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真空泵

2023-03-17 21:10自然百科人已围观

[拼音]：zhenkongbeng

[外文]：vacuum pump

用来获得和维持真空的装置。它在真空技术中占有重要的地位，是真空系统的核心部分。

分类

真空泵的种类很多，按抽气机理可分成 3大类：

（1）利用泵腔工作容积的变化来抽气的变容真空泵，如往复真空泵、旋片真空泵、滑阀真空泵、余摆线真空泵、罗茨真空泵和液环真空泵等；

（2）利用高速蒸气（汽）射流或高速旋转的转子来抽气的动量传输真空泵，如油扩散泵、油扩散喷射泵、水蒸汽喷射真空泵和涡轮分子泵等；

（3）利用吸附和冷凝作用使气体分子永久或暂时贮存在泵内的捕集真空泵，如分子筛吸附泵、钛升华泵、吸气剂离子泵和低温泵等。真空泵还可按其他方法分类。如按工作介质可分为油蒸气真空泵和水蒸汽真空泵和水环泵等；按在真空系统中所起的作用可分为主抽泵、增压泵、前置泵、粗抽泵和维持泵；按工作压力范围可分为低（粗）真空泵、中真空泵、高真空泵和超高真空泵。变容真空泵类的各种真空泵和动量传输真空泵类的涡轮分子泵，因有机械运动又称为机械真空泵;而其中旋片真空泵、滑阀真空泵和余摆线真空泵三者，在相对运动件表面间有油使各工作室相互密封，故又称油封式机械真空泵。在油封式机械真空泵的压缩室安装一充气阀（称为气镇阀），充入适量的非可凝性气体到压缩室内，以降低泵中可凝性气体在泵内的凝结程度，这样的泵称为气镇机械真空泵。

性能

真空泵的抽气性能因抽气机理的不同而异。有些泵能直接从大气压力开始工作，有些则不能从大气压力开始工作，工作起始时必须有一个预真空。有些泵的排气压力高于大气压力，能直接将气体排入大气。另一些泵的排气压力很低，不能将气体直接排入大气，需要选用一个能将气体排入大气的真空泵作为它的前级泵。前级泵通常用油封式机械真空泵、液环真空泵和分子筛吸附泵等。一般说来，能从大气压力开始工作的真空泵，其排气压力通常也都高于大气压力。有的真空容器要求的工作真空很低，仅用一台合适的真空泵抽气，有的则要求很高，需要用两台或数台抽气机理不同的真空泵组合成真空系统来抽气。因此，选用真空泵时还要考虑被抽气体的性质：是清洁干燥空气，还是含水汽、含尘气体或易爆易燃气体。真空泵的基本性能参数是抽气速率、极限压力、工作压力范围和何氏系数。

（1）抽气速率S：简称抽速。在泵吸气口处给定任一压力p时，单位时间内流入泵的气体体积，即:S＝ΔV/Δt，式中ΔV是在Δt时间内流入泵的气体体积。抽速的单位常用升每秒 (1/s)或立方米每秒(m³/s)表示。因泵的吸气量或排气量q_V＝Sp，抽速的另一表示式为S＝q_V/p。

（2）极限压力:在漏气和器壁放气可以忽略不计的情况下，经相当长时间抽气后泵逐渐达到的最低压力。

（3）工作压力范围:泵具有较大抽气能力时的压力范围。图1为工业生产和科学试验中常用的真空泵的工作压力范围（实线部分表示泵通常的工作压力范围）。

（4）何氏系数:泵喷嘴间面积上的实际抽速与该处按分子泻流计算的最大理论抽速比。何氏系数是中国物理学家何增禄于20世纪30年代初在扩散泵的研究工作中首次提出的。在水蒸汽喷射泵、油扩散泵、油扩散喷射泵的设计或产品性能对比时，常需要使用何氏系数。

真空系统

由真空容器、真空泵、真空阀、真空测量仪表和连接管路等组成的抽气系统（图2）。在真空系统中，主抽泵用来获得工作真空，其极限压力一般应比工作压力低半个数量级。真空容器的工作压力一定要在主抽泵最大的抽气速率的压力范围内。图2a为低（粗）真空系统，只需要采用一台能将气体直接排入大气的真空泵。这种泵通常采用油封式机械真空泵、水环真空泵或水蒸汽喷射真空泵。如被抽气体含有粉尘或水蒸汽，以采用水环真空泵（见液环真空泵）或水蒸汽喷射真空泵为宜。图2b为中真空系统，其主抽泵为扩散喷射泵或罗茨真空泵，前级泵采用滑片真空泵。图2c为高真空系统，为了减少油对真空容器的污染，主抽泵为带水冷挡板的油扩散泵，前级泵为滑阀真空泵。为了提高系统在中间压力范围内的抽气量和降低前级泵的抽气速率容量，这种系统在油扩散泵和前级泵之间串联一个罗茨真空泵（这时又称机械增压泵），也可串接油扩散喷射真空泵（这时又称油增压泵）。为了缩短抽气时间，在起动阶段，真空容器不经正常工作系统而经一旁路直接与前级泵相连（图2b、图2c中的虚线方框）。这时的前级泵就称为粗抽泵。图2d为超高真空系统，由溅射离子泵、钛升华泵、分子筛吸附泵和相应的阀门等组合而成。使用时先使分子筛吸附泵处于有效工作状态，再依次找开阀1、阀2将系统抽到一定真空，然后起动钛升华泵和溅射离子泵。