叫真空鍍膜。

真空乾燥

利用真空環境下沸點低的特點來乾燥物品的方法。

真空系統常用名稱

①主泵：在真空系統中，用於獲得所需要真空度來滿足特定工藝要求的真空泵，如真空鍍膜機中的油擴散泵就是主泵。

②前級泵：用於維持某一真空泵前級壓強低於其臨界前級壓強的真空泵。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。

③粗抽泵：從大氣壓下開始抽氣，並將系統壓力抽到另一真空泵開始工作的真空泵。如真空鍍膜機中的滑閥泵，就是粗油泵。

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，因此它屬於變容式真空泵。

水環泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優點

結構簡單，製造精度要求不高，容易加工。

結構緊湊，泵的轉數較高，一般可與電動機直聯，無須減速裝置。故用小的結構尺寸，可以獲得大的排氣量，佔地面積也小。

壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。

由於泵腔內沒有金屬磨擦表面，無須對泵內進行潤滑，而且磨損很小。轉動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。

吸氣均勻，工作平穩可靠，操作簡單，維修方便。

水環泵也有其缺點：

效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。

真空度低，這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達130Pa。

總之，由於水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃、易爆的氣體。由於沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點，儘管它效率低，仍然得到了廣泛的應用。

真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子，降低真空室內的氣體壓力，使之達到要求的真空度。概括地講從大氣到極高真空有一個很大的範圍，至今為止還沒有一種真空系統能覆蓋這個範圍。因此，為達到不同產品的工藝指標、工作效率和設備工作壽命要求、不同的真空區段需要選擇不同的真空系統配置。為達到最佳配置，選擇真空系統時，應考慮下述各點：

首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因為每一種工藝都有其適應的真空度範圍，必須認真研究確定之。

在確定了工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統的極限真空度，因為系統的極限真空度決定了系統的最佳工作真空度。一般來講，系統的極限真空度比系統的工作真空度低20%，比前級泵的極限真空度低50%。

檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因為如果被抽氣體種類與泵內液體發生反應，泵系統將被污染。同時必須考慮確定合適的排氣時間與抽氣過程中產生的氣體量。

檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。考慮達到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。

s=2.303（v/t）lg(p1/p2)

其中：

s為真空泵抽氣速率(l/s)

v為真空室容積(l)

t為達到要求真空度所需時間(s)

p1為初始容器內氣壓

p2為抽氣后容器內氣壓

影響因素

它是決議產品的大小,抽氣量請求愈高,產品體積相對愈大,所需配用的電機功率亦會愈高。

它是決議產品採用何種構造,真空度是有表壓及絕對壓力這兩種讀數。絕對壓力表示讀數是絕對值，即讀數愈靠近‘0\'，真空度愈高。但反觀表壓，愈接近760mmHɡ即表示真空度愈高，假若你所請求的絕對壓力（極限真空）是靠近‘0\'，那麼只要真空泵才能夠滿足這個需求。

真空泵的好壞決定於其機械結構和油的質量，使用真空泵時必須把它保護好。如果蒸餾揮發性較大的有機溶劑時，有機溶劑會被油吸收結果增加了蒸氣壓，從而降低了抽空效能，如果是酸性氣體，那就會腐蝕油泵，如果是水蒸氣就會使油成乳濁液而抽壞真空泵。

因此使用真空泵時必須注意下列幾點：

在蒸餾系統和真空泵之間，必須裝有吸收裝置。

蒸餾前必須用水泵徹底抽去系統中有機溶劑的蒸氣。

如能用水泵抽氣的，則盡量用水泵，如蒸餾物質中含有揮發性物質，可先用水泵減壓抽降，然後改用油泵。

減壓系統必須保持密不漏氣，所有的橡皮塞的大小和孔道要合適，橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃塗上真空油脂。

