二十分鐘了解各種真空泵
2017-10-24 來自: 廈門太星機(jī)電有限公司 瀏覽次數(shù):1467
本文將介紹:爪型干式真空泵,水環(huán)式真空泵,螺桿型干式真空泵,往復(fù)式真空泵,水噴射真空泵,旋片式真空泵,滑閥式真空泵,羅茨真空泵,油擴(kuò)散真空泵,分子泵,鈦升華泵共十一種泵.
每種真空泵都將簡(jiǎn)單介紹其工作原理,特點(diǎn),應(yīng)用.
1爪型干式真空泵
爪型干式真空泵的工作原理
爪型干式無油真空泵在泵腔內(nèi)具有若干組相互嚙合的爪型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵腔之間并不接觸,留有微小的間隙,不用任何潤(rùn)滑劑,從而保證了清潔的真空環(huán)境。泵的結(jié)構(gòu)采用多級(jí)轉(zhuǎn)子竄連的形式,每組轉(zhuǎn)子分別位于不同泵腔做同步反方向運(yùn)動(dòng)。泵腔被爪型轉(zhuǎn)子分隔為吸氣腔和排氣腔兩部分。隨著轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)行循環(huán)的吸氣排氣過程,實(shí)現(xiàn)了泵連續(xù)抽氣的目的。
上圖為羅茨轉(zhuǎn)子由0°到360°的抽氣過程。在0°位置時(shí)(圖a),進(jìn)排氣道關(guān)閉,吸氣腔與排氣腔溝通,泵腔內(nèi)壓力均衡相等。當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到50°時(shí)(圖b),形成負(fù)壓腔,進(jìn)氣道打開,正壓腔壓力逐漸提高。工作過程中,此位置是轉(zhuǎn)子正好處于換向泵腔壓力平衡的瞬間,轉(zhuǎn)子從該位置再轉(zhuǎn)過***角度,則轉(zhuǎn)子開始密封分割為吸氣腔與壓縮排氣腔兩部分,此時(shí)開始做功。此位置進(jìn)氣口打開,隨著轉(zhuǎn)子的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)負(fù)壓腔容積逐漸增大開始吸氣,排氣腔容積逐漸減小,由于排氣口尚未打開,因此氣體被壓縮,壓縮量隨排氣口上線位置的變化而變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到155°時(shí),此時(shí)負(fù)壓腔繼續(xù)進(jìn)氣,排氣道打開,開始排氣。此位置時(shí)泵的吸氣做功繼續(xù)進(jìn)行,排氣口開始打開,被壓縮的氣體快速排入下一級(jí)泵腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到312°時(shí),進(jìn)排氣口關(guān)閉。此位置轉(zhuǎn)子做功以完成一個(gè)周期,此時(shí)泵腔內(nèi)壓力逐漸恢復(fù)均衡狀態(tài)。(圖d)此位置又回到初始位置,隨著泵轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn),吸氣和排氣過程循環(huán)進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)了泵的連續(xù)抽氣做功,實(shí)現(xiàn)了抽真空的目的。轉(zhuǎn)子沒轉(zhuǎn)一周,吸氣和排氣各進(jìn)行一次。
爪型干式真空泵的特點(diǎn)
1) 泵腔內(nèi)不含油類等任何介質(zhì)、清潔抽空,對(duì)環(huán)境無污染;
2) 真空度高,可達(dá)3Pa;
3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作和維護(hù),運(yùn)行成本低;
4) 能在較高壓力下長(zhǎng)期連續(xù)工作,噪聲小;
5) 能抽除腐蝕性氣體、有毒氣體、易燃易爆氣體、放射性氣體、含有塵埃 的氣體和可凝性氣體(例如水蒸氣、有機(jī)氣體等);
6) 能做氣體傳輸泵使用,壓縮比良好,可達(dá)10-105;
7) 轉(zhuǎn)子對(duì)懸浮在泵腔內(nèi),轉(zhuǎn)子對(duì)間,轉(zhuǎn)子與泵腔間不接觸,無摩擦,使用 壽命長(zhǎng)。
爪型干式真空泵的應(yīng)用
石化行業(yè):
?。?)能抽除酸性氣體:如四氫呋喃等。(2)能抽除可凝性氣體:如酒精、汽油等。(3)能抽除易燃易爆氣體:如氧氣、氫氣、甲烷等。(4)防腐系列能抽除強(qiáng)酸性氣體:如氯化氫氣體、氟化氫氣體、硫酸氣體等。
醫(yī)藥行業(yè):
結(jié)晶、蒸餾、升華、干燥、脫臭、聚合、真空蒸發(fā)、負(fù)壓過濾、單體回收、吸附/脫附、物料輸送腐、蝕性介質(zhì)、***消毒等。
食品行業(yè):
升華、干燥、脫水、真空蒸發(fā)、真空保鮮、真空包裝等。
科研院所:
旋蒸、蒸餾、精餾、聚合、負(fù)壓抽濾、真空干燥、中試裝置、風(fēng)洞試驗(yàn)、真空環(huán)境模擬等。
電子光伏:浸漬、真空鍍膜、離子刻蝕、分子束外延等。
航天航空:釬焊、真空鍍膜、電子束焊、風(fēng)洞試驗(yàn)、空間環(huán)境模擬等。
