真空泵原理圖解

1、擴(kuò)散泵擴(kuò)散泵(油擴(kuò)散泵)oildiffusionpump利用低壓、高速和定向流動的油蒸氣射流抽氣的真空泵。這種泵的極限真空為104～105帕，工作壓力范圍為101～104帕抽速范圍為幾十至十幾萬升／秒（1升＝103米3）。油擴(kuò)散泵是獲得高真空的主要設(shè)備，廣泛用于真空冶煉、真空鍍膜、空間模擬試驗和對油污染不敏感的一些真空系統(tǒng)中。簡史1915年，德國物理學(xué)家W.蓋得發(fā)表了他研究的擴(kuò)散泵報告。1916年，美國人I.朗繆爾制成泵壁帶有冷卻系統(tǒng)的

2、所謂冷凝泵。這些泵以汞蒸氣為工作介質(zhì)可獲得105帕真空。1928年英國人C.D.伯爾奇發(fā)現(xiàn)高沸點的石油衍生物，1936年，C.D.?？寺热酥瞥扇斯ず铣捎?。這兩種油在室溫下的飽和蒸氣壓都非常低，從而取代了汞作為擴(kuò)散泵的工作液。從此油擴(kuò)散泵在高真空領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗中就日漸普遍使用，并奠定了高真空技術(shù)的基礎(chǔ)。60年代開始，油擴(kuò)散泵又有了新的發(fā)展。主要的改進(jìn)是：①泵的材料采用放氣量甚小的不銹鋼。②采用飽和蒸氣壓很低、熱穩(wěn)定性好的油如聚

3、苯醚和硅油作為泵的工作液。③改革結(jié)構(gòu)，新型油擴(kuò)散泵在泵口法蘭不變和不過分增大泵的外形尺寸條件下，在法蘭下部突出地擴(kuò)大泵腔的斷面，其抽氣速率可增大20～40％。如在此裝設(shè)一個大直徑擴(kuò)散噴嘴和液氮冷卻的大直徑擋油帽等。泵可有通常泵（指沒有擴(kuò)大泵腔斷面的泵）的抽氣速率，并比較徹底地克服了泵的返油而獲得低于108帕清潔超高空。因此油擴(kuò)散泵在清潔超高真空的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗中又取得重要的地位。結(jié)構(gòu)和工作原理油擴(kuò)散泵主要由泵體、擴(kuò)散噴嘴、蒸氣導(dǎo)管、

4、油鍋、加熱器、擴(kuò)散器、冷卻系統(tǒng)和噴射噴嘴等部分組成（見圖）。當(dāng)油擴(kuò)散泵用前級泵預(yù)抽到低于1帕真空時油鍋可開始加熱。沸騰時噴嘴噴出高速的蒸氣流，熱運(yùn)動的氣體分子擴(kuò)散到蒸氣流中，與定向運(yùn)動的油蒸氣分子碰撞。氣體分子因此而獲得動量，產(chǎn)生和油蒸氣分子運(yùn)動方向相同的定向流動。到前級，油蒸氣被冷凝，釋出氣體分子，即被前級泵抽走而達(dá)到抽氣目的。泵油的蒸氣壓直接影響泵的真空性能。但油擴(kuò)散泵所使用的任何泵油，都是蒸氣壓不同的多組分的混合物。因此，要提高油

5、擴(kuò)散泵的抽氣和真空性能，泵在工作中自身還要對泵油進(jìn)行分餾和凈化。分餾目的是使高蒸氣壓組分的油不進(jìn)入高真空工作噴嘴（高真空端的噴嘴）；凈化目的是使高蒸氣壓組分的油在工作過程中不斷為前級泵所抽除，使油逐漸趨于純凈.泵油分餾主要是利用泵油各組分的蒸發(fā)溫度不同，使它們分別在不同的鍋爐面積上蒸發(fā)。當(dāng)工作后冷凝回流的泵油流到有保溫罩部分的泵壁時，油即得到預(yù)加熱，隨即流到油鍋周邊經(jīng)鍋底環(huán)形加熱器加熱輕餾分的油達(dá)到蒸發(fā)溫度便在外層蒸發(fā)而進(jìn)入低真空工作噴

