真空泵种类和优缺点（你肯定更懂真空泵）

概念

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。

发展历史

随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。随着真空技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。

常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等。近年来， 伴随着我国经济持续高速发展，真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头，同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下，我国真空泵行业实现了持续稳定地快速的发展。

机械选择

⑴真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许，应选择无振动的泵或者采取防振动措施。

⑵了解被抽气体成分，气体中含不含可凝蒸气，有无颗粒灰尘，有无腐蚀性等。选择真空泵时，需要知道气体成分，针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备，如冷凝器、除尘器等。

⑶真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。

⑷正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。

⑸真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。

⑹正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：2BV系列水环真空泵工作压强范围760mmHg~25mmHg（绝压），在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化（详细变化情况参照泵的性能曲线），其稳定的工作压强范围为760~60mmHg。因而，泵的工作点应该选在这个范围之内较为适宜，而不能让它在25~30mmHg下长期工作。

⑺真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。如果环境不允许有污染，可以选无油真空泵，或者把油蒸气排到室外。

⑻真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：某真空干燥工艺要求10mmHg的工作真空度，选用的真空泵的极限真空度至少要2mmHg，最好能达到1mmHg。通常选择泵的极限真空度要高于真空设备工作真空度半个到一个数量级。

⑼真空泵的价格、运转及维修费用。

机械安装

⑴真空泵应安装在地面结实坚固的场所，周围应留有充分的余地，便于检查、维护、保养。

安装原理图

⑵真空泵底座下应保持地基水平，底座四角处建议垫减震橡皮或用螺栓浇制安装，确保真空泵运转平稳，振动小。

⑶真空泵与系统的连接管道应密封可靠，对小真空泵可采用金属管路连接密封垫采用耐油橡胶，对小真空泵可采用真空胶管连接，管道管径不得小于真空泵吸气口径，且要求管路短而少弯头。（焊接管路时应清除管道中焊渣，严禁焊渣进入真空泵腔。）

⑷在连接管路中，用户可在真空泵进气口上方安装阀门及真空计，随时可检查真空泵的极限压力。

⑸按电动机标牌规定连接电源，并接地线和安装合适规格的熔断器及热继电器。

⑹真空泵通电试运转时，须取下电机皮带，确认真空泵转向符合规定方向方可投入使用，以防真空泵反转喷油。（转向按防护罩指示方向）

⑺对于有冷却水的真空泵，按规定接通冷却水。

⑻如真空泵口安装电磁阀时，阀与真空泵应同时动作。

⑼当真空泵排出气体影响工作环境时，可在排气口装接管道引离或装接油雾过滤器。

分类

气体传输泵

气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：

变容真空泵

利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵，气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式及旋片式两种：

（1） 往复式真空泵：是利用泵腔内活塞做往复式运动，将气体吸入、压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

（2） 旋片式真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入、压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种形式：

① 油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种形式。

a旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b.滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而泵腔分成两个可变容积。

c.定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d.余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

e.多室旋片式真空泵：在一个泵壳内并联装有由同一个电动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。

②干式螺杆真空泵：它是一种不用油类（或液体）密封的变容真空泵。

③液环式真空泵：带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当它旋转时，把液体（通常为水或油）抛向泵壳内形成泵壳同心的环液，环液同转子叶片形成了容积周期性变化的几个小容积，故亦称旋转变容真空泵。

④罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子，转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。它属于旋转变容真空泵。机械增压泵即为这种形式的真空泵。

动量传输泵：

这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体可分为下述几种类型。

（1） 分子真空泵：它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种形式：

① 牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得力量，被送到出口，因此，是一种动量传输泵。

②涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子圆盘（或定片）间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。

③ 复合分子泵：它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联起来的一种复合式分子真空泵。

（2） 喷射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效应的压力降生产的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵，适于在粘滞留和过渡流状态下工作。这种泵又可详细地分成以下几种：

① 液体喷射真空泵：以液体（通常为水）为工作介质的喷射真空泵。

② 气体喷射真空泵：以非可凝性气体作为工作介质的喷射真空泵。

③ 蒸汽喷射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作为工作介质的喷射真空泵

（3） 扩散泵：以低压高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中气体分子密度始终是很低的，这种泵适于在分子流状态下工作。可分为：