冶金行業(yè):浸漬、擠出、真空鍍膜、離子刻蝕、泥料脫氣、鋼水脫氣、分子束外延等。
核工業(yè):零泄露爪泵可抽除UF6氣體
其它行業(yè):中央空調(diào)、室內(nèi)真空、污水處理、鋰電池制造等。
2水環(huán)式真空泵
水環(huán)式真空泵的工作原理
水環(huán)真空泵(簡(jiǎn)稱水環(huán)泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯(lián)大氣噴射器可達(dá)270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī),稱為水環(huán)式壓縮機(jī),是屬于低壓的壓縮機(jī),其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。
由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵、含水的氣體,因此,水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。
水環(huán)式真空泵工作原理如原理圖:葉輪偏心地安裝在泵體內(nèi),起動(dòng)時(shí)向泵內(nèi)注入***高度的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有***的插入深度)。
此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的與端面上的吸氣口相通,在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容積由小變大,壓強(qiáng)不斷降低,當(dāng)?shù)陀诒怀槿萜鞯膲簭?qiáng)時(shí),被抽氣體不斷被抽進(jìn)來,當(dāng)吸氣終了時(shí)腔體則與吸氣口隔絕;當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),腔與排氣口相通,腔體由大變小,使氣體不斷被壓縮,當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí),氣體被排出泵外。水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?/p>
水環(huán)式真空泵的基本類型與特點(diǎn)
水環(huán)泵按不同結(jié)構(gòu)可分成如下幾種類型:
(1) 單級(jí)單作用水環(huán)泵:?jiǎn)渭?jí)是指只有一個(gè)葉輪,單作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周,吸氣、排氣各進(jìn)行一次。這種泵的極限真空較高,但抽速和效率較低。
(2) 單級(jí)雙作用水環(huán)泵:?jiǎn)渭?jí)是指只有一個(gè)葉輪,雙作用是指葉輪每旋轉(zhuǎn)一周,吸氣、排氣各進(jìn)行二次。在相同的抽速條件下,雙作用水環(huán)泵比單作用水環(huán)泵大大減少尺寸和重量。由于工作腔對(duì)稱分布于泵輪轂兩側(cè),改善了作用在轉(zhuǎn)子上的載荷。此種泵的抽速較大,效率也較高,但極限真空較低。
(3) 雙級(jí)水環(huán)泵:雙級(jí)水環(huán)泵大多是單作用泵串聯(lián)而成。實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)單級(jí)單作用的水環(huán)泵的葉輪共用一根心軸聯(lián)接而成。它的主要特點(diǎn)是在較高真空度下,仍然具有較大的抽速,而且工作狀況穩(wěn)定。
(4) 大氣水環(huán)泵:大氣水環(huán)泵實(shí)際是大氣噴射器串聯(lián)水環(huán)泵的機(jī)組。水環(huán)泵前面串聯(lián)大氣泵是為了提高極限真空,擴(kuò)大泵的使用范圍。
水環(huán)真空泵的優(yōu)點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造精度要求不高,容易加工。操作簡(jiǎn)單,維修方便。
(2)結(jié)構(gòu)緊湊,泵一般與電動(dòng)機(jī)直聯(lián),轉(zhuǎn)數(shù)較高。用較小的結(jié)構(gòu)尺寸,可以獲得較大的排氣量。
(3)泵腔內(nèi)沒有金屬摩擦表面,無須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間密封可直接由水封來完成。
(4)泵腔內(nèi)壓縮氣體過程溫度變化很小,可認(rèn)為是等溫壓縮,故可以抽除易燃、易爆的氣體。
(5)由于沒有排氣閥及摩擦表面,故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體及氣水混合物。
水環(huán)真空泵的缺點(diǎn):
(1)效率低,一般在30%左右,較好的可達(dá)50%。
(2)真空度低。這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制,更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。
