【正文】 托 平均自由程 作無規(guī)則熱運動的氣體粒子，相繼兩次碰撞所飛越的平均距離，用符號 “λ” 表示。 升 /秒（ Torr178。符號記作 “U” 。通常真空容器須經 12小時煉氣，再經 12小時抽真空，最后一個小時每隔 10 分鐘 測量一次，取其 10 次的平均值為極限真空值。熱陰極發(fā)射電子電離氣體分子，離子被收集極收集，根據(jù)收集的離子流大小來測量氣體壓強的真空計。 1麥克勞真空計（壓縮式真空計） 將待測的氣體用汞（或油）壓縮到一極小體積，然后比較開管和閉管的液柱差，利用玻義爾定律直接算出氣體壓強的一種絕對真空計。由于轉子偏心旋轉而使水環(huán)與葉片間容積發(fā)生周期性改變而進行抽氣的機械真空泵。 2渦輪分子真空泵 有一高速旋轉的葉輪，當氣體分子與高速旋轉的渦輪葉片相碰撞時就被驅向出氣口再由前級泵抽除。 2冷阱（水冷擋板） 置于真空容器和泵之間，用于吸附氣體或捕集油蒸汽的裝置。 2真空蒸鍍 在真空環(huán)境中，將材料加熱并鍍到基片上稱為真空蒸鍍，或叫真空鍍 膜。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。為此配置一種容量較小的輔助泵來維持主泵工作，此泵叫維持泵。 水環(huán)泵最初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 19 頁 共 47 頁 如圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。如果以葉輪的下部0176。 水環(huán)泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優(yōu)點： ? 結構簡單，制造精度要求不高，容易加工。 ? 由于泵腔內沒有金屬磨擦表面，無須對泵內進行潤滑，而且磨損很小。 ? 真空度低，這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。它可以單獨使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。 旋片泵是真空技術中最基本的真空獲得設備之一。一般多做成雙級的，以獲得較高的真空度。在旋片泵的腔內偏心地安裝一個轉 子，轉子外圓與泵腔內表面相切（二者有很小的間隙），轉子槽內裝有帶彈簧的二個旋片。而與排氣口相通的空間 C 的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。當被壓縮氣體超過排氣壓強時，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內的油層排至大氣中。 羅茨真空泵工作原理 羅茨真空泵（簡稱羅茨泵）是一種旋轉式變容真空泵。 因此，羅茨泵在冶金、石油化工、造紙、食品、電子工業(yè)部門得到廣泛的應用。由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級泵。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間 v0內，再經排氣口排出。 如圖為羅茨泵轉子由 0176。 位置時（圖中 a），下轉子從泵入口封入 v0體積的氣體。當轉到 90176。 時（圖中 d），上轉子封入的氣體與排氣口相通，重復上述過程。轉 子主軸旋轉一周共排出四個 v0體積的氣體。 （ 1）羅茨泵－水環(huán)泵：機組中水環(huán)泵的作用是造成羅茨泵所需的預備真空，因此要求該水環(huán)泵的最大允許排氣壓力，即是說，一方面要盡量提高水環(huán)泵的極限真空，另一方面，也要設法提高羅茨泵的最大允許排氣壓力。 （ 2）羅茨泵－水環(huán)泵－大氣泵機組：即使采用雙級水環(huán)泵，極限真空度的提高也只是在一定的范圍之內，這是因為受到水的飽和蒸汽壓的限制。 