① 自净化扩散泵：泵液中易挥发的杂质经专门的机械输送到出口而不回到锅炉中的一种油扩散泵

② 分馏式扩散泵：这种泵具有分馏装置，使蒸汽压强较低的工作液蒸汽进入高真空工作的喷嘴，而蒸汽压强较高的工作液蒸汽进入低真空工作的喷嘴，它是一种多级油扩散泵。

（4） 扩散喷射泵：它是一种有扩散泵特性的单级或多级喷嘴与具有喷射真空泵特性的单级或多级喷嘴串联组成的一种动量传输泵。油增压泵即属于这种形式。

（5） 离子传输泵：它是将被电离的气体在电磁场或电场的作用下，输送到出口的一种动量传输泵。

气体捕集泵

这种泵是一种是气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵

吸气剂泵：它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。升华泵即属于这种形式。

吸气剂离子泵：它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。它有如下几种形式。

（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。

（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。

低温泵：利用低温表面捕集气体的真空泵

按其真空度可以分为：粗真空、高真空、超高真空三大类。

粗真空系

主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单，使用方便、工作可靠、维护方便的特点。

主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀，不溶于水，含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。

是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工、食品、建材等部门，特别是在真空结晶、干燥、过滤、蒸发等工艺过程中更为适宜。

无油(耐腐蚀)立式往复真空泵是卧式真空泵的更新换代产品，是获得粗真空的主要设备。由于采用全密封装置，实现了曲轴箱和汽缸的完全隔离；加上活塞环使用了自润滑材料，便实现了先进的无油润滑。由于无污水排放，所以该型真空泵特别适用于化工、医药和食品等行业的真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥、真空浓缩、真空浸渍等工艺过程中。

高真空系

滑阀式真空泵（Rotary Piston Vacuum Pump）

广泛应用于真空拉晶、真空镀膜、真空冶金、真空热处理、真空浸渍、真空干燥、真空蒸馏、真空练泥、航空航天模拟试验等新材料、新技术、新工艺的生产与研制中。

滑阀真空泵可单独使用，也可作为罗茨真空泵、油增压泵、油扩散泵的前级泵的使用。当抽吸对黑色金属有腐蚀、对真空油起化学反应、含大量蒸汽、大量粉尘的气体时，需附加装置。优点：相比旋片式真空泵耐用性要高好几倍且抽气速率大，价格相对高一点。

用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理，真空干燥等工艺过程中。

旋片式真空泵 ( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )

具有结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，振动小等优点。所以，它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如：质谱仪器，冰箱流水线，真空冷冻干燥机等。

罗茨真空泵 ( Roots Vacuum Pump )

是一种旋转式变容真空泵，须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内，有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感。广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。主要用于真空机组的主泵，需要用前级泵辅助。如：水环式真空泵，滑阀真空泵，立式无油真空泵，分子真空泵等。国内最大罗茨真空泵保持纪录为20000L/S。

性能参数

参数名称	参数定义
真空泵的极限压强	泵的极限压强单位是Pa，是指泵 在入口处装有标准试验罩 并按规定条件工作，在不引入气体正常工作的情况下，趋向稳定的最低压强。
真空泵的抽气速率	泵的抽气速率单位是m3/s或l/s，是指泵装有标准试 验罩，并按规定条件工作时，从试验罩 流过的气体流量与在试验罩指定位置测得的平衡压强之比。简称泵的抽速。
真空泵的抽气量	真空泵的抽气量 单位是Pam3/s或Pal/s。是指 泵入口的气体流量。
真空泵的起动压强	真空泵的起动压强单位为Pa，它是指泵无损坏起动并有抽气作用 时的压强。
真空泵的前级压强	真空泵的前级压强 单位是Pa，它是指排气压强 低于一个大气压的真空泵的出口压强。
真空泵的最大前级压强	真空泵口最大前级压强单位是Pa，它是指超过了 能使泵损坏 的前级压强。
真空泵的最大工作压强	真空泵的最大工作压强单位是Pa，它是指对应最大抽气量 的入口压强。在此压强下，泵能连续工作而不恶化或损坏。
真空泵的压缩比	压缩比是指泵对给定气体的出口压强与入口压强之比。
真空泵的何氏系数	泵抽气通道面积上的实际抽速 与该处按分子泻流计算的理论抽速 之比。
真空泵的抽速系数	泵的实际抽速与泵入口处按分子泻流计算的理论抽速之比。
真空泵的返流率	泵的返流率 单位是g/cm2.s。它是指 泵按规定条件工作时，通过泵入口单位面积的泵流质量流率。
水蒸气允许量	水蒸气 的允许量单位是kg/h，它是指泵在正常环境条件下，气镇泵 在连续工作时能抽除的水蒸气质量流量。
最大允许水蒸气入口压强	最大允许水蒸气入口压强 单位是Pa。它是指 在正常环境条件下，气镇泵在连续工作时所能抽除的水蒸 气的最高入口压强。