總的說來,由于水環(huán)泵具有等溫壓縮和用水作封液,可以抽除易燃、易爆及腐蝕性氣體,還可以抽除含有灰塵和水分的氣體等突出優(yōu)點(diǎn),所以得到了廣泛的應(yīng)用。
水環(huán)真空泵的應(yīng)用
在電力行業(yè)中的應(yīng)用:冷凝器抽真空、真空吸水、煙氣脫硫、飛灰輸送、渦輪機(jī)密封管排氣(公眾號(hào):泵管家)、真空排氣、排出地?zé)釟狻?/p>
在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用:氣體回收、氣體回收、燃?xì)馍龎?、?qiáng)化的石油回收、氣體收集、原油穩(wěn)定化、原油真空蒸餾、排氣壓縮、蒸汽回收/氣體升壓、過濾/除臘、尾氣回收、聚酯生產(chǎn)、PVC生產(chǎn)、包裝、循環(huán)氣壓縮、變壓吸附(PSA)、生產(chǎn)、乙炔與氫氣等易燃易爆氣體壓縮、原油減壓蒸餾中的塔頂真空系統(tǒng)、真空結(jié)晶與干燥、真空過濾、各種物料的真空輸送。
在制行業(yè)中的應(yīng)用:干燥 (托盤、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、錐形和冷凍干燥器)、再生產(chǎn)/反應(yīng)堆干燥、蒸餾、除氣、晶化/汽化、加注和/或材料轉(zhuǎn)移。
在紙漿和紙張生產(chǎn)中的應(yīng)用:黑液蒸發(fā)、粗漿洗漿機(jī)、石灰泥漿和過濾器、沉淀物過濾器、真空脫水機(jī)、原料和白水除氣系統(tǒng)、調(diào)漿箱壓縮機(jī)、吸水箱、伏輥、吸移輥和傳遞輥、真空壓榨、毛布吸水箱、防吹箱。
在塑料行業(yè)中的應(yīng)用:擠出機(jī)除氣、定型臺(tái) (剖面)、EPS 發(fā)泡、干燥、氣動(dòng)輸送裝置、氯乙烯氣體抽取和壓縮。
在器械中的應(yīng)用:蒸汽滅菌、呼吸裝置、氣褥、防護(hù)服、牙科儀、***真空系統(tǒng)。
在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用:廢水處理、沼氣壓縮、真空加水、廢水凈化/活性污泥箱氧化、魚塘通風(fēng)、垃圾產(chǎn)生氣體回收(生物氣體)、沼氣回收 (生物氣體)、廢物處理機(jī)。
在食品和飲料行業(yè)中的應(yīng)用:鮭魚清潔機(jī)、礦泉水除氣、色拉油及脂肪除臭、茶葉和調(diào)味品殺菌、香腸火腿生產(chǎn)、煙草制品濕化、真空蒸發(fā)器。
在包裝行業(yè)中的應(yīng)用:給包裝袋充氣,以充填貨物、采用抽氣方式帶開袋子、運(yùn)輸包裝材料和產(chǎn)品、貼附標(biāo)簽及包裝帶有膠水的物品、采用真空機(jī)械手抬高紙板箱,并對(duì)其進(jìn)行組裝、真空包裝和換氣包裝(MAP)、PET容器生產(chǎn)、塑料顆粒的干燥、塑料顆粒的輸送、擠出機(jī)除氣、噴射模塑、注塑件的脫膜及處理、注塑件的干燥、瓶體吹塑、等離子處理,以設(shè)置隔離層、瓶體氣動(dòng)輸送、充填與灌裝 、貼標(biāo)簽、包裝和制模、回收。
在木材加工行業(yè)中的應(yīng)用:保持與抓舉、木材干燥、木材保存、原木浸漬。
在海運(yùn)行業(yè)中的應(yīng)用:冷凝器排氣、***真空抽水、船用低壓空氣壓縮機(jī)、渦輪機(jī)密封管排氣。
在設(shè)施處理中的應(yīng)用:烘干地板、水路管防腐保護(hù)、***真空清潔系統(tǒng)。
在冶金行業(yè)中的應(yīng)用:鋼鐵除氣。
在制糖工業(yè)中的應(yīng)用:制備CO2、污物過濾、在蒸發(fā)器與真空吸盤中的應(yīng)用。
3螺桿型干式真空泵
螺桿型干式真空泵的工作原理
螺桿泵的工作循環(huán)可分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),每對(duì)相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán),現(xiàn)以其中的一對(duì)齒來說明。
1. 吸氣過程
下圖示出螺桿泵的吸氣過程,所研究的一對(duì)齒用箭頭標(biāo)出。在圖中,陽轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),陰轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖中的轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面。
圖a示出吸氣過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。在這一時(shí)刻,這一對(duì)齒前端的型線完全嚙合,且即將與吸氣口連接。隨著轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng),由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積,這個(gè)齒間容積的擴(kuò)大,在其內(nèi)部形成了***的真空,而此齒間容積又僅與吸氣口連通,因此氣體便在壓差作用下流入其中,如圖b中陰影部分所示。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中,陽轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子齒的齒槽中脫離出來,齒間容積不斷擴(kuò)大,并與吸氣孔口保持連通。
