全面了解真空泵

產(chǎn)品特點(diǎn) 
①由于干式泵不會產(chǎn)生油蒸氣體，因此生產(chǎn)車間環(huán)境及被處理的物品不受污染，是使用在凈化車間等工業(yè)中zui理想的真空設(shè)備。
②與水循環(huán)真空泵比較，水環(huán)泵受地理、資源的限制，且造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。同時(shí)工作時(shí)會使生產(chǎn)車間濕度激增，極易造成物品受濕變質(zhì)，而干式泵就不存在這些問題。
③干式泵不需加油加水，所以和一般其它真空泵相比，經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)工作可大大減少。
④干式泵引用多葉片的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了一般其它真空泵吸排氣的脈沖波動，輸吸氣非常穩(wěn)定。

2.使用范圍
與一般真空泵相比，干式真空泵的使用范圍更加廣泛。具體可應(yīng)用于：
制藥機(jī)械上的膠囊充填、膠囊印字、藥品混合、輸送、真空干燥及藥品包裝機(jī)；
自動包裝線上的真空吸拉、開袋、裝料；
印刷機(jī)械上低能耗真空吸送；
各種液體注入瓶內(nèi)的率真空灌裝；
各種兼制品的真空吸塑成型；物體表面在真空狀態(tài)下的氣密性試驗(yàn)；
紙箱及瓶類物品的標(biāo)簽真空吸送、粘貼；
玻璃等薄板零件的真空吸運(yùn)；
真空吸引固定下的照相制版，真空狀態(tài)下利用壓力差引導(dǎo)氣體分析；
各種機(jī)械自動線上的真空吸夾具；
各種容器在真空狀態(tài)下的滲漏試驗(yàn)；
食品加工機(jī)械上的應(yīng)用；
各種離心機(jī)械在真空狀態(tài)下高速運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡試驗(yàn)；
醫(yī)院手術(shù)室的真空吸引，牛奶場的真空吸奶；
以及各種真空包裝機(jī)械的配套使用等等。

 

隨著真空應(yīng)用的發(fā)展，真空泵的種類已發(fā)展了很多種，其抽速從每秒零點(diǎn)幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。隨著真空技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對其應(yīng)用壓強(qiáng)范圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學(xué)研究過程的要求，由于真空應(yīng)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(jù)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(shí)將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機(jī)組型式應(yīng)用。
常用真空泵包括干式螺桿真空泵、水環(huán)泵、往復(fù)泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵等，這些泵是我國國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)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(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，真空泵相關(guān)下游應(yīng)用行業(yè)保持快速增長勢頭，同時(shí)在真空泵應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展等因素的共同拉動下，我國真空泵行業(yè)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地快速的發(fā)展。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1)泵總體結(jié)構(gòu)型式
真空泵的泵體的布置結(jié)構(gòu)決定了泵的總體結(jié)構(gòu)。
立式結(jié)構(gòu)的進(jìn)、排氣口水平設(shè)置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性差，故這種型式多用于小泵。
臥式泵的進(jìn)氣口在上，排氣口在下。有時(shí)為了真空系統(tǒng)管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進(jìn)、排氣方向是相互垂直的。此時(shí)，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(jié)構(gòu)重心低，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性好。一般大、中型泵多采用此種結(jié)構(gòu)。
泵的兩個轉(zhuǎn)子軸與水平面垂直安裝。這種結(jié)構(gòu)裝配間隙容易控制，轉(zhuǎn)子裝配方便，泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機(jī)構(gòu)也相對復(fù)雜。
（2)泵的傳動方式
真空泵的兩個轉(zhuǎn)子是通過一對高精度齒輪來實(shí)現(xiàn)其相對同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接。在傳動結(jié)構(gòu)布置上主要有以下兩種：其一是電動機(jī)與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)如圖。從動轉(zhuǎn)子由電動機(jī)端齒輪直接傳過去帶動，這樣主動轉(zhuǎn)子軸的扭轉(zhuǎn)變形小，則兩個轉(zhuǎn)子之間的間隙不會因主動軸的扭轉(zhuǎn)變形大而改變，故使轉(zhuǎn)子之間的間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均勻。這種傳動方式的zui大缺點(diǎn)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(diào)整也不便；b.整體結(jié)構(gòu)不勻稱，泵的重心偏向電動機(jī)和齒輪箱一側(cè)。