术语解释

真空泵种类 工作压强范围（Pa） 起动压强（Pa）

活塞式真空泵 1×105～1.3×102 1×105

旋片式真空泵 1×105—6.7×10-1 1×105

水环式真空泵 1×105—2.7×103 1×105

罗茨真空泵 1.3×103—1.3 1.3×103

涡轮分子泵1.3—1.3×10-5 1.3

水蒸气喷射泵 1×105—1.3×10 -1 1×105

油扩散泵 1.3×10-2—1.3×10 -7 1.3×10

油蒸气喷射泵 1.3×10—1.3×10 -2 <1.3×105

分子筛吸附泵 1×105—1.3×10 -1 1×105

溅射离子泵 1.3×10-3—1.3×10 -9 6.7×10-1

钛升华泵 1.3×10-2—1.3×10 -9 1.3×10-2

锆铝吸气剂泵 1.3×10—1.3×10 -11 1.3×10

低温泵 1.3—1.3×10-11 1.3—1.3×10-1

术语解释

真空的定义

真空系统指低于该地区大气压的稀薄气体状态

真空度

处于真空状态下的气体稀薄程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。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。

真空度单位

通常用托（Torr）为单位，国际上取用帕（Pa）作为单位。

1托=1/760大气压=1毫米汞柱

托与帕的转换

1托=133.322帕　或　1帕=7.5×10-3托

平均自由程

作无规则热运动的气体粒子，相继两次碰撞所飞越的平均距离，用符号“λ”表示。

流量

单位时间流过任意截面的气体量，符号用“Q”表示，单位为帕·升/秒（Pa·L/s）或托·升/秒（Torr·L/s）。

流导

表示真空管道通过气体的能力。单位为升/秒（L/s），在稳定状态下，管道流导等于管道流量除以管道两端压强差。符号记作“U”。U=Q/(P2- P1)

压力或压强

气体分子作用于容器壁的单位面积上的力，用“P”表示。

标准大气压

压强为每平方厘米101325的气压，符号：（Atm）。

极限真空

真空容器经充分抽气后，稳定在某一真空度，此真空度称为极限真空。通常真空容器须经12小时炼气，再经12小时抽真空，最后一个小时每隔10分钟测量一次，取其10次的平均值为极限真空值。

抽气速率

在一定的压强和温度下，单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率，简称抽速。即Sp=Q/（P－P0）

冷阱（水冷挡板）

置于真空容器和泵之间，用于吸附气体或捕集油蒸汽的装置。

气镇阀

油封机械真空泵的压缩室上开一小孔，并装上调节阀，当打开阀并调节入气量，转子转到某一位置，空气就通过此孔掺入压缩室以降低压缩比，从而使大部分蒸汽不致凝结而和掺入的气体一起被排除泵外起此作用的阀门称为气镇阀。

真空冷冻干燥

真空冷冻干燥，也称升华干燥。其原理是将材料冷冻，使其含有的水份变成冰块，然后在真空下使冰升华而达到干燥目的。

真空蒸镀

在真空环境中，将材料加热并镀到基片上称为真空蒸镀，或叫真空镀膜。

真空干燥

利用真空环境下沸点低的特点来干燥物品的方法。

真空系统常用名称

①主泵：在真空系统中，用于获得所需要真空度来满足特定工艺要求的真空泵，如真空镀膜机中的油扩散泵就是主泵。

②前级泵：用于维持某一真空泵前级压强低于其临界前级压强的真空泵。如罗茨泵前配置的旋片或滑阀泵就是前级泵。

③粗抽泵：从大气压下开始抽气，并将系统压力抽到另一真空泵开始工作的真空泵。如真空镀膜机中的滑阀泵，就是粗油泵。

应用领域

1.水环泵

水环泵工作原理图

在电力行业中的应用：冷凝器抽真空、真空吸水、烟气脱硫、飞灰输送、涡轮机密封管排气、真空排气、排出地热气。

在石油化工行业中的应用：气体回收、气体回收、燃气升压、强化的石油回收、气体收集、原油稳定化、原油真空蒸馏、排气压缩、蒸汽回收/气体升压、过滤/除腊、尾气回收、聚酯生产、PVC生产、包装、循环气压缩、变压吸附（PSA）、生产、乙炔与氢气等易燃易爆气体压缩、原油减压蒸馏中的塔顶真空系统、真空结晶与干燥、真空过滤、各种物料的真空输送。