吸氣過程結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)子位置如圖c所示,其***顯著的特點(diǎn)是齒間容積達(dá)到最大值。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),所研究的齒間容積不會(huì)再增加。齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開,吸氣過程結(jié)束。
2 壓縮過程
下圖示出螺桿泵的壓縮過程。圖中的轉(zhuǎn)子端面是排氣端面。在這里,陽轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),陰轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
圖a示出螺桿泵壓縮過程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子位置。此時(shí)氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在一個(gè)封閉的空間中,齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減小。 隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減小。被密封在齒間容積中的氣體被占據(jù)體積也隨之減小,導(dǎo)致壓力升高,從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程,如圖b所示。壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前。如圖c所示。
3 排氣過程
下圖示出螺桿泵的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后,即開始排氣過程。隨著齒間容積的不斷縮小,具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出,如圖a
所示。這個(gè)過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合,如圖b所示。此時(shí),齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口被完全排出,封閉的齒間容積的體積變?yōu)榱恪?/p>
干式螺桿真空泵特征
?、倏煽啃愿?。螺桿式干式真空泵零部件少,沒有易損件,因此它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠,壽命長(zhǎng)。
?、诓僮骶S護(hù)方便。
?、蹌?dòng)力平衡性好。螺桿式干式真空泵沒有不平衡的慣性力,機(jī)器可平穩(wěn)地高速運(yùn)行。
?、苓m應(yīng)性強(qiáng)。螺桿式干式真空泵具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn),在寬廣的壓力范圍內(nèi)能保持較高的抽速,排氣量幾乎不受排氣壓力的影響.
?、荻嘞嗷燧?。由于螺桿式干式真空泵轉(zhuǎn)子齒面間留有微小間隙,因而可抽除腐蝕性、有毒、含有粉塵、可凝性蒸汽等多種氣體。
螺桿式干式真空泵的應(yīng)用
螺桿式干式真空泵廣泛應(yīng)用于電子、核能、化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域。在半導(dǎo)體工業(yè)中用于生產(chǎn)芯片、制造液晶顯示器、蝕刻、生產(chǎn)PLASMA的CVD制程。在核工業(yè)中用于核反應(yīng)堆及核工業(yè)真空獲得;化工上用于真空蒸餾及溶劑萃取***回收溶劑,在脂肪酸生產(chǎn)中用來消除水污染,清除噴射器中的阻塞物;醫(yī)藥工業(yè)中用于回收藥液及藥物中間體,為人造器官生產(chǎn)提供清潔無菌條件,回收氣體消毒劑;食品工業(yè)中用于香料、香精濃縮,食品包裝等。應(yīng)用范圍極為廣泛。具體如下:
具體應(yīng)用:干燥處理、真空蒸餾、分子蒸餾、溶劑的回收、油氣回收、工廠普通真空、電子、真空鍍膜、航空、核工業(yè)領(lǐng)域 能夠抽除普通空氣,易燃易爆氣體、腐蝕性氣體,尤其能滿足對(duì)獲得清潔真空要求較高的環(huán)境。 具體應(yīng)用:真空鍍膜、真空蒸餾、真空干燥、拉單晶、特氣制造、離子刻蝕等。
紡織、冶金等行業(yè) 在氨綸、芳綸、纖維、冶金等相關(guān)工藝中應(yīng)用干式真空泵, 具體應(yīng)用:真空脫泡、VOD真空吹氧脫碳法等。