特點(diǎn)
(1)在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速；
(2)轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅(qū)動功率，從而可實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速；
(3)泵腔內(nèi)無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統(tǒng)的污染；
(4)泵腔內(nèi)無壓縮，無排氣閥。結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子表面為形狀較為復(fù)雜的曲線柱面，加工和檢查比較困難。
機(jī)械選擇
⑴真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許，應(yīng)選擇無振動的泵或者采取防振動措施。
⑵了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆�；覊m，有無腐蝕性等。選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應(yīng)該考慮在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備，如冷凝器、除塵器等。
⑶真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。
⑷正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時(shí)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(bǔ)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(yù)真空；有的真空泵出口壓強(qiáng)低于大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。
⑸真空設(shè)備對油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí)，應(yīng)該選各種無油泵，如：水環(huán)泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴(yán)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(dá)到清潔真空要求。
⑹正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍，如：2BV系列水環(huán)真空泵工作壓強(qiáng)范圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化（詳細(xì)變化情況參照泵的性能曲線），其穩(wěn)定的工作壓強(qiáng)范圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個范圍之內(nèi)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(huán)境的影響如何。如果環(huán)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(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。如：某真空干燥工藝要求10mmHg的工作真空度，選用的真空泵的極限真空度至少要2mmHg，能達(dá)到1mmHg。通常選擇泵的極限真空度要高于真空設(shè)備工作真空度半個到一個數(shù)量級。
⑼真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。
機(jī)械安裝
⑴真空泵應(yīng)安裝在地面結(jié)實(shí)堅(jiān)固的場所，周圍應(yīng)留有充分的余地，便于檢查、維護(hù)、保養(yǎng)。
安裝原理圖
安裝原理圖
⑵真空泵底座下應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小。
⑶真空泵與系統(tǒng)的連接管道應(yīng)密封可靠，對小真空泵可采用金屬管路連接密封墊采用耐油橡膠，對小真空泵可采用真空膠管連接，管道管徑不得小于真空泵吸氣口徑，且要求管路短而少彎頭。（焊接管路時(shí)應(yīng)清除管道中焊渣，嚴(yán)禁焊渣進(jìn)入真空泵腔。）
⑷在連接管路中，用戶可在真空泵進(jìn)氣口上方安裝閥門及真空計(jì)，隨時(shí)可檢查真空泵的極限壓力。
⑸按電動機(jī)標(biāo)牌規(guī)定連接電源，并接地線和安裝合適規(guī)格的熔斷器及熱繼電器。
⑹真空泵通電試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，須取下電機(jī)皮帶，確認(rèn)真空泵轉(zhuǎn)向符合規(guī)定方向方可投入使用，以防真空泵反轉(zhuǎn)噴油。（轉(zhuǎn)向按防護(hù)罩指示方向）
⑺對于有冷卻水的真空泵，按規(guī)定接通冷卻水。
⑻如真空泵口安裝電磁閥時(shí)，閥與真空泵應(yīng)同時(shí)動作。
⑼當(dāng)真空泵排出氣體影響工作環(huán)境時(shí)，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。

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選型