在制行业中的应用：干燥 (托盘、旋转、翻转、锥形和冷冻干燥器)、再生产/反应堆干燥、蒸馏、除气、晶化/汽化、加注和/或材料转移。

在纸浆和纸张生产中的应用：黑液蒸发、粗浆洗浆机、石灰泥浆和过滤器、沉淀物过滤器、真空脱水机、原料和白水除气系统、调浆箱压缩机、吸水箱、伏辊、吸移辊和传递辊、真空压榨、毛布吸水箱、防吹箱。

在塑料行业中的应用：挤出机除气、定型台 (剖面)、EPS 发泡、干燥、气动输送装置、氯乙烯气体抽取和压缩。

在器械中的应用：蒸汽灭菌、呼吸装置、气褥、防护服、牙科仪、中央真空系统。

在环保行业中的应用：废水处理、沼气压缩、真空加水、废水净化/活性污泥箱氧化、鱼塘通风、垃圾产生气体回收（生物气体）、沼气回收 (生物气体)、废物处理机。

在食品和饮料行业中的应用：鲑鱼清洁机、矿泉水除气、色拉油及脂肪除臭、茶叶和调味品杀菌、香肠火腿生产、烟草制品湿化、真空蒸发器。

在包装行业中的应用：给包装袋充气，以充填货物、采用抽气方式带开袋子、运输包装材料和产品、贴附标签及包装带有胶水的物品、采用真空机械手抬高纸板箱，并对其进行组装、真空包装和换气包装(MAP)、PET容器生产、塑料颗粒的干燥、塑料颗粒的输送、挤出机除气、喷射模塑、注塑件的脱膜及处理、注塑件的干燥、瓶体吹塑、等离子处理，以设置隔离层、瓶体气动输送、充填与灌装 、贴标签、包装和制模、回收。

在木材加工行业中的应用：保持与抓举、木材干燥、木材保存、原木浸渍。

在海运行业中的应用：冷凝器排气、中央真空抽水、船用低压空气压缩机、涡轮机密封管排气。

在设施处理中的应用：烘干地板、水路管防腐保护、中央真空清洁系统。

在冶金行业中的应用：钢铁除气。

在制糖工业中的应用：制备CO2、污物过滤、在蒸发器与真空吸盘中的应用。

水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点

结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。

由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

水环泵也有其缺点：

效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。

真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。

总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。

2.干式螺杆真空泵

干式螺杆真空泵，是利用一对螺杆，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备。

干式螺杆真空泵工作原理

螺杆式干式真空泵广泛应用于电子、核能、化工、医药、食品工业等领域。在半导体工业中用于生产芯片、制造液晶显示器、蚀刻、生产PLASMA的CVD制程。

在核工业中用于核反应堆及核工业真空获得;化工上用于真空蒸馏及溶剂萃取高效回收溶剂，在脂肪酸生产中用来消除水污染，清除喷射器中的阻塞物;医药工业中用于回收药液及药物中间体，为人造器官生产提供清洁无菌条件，回收气体消毒剂;食品工业中用于香料、香精浓缩，食品包装等。

应用范围极为广泛。具体如下：

具体应用：干燥处理、真空蒸馏、分子蒸馏、溶剂的回收、油气回收、工厂普通真空、电子、真空镀膜、航空、核工业领域 能够抽除普通空气，易燃易爆气体、腐蚀性气体，尤其能满足对获得清洁真空要求较高的环境。具体应用：真空镀膜、真空蒸馏、真空干燥、拉单晶、特气制造、离子刻蚀等。

纺织、冶金等行业 在氨纶、芳纶、纤维、冶金等相关工艺中应用干式真空泵， 具体应用：真空脱泡、VOD真空吹氧脱碳法等。

一类是以半导体行业为代表，要求真空泵向被抽空间内的返流为零，以保护工件免受污染。对半导体行业中应用的真空系统的要求大体分为三个等级。

• 清洁条件下的抽气，只抽干空气或含少许水蒸汽的空气。
• 中等条件下的抽气，抽除工艺过程的反应气体，但无固体颗粒物。
• 恶劣条件下的抽气，抽除化学反应物（有毒甚至致癌）及固体颗粒物。