根據使用的範圍和抽氣效能可將真空泵分為三類：

(1)一般水泵，壓強可達到1.333~100kPa(10~760mmHg)為"粗"真空。

(2)油泵，壓強可達0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為"次高"真空。

(3)擴散泵，壓強可達0.133Pa以下，(10-3mmHg)為"高"真空。

若要較低的壓力，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。

在有機化學實驗室里常用的減壓泵有水泵和真空泵兩種，若不要求很低的壓力時，可用水泵，如果水泵的構造好且水壓又高，抽空效率可達1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的最低壓力理論上相當於當時水溫下的水蒸氣壓力。例如，水溫25℃、20℃、10℃時，水蒸氣的壓力分別為3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽氣時，應在水泵前裝上安全瓶，以防水壓下降，水流倒吸；停止抽氣前，應先放氣，然後關水泵。

潤滑油

在真空泵中真空泵油不僅作為獲得真空的介質，還對機械摩擦點起潤滑、冷卻和密封作用。

這是真空泵油的最重要的性能，由於真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤滑油，對於擴散真空泵，還可使用蒸氣壓很低的硅油或其他合成油。

真空泵腔內容積不斷變化而形成排氣作用，要求潤滑油應具有合適的粘度和粘溫特性。

真空泵不斷向高速度發展，由於滑片和泵體的高速摩擦使油溫升高，油品很容易氧化分解，尤其擴散泵往往處於很高的溫度環境下工作，使系統內蒸氣壓升高，真空度降低，因此要求真空泵油具有良好的熱氧化安定性。

真空泵吸入的如果是腐蝕性氣體，會與油發生化學反應，腐蝕泵內零件；吸入空氣中往往含有水汽冷凝水，引起真空泵油的乳化並使金屬腐蝕，所以要求具有良好的抗腐蝕和抗乳化性。

主要要求真空泵中不攜帶輕質組分，以免影響油品的飽和蒸氣壓。

極限壓力是真空泵油重要的使用性能指標以了解在最低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。

電機溫度高

某公司的300MW機組，每台機組配備2台機械真空泵，其中1台運行，1台備用。真空泵用於機組啟動時抽真空，正常運行時用於抽出凝汽器中未凝結的氣體。該泵配備電機160kW，轉速590r/min，額定電流330A，電壓380V，B級絕緣，正常運行時電流220～230A。每年夏季，電機溫度都會超限，被迫加裝臨時冷卻風機，但收效不大。電機長期高溫運行會造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對真空泵電機溫度高的原因分析如下。

原因分析

(1)電機功率大，工作電流大，發熱量大。

(2)風扇轉速低，風壓，風量小。

(3)風扇葉片數較少，產生的風量小。

(4)電動機附有灰塵、油污，降低了散熱能力。

(5)真空泵電機所在母線電壓為380V，由於電纜壓降及負荷分配不均，電機實際所加電壓只有365V，電壓偏低造成運行電流大。

對策

電機功率、轉速是和真空泵相匹配的，不能更改。風扇安裝於電機主軸上，電機轉速決定了風扇轉速，也不可更換。增加風扇葉片數量雖能起到一定作用，但葉片數量增加后，動平衡不容易找，如找正不好，會引起電機振動增加。

(1)將原風扇罩加長40cm，在裡面加裝一個與風扇罩同直徑軸流風機，軸流風機電機功率850W，轉速1489r/min，電壓380V。原風扇繼續保留。軸流風機另設一路電源控制，軸流風機與主電機不設連鎖。真空泵啟動后及時啟動軸流風機運行，真空泵停運后30min停運軸流風機，以使主電機得到充分冷卻;

(2)定期清除電機上灰塵，保持電機散熱片清潔，增加其散熱能力;