6、嘴(靠近前級泵的噴嘴)未能蒸發(fā)的某些輕餾分油也因比重較其他餾分油小而浮到油面上。由于外層蒸氣導(dǎo)管的限制，這部分餾分蒸發(fā)后仍進(jìn)入低真空工作噴嘴。重餾分的油在外層蒸氣導(dǎo)管中因未達(dá)到蒸發(fā)溫度而未蒸發(fā)，遂從外層由鍋底間的縫隙流到油鍋中心蒸發(fā)，進(jìn)入高真空工作噴嘴。輕、重餾分的油蒸氣這樣分道供給低真空工作噴嘴和高真空工作噴嘴這一過程謂之分餾。從噴射噴嘴噴出的油蒸氣在前級得不到充分的冷卻，蒸氣中的輕餾分即未能完全冷凝而被前級泵抽除。如此循環(huán)工作，泵油

7、中的輕餾分便越來越少，重餾分的比例則越來越大，泵油便逐漸趨于純凈。這一過程謂之凈化。泵油的分餾和凈化，對提高泵的極限真空有重要作用。氣腔與排氣腔間的間隙，防止氣體返流。這些油還能減少排氣腔內(nèi)的有害空間，以消除它們對極限壓力的影響。因此這種真空泵是一種油封式機(jī)械真空泵。隨著技術(shù)的發(fā)展、制造工藝的完善和優(yōu)質(zhì)材料的選用，小型旋片真空泵的轉(zhuǎn)軸可與電動機(jī)軸直聯(lián)轉(zhuǎn)速可高達(dá)1450轉(zhuǎn)／分大大提高了泵的抽氣速率和減輕了泵的重量。旋片真空泵的抽速范圍為0

8、.5～150升秒(1升＝103米3)，工作壓力范圍一般為1105～1帕，較大抽速的壓力范圍為1105～13帕。極限壓力：單級泵為1帕雙級泵為6.5102帕。旋片真空泵一般只適于抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的氣體（對于后者須裝氣鎮(zhèn)閥），不適于抽除含氧過高、爆炸性、腐蝕性、對泵油起化學(xué)作用和含有固體顆粒的氣體。在真空系統(tǒng)中，這種泵可單獨使用，或作為增壓泵、擴(kuò)散泵等的前級泵。右邊的孔是進(jìn)氣孔，左邊的是出氣孔！蒸氣壓蒸氣壓指的是在液體（或者固體

9、）的表面存在著該物質(zhì)的蒸氣，這些蒸氣對液體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)就是該液體的蒸氣壓。比如，水的表面就有水蒸氣壓，當(dāng)水的蒸氣壓達(dá)到水面上的氣體總壓的時候，水就沸騰。我們通?？吹剿疅_，就是在100攝氏度時水的蒸氣壓等于一個大氣壓。蒸氣壓隨溫度變化而變化，溫度越高，蒸氣壓越大，當(dāng)然還和液體種類有關(guān)。一定的溫度下，與同種物質(zhì)的液態(tài)(或固態(tài))處于平衡狀態(tài)的蒸氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫飽和蒸氣壓，它隨溫度升高而增加。如：放在杯子里的水，會因不斷蒸發(fā)變得愈來愈少。如

10、果把純水放在一個密閉的容器里，并抽走上方的空氣。當(dāng)水不斷蒸發(fā)時，水面上方氣相的壓力，即水的蒸氣所具有的壓力就不斷增加。但是，當(dāng)溫度一定時，氣相壓力最終將穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值上，這時的氣相壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸氣壓力。當(dāng)氣相壓力的數(shù)值達(dá)到飽和蒸氣壓力的數(shù)值時，液相的水分子仍然不斷地氣化，氣相的水分子也不斷地冷凝成液體，只是由于水的氣化速度等于水蒸氣的冷凝速度，液體量才沒有減少，氣體量也沒有增加，液體和氣體達(dá)到平衡狀態(tài)。所以，液態(tài)純物

11、質(zhì)蒸氣所具有的壓力為其飽和蒸氣壓力時，氣液兩相即達(dá)到了相平衡。飽和蒸氣壓是物質(zhì)的一個重要性質(zhì)，它的大小取決于物質(zhì)的本性和溫度。飽和蒸氣壓越大，表示該物質(zhì)越容易揮發(fā)。當(dāng)氣液或氣固兩相平衡時，氣相中A物質(zhì)的氣壓，就為液相或固相中A物質(zhì)的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。下面為影響因素：1.對于放在真空容器中的液體，由于蒸發(fā)，液體分子不斷進(jìn)入氣相，使氣相壓力變大，當(dāng)兩相平衡時氣相壓強(qiáng)就為該液體飽和蒸汽壓，其也等于液相的外壓；溫度升高，液體分子能量更高，