另一类是以石化行业为代表，要求真空泵能大量抽除可凝性气体，或腐蚀性气体，或有毒气体，或含有微尘的气体。螺杆式干式真空泵广泛应用于电子、核能、化工、医药、食品工业等领域。在半导体工业中用于生产芯片、制造液晶显示器、蚀刻、生产PLASMA的CVD制程。

在核工业中用于核反应堆及核工业真空获得;化工上用于真空蒸馏及溶剂萃取高效回收溶剂，在脂肪酸生产中用来消除水污染，清除喷射器中的阻塞物;医药工业中用于回收药液及药物中间体，为人造器官生产提供清洁无菌条件，回收气体消毒剂;食品工业中用于香料、香精浓缩，食品包装等。

3.往复式真空泵

往复式真空泵（又称活塞式真空泵）,属于低真空获得设备之一，往复式真空泵通过连杆曲轴机构在曲轴箱内运动使活塞在气缸中作往复运动，周期性地改变吸排气腔的容积，并依靠吸排气阀的作用完成吸排气动作，从而获得真空。

w型往复式真空泵已被广泛应用于各种工业部门，例如化工或食品工业中的真空蒸馏、蒸发、结晶、干燥和过滤，真空冶金工业中的除气，电气工业上的浸渗等。

不适用于抽除含氧过高的、有爆炸性的、对金属有腐蚀性的、与泵油会起化学反应的以及含有颗粒尘埃的气体，也不适用于把气体从一个容器输送到另一个容器，作输送泵用。所以化工、制药行业选型要谨慎。

4.旋片式真空泵

旋片式真空泵是一种油封式机械真空泵，是真空技术中最基本的真空获得设备之一。

旋片式真空泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。有单级旋片真空泵和双级真空泵两种。

旋片泵工作原理图

旋片泵的工作压强范围为101325－1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。旋片式真空泵是抽除气体的基本设备之一，它可单独使用，也可与增压泵、扩散泵、分子泵等超高泵连接在一起作为前级泵使用。

旋片式真空泵是用以抽除特定密封容器内的气体，使该容器获得一定真空的基本设备，由于现代科学技术的高度发展，旋片真空泵的应用遍及各个科学领域和各种企业事业单位，可供冶金、化工、轻工、石油、医疗、制药、印染、电器、电真空、半导体、食品、原子能、纺织等科研机关、大专院校、工矿企业作科研和生产与教学之用。并广泛在榨油机上使用。

由于旋片真空泵是用黑色金属制造，而且比较精密，整个泵的工作都是联系在一起的，所以旋片真空泵不适用于抽除含氧过高的、有毒的、有爆炸性的浸蚀黑色金属的和对真空油起化学作用的各种气体，也不可做为压缩机和输送泵使用。如有气镇装置的泵，可抽除一定地的可凝汽体。

5.滑阀式真空泵

滑阀式真空泵是工业领域常用的一种油封式真空泵。区别于其他油封式真空泵，它最大的特点是通过滑阀式转子在泵浦内做机械运动，改变腔体容积来达到特定的抽气母的。因此滑阀式真空泵也是一种容积式泵浦。与其他油封式真空泵一样也可以抽取一般性气体或含有少量可凝性气体，在不同领域的真空应用也较为广泛。

滑阀泵结构图

滑阀泵广泛应用在航天、航空、原子、石油、化工、制药、电工、陶瓷、冶炼、新材料、真空热处理、真空镀膜等行业。滑阀真空机组具有显著的节能效果，真空度高，高真空区间抽气量大，可广泛应用于电力工业的变压器、电线电缆、电容器的真空浸渍、真空干燥工艺中。

是真空镀膜、真空冶炼、真空热处理、真空滤油、冷冻干燥；航空模拟试验较理想的真空设备。如抽吸含有少量水蒸汽或少量粉尘的气体，应加装过滤装置。

6.罗茨真空泵

泵总体结构型式

罗茨真空泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。目前国内外的罗茨真空泵总体结构大致有三种型式：

立式结构的进、排气口水平设置，装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳定性差，故这种型式多用于小泵。