一類是以半導(dǎo)體行業(yè)為代表,要求真空泵向被抽空間內(nèi)的返流為零,以保護(hù)工件免受污染。對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用的真空系統(tǒng)的要求大體分為三個(gè)等級(jí)。①清潔條件下的抽氣,只抽干空氣或含少許水蒸汽的空氣;②中等條件下的抽氣,抽除工藝過程的反應(yīng)氣體,但無固體顆粒物;③惡劣條件下的抽氣,抽除化學(xué)反應(yīng)物(有毒甚至致癌)及固體顆粒物。
另一類是以石化行業(yè)為代表,要求真空泵能大量抽除可凝性氣體,或腐蝕性氣體,或有毒氣體,或含有微塵的氣體。螺桿式干式真空泵廣泛應(yīng)用于電子、核能、化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域。在半導(dǎo)體工業(yè)中用于生產(chǎn)芯片、制造液晶顯示器、蝕刻、生產(chǎn)PLASMA的CVD制程。在核工業(yè)中用于核反應(yīng)堆及核工業(yè)真空獲得;化工上用于真空蒸餾及溶劑萃取***回收溶劑,在脂肪酸生產(chǎn)中用來消除水污染,清除噴射器中的阻塞物;醫(yī)藥工業(yè)中用于回收藥液及藥物中間體,為人造器官生產(chǎn)提供清潔無菌條件,回收氣體消毒劑;食品工業(yè)中用于香料、香精濃縮,食品包裝等
4往復(fù)式真空泵
往復(fù)式真空泵的工作原理
往復(fù)式真空泵(又稱活塞式真空泵),屬于低真空獲得設(shè)備之一,它的極限壓力一般在1330~2660P 往復(fù)式真空泵(簡(jiǎn)稱往復(fù)泵)又名活塞式真空泵,屬于低真空獲得設(shè)備之一。它與旋片式真空泵相比較,它能被制成大抽速的泵;與水環(huán)式真空泵相比,效率稍高。這類泵的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)較大等。
上圖為往復(fù)式真空泵的工作原理圖,往復(fù)式真空泵的主要部件是氣缸1及在其中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞2,活塞的驅(qū)動(dòng)是用曲柄連桿機(jī)構(gòu)3(包括十字頭)來完成的。
除上述主要部件外還有排氣閥4和吸氣閥5等重要部件,以及機(jī)座、曲軸箱、動(dòng)密封和靜密封等輔助部件。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)),使氣缸內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)從左端向右端運(yùn)動(dòng)時(shí),由于氣缸的左腔體積不斷增大,左腔空間的壓強(qiáng)不斷的降低,當(dāng)左腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng),根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理,被抽容器內(nèi)的氣體經(jīng)過吸氣閥5不斷地被抽進(jìn)左腔,此時(shí)正處于吸氣過程。
當(dāng)活塞達(dá)到***右位置時(shí),氣缸左腔內(nèi)就充滿了氣體。接著活塞從右端向左端運(yùn)動(dòng),此時(shí)吸氣閥5自動(dòng)關(guān)閉。氣體隨著活塞從右往左運(yùn)動(dòng)而逐漸被壓縮。當(dāng)氣缸內(nèi)的氣體達(dá)到排氣壓力時(shí),此時(shí)排氣閥4被打開,氣體被排出,完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞在從左端向右端運(yùn)動(dòng)時(shí),重復(fù)上述循環(huán),如此反復(fù)下去,被抽容器內(nèi)最終達(dá)到某一穩(wěn)定的平衡壓力為提高抽氣效率,一般在氣缸的兩端均設(shè)有吸氣閥和排氣閥,然后用管路將氣缸兩端的吸氣口和排氣口并聯(lián)起來。
往復(fù)式真空泵它的抽速范圍比較大,從50L/S到600L/S,適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、電氣等行業(yè)中的真空浸漬、鋼水真空處理、真空蒸餾、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空結(jié)晶、真空干燥、真空過濾及混凝土的真空作業(yè)等方面的抽除氣體。往復(fù)式真空泵不適用于抽除含氧過高的、有爆炸性的、對(duì)金屬有腐蝕性的、以及含有顆粒塵埃的氣體,也不適用于把氣體從一個(gè)容器輸送到另一個(gè)容器,作輸送泵用。往復(fù)式真空泵適用于抽送不含固體顆粒、無腐蝕性的氣體,這種真空泵的抽氣速率較大,真空度較高。故在化工廠中廣泛應(yīng)用。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修量大。
往復(fù)式真空泵,是獲得粗真空的主要設(shè)備之一,它用于從密閉容器中或反應(yīng)鍋中抽除真空或其它氣體,它不適用于抽除腐蝕性的氣體或者帶有硬顆粒灰粉的氣體。