(3)將真空泵所在母線電壓調整為400V。

效果

(1)由於軸流風機轉速高，風壓風量大，冷卻效果大大增強，在相同的環境溫度、負荷電流下，主電機溫度下降了12℃。夏季主電機溫度未再超限。

(2)軸流風機可人為控制，主電機停運后，軸流風機仍可運行，可以使主電機得到充分冷卻。

(3)盡量使2段母線負荷分配平衡，以防某段母線因負荷過重造成電壓下降過多。

(4)電壓調整后，真空泵運行電流降為210A，發熱量相對減小。

(5)減緩了主電機的絕緣老化速度，延長了其使用壽命。

泵軸軸承位磨損

真空泵傳動部位磨損是普遍存在的問題，金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的衝擊震動，避免再次磨損的可能，並大大延長設備部件的使用壽命，為企業節省大量的停機時間，創造巨大的經濟價值。

腐蝕

高分子複合材料修復真空泵腐蝕

真空泵腐蝕的形態可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發生在真空泵全部表面，後者只是發生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等。採用高分子複合材料對真空泵實施表面有機塗層防腐，其具有良好的耐化學性能及優異的力學性能和粘接性能，與傳統的壓力容器焊接修補相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復效果好的特點。

殼體裂紋破裂

高分子複合材料修復殼體裂紋

真空泵因鑄造、加工缺陷，內應力及超負荷運行等原因經常導致部件出現裂紋或斷裂現象。常規的修復方法是採用焊接，但有的零件材質是鑄鐵、鋁合金、鈦合金，難以做焊接處理。還有一些易於發生爆炸的危險場合，更不易採用焊接修復方法。美嘉華技術是一種“冷焊”技術，可以避免熱應力變形，同時材料良好的附著力和抗壓、抗腐蝕等綜合性能，可以最大限度地滿足各種設備部件的使用要求，從而在最低成本的投入下有效保證生產。安全、方便、可靠。

冒煙和噴油

1.冒煙，如果是泵剛剛開始運轉有冒煙的現象，屬於正常，如果長時間在冒煙就是不正常了。解決之道：冒煙說明泵的進氣口外，包括管道、閥門、容器有修理的情況。檢漏以後處理了，冒煙會結束。渦街流量計

2.噴油，說明進氣口外有大量的漏點，甚至是進氣口暴露大氣。解決之道：封住泵的進氣口使泵運轉，如果不噴油的話，說明有漏點;排氣閥片損壞，檢查排氣閥片是否損壞，更換壞的排氣閥。

真空泵傳動部位磨損是普遍存在的問題，其中包括軸承位、軸承座、軸承室、鍵槽及螺紋等部位，傳統方法以補焊和刷鍍噴塗為主，但兩者均存在一定弊端：補焊高溫產生的熱應力無法完全消除，易造成材質損傷，導致部件出現彎曲或斷裂；而電刷鍍受塗層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關係，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。當代西方國家針對以上問題多使用高分子複合材料的修復方法，而應用較多的有美國美嘉華技術體系，其具有超強的粘著力，優異的抗壓強度等綜合性能。應用高分子材料修復，可免拆卸，免機加工。既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的衝擊震動，避免再次磨損的可能，並大大延長設備部件的使用壽命，為企業節省大量的停機時間，創造巨大的經濟價值。

真空泵腐蝕的形態可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發生在真空泵全部表面，後者只是發生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等。採用高分子複合材料對真空泵實施表面有機塗層防腐，其具有良好的耐化學性能及優異的力學性能和粘接性能，與傳統的壓力容器焊接修補相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復效果好的特點。

真空泵因鑄造、加工缺陷，內應力及超負荷運行等原因經常導致部件出現裂紋或斷裂現象。常規的修復方法是採用焊接，但有的零件材質是鑄鐵、鋁合金、鈦合金，難以做焊接處理。還有一些易於發生爆炸的危險場合，更不易採用焊接修復方法。美嘉華技術是一種“冷焊”技術，可以避免熱應力變形，同時材料良好的附著力和抗壓、抗腐蝕等綜合性能，可以最大限度地滿足各種設備部件的使用要求，從而在最低成本的投入下有效保證生產。安全、方便、可靠。

