李金城 
真空泵是指利用機械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產(chǎn)生和維持真空的裝置。
按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。其廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。
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，有時將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機組型式應(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、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經(jīng)濟各行業(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)實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地快速的發(fā)展。
泵體結(jié)構(gòu)形式
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、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，在高速運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性差，故這種型式多用于小泵。
臥式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為了真空系統(tǒng)管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進、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(jié)構(gòu)重心低，高速運轉(zhuǎn)時穩(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，潤滑機構(gòu)也相對復(fù)雜。
泵的傳動方式
⑴真空泵工作時產(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，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(yù)真空；有的真空泵出口壓強低于大氣壓，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，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。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：2BV系列水環(huán)真空泵工作壓強范圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強而變化（詳細(xì)變化情況參照泵的性能曲線），其穩(wěn)定的工作壓強范圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點應(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真空泵的工作壓強應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強要求。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，最好能達(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真空泵的價格、運轉(zhuǎn)及維修費用。
真空泵機械安裝
⑴真空泵應(yīng)安裝在地面結(jié)實堅固的場所，周圍應(yīng)留有充分的余地，便于檢查、維護、保養(yǎng)。
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。（焊接管路時應(yīng)清除管道中焊渣，嚴(yán)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(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真空泵通電試運轉(zhuǎn)時，須取下電機皮帶，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，閥與真空泵應(yīng)同時動作。
⑼當(dāng)真空泵排出氣體影響工作環(huán)境時，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。
泵體結(jié)構(gòu)形式
真空泵的兩個轉(zhuǎn)子是通過一對高精度齒輪來實現(xiàn)其相對同步運轉(zhuǎn)的。主動軸通過聯(lián)軸器與電機聯(lián)接。在傳動結(jié)構(gòu)布置上主要有以下兩種：其一是電動機與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)如圖。從動轉(zhuǎn)子由電動機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)子之間的間隙在運轉(zhuǎn)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(diào)整也不便；b.整體結(jié)構(gòu)不勻稱，泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側(cè)。
特點
(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。
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，借以達(dá)到抽氣目的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型：
變?nèi)菡婵毡?/span>
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。這種泵分為往復(fù)式及旋片式兩種：
（1）往復(fù)式真空泵：
是利用泵腔內(nèi)活塞做往復(fù)式運動，將氣體吸入、壓縮并排出。因此，又稱為活塞式真空泵。
（2）旋片式真空泵：
是利用泵腔內(nèi)活塞做旋轉(zhuǎn)運動，將氣體吸入、壓縮并排出。旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡?。這種泵通常帶有氣鎮(zhèn)裝置，故又稱氣鎮(zhèn)式真空泵。按其結(jié)構(gòu)特點分為如下五種形式。
a旋片式真空泵：轉(zhuǎn)子以一定的偏心距裝在泵殼內(nèi)并與泵殼內(nèi)表面的固定面靠近，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個（或兩個以上）旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時旋片能沿其徑向槽往復(fù)滑動且與泵殼內(nèi)壁始終接觸，此旋片隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，可將泵腔分成幾個可變?nèi)莘e。
b.滑閥式真空泵：在偏心轉(zhuǎn)子外部裝有一個滑閥，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動滑閥沿泵殼內(nèi)壁滑動和滾動，滑閥上部的滑閥桿能在可擺動的滑閥導(dǎo)軌中滑動，而泵腔分成兩個可變?nèi)莘e。
c.定片式真空泵：在泵殼內(nèi)裝有一個與泵內(nèi)表面靠近的偏心轉(zhuǎn)子，泵殼上裝有一個始終與轉(zhuǎn)子表面接觸的徑向滑片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，滑片能上下滑動將泵腔分成兩個可變?nèi)莘e。