往復(fù)式真空泵的結(jié)構(gòu)組成:
1、往復(fù)式真空泵機(jī)械傳動(dòng)部分和氣體流通部分。機(jī)械傳動(dòng)部分整個(gè)結(jié)構(gòu)原件裝在一個(gè)封閉的機(jī)體內(nèi),曲軸被支承在機(jī)體兩旁的圓錐滾子軸承中。
2、往復(fù)式真空泵曲軸一端裝有一個(gè)大帶輪,以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分。連桿把曲軸的軸頸和十字頭連接起來。活塞桿的一端旋入十字頭的螺孔中,另一端裝在活塞的錐孔并以螺母固定之。
3、往復(fù)式真空泵電動(dòng)機(jī)和裝在軸上的小帶輪通過三角膠帶帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),這樣通過連桿和十字頭的作用,使活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4、往復(fù)式真空泵連桿曲軸機(jī)構(gòu)在機(jī)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),使油池中的潤(rùn)滑油飛濺以潤(rùn)滑軸承、曲軸頸、十字頭和滑道等磨擦表面。為了便于檢查和維修傳動(dòng)機(jī)構(gòu),機(jī)體兩側(cè)和后面裝有可拆卸的門蓋,在后蓋上裝有油窗以批示機(jī)體內(nèi)油池的油面高度
往復(fù)式真空泵的應(yīng)用
w型往復(fù)式真空泵已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)部門,例如化工或食品工業(yè)中的真空蒸餾、蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥和過濾,真空冶金工業(yè)中的除氣,電氣工業(yè)上的浸滲等。不適用于抽除含氧過高的、有爆炸性的、對(duì)金屬有腐蝕性的、與泵油會(huì)起化學(xué)反應(yīng)的以及含有顆粒塵埃的氣體,也不適用于把氣體從一個(gè)容器輸送到另一個(gè)容器,作輸送泵用。所以化工、制藥行業(yè)選型要謹(jǐn)慎。
往復(fù)式真空泵選型須知:
往復(fù)式真空泵產(chǎn)品名稱與型號(hào),往復(fù)式真空泵管道口徑,往復(fù)式真空泵使用揚(yáng)程(m),往復(fù)式真空泵電機(jī)功率(KW),往復(fù)式真空泵電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min),往復(fù)式真空泵電壓〔V〕,往復(fù)式真空泵使用的吸程(m),往復(fù)式真空泵使用的介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性。
5噴射真空泵
蒸汽噴射真空泵有***壓強(qiáng)的工作,蒸汽通過拉瓦爾噴咀,減壓增速(蒸汽的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能)以超音速噴入混合室,與被抽介質(zhì)混合,進(jìn)行能量交換,混合后的氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器,減速增壓(動(dòng)通轉(zhuǎn)化為壓強(qiáng)能),為了減少后級(jí)泵的抽氣負(fù)荷,配置冷凝器,通過有***溫差的兩種介質(zhì)對(duì)流,進(jìn)行熱交換,達(dá)到冷凝高溫介質(zhì)目的,排到大氣壓。(原理見下圖)
噴射真空泵的內(nèi)部構(gòu)件主要有拉瓦爾噴嘴和擴(kuò)壓器組成,單級(jí)蒸汽噴射泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示,其它各級(jí)的結(jié)構(gòu)形式與此基本相同。
其工作過程可分為三個(gè)階段:絕熱膨脹階段、混合階段、壓縮階段。
在絕熱膨脹階段,工作蒸汽通過縮放噴嘴后,壓力能轉(zhuǎn)化為速度能,以極高的速度進(jìn)入擴(kuò)壓器,同時(shí)工作蒸汽的壓力在噴嘴出口處下降,形成真空把被抽氣體吸入;
混合階段,被抽氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器,在擴(kuò)壓器中,蒸汽與被抽氣體發(fā)生碰撞、混合,進(jìn)行能量交換,到擴(kuò)壓器喉部完成混合,兩種氣體達(dá)到同一速度;
壓縮階段,經(jīng)過擴(kuò)壓器喉部后,混合氣速度降低,壓力進(jìn)一步上升,在擴(kuò)壓器出口達(dá)到大氣壓力或后一級(jí)噴射器的入口壓力,把被抽氣體排出。
水噴射真空泵結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)