卧式泵的进气口在上，排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便，可将排气口从水平方向接出，即进、排气方向是相互垂直的。此时，排气口可以从左或右两个方向开口，除接排气管道一端外，另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低，高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。

泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制，转子装配方便，泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便，润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品。

泵的传动方式

罗茨真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上主要有以下两种：

其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动，这样主动转子轴的扭转变形小，则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变，故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。

这种传动方式的最大缺点是：a.主动轴上有三个轴承，增加了泵的加工和装配难度，齿轮的拆装及调整也不便；b.整体结构不匀称，泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。

另一种是电动机和传动齿轮分别装在转子两侧。这种形式使泵的整体结构匀称，但主动轴扭转变形较大。为保证转子在运转过程中的间隙均匀，要求轴应有足够的刚度，轴和转子之间的联接要紧固（目前已有转子与轴焊或铸成一体的结构）。这种结构拆装都很方便，所以被广泛采用。

特征

启动快，耗功少，运转保护费用低，抽速大、效力高，对被抽气体中所含的大批水蒸汽和灰尘不敏感，在100～1帕压力规模内有较大抽气速率，能敏捷消除忽然放出的气体。

这个压力规模恰益处于油封式机械真空泵与分散泵之间。因而，它常被串联在分散泵与油封式机械真空泵之间，用来进步两头压力规模的抽气量。这时它又称为机械增压泵。

在较宽的压力规模内有较大的抽速；

转子具备良好的几何对称性，故振动小，运转颠簸。转子间及转子和壳体间均有间隙，不必光滑，摩擦丧失小，可大大下降驱动功率，从而可完成较高转速；

泵腔内无需用油密封和光滑，可增加油蒸气对真空体系的净化；

泵腔内无收缩，无排气阀。构造简朴、紧凑，对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感；

收缩对比低，对氢气抽气后果差；

应用

罗茨真空泵在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验，所以应该在国内大力推广和应用。

同时罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制，以及、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的，真空泵消音器。

转子外表为外形较为庞杂的曲线柱面，加工和检讨对比艰难。罗茨泵近几年在海内外得到较快的开展。在冶炼、石油化工、电工、电子等行业得到了普遍的运用。

测量方式

测量方式	定义
热偶真空计	利用热电偶的电势与加热元件的温度有关，元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计。
电离真空计	由筒状收集极，栅网和位于栅网中心的灯丝构成，筒状收集极在栅网外面。热阴极发射电子电离气体分子，离子被收集极收集，根据收集的离子流大小来测量气体压强的真空计。
复合真空计	由热偶真空计与热阴极电离真空计组成，测量范围从大气~10-5Pa。
冷阴极电离计	阳极筒的两端有一对阴极板，在外加磁场作用，阳极筒内形成潘宁放电产生离子，根据阴极板收集的离子流的大小来测定气体压强的真空计。
电阻真空计	利用加热元件的电阻与温度有关，元件的温度又与气体传导有关的原理，通过电桥电路来测量真空度的真空计。
麦克劳真空计	也成为压缩式真空计，将待测的气体用汞（或油）压缩到一极小体积，然后比较开管和闭管的液柱差，利用玻义尔定律直接算出气体压强的一种绝对真空计。
电容薄膜真空计	这是一种阴极与收集极倒置的热阴极电离规。收集极是一根细丝，放在栅网中心，灯丝放在栅网外面，因而减少软X射线影响，延伸测量下限，可测超高真空。电容薄膜真空计将三种不同的规管综合在个小型经济的规管中，测量过程压强和基本压强从5x10-10至1500毫巴。电容薄膜真空计由于具有测量精度高、动态响应快、测量结果与气体成分无关以及抗腐蚀、耐气压冲击等一系列优点，因而越来越受到人们的重视。以它取代水银压力计、油压计、电阻真空计、热偶真空计以至部分地取代电离计。

选型

真空泵的作用就是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。概括地讲从大气到极高真空有一个很大的范围，至今为止还没有一种真空系统能覆盖这个范围。

因此，为达到不同产品的工艺指标、工作效率和设备工作寿命要求、不同的真空区段需要选择不同的真空系统配置。为达到最佳配置，选择真空系统时，应考虑下述各点：

首先必须检查确定每一种工艺要求的真空度。

在确定了工艺要求的真空度的基础上检查真空泵系统的极限真空度，因为系统的极限真空度决定了系统的最佳工作真空度。一般来讲，系统的极限真空度比系统的工作真空度低20%，比前级泵的极限真空度低50%。