d.余擺線式真空泵：在泵腔內(nèi)偏心裝有一個型線為余擺線的轉(zhuǎn)子，它沿泵腔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動并將泵腔分成兩個可變?nèi)莘e。
e.多室旋片式真空泵：在一個泵殼內(nèi)并聯(lián)裝有由同一個電動機驅(qū)動的多個獨立工作室的旋片真空泵。
②干式螺桿真空泵：它是一種不用油類（或液體）密封的變?nèi)菡婵毡谩?/span>
③液環(huán)式真空泵：帶有多葉片的轉(zhuǎn)子偏心裝在泵殼內(nèi)，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時，把液體（通常為水或油）拋向泵殼內(nèi)形成泵殼同心的環(huán)液，環(huán)液同轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期性變化的幾個小容積，故亦稱旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡谩?/span>
④羅茨真空泵：泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子同泵殼內(nèi)壁之間均保持一定的間隙。它屬于旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡谩C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(zhuǎn)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(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹?。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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉(zhuǎn)子，它在定子圓盤（或定片）間旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子圓周的線速度很高。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。
③復(fù)合分子泵：它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)起來的一種復(fù)合式分子真空泵。
（2）噴射真空泵：
它是利用文丘里（VENTURI）效應(yīng)的壓力降生產(chǎn)的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵，適于在粘滯留和過渡流狀態(tài)下工作。這種泵又可詳細(xì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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，這種泵適于在分子流狀態(tài)下工作。可分為：
①自凈化擴散泵：泵液中易揮發(fā)的雜質(zhì)經(jīng)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(lián)組成的一種動量傳輸泵。油增壓泵即屬于這種形式。
（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(jié)在泵的內(nèi)表面上，從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達(dá)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(zhì)）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(xué)結(jié)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。升華泵即屬于這種形式。
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(dá)到抽氣的目的。它有如下幾種型式。
（1）蒸發(fā)離子泵：泵內(nèi)被電離的氣體吸附在以間斷或連續(xù)方式升華（或蒸發(fā)）而覆在泵內(nèi)壁的吸氣材料上，以實現(xiàn)抽氣的一種真空泵。
（2）濺射離子泵：泵內(nèi)被電離的氣體吸附在由陰極連續(xù)濺射散出來的吸氣材料上，以實現(xiàn)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、不溶于水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用于食品、紡織、醫(yī)藥、化工等行業(yè)的真空蒸發(fā)、濃縮、浸漬、干燥等工藝過程中。該型泵具有真空度高、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、工作可靠、維護方便的特點。
主要用于粗真空。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，不溶于水，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(yīng)用于機械、制藥、食品、石油化工等行業(yè)中。
是獲得粗真空的主要真空設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于化工、食品、建材等部門，特別是在真空結(jié)晶、干燥、過濾、蒸發(fā)等工藝過程中更為適宜。
無油(耐腐蝕)立式往復(fù)真空泵是臥式真空泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是獲得粗真空的主要設(shè)備。由于采用全密封裝置，實現(xiàn)了曲軸箱和汽缸的完全隔離；加上活塞環(huán)使用了自潤滑材料，便實現(xiàn)了先進的無油潤滑。由于無污水排放，所以該型真空泵特別適用于化工、醫(yī)藥和食品等行業(yè)的真空蒸餾、真空蒸發(fā)、真空干燥、真空濃縮、真空浸漬等工藝過程中。
高真空系
滑閥式真空泵（Rotary Piston Vacuum Pump）
廣泛應(yīng)用于真空拉晶、真空鍍膜、真空冶金、真空熱處理、真空浸漬、真空干燥、真空蒸餾、真空練泥、航空航天模擬試驗等新材料、新技術(shù)、新工藝的生產(chǎn)與研制中。
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(dāng)抽吸對黑色金屬有腐蝕、對真空油起化學(xué)反應(yīng)、含大量蒸汽、大量粉塵的氣體時，需附加裝置。優(yōu)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(shè)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(yīng)用于冶金、機械、電子、化工、石油、醫(yī)藥等行業(yè)的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理，真空干燥等工藝過程中。
旋片式真空泵( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )
具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，噪音低，振動小等優(yōu)點。所以，它適用于作擴散泵的前級泵，而且更適用于精密儀器配套和實驗室使用。例如：質(zhì)譜儀器，冰箱流水線，真空冷凍干燥機等。
羅茨真空泵( Roots Vacuum Pump )
是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡茫氂星凹壉门浜戏娇墒褂迷谳^寬的壓力范圍內(nèi)，有較大的抽速，對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。主要用于真空機組的主泵，需要用前級泵輔助。如：水環(huán)式真空泵，滑閥真空泵，立式無油真空泵，分子真空泵等。國內(nèi)最大羅茨真空泵保持紀(jì)錄為20000L/S。