水噴射真空泵由器體、器蓋、噴咀、噴咀座板、導(dǎo)向盤、擴(kuò)壓管及單向閥等部件組成,噴咀用不銹鋼制造,噴咀座板由***鋼加工,其余零件則系鑄鐵鑄造,噴咀 采用多噴咀的結(jié)構(gòu)形式,以便得到較大的水-汽接觸面積,有利于熱交換的進(jìn)行,獲得較好的真空效果。噴咀座板加工精密,精度較高,以便噴射水流準(zhǔn)確地聚集在同一的焦點(diǎn)。導(dǎo)向盤用于減慢蒸汽(或空氣)的流速,使蒸氣均勻地導(dǎo)入器室以免噴射水流偏斜,降低抽射效能。水噴射真空泵整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊精密,強(qiáng)度亦較高,用于真空蒸發(fā)系統(tǒng)中,由于能把冷凝器的冷凝作用與與真空泵的抽氣作用合并在一個(gè)設(shè)備中同時(shí) 大大地簡(jiǎn)化了工藝流程,比之原來用真空泵與舊式冷凝器的裝置,可以節(jié)省去真空 空泵、冷凝器、分水器等設(shè)備,并且還有下列優(yōu)點(diǎn):
(1)水力噴射體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。而效能又比較高,耗電量低于真空系統(tǒng),投資省。
(2)操作簡(jiǎn)單維修方便,不用專職人員看管
噴射式泵的種類
噴射式泵屬于流體作用泵,是利用流體流動(dòng)時(shí)能量轉(zhuǎn)化以達(dá)到輸送流的裝置。噴射泵的工作流體可以是水蒸氣、空氣、水和油等。噴射式真空泵又稱為射流真空泵,是利用噴嘴的高速射流來抽除容器中的氣體來獲得真空的,在化工生產(chǎn)上主要用作真空泵,在蒸發(fā)和蒸餾過程中廣泛使用(公眾號(hào):泵管家)。
噴射式泵的工作流體可以是蒸汽,也可以是水,還可以是其他液體或氣體。工作蒸汽在高壓下經(jīng)噴嘴以很高的速度噴出,在噴射過程中,蒸汽的靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能,因而在吸入口處造成了一個(gè)低壓區(qū),將所輸送的流體吸人。吸入的流體與蒸汽混合后進(jìn)入擴(kuò)大管,流速逐漸降低,壓強(qiáng)隨之升高,并從壓出口排出。
1.水蒸氣噴射泵
水蒸氣噴射泵的工作介質(zhì)為水蒸氣,它是能直接對(duì)大氣排氣的一種射流真空泵。如圖11 15所示,其工作過程分為3個(gè)階段:一是絕熱膨脹階段,即工作蒸汽通過噴嘴絕熱膨脹的過程,工作蒸汽將其壓力能轉(zhuǎn)化為速度能,并以很高的速度噴射出;二是混合階段,即工作蒸汽與被抽氣體進(jìn)行混合并使兩股氣流進(jìn)行能量交換的過程,被抽氣流的速度得到增加,而工作蒸汽將攜帶著被抽氣體進(jìn)到擴(kuò)壓器中;三是壓縮階段,工作蒸汽與被抽氣體一邊繼續(xù)進(jìn)行能量交換.一邊逐漸被壓縮,使動(dòng)能又轉(zhuǎn)化為位能,當(dāng)?shù)竭_(dá)擴(kuò)壓器的喉部完成混合階段并使兩種氣流達(dá)到同一速度,此后再經(jīng)過擴(kuò)散,使速度降低和壓力進(jìn)一步擴(kuò)大,然后將被抽氣體排出噴射器,從而完成蒸汽噴射泵的工作過程。
2.空氣噴射泵
空氣噴射泵與水蒸氣噴射泵的工作原理相類似,但其工作介質(zhì)則為壓縮空氣或常壓空氣。根據(jù)工作介質(zhì)是高壓空氣還是常壓空氣,可將其分為一般空氣噴射泵和大氣噴射泵。
一般空氣噴射泵因工作介質(zhì)的耗量很大,故***配備容量大的空氣壓縮機(jī);一般空氣噴射泵.大多數(shù)是以單級(jí)使用的。
大氣噴射泵通常以一級(jí)或二至三級(jí)串聯(lián)工作,并常安裝在水環(huán)真空泵的進(jìn)VI而組成高真空機(jī)組,以提高水環(huán)真空泵的極限真空度和擴(kuò)大工作壓力范圍。
3.水噴射真空泵
當(dāng)真空度要求不太高時(shí),可采用***壓力的水作為工作介質(zhì)的水噴射真空泵。水噴射的速度,通常為15~30m/s左右。它雖屬于粗真空裝置.但其具有產(chǎn)生真空和冷凝蒸汽的雙重作用,所以得到廣泛應(yīng)用。水噴射真空泵的工作原理與蒸汽噴射泵相類似,其效率通常在30%以下。
噴射泵的應(yīng)用
噴射式真空泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,沒有運(yùn)動(dòng)部件,不易發(fā)生故障,維修工作量小。能輸高溫的、腐蝕性的以及含有固體顆粒的流體。但其效率較低,一般在25%~30%左右。在石油化工生產(chǎn)中,噴射泵不僅用來代替機(jī)械式真空泵,而且還廣泛用于混合器、冷卻器、吸收器等。
噴射泵是被廣泛應(yīng)用于輸送,壓縮混合氣體和蒸汽、液體和固體的設(shè)備,氣體或液體常被作為動(dòng)力介質(zhì)。噴射泵用于產(chǎn)生真空是另一個(gè)非常重要的應(yīng)用。
噴射泵適用于高溫、高壓、高真空領(lǐng)域,如真空蒸發(fā)、真空干燥、真空制冷、真空蒸餾,還可提升液、堿或含有磨料的懸浮液,也適用于強(qiáng)輻射的特殊環(huán)境。
噴射泵在產(chǎn)生真空方面的應(yīng)用:
1、因?yàn)閲娚浔玫亩鄻有裕湟驯粡V泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,例如,化學(xué)反應(yīng)器、排氣系統(tǒng)、水處理設(shè)備、混合槽、儲(chǔ)存槽、廢水處理設(shè)備、加熱系統(tǒng)、加熱供氣系統(tǒng)、電廠、游泳池、鮭廠的供水等。以及不同工業(yè)領(lǐng)域中真空的形成。