雖然液環泵屬於粗真空泵，但在中國的石油、化工、電力、輕紡、造紙、醫藥等領域仍然有著很大的市場。在國外，液環泵的銷售額佔全部真空泵市場的14%，僅次於干泵，所以Nash、Seimems和Kinney等公司都在中國投資建廠或建立銷售網路，不斷擴大在中國的市場份額。由於液環泵大部分是鑄件，加工要求也不高，屬勞動密集型產品，所以國產液環泵在價格上有競爭優勢，關鍵是要改進設計，縮小體積，減輕重量，提高效率，降低能耗。

由於滑閥泵比較耐用、可靠，國內外各種真空爐、鍍膜機以及乾燥、浸漬等設備都是用滑閥泵作為前級泵，但是滑閥泵鑄件重，加工工作量較大，所以國外各真空廠都在中國尋找合作夥伴。為了使國產滑閥泵能夠進入國際市場，必須進一步降低泵的振動雜訊，杜絕噴油和漏油，提高滑閥泵長期運行的可靠性。

隨著真空技術在各個應用領域的不斷擴大，直聯旋片泵的需求量越來越大。由於這種泵數量很多，加工裝配工作量很大，價格又很低，所以有的國外真空廠商在中國建立專業廠。國產中小型直聯旋片泵在技術上已經過關，價格又遠比國外的泵便宜，所以國產泵仍然有競爭優勢，單級直聯旋片式真空泵(XD系列、高仿進口系列)，一根主軸三片旋片。泵與電機是直聯。特點是嗓音小、噪音低、排氣潔凈等明顯優點，是粗抽真空泵系列應用最為廣泛的真空泵，使用品牌比較常見為進口真空泵，現國內也有少數不多的幾家真空泵廠生產出能完全代替進口真空泵使用的國產真空泵，成為國內比較受歡迎的幾個粗抽真空泵品牌之一。

工作原理：旋片式真空泵(簡稱旋片泵)是一種油封式機械真空泵。其工作壓強範圍為101325~1.33×10-2(Pa)屬於低真空泵。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。它已廣泛地應用於冶金、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乾燥氣體，若附有氣鎮裝置，還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適於抽除含氧過高的，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。旋片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係規定如下：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於泵的名義抽速的95%、50%和20%。

旋片泵主要由泵體、轉子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內偏心地安裝一個轉子，轉子外圓與泵腔內表面相切(二者有很小的間隙)，轉子槽內裝有帶彈簧的二個旋片。旋轉時，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內壁保持接觸，轉子旋轉帶動旋片沿泵腔內壁滑動。

從國外羅茨泵生產情況來看，國外幾家大公司，如Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC，他們各家羅茨泵的銷售額佔全球羅茨泵銷售額的比例都沒超過5%，這5家總計才20%，羅茨泵產量不大，但國外羅茨泵的價格遠比國產泵要高得多。目前，國內外幾乎所有大型或小型的高真空和中真空系統，為了縮短抽氣時間、提高生產效率都配有羅茨泵，所以國產羅茨泵一定要在佔領國內市場基礎上設法進入國際市場，這樣就必須進一步降低國產羅茨泵的振動雜訊，徹底解決軸封漏油問題，改進泵的外觀質量，提高泵內的光潔度和清潔度。另外，還要考慮到有些國家和地區的電源頻率為60Hz，更要確保羅茨泵在提高轉速的情況下長期運行的可靠性。

目前，國內氣冷式直排大氣羅茨泵進展很快，技術上已經成熟。由於這種泵在排氣口的下面裝有氣體冷卻器，其中一部分被冷卻的氣體通過管道返回泵腔以冷卻轉子，從而使壓縮熱得到平衡，所以這種泵可以直排大氣。為了滿足不同極限真空度的要求，這種泵可以串聯使用，一般前面加一台氣冷式直排大氣羅茨泵，所達到的極限真空要比前級泵高一個數量級。這種泵由於在泵腔內沒有工作介質，實際上也是屬於干泵。目前，這種氣冷式直排大氣羅茨泵及機組已經在石油、化工、塑料、農藥、汽輪機轉子動平衡、航空航天空間模擬等裝置上得到了長期運行的考驗，所以應該在國內大力推廣和應用。