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(nèi)的氣體壓力，使之達(dá)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范圍，至今為止還沒有一種真空系統(tǒng)能覆蓋這個范圍。因此，為達(dá)到不同產(chǎn)品的工藝指標(biāo)、工作效率和設(shè)備工作壽命要求、不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。為達(dá)到zui佳配置，選擇真空系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮下述各點(diǎn)：
首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因?yàn)槊恳环N工藝都有其適應(yīng)的真空度范圍，必須認(rèn)真研究確定之。
在確定了工藝要求的真空度的基礎(chǔ)上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度，因?yàn)橄到y(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的zui佳工作真空度。一般來講，系統(tǒng)的極限真空度比系統(tǒng)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?yàn)槿绻�被抽氣體種類與泵內(nèi)液體發(fā)生反應(yīng)，泵系統(tǒng)將被污染。同時(shí)必須考慮確定合適的排氣時(shí)間與抽氣過程中產(chǎn)生的氣體量。
檢查確定達(dá)到要求的真空度所需要的時(shí)間、真空管道的流阻與泄漏�？紤]達(dá)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(dá)到要求真空度所需時(shí)間(s)
p1為初始容器內(nèi)氣壓
p2為抽氣后容器內(nèi)氣壓
影響因素
它是決議產(chǎn)品的大小,抽氣量請求愈高,產(chǎn)品體積相對愈大,所需配用的電機(jī)功率亦會愈高。
它是決議產(chǎn)品采用何種構(gòu)造,真空度是有表壓及壓力這兩種讀數(shù)。壓力表示讀數(shù)是值，即讀數(shù)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，假若你所請求的壓力（極限真空）是靠近‘0\'，那么只要真空泵才能夠滿足這個需求。
維護(hù)保養(yǎng)
真空泵的好壞決定于其機(jī)械結(jié)構(gòu)和油的質(zhì)量，使用真空泵時(shí)必須把它保護(hù)好。如果蒸餾揮發(fā)性較大的有機(jī)溶劑時(shí)，有機(jī)溶劑會被油吸收結(jié)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(shí)必須注意下列幾點(diǎn)：
在蒸餾系統(tǒng)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(tǒng)中有機(jī)溶劑的蒸氣。
如能用水泵抽氣的，則盡量用水泵，如蒸餾物質(zhì)中含有揮發(fā)性物質(zhì)，可先用水泵減壓抽降，然后改用油泵。
減壓系統(tǒng)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。磨口玻璃涂上真空油脂。
根據(jù)使用的范圍和抽氣效能可將真空泵分為三類：
(1)一般水泵，壓強(qiáng)可達(dá)到1.333~100kPa(10~760mmHg)為"粗"真空。
(2)油泵，壓強(qiáng)可達(dá)0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為"次高"真空。
(3)擴(kuò)散泵，壓強(qiáng)可達(dá)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(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)，可用水泵，如果水泵的構(gòu)造好且水壓又高，抽空效率可達(dá)1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的zui低壓力理論上相當(dāng)于當(dāng)時(shí)水溫下的水蒸氣壓力。例如，水溫25℃、20℃、10℃時(shí)，水蒸氣的壓力分別為3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽氣時(shí)，應(yīng)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(yīng)先放氣，然后關(guān)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(zhì)，還對機(jī)械摩擦點(diǎn)起潤滑、冷卻和密封作用。
這是真空泵油的zui重要的性能，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤滑油，對于擴(kuò)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(nèi)容積不斷變化而形成排氣作用，要求潤滑油應(yīng)具有合適的粘度和粘溫特性。
真空泵不斷向高速度發(fā)展，由于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(kuò)散泵往往處于很高的溫度環(huán)境下工作，使系統(tǒng)內(nèi)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕泵內(nèi)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并使金屬腐蝕，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(zhì)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(biāo)以了解在zui低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。