2、用水蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)的噴射泵形成真空是一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。其輸送的高速噴射相當(dāng)于聲速的幾倍,因此噴射泵也能夠輕而易舉地在真空中處理大容量的物質(zhì)。
3、因?yàn)閱渭?jí)噴射泵只能克服極其有限的壓縮比,當(dāng)抽吸壓力低時(shí),幾個(gè)噴射泵***串聯(lián)安裝。多級(jí)水蒸汽噴射真空泵的抽吸壓力可以達(dá)到低至0.01mbar。為了冷凝大部分的動(dòng)力水蒸汽并使下一級(jí)的抽吸量減少到***小,一般在兩個(gè)噴射泵中間安置一個(gè)冷凝器。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合,采用直接接觸冷凝器或表面冷凝器。
4、在噴射泵中主要以水蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)。在絕大部分工業(yè)中,水蒸汽作為基本的能量被大量地生產(chǎn),因此非常容易獲得。在動(dòng)力水蒸汽的冷凝過程中,或多或少會(huì)產(chǎn)生廢水。雖然量很小,而且即使把廢水的排放費(fèi)用考慮進(jìn)去,水蒸汽噴射泵仍是***濟(jì)的真空泵,但對(duì)真空噴射泵來說總是有***的負(fù)面影響。
5、因此作為一種選擇,產(chǎn)品蒸汽被愈來愈多地應(yīng)用于噴射泵的操作。例如,溶劑蒸汽、***、***、丁二醇、乙烯、乙二醇、呋喃。
6、在這種情況下,動(dòng)力蒸汽冷凝后再次蒸發(fā)被利用作為動(dòng)力介質(zhì)。由于有機(jī)蒸汽的蒸發(fā)溫度低,在大多數(shù)情況下,這種操作方式比采用水蒸汽運(yùn)行更有利于節(jié)省能源。
7、采用產(chǎn)品蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)的噴射泵的另一重要操作范圍是在工藝物料中不允許混入水。為了獲得***的效率,采用產(chǎn)品蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)的噴射泵仍需詳細(xì)的研究。
8、噴射泵的優(yōu)點(diǎn):就結(jié)構(gòu)和功能而言,這種噴射泵同采用水蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)的真空噴射泵并無大的差別,而且有著相同的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;操作安全可靠,無需保養(yǎng);使用壽命長(zhǎng),耐磨損;適當(dāng)選材可具耐腐蝕性;所有材料均可制造。另外,由于冷凝液循環(huán)使用,無排放污染。
噴射真空泵應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域,如下是幾個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
1、在化工方面GEA噴射泵公司已經(jīng)開發(fā)了組合泵,并已普遍應(yīng)用。這種泵的顯著特點(diǎn)是外形緊湊及雙設(shè)計(jì)構(gòu)造。兩個(gè)平行的泵既能相互獨(dú)立交替操作,也能?同時(shí)操作,因此就可能在不停車的情況下進(jìn)行維修。
2、在化學(xué)工業(yè)中,如果不銹鋼不能滿足耐腐要求,可使用陶瓷/石墨的真空噴射泵來脫除腐蝕性氣體和水蒸汽。噴射泵用陶瓷制成,表面冷凝器由石墨制成。?表面冷凝器由一緊湊的冷凝器組合而成。這種結(jié)構(gòu)有著尺寸小,所需空間少及現(xiàn)場(chǎng)組裝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
3、在煉油廠,水蒸汽真空噴射泵同液環(huán)泵組合用于煉油廠的減壓精餾塔系統(tǒng)。這兩種泵的組合保持很低的蒸汽、水和電的消耗。由于能輸送所產(chǎn)生的大量氣體?(在104~106m3/h范圍內(nèi)),GEA噴射泵公司的水蒸汽真空噴射泵對(duì)此用途是非常合適的。同時(shí),運(yùn)行安全可靠,并不易發(fā)生故障。
4、同樣,涉及大體積流的情況是在煉鋼脫氣的真空產(chǎn)生中。為了生產(chǎn)***品質(zhì)的鋼,一些生鋼的處理過程需在真空下進(jìn)行。這種真空泵***有兩個(gè)作用。一是?迅速抽空操作容器,以達(dá)到所需的壓力。這意味著真空噴射泵的初始揣吸量***很大(幾千kg/h)。二是保持低壓的同時(shí)脫除大量惰性氣體(大約相當(dāng)于0.6mbar下,幾百kg/h)。
5、另外,真空噴射泵還用以可食用油脫臭、化學(xué)合成物的聚合物的生產(chǎn)、海水脫鹽、油脫水、食品、飲料和煙草的調(diào)理、紡紗浴的抽吸及其它許多應(yīng)用領(lǐng)域。