真空泵是一种将气体分子或空气粒子从密封的体积中抽走的装置，目的是实现气压差，产生局部真空。根据真空泵的压力要求及其应用，真空泵的设计工艺多种多样。在设置真空泵系统时，正确的参数是实现最佳效率的关键。
真空泵是如何工作的?
真空是一个没有物质的空间，在这个空间内的气体压力低于大气压力。真空泵的主要作用是改变密闭空间的压力，从而在机械或化学上产生完全或部分真空。当气体分子从高到低流动以填满该体积的整个区域时，连接区域的压力总是试图平衡。因此，如果引入一个新的低压空间，气体就会自然地从高压区流向新的低压区，直到两者的压力相等。注意这个真空过程不是通过“吸”气体而是通过推分子产生的。真空泵本质上是将气体分子从一个区域移动到另一个区域，通过改变高压和低压状态来创造真空。
真空泵基础知识
随着分子从真空空间中被移走，再移走其他分子的难度就会呈指数级增加，从而增加了所需的真空功率。压力范围分为几组:
- 粗糙/低真空:1000至1毫巴/ 760至0.75 Torr
- 精/中真空:1至103Mbar / 0.75至7.53托
- 高真空:103到107Mbar / 7.53到7.57托
- 超高真空:107到10-11年Mbar / 7.57到7.5-11年托
- 超高真空:< 10-11年Mbar / < 7.5-11年托
真空泵按其所能达到的压力范围进行分类，以帮助区分其性能。这些分类是:
- 主(后备)泵处理粗糙和低真空压力范围。
- 增压泵处理低和中压力范围。
- 二次(高真空)泵处理高，极高和超高真空压力范围。
根据压力要求和操作应用的不同，真空泵技术分为湿式和干式两种。湿式泵使用油或水进行润滑和密封，而干式泵的旋转机构或用于隔离和压缩气体分子的静态部件之间的空间中没有流体。没有润滑，干泵有非常紧密的公差，有效地运行而不磨损。让我们来看看真空泵中使用的一些方法。
捕捉泵
捕获泵，也称为捕集泵，没有活动部件，用于需要极高真空压力的应用。没有活动部件，捕获泵可以使用两种不同的方法创建真空环境。
低温泵(干燥，二次):压力7.5 x 10－10泵送速度1200 - 4200 I/s
捕获泵使用的方法之一是通过低温技术捕获气体分子。低温泵使用低温技术将气体冻结或困在非常冷的表面上。通过使用极低的温度，它们有效地将分子向内吸引，从而产生真空。
溅射离子泵(干，二次):压力7.5 x 10-12年泵送速度1000 I/s
溅射离子泵利用高磁场和气体分子的电离使其导电作为一种诱捕方法。磁场会产生一团沉积在钛阴极上的正离子云。在这个过程中，化学活性物质与气体分子结合，吸引气体分子进入并产生真空。
传输泵
输送泵可以使用两种类型的方法操作;动能或正位移。与捕获泵不同的是，转移泵通过系统将气体分子推出空间。它们的共同之处在于，它们都采用一种以不同的系统间隔机械地推动气体和空气通过系统的方法。通常情况下，多个传送泵并联使用，以提供更高的真空和流量。在系统中使用多个传输泵也很常见，以便在泵故障时实现冗余。
动力泵
动力泵利用通过叶轮(叶片)或引入蒸汽的动量原理将气体推向出口。
涡轮分子泵(干式，二次):压力7.5 x 10-11年托，泵送速度10 - 50,000 I/s。
所有动力泵都是二次泵，因为它们用于高压应用。一种干式方法是涡轮分子泵，它利用腔内高速旋转的叶片推动气体分子。将动量从旋转叶片转移到气体分子，增加它们向出口移动的速率。这些泵提供低压力和低转移率。
蒸汽扩散泵(湿，二次):压力7.5 x 10-11年托，泵送速度10 - 50,000 I/s。
蒸汽扩散泵使用高速加热的油蒸汽，利用动能将气体分子从入口拖到出口。没有活动部件，进口处的压力减小。
容积泵