检查确定工艺要求的抽气种类与抽气量。因为如果被抽气体种类与泵内液体发生反应，泵系统将被污染。同时必须考虑确定合适的排气时间与抽气过程中产生的气体量。

检查确定达到要求的真空度所需要的时间、真空管道的流阻与泄漏。考虑达到要求真空度后在一定工艺要求条件下维持真空需要的抽气速率。

s=2.303（v/t）lg(p1/p2)

其中：

s为真空泵抽气速率(l/s)

v为真空室容积(l)

t为达到要求真空度所需时间(s)

p1为初始容器内气压

p2为抽气后容器内气压

影响因素

它是决议产品的大小,抽气量请求愈高,产品体积相对愈大,所需配用的电机功率亦会愈高。

它是决议产品采用何种构造,真空度是有表压及绝对压力这两种读数。绝对压力表示读数是绝对值，即读数愈靠近‘0\'，真空度愈高。但反观表压，愈接近760mmHɡ即表示真空度愈高，假若你所请求的绝对压力（极限真空）是靠近‘0\'，那么只要真空泵才能够满足这个需求。

维护保养

真空泵的好坏决定于其机械结构和油的质量，使用真空泵时必须把它保护好。如果蒸馏挥发性较大的有机溶剂时，有机溶剂会被油吸收结果增加了蒸气压，从而降低了抽空效能，如果是酸性气体，那就会腐蚀油泵，如果是水蒸气就会使油成乳浊液而抽坏真空泵。

因此使用真空泵时必须注意下列几点：

在蒸馏系统和真空泵之间，必须装有吸收装置。

蒸馏前必须用水泵彻底抽去系统中有机溶剂的蒸气。

如能用水泵抽气的，则尽量用水泵，如蒸馏物质中含有挥发性物质，可先用水泵减压抽降，然后改用油泵。

减压系统必须保持密不漏气，所有的橡皮塞的大小和孔道要合适，橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃涂上真空油脂。

根据使用的范围和抽气效能可将真空泵分为三类：

(1)一般水泵，压强可达到1.333~100kPa(10~760mmHg)为"粗"真空。

(2)油泵，压强可达0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)为"次高"真空。

(3)扩散泵，压强可达0.133Pa以下，(10-3mmHg)为"高"真空。

若要较低的压力，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。

在有机化学实验室里常用的减压泵有水泵和真空泵两种，若不要求很低的压力时，可用水泵，如果水泵的构造好且水压又高，抽空效率可达1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的最低压力理论上相当于当时水温下的水蒸气压力。例如，水温25℃、20℃、10℃时，水蒸气的压力分别为3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽气时，应在水泵前装上安全瓶，以防水压下降，水流倒吸；停止抽气前，应先放气，然后关水泵。

润滑油

在真空泵中真空泵油不仅作为获得真空的介质，还对机械摩擦点起润滑、冷却和密封作用。

这是真空泵油的最重要的性能，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蜡基窄馏分润滑油，对于扩散真空泵，还可使用蒸气压很低的硅油或其他合成油。

真空泵腔内容积不断变化而形成排气作用，要求润滑油应具有合适的粘度和粘温特性。

真空泵不断向高速度发展，由于滑片和泵体的高速摩擦使油温升高，油品很容易氧化分解，尤其扩散泵往往处于很高的温度环境下工作，使系统内蒸气压升高，真空度降低，因此要求真空泵油具有良好的热氧化安定性。

真空泵吸入的如果是腐蚀性气体，会与油发生化学反应，腐蚀泵内零件；吸入空气中往往含有水汽冷凝水，引起真空泵油的乳化并使金属腐蚀，所以要求具有良好的抗腐蚀和抗乳化性。

主要要求真空泵中不携带轻质组分，以免影响油品的饱和蒸气压。

极限压力是真空泵油重要的使用性能指标以了解在最低真空极限压力下真空泵的极限压力。

电机温度高

某公司的300MW机组，每台机组配备2台机械真空泵，其中1台运行，1台备用。真空泵用于机组启动时抽真空，正常运行时用于抽出凝汽器中未凝结的气体。该泵配备电机160kW，转速590r/min，额定电流330A，电压380V，B级绝缘，正常运行时电流220～230A。每年夏季，电机温度都会超限，被迫加装临时冷却风机，但收效不大。电机长期高温运行会造成绝缘老化，缩短其使用寿命。对真空泵电机温度高的原因分析如下。