見 圖 2。雖然在要求真空度較高的抽真空系統(tǒng)中，需要極限 真空較高的機械真空泵作為前級泵使用。如需要較長時間才能完成干燥的場合，所需冷卻水和功率都較少，如 圖 3所示。 采用哪種方式較經濟？應視其具體情況而定，舉例說明如下： 冷凝蒸汽有兩種方式：一種是安裝一臺冷卻裝置，另一種是在機組的高壓級中裝一臺冷凝器，以便能用普通的水冷卻。在 1Torr 的吸入壓力下，水蒸汽的冷凝溫度均為 19℃ ，為了能保證連續(xù)工作，應取冷凝裝置的冷凝溫度為 25℃ ，且并聯(lián)安裝 2 臺冷凝器。這時總功率的消耗為 75kW 左右。另外，不論蒸汽是否冷凝，在同樣壓力下只要氣體溫度降低，其容積流量就會減少。 2）機組中有旁通閥時，如 圖 5 所示，先啟動水環(huán)泵，接著開動羅茨泵，此時，羅茨泵進排氣壓差較大，旁通閥自動開啟，被抽容器中的氣體一部分經過旁通閥進入水環(huán)泵，另一部分在羅茨泵的作用下通過該泵也進入 水環(huán)泵，顯然抽氣速率增加，這樣很快達到羅茨泵的預真空，進排氣壓差較小，閥門自動關閉（或人工關閉），機組正式工作。 羅茨泵的抽氣速率可由下式確定： δ＝ δ0(P2/P1/K) 式中： δ0－設計的抽氣速率； P1－進口壓力； P2－出口壓力； K－固有常數(shù)，由該泵轉子的形狀、間隙量、轉子圓周速度和出口壓力來確定。 在這些參數(shù)中， Q1受排氣壓力即前級泵的極限壓力的影響很大，在用水環(huán)泵作前級泵時，羅茨泵的極限壓力隨水環(huán)的飽和蒸汽壓的不同而不同。 同樣，機組 5 的曲線也有相同之處。 （ 4）水環(huán)泵的選擇 所謂水環(huán)泵就是用水作為液環(huán)的液環(huán)泵，用水作液環(huán)有很多優(yōu)點，如價廉、易得、不會污染環(huán)境等。 （ 5）機組性能與羅茨泵允許排出壓力 機組的性能在很大程度上取決于羅茨泵的允許排出壓力。 （ 6）應用實例 某化纖產品的生產過程為：低分子－高分子－制成帶狀－切片－干燥（運用羅茨泵－水環(huán)泵機組進行真空干燥）－抽絲－牽伸、加熱－紡織－成品。 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 26 頁 共 47 頁 名 稱 抽 氣 速 率 (m3/h) 轉子直徑 (mm) 轉 速 (r/min) 配用功率 (kW) 羅茨泵 1 400 160 1450 羅茨泵 2 200 102 2900 雙級水環(huán)泵 100 前級葉輪為后級之 半 1450 主要設備的功用簡介如下： （ 1） 真空閥 關閉真空閥，機組 停止運行，可保持干燥系統(tǒng)一定的真空度。 （ 4） 水位計 起止逆閥的作用，防止水環(huán)泵的水倒流。 其中無油式泵以高風壓，性能穩(wěn)定，低溫，噪音小，環(huán)保型，使用壽命長，易維護等特點而著稱，在印刷行業(yè)享有很高的聲譽，如德國 ROLAND 羅蘭，德國 KBA 高寶，日本小森等都選用貝克泵配套在他們的印刷機上。所有這些及其他都是我們工程師要考慮的基本要素及追求的性能指標。 ? 吸入側管路阻坑 (impedance)產生之排氣速度損失， (管路愈短管徑愈大損失愈小 ) 。 排氣速度之決定 ? 由排氣時間來選擇 S=KSt S : 真空泵浦之平均排氣度 L/min K: 管路阻坑洩漏等安全係數(shù) St: 理想系統(tǒng)所須之排氣速度 l/min ? 由容 器內發(fā)生及漏入氣體量來選擇 S=KQ/P S: 壓力 P 時真空泵浦之排氣速度 K: 管路阻坑洩漏等安全係數(shù) 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 29 頁 共 47 頁 Q: 容器內發(fā)生及漏入氣體量 l/min P: 操作真空 Torr 三錦真空泵浦選定例 1. 