另一种形式的转移类型是正位移。容积泵的基本原理是通过扩大原容积进入腔室，它们在不同阶段移动小体积的孤立气体，压缩到更小的体积，以更高的压力排出到外部。这些泵在较低的压力范围内工作，分为主泵或增压泵，采用湿式或干式技术。这里是各种类型的正排量一次真空泵:
油封旋转叶片泵(湿式，主式):压力1 × 103泵送速度0.7 - 275米3./小时(0.4 - 162英尺3./分钟)
油封旋转叶片泵压缩气体与偏心安装转子，旋转一组叶片。由于离心力的作用，这些叶片滑出并在它们自己和外壳之间形成腔室。泵送的介质被困在这些腔室中。在进一步的旋转过程中，它们的体积不断减小。因此，泵送的介质被压缩并输送到出口。旋转叶片真空泵有单级和两级版本。
液体环泵(湿式，一级):压力30毫巴，泵速25 - 30000米3./小时(15 - 17,700英尺3./分钟)
液体环泵有一个偏心叶轮，叶片向旋转方向弯曲，在离心加速度的作用下，在壳体周围形成一个移动的圆柱形液体环。叶片在旋转时产生不同大小的新月形空间，并被液体环密封。靠近吸入口的地方，体积变大，导致每个入口的压力下降，吸入气体。当它旋转时，由于叶轮的偏心定位和液环的形成，每个叶片之间的体积减小。当气体释放时，它会被压缩，形成一个连续的气流。
隔膜泵(干式，主):压力5 × 108泵送速度0.6 - 10米3./小时(0.35 - 5.9英尺3./分钟)
隔膜泵是干式容积式真空泵。膜片安装在通过曲轴连接的杆上，曲轴使膜片在旋转时垂直移动。当隔膜处于低位置时，腔内的体积增加，降低压力并将空气分子拉进来。当隔膜向上移动时，体积减小，气体分子在流向出口时被压缩。进口和出口阀门都装有弹簧，以应对压力变化。
涡旋泵(干式，主):压力为1 × 10－2泵送速度5.0 - 46米3./小时(3.0 - 27英尺3./分钟)
涡旋泵在螺旋设计中使用两个不旋转的涡旋，其中内部的涡旋绕轨道运行，并将气体困在外部体积空间中。当它绕轨道运行时，气体的体积越来越小，压缩它，直到它达到最小体积和允许的最大压力，并从位于螺旋中心的出口排出。
罗茨式泵(干式，增压):压力<103泵送速度10万米3./ h(58860英尺3./分钟)
根泵推动气体在一个方向上通过两个叶，在计数器旋转时啮合而不接触。这种反向旋转产生了最大的流速，因为入口的体积增加，同时出口的体积减小，压缩了压力。这些泵设计用于需要去除大量气体的应用。
爪式泵(干式，助推器):压力1 × 103泵送速度100 - 800米3./小时(59 - 472英尺3./分钟)
爪式泵有两个反向旋转的旋转爪。它们非常高效，可靠，维护成本低，经常用于恶劣的工业环境。两个爪子之间的距离不超过2/1000英寸，但从未真正接触。这种最小的间隙之间的爪子和腔室外壳优化了内部密封，消除磨损和需要润滑剂或油。
螺杆泵(干式，增压):压力1 × 10－2泵送速度750米3./小时(440英尺3./分钟)
螺杆泵利用两个旋转螺钉水平放置在腔室内部，一个左旋，一个右旋，也啮合无接触。从一端引入的气体分子被困在两个螺钉之间，当它们向相反的方向转动时，气体被推入空间，体积减小，当它到达出口时进行压缩，在进口处产生减小的压力。
结论
正如你所看到的，决定什么真空泵你可能需要你的气体去除过程可以根据很多因素不同。这些因素包括泵送压力和速度范围、流量、气体类型、体积大小、预期寿命和系统的位置。这可能是一项令人生畏的任务，如果选择不当，既耗时又费钱。如果您的系统需要定制的制造解决方案，Anderson Process可以通过专业知识、大量的泵和设备库存以及完整的工程和制造设施使选择过程变得简单。
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