電機(jī)溫度高
某公司的300MW機(jī)組，每臺機(jī)組配備2臺機(jī)械真空泵，其中1臺運(yùn)行，1臺備用。真空泵用于機(jī)組啟動時(shí)抽真空，正常運(yùn)行時(shí)用于抽出凝汽器中未凝結(jié)的氣體。該泵配備電機(jī)160kW，轉(zhuǎn)速590r/min，額定電流330A，電壓380V，B級絕緣，正常運(yùn)行時(shí)電流220～230A。每年夏季，電機(jī)溫度都會超限，被迫加裝臨時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)，但收效不大。電機(jī)長期高溫運(yùn)行會造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對真空泵電機(jī)溫度高的原因分析如下。
原因分析
(1)電機(jī)功率大，工作電流大，發(fā)熱量大。
(2)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低，風(fēng)壓，風(fēng)量小。
(3)風(fēng)扇葉片數(shù)較少，產(chǎn)生的風(fēng)量小。
(4)電動機(jī)附有灰塵、油污，降低了散熱能力。
(5)真空泵電機(jī)所在母線電壓為380V，由于電纜壓降及負(fù)荷分配不均，電機(jī)實(shí)際所加電壓只有365V，電壓偏低造成運(yùn)行電流大。
對策
電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速是和真空泵相匹配的，不能更改。風(fēng)扇安裝于電機(jī)主軸上，電機(jī)轉(zhuǎn)速決定了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，也不可更換。增加風(fēng)扇葉片數(shù)量雖能起到一定作用，但葉片數(shù)量增加后，動平衡不容易找，如找正不好，會引起電機(jī)振動增加。
(1)將原風(fēng)扇罩加長40cm，在里面加裝一個與風(fēng)扇罩同直徑軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)功率850W，轉(zhuǎn)速1489r/min，電壓380V。原風(fēng)扇繼續(xù)保留。軸流風(fēng)機(jī)另設(shè)一路電源控制，軸流風(fēng)機(jī)與主電機(jī)不設(shè)連鎖。真空泵啟動后及時(shí)啟動軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行，真空泵停運(yùn)后30min停運(yùn)軸流風(fēng)機(jī)，以使主電機(jī)得到充分冷卻;
(2)定期清除電機(jī)上灰塵，保持電機(jī)散熱片清潔，增加其散熱能力;
(3)將真空泵所在母線電壓調(diào)整為400V。
效果
(1)由于軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，風(fēng)壓風(fēng)量大，冷卻效果大大增強(qiáng)，在相同的環(huán)境溫度、負(fù)荷電流下，主電機(jī)溫度下降了12℃。夏季主電機(jī)溫度未再超限。
(2)軸流風(fēng)機(jī)可人為控制，主電機(jī)停運(yùn)后，軸流風(fēng)機(jī)仍可運(yùn)行，可以使主電機(jī)得到充分冷卻。
(3)盡量使2段母線負(fù)荷分配平衡，以防某段母線因負(fù)荷過重造成電壓下降過多。
(4)電壓調(diào)整后，真空泵運(yùn)行電流降為210A，發(fā)熱量相對減小。
(5)減緩了主電機(jī)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，其中包括軸承位、軸承座、軸承室、鍵槽及螺紋等部位，傳統(tǒng)方法以補(bǔ)焊和刷鍍噴涂為主，但兩者均存在一定弊端：補(bǔ)焊高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力無法完全消除，易造成材質(zhì)損傷，導(dǎo)致部件出現(xiàn)彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復(fù)金屬，無法改變“硬對硬”的配合關(guān)系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。當(dāng)代西方國家針對以上問題多使用高分子復(fù)合材料的修復(fù)方法，而應(yīng)用較多的有美國美嘉華技術(shù)體系，其具有超強(qiáng)的粘著力，優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度等綜合性能。應(yīng)用高分子材料修復(fù)，可免拆卸，免機(jī)加工。既無補(bǔ)焊熱應(yīng)力影響，修復(fù)厚度也不受限制，同時(shí)產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設(shè)備的沖擊震動，避免再次磨損的可能，并大大延長設(shè)備部件的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機(jī)時(shí)間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
腐蝕真空泵腐蝕的形態(tài)可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發(fā)生在真空泵全部表面，后者只是發(fā)生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。采用高分子復(fù)合材料對真空泵實(shí)施表面有機(jī)涂層防腐，其具有良好的耐化學(xué)性能及優(yōu)異的力學(xué)性能和粘接性能，與傳統(tǒng)的壓力容器焊接修補(bǔ)相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復(fù)效果好的特點(diǎn)。