分子泵在國外半導體領域裡的許多工藝場合是用來代替低溫泵，尤其是濺射、刻蝕和LCVD等裝置都採用複合分子泵和牽引泵作為主泵。由於分子泵對水蒸氣的抽速僅為同口徑低溫泵抽速的四分之一，所以分子泵的排氣時間比低溫泵長。為了提高抽速，國外在分子泵的入口側裝一個-130℃～-150℃的低溫冷板，稱之為低溫分子泵，水蒸氣被低溫板捕獲，其他氣體則由分子泵抽走。這種低溫分子泵在真空鍍膜裝置上應用，既提高了生產效率又改善了膜層質量。隨著中國半導體工業、薄膜產業和科學研究事業迅速發展，分子泵應該是中國真空泵製造業發展的重點。首先，分子泵要從小到大建立完整系列，並研究開發各種複合分子泵、牽引泵和低溫分子泵，以滿足不同場合的需要。

國外干泵市場的不斷增長，其主要驅動來自於半導體行業、化學工業、薄膜產業的迅速發展。在日本，半導體行業已全部用乾式真空泵代替油封式機械泵，歐美半導體行業45%以上用乾式真空泵代替了油封式機械泵，大大提高了產品的性能和質量。為了滿足不同應用領域和不同工況的要求，國外有多級羅茨真空泵、多級爪式真空泵、螺桿式真空泵、渦旋式真空泵、往複式活塞真空泵以及渦輪式無油真空泵等。極限壓力從10Pa～10-2Pa，抽速從20m3／h～500m3／h。據統計，目前國產干泵的應用還不足1%，國內半導體工業用的干泵全部從國外進口，其價格十分昂貴。所以，中國應大力研究開發干泵，使干泵成為中國真空工業新的經濟增長點。產品展示

發明歷程

1647年有一位法國物理學家叫羅伯維爾(G.Roberval)，做了一個有趣的實驗，他從鯉魚肚裡取出魚鰾，儘可能將裡面空氣排盡，再把開口紮緊，放在托里拆利真空區內，結果魚鰾膨脹起來。

這個實驗令人信服地說明了，大氣壓下留在魚鰾中的殘餘空氣，當外部氣壓減小到零時，會膨脹為很大的體積。不久有人著書評述了這個實驗，認為空氣具有彈性，就好像海綿或羊毛一樣，受到壓力會收縮，壓力減輕會膨脹。

德國人格里克在事先不知道托里拆利實驗的情況下也發現了真空。他的經歷饒有興趣。有一一天，他讓家人用唧筒抽酒桶中的水，在抽的過程中唧筒脫落了，他們用布條重新綁好，由於填塞過嚴，桶口封住了，結果把桶內的空氣也抽掉了，只聽得裡面一片沸騰的噪音。格里克從這件事得到啟發，就用銅球殼代替木桶，讓家人再用唧筒抽。家人越抽越費勁，最後只聽嘭的一聲，銅球塌癟了。

1654年，格里克為了向公眾演示抽氣實驗，他安排了兩個引人注目的表演。由於他那時是德國馬德堡市的市長，所以這兩個實驗也叫馬德堡半球實驗。

實驗之一，兩個嚴密對接的半球形金屬殼，中間抽空后，用16匹馬也沒有將兩金屬殼拉開。

實驗之二，一對抽空的半球吊在支架上，可以承受非常大的負荷。格里克沒有對吸力的起因提供解釋，他的貢獻，主要是發明了真空泵。

馬德堡市長的新奇實驗轟動了德國，當消息傳到英吉利海峽對岸時，引起一番波瀾，又有人做了許多新奇實驗。其中一位就是大名鼎鼎的玻意耳。