真空泵的分類
01 按性能特點和用途分類
(1)低真空泵
泵的極限壓力高于102Pa的真空泵屬于低真空泵。常見的低真空泵有往復(fù)式真空泵、旋轉(zhuǎn)式真空泵、液環(huán)式真空泵、噴射式真空泵以及吸附式真空泵。
(2)中真空泵
極限壓力在102~-10-1Pa的真空泵屬于中真空泵。常見的有羅茨真空泵、多級噴射式真空泵、多級旋轉(zhuǎn)機械真空泵以及高速旋轉(zhuǎn)式機械真空泵等。
(3)高真空泵
極限壓力在10-1~10-5Pa的真空泵屬于高真空泵。常見的高真空泵有各種擴散泵及分子泵等。
(4)超高真空泵
極限壓力低于10-5Pa的真空泵屬于超高真空泵。超高真空泵主要有各種離子泵、低溫泵等。
02 按工作原理和結(jié)構(gòu)特點分類
(1)機械式容積真空泵
靠機械運動使泵腔工作容積周期變化來實現(xiàn)抽氣作用的是機核式容積真空泵。屬于這類泵的有往復(fù)式真空泵、旋轉(zhuǎn)式機械泵(包括旋片式、螺桿式、羅茨式、液環(huán)式等)。這類泵中除機械增壓泵外，一般均可單獨使用。
(2)射流式真空泵
沒有機械運動部件,主要靠通過噴嘴的高速射流來抽真空的是射流式真空泵。屬于這類泵的有水蒸氣噴射泵、空氣噴射泵、水噴射泵以及各種擴散泵等。這類泵結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,壽命長,易于維修,應(yīng)用比較普遍。
03 各類真空泵的工作壓力范圍及特征
真空泵的選擇
01 依據(jù)和條件
(1)系統(tǒng)對真空度的要求
根據(jù)系統(tǒng)對真空度的要求，選擇相應(yīng)極限真空的泵。一般要求泵的極限真空比系統(tǒng)要求的極限真空高0.5~1個數(shù)量級。
(2)系統(tǒng)正常工作時的壓力范圍
要求泵正常工作的壓力范圍必須滿足系統(tǒng)所要求的工作壓力。
(3)被抽氣體種類、成分、雜質(zhì)情況及系統(tǒng)工作時對污染的限制要求
被抽氣體性質(zhì)及對污染的要求是選擇不同特性真空泵的一個重要條件。它不但與工作時泵的性能有關(guān)，而且直接與泵的工作壽命及檢修維護情況有關(guān)，特別是在化工生產(chǎn)中，它往往是正確選泵的一個關(guān)鍵因素。
(4)系統(tǒng)被抽氣量或體積流量
它是決定選擇某一類型真空泵的主要依據(jù)。
02 真空泵的選擇及抽速計算
(1)計算真空泵的有效抽速S (L/s)。
根據(jù)真空系統(tǒng)要求的工作壓力pg、真空系統(tǒng)的總氣體量Q，計算泵的有效抽速
S=Q/pg
式中，Q為真空系統(tǒng)的總氣體量，Pa. L/s,包括真空系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的氣體量、真空系統(tǒng)及真空元件的放氣量和真空系統(tǒng)的總漏氣量。
通常將按此式計算出的有效抽速S增大20%~30%或更大作為主泵的名義抽速。
(2)確定真空泵的抽速。
根據(jù)有效抽速S以及泵與真空室之間的連接管道的流導(dǎo)U確定主泵的抽速Sp。由流導(dǎo)串聯(lián)公式有
1/S=1/Sp +1/U
(3)根據(jù)被抽氣體種類、成分、溫度以及氣體含灰塵雜質(zhì)情況選真空泵 。
(4)根據(jù)真空室對油污染要求的不同,來選擇有油、無油、半無油、干式、濕式真空泵。干式真空泵適合于要求絕對無油或工作液、或?qū)ぷ饕簝Υ婧吞幚碣M用比較關(guān)切等場合。
(5)根據(jù)投資及日常維護運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟指標(biāo)來選擇。
03 前級泵的配置及抽速確定
主真空泵選定之后,如何配置前級泵，需遵守的原則是：
?、?求前級泵造成主真空泵工作所需的預(yù)真空條件;
② 抽走主真空泵產(chǎn)生的最大氣體量;
③ 必須滿足主真空泵進氣口能工作的最大壓力時所需的預(yù)抽時間要求。
不同的主真空泵，其前級泵配置各異，分述如下。
(1)蒸汽流泵前級配置
此類泵包括油擴散泵、油擴散噴射泵以及增擴泵等。在主泵允許的最大排氣口壓力下，前級泵需將主泵產(chǎn)生的最大氣體量及時抽走，即前級泵的有效抽速必須滿足：
Sq< pg .S/ pn或Qmax /pn
式中,Sq——前級泵的有效抽速，L/s，和選擇高真空泵一樣，先由Sq來確定前級泵的抽速，然后再根據(jù)該抽速選定泵型;
pn ——主泵前級的臨界前級壓力，Pa;
Qmax ——所能排出的最大氣體量，Pa .L/s;
pg ——主泵允許的最高工作壓力，Pa;
S——主泵工作在pg時的有效抽速，L/s。
在選擇前級泵時，應(yīng)該注意機械泵的抽速是在大氣壓力下測得的，但正常使用的泵都是在低于大氣壓的條件下運轉(zhuǎn)，使泵的抽速下降了，因而我們必須根據(jù)抽速曲線來選擇泵。若沒有抽速曲線，可參考經(jīng)驗公式
Sp =(1.5～3) S’p
式中，Sp——實際選用的前級泵的抽速;
S’p——計算要求的前級泵抽速。
(2)羅茨泵配置油封機械泵
羅茨泵前級配置油封機械泵時,前級泵的抽速由經(jīng)驗公式確定，即
Sp=(1/3~1/8)SL
式中，Sp——前級泵的抽速，L/s;
SL——羅茨泵的抽速，L/s。
式中，系數(shù)選擇，通常抽速大的羅獲泵取小值，抽速小的選大值。
(3)羅茨泵配置水環(huán)泵為前級
羅茨泵~水環(huán)泵機組，水環(huán)泵抽速選擇根據(jù)經(jīng)驗確定，即
Ss=(1/3 -1/5)SL
式中，Ss——前級泵的抽速，L/s;
SL——羅茨泵的抽速，L/s。
(4)羅茨泵串聯(lián)機組
用于較高真空度的羅茨泵不能直接排大氣，因此串聯(lián)二級的羅茨泵仍需要一個機械泵或水環(huán)泵后級。
羅茨泵串聯(lián)機組，有兩種配置方式，其一是羅茨泵—羅茨泵—機械泵;其二是羅茨泵—羅茨泵—水環(huán)泵。兩種方式均是以一羅茨泵為主泵，而另一羅茨泵為前級，兩羅茨泵抽速關(guān)系由經(jīng)驗確定，即
SjL=(1/2 ~1/4)SL
式中，SjL——前級羅茨泵的抽速，L/s;
SL——羅茨泵的抽速，L/s。
(5)渦輪分子泵前級配置
渦輪分子泵所配置的前級泵抽速，應(yīng)滿足
Sp< Qmax/ pj
式中, Sp——前級泵的抽速，L/s;
pj——渦輪分子泵前級壓力，通常為2Pa;
Qmax——最大流量，Pa. L/s，渦輪分子泵平穩(wěn)抽速范圍為10-1~10-7
Pa。故最大流量Qmax值應(yīng)等于10-1Pa下的抽速與該壓力之積。