設一真空系統(tǒng)之總容積 V=5000公升，要求在 10 分鐘內由760Torr抽至 10Torr，試選定適當之真空泵浦。 4. 系統(tǒng)配管之細節(jié)：系統(tǒng)之大小、管路之長 度、閥之數(shù)目等等 … 5. 電力：電壓、頻率、極數(shù)。如此週而復始，猶如一活塞 ── 此即液封活塞原理。 4. 封液種類：水、海水、硫酸等等．．．．．． 5. 電力：電壓 、頻率、極數(shù)。 (附 3：中國專利號 ZL97 、附 4： ZL01 ) 1 上海輝通真空設備有限公司 生產 XD 旋片式真空泵、 2X、 2XZ、 SZ、 2SK 系列真空泵、真空閥、真空機組 ,承 接各類真空設備和真空工程。 1 葛明： 總經理，正高級工程師，中國真空學會咨詢委員會委員，《真空》雜志編委，中國真空科技成就獎獲得者。 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 31 頁 共 47 頁 倘您有需用時，請惠告下列事項，本廠工程師將為您 提供最佳的設計及選擇 1. 用途：冷凝器水箱注水，離心泵浦起動注水，廢水處理，碳酸氣壓縮等等．．．．．． 2. 操作條件：排氣量，入口及出口之壓力和溫度 。由一列圓弧形葉片組成葉輪，與充份液體之機殼偏心組合而成。 漏入氣體量 Q = 760 = 190 (Torr l/min) 安全係數(shù) K = S = K Q / P = 190 / = 4750 l/min 參考 油迴轉真空泵浦 之性能表 SR 型之容積效率約61% 4750/=7787 l/min （選用 SR9） 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 30 頁 共 47 頁 倘您有需用時，請惠告下列事項，本廠工程師將為您提供最佳的設計及選擇 1. 用途：真空乾燥、真空含浸、真空成型、真空鑄造等等 …… 2. 操作條件：排氣量、入口和出口之壓力和溫度。 ? 操作真空避免選用於性能曲線之急降區(qū)。 1 真空泵浦選用須知 真空泵浦使用目地非常廣泛，欲適當?shù)倪x擇真空泵浦，請留意下列諸事 項： 中國最大的管理資源中心 (大量免費資源共享 ) 第 28 頁 共 47 頁 ? 到達操作必要真空度所要求之最短時間。 一直以來，貝克不斷 嘗試建立優(yōu)質工程技術的規(guī)范。當抽到絕對壓力為 50Torr 時啟動羅茨泵 2，當絕對壓力到 20Torr 時再啟動羅茨泵 1，最后系統(tǒng)壓力可達到 ，一般情況下可維持在 1Torr 以下。 （ 3） 壓差閥 機組開始運行時，先啟動水環(huán)泵，在壓差閥兩端逐漸產生壓差，達到一定值時，閥自動開啟，使系統(tǒng)中大部分氣體經此閥流進水環(huán)泵。 在干燥這一工序中所應用的羅茨泵－水環(huán)泵機組的抽真空系統(tǒng)裝置如 圖 7 所示 。如果羅茨泵這種允許值為 1~10Torr，而不論單、多級的水環(huán)泵極限壓力大大高于這個數(shù)值，因此就不可能單獨與這種羅茨泵組合使用，而需要加二級大氣泵。這時如改用飽和蒸汽壓低的液體作為液環(huán)，則可提高泵的極限真空度。這說明對于同一羅茨泵而言，選用不同的前級泵時，其機組的性能曲線有本質的差異。 從圖可見，前級泵的極限真空度愈高時，機組的極限真空度也隨之增高；兩級羅茨泵串聯(lián)使用，則能提高機組的極限真空度（實質上就是前一個羅茨泵為后一個羅茨泵的前級泵），且性能曲線平緩擴大，也即使用的范圍擴大（由曲線 1 與 2，曲線 3 與 5 的比較而得）。 （ 2）極限壓力由泵的抽氣速率，各間隙的返流量，泵體泄漏量及高真空側的放氣量所決定。 （ 3）機組－羅茨泵－前級泵性能關系 機組的性能與羅茨泵的性能密切相關，而羅茨泵的性能又隨前級泵的不同而有所不同。若從 300℃冷卻到 50℃ 之后，干燥空氣的容積減少 45%左右，這樣就可以選擇較小容量的抽氣真空泵 機組裝