原因分析

(1)电机功率大，工作电流大，发热量大。

(2)风扇转速低，风压，风量小。

(3)风扇叶片数较少，产生的风量小。

(4)电动机附有灰尘、油污，降低了散热能力。

(5)真空泵电机所在母线电压为380V，由于电缆压降及负荷分配不均，电机实际所加电压只有365V，电压偏低造成运行电流大。

对策

电机功率、转速是和真空泵相匹配的，不能更改。风扇安装于电机主轴上，电机转速决定了风扇转速，也不可更换。增加风扇叶片数量虽能起到一定作用，但叶片数量增加后，动平衡不容易找，如找正不好，会引起电机振动增加。

(1)将原风扇罩加长40cm，在里面加装一个与风扇罩同直径轴流风机，轴流风机电机功率850W，转速1489r/min，电压380V。原风扇继续保留。轴流风机另设一路电源控制，轴流风机与主电机不设连锁。真空泵启动后及时启动轴流风机运行，真空泵停运后30min停运轴流风机，以使主电机得到充分冷却;

(2)定期清除电机上灰尘，保持电机散热片清洁，增加其散热能力;

(3)将真空泵所在母线电压调整为400V。

效果

(1)由于轴流风机转速高，风压风量大，冷却效果大大增强，在相同的环境温度、负荷电流下，主电机温度下降了12℃。夏季主电机温度未再超限。

(2)轴流风机可人为控制，主电机停运后，轴流风机仍可运行，可以使主电机得到充分冷却。

(3)尽量使2段母线负荷分配平衡，以防某段母线因负荷过重造成电压下降过多。

(4)电压调整后，真空泵运行电流降为210A，发热量相对减小。

(5)减缓了主电机的绝缘老化速度，延长了其使用寿命。

泵轴轴承位磨损

真空泵传动部位磨损是普遍存在的问题，其中包括轴承位、轴承座、轴承室、键槽及螺纹等部位，传统方法以补焊和刷镀喷涂为主，但两者均存在一定弊端：补焊高温产生的热应力无法完全消除，易造成材质损伤，导致部件出现弯曲或断裂；而电刷镀受涂层厚度限制，容易剥落，且以上两种方法都是用金属修复金属，无法改变“硬对硬”的配合关系，在各力综合作用下，仍会造成再次磨损。

当代西方国家针对以上问题多使用高分子复合材料的修复方法，而应用较多的有美国美嘉华技术体系，其具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能。应用高分子材料修复，可免拆卸，免机加工。既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损的可能，并大大延长设备部件的使用寿命，为企业节省大量的停机时间，创造巨大的经济价值。

腐蚀

高分子复合材料修复真空泵腐蚀

真空泵腐蚀的形态可分为全面（均匀）腐蚀和局部腐蚀两大类，前者较均匀的发生在真空泵全部表面，后者只是发生在局部，如孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。采用高分子复合材料对真空泵实施表面有机涂层防腐，其具有良好的耐化学性能及优异的力学性能和粘接性能，与传统的压力容器焊接修补相比，具有施工简便、成本低、安全性能，修复效果好的特点。

壳体裂纹破裂

高分子复合材料修复壳体裂纹

真空泵因铸造、加工缺陷，内应力及超负荷运行等原因经常导致部件出现裂纹或断裂现象。常规的修复方法是采用焊接，但有的零件材质是铸铁、铝合金、钛合金，难以做焊接处理。还有一些易于发生爆炸的危险场合，更不易采用焊接修复方法。美嘉华技术是一种“冷焊”技术，可以避免热应力变形，同时材料良好的附着力和抗压、抗腐蚀等综合性能，可以最大限度地满足各种设备部件的使用要求，从而在最低成本的投入下有效保证生产。安全、方便、可靠。

冒烟和喷油

1.冒烟，如果是泵刚刚开始运转有冒烟的现象，属于正常，如果长时间在冒烟就是不正常了。解决之道：冒烟说明泵的进气口外，包括管道、阀门、容器有修理的情况。检漏以后处理了，冒烟会结束。涡街流量计

2.喷油，说明进气口外有大量的漏点，甚至是进气口暴露大气。解决之道：封住泵的进气口使泵运转，如果不喷油的话，说明有漏点;排气阀片损坏，检查排气阀片是否损坏，更换坏的排气阀。

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