常用的真空泵类型及工作原理

真空是指在给定的空间内，低于标准大气压的气体状态。利用机械、物理、化学或物理化学的方法对容器进行抽气，以获得真空的机器或器械，都叫做真空泵。

真空泵种类很多，一般可分为容积真空泵、射流真空泵和其他类型真空泵 （如分子泵、回旋泵、冷凝泵等）三大类。其中以容积真空泵应用范围最广。

容积真空泵又可分为往复真空泵和旋转真空泵两种。而旋转真空泵根据结构的不同，又分为旋片真空泵、定片真空泵、滑阀真空泵和水环真空泵等。前三种真空泵均用真空泵油来保持定子与转子、定子与排气阀之间的密封，所以也称油封式机械真空泵。下面简单介绍一下常用的旋片真空泵、水环真空泵和滑阀真空泵的工作原理和结构。

图1-24　ZX型旋片式真空泵

（一）旋片真空泵

如图1-24所示，为ZX型旋片式真空泵的外形图。其特点及应用范围：该泵是用来对密封容器抽除气体的基本设备，它可单独使用，也可用为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵、维持泵、钛泵的预抽泵用。可用于电真空器件的制造，真空焊接、印刷、吸塑、制冷设备修理及仪器仪表配套等。因其体积小、重量轻、噪音低等特点应用范围很广。

如图1-25所示，当带有两个旋片的偏心转子6按箭头方向旋转时，旋片在弹簧8的压力及自身离心力的作用下紧贴着泵体9内壁滑动，吸气工作室A不断扩大，被抽气体通过吸气口3经吸气管4进入吸气工作室中。当旋片转至水平位置时，吸气完毕，此时吸入的气体被隔离。转子继续旋转，被隔离的气体逐渐被压缩，压力升高。当压力超过排气阀片2上的压力时，则气体经排气管5顶开阀片2，通过油液和水泵空腔从排气口1排出。泵在工作过程中，旋片将始终把水泵空腔分成A （吸气）、B （排气）两个工作室，转子每旋转一周，有两次吸气、排气过程。

旋片真空泵是用机械油润滑擦面，用真空泵油密封各部件间隙，充填定子、转子、旋片、端盖和排气管构成的“排气死隙”以及在低压进顶开排气阀等。

图1-25　旋片真空泵工作原理

1—排气口；2—排气阀片；3—吸气口；4—吸气管；5—排气管6—转子；7—旋片；8—弹簧；9—泵体

图1-26　双级旋片真空泵主要结构

1—气镇阀；2—油；3—排气阀；4—六角塞；5—泵体；6—油气分离器；7—大转子；8—小转子；9—轴封；10—轴；11—端盖；12—排气口；13—吸气口；14—过滤网；15—泵侧盖；16—横带轮

旋片真空泵有单级和双级（同体同轴串联）之分。双级泵的高真空腔容积与低真空腔容积之比一般为1∶4。图1-26为双级旋片真空泵主要结构。

为了防止排气时泵口喷油，在排气口上方装有挡油器。

为排除容积内含有的少量可凝性气体，旋片真空泵一般都装有气镇阀，故称装有气镇阀的旋片真空泵为气镇泵。其工作原理是：把经过控制的气流 （通常为湿度不大的空气）引到泵的压缩腔内，以提高混合气体的压力，使其中的可凝性蒸汽在其压力尚未达到泵腔温度下的饱和值时，排气阀被顶开，蒸汽还未凝结成液体时就伴随空气一起排出泵外。

（二）水环真空泵(www.xing528.com)

图1-27是SK/SZ型水环真空泵的外形图。

SK系列水环真空泵及压缩机用于抽吸或压送空气和其他无腐蚀、不溶于水、不含固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空或压力，满足工艺流程要求。吸入或压送的气体中允许混有少量的液体。SK系列水环真空泵广泛应用于机械、石油、化工、制药、陶瓷、制糖、印染、冶金及电子等行业。由于该类泵对气体的压缩是在等温状态下进行的，因此在压送或抽吸易燃、易爆气体时，不易发生危险，所以其应用更加广泛。

图1-27　SK/SZ型水环真空泵

SZ型水环式真空泵及压缩机是用来抽吸或压缩空气和其他无腐蚀性不溶于水的气体，以便在密闭的容器中形成真空和压力。SZ型有SZ—1、SZ—2、SZ—3及SZ—4四种规格，泵所形成的最大真空度分别在86%～95%之间，SZ—1及SZ—2所能形成的最大压力为0.10～0.14MPa（1.0～1.4kgf/cm2），SZ—3及SZ—4在所配电动机功率允许下的最大压力为0.15MPa（1.5kgf/cm2），若增加电动机功率，最大压力可达0.21MPa（2.1kgf/cm2）。

图1-28　SK型水环式真空泵结构图

1—端盖；2—后吸排气圆盘；3—叶轮；4—轴承架；5—圆螺母；6—后轴承压盖；7—轴；8—轴承；9—后轴套；10—填料压圈；11—填料；12—填料压圈；13—平键；14—泵体；15—连通管；16—前吸排气圆盘；17—前轴套；18—联轴器；19—平键；20—圆螺母；21—前轴承压盖；22—进水管

图1-28为SK型水环真空泵结构图。水环真空泵由泵体、两个端盖、叶轮、轴等部件组成，其工作原理是：进气管和排气管通过安装在端盖上的圆盘上的吸气孔与泵腔相连，轴偏心地安装在泵体中，叶轮用平键固定在轴上。当叶轮旋转时，水受离心力的作用，在泵壁上形成一旋转水环，水环上部与轮毂相切，沿箭头方向旋转，在前半转的过程中，水环内表面逐渐与轮毂脱离，因此在叶轮片间形成空间并逐渐扩大，这样就从吸气口吸入气体，在后半转的过程中，水环内表面逐渐与轮毂靠近，叶片间的空间体积逐渐减小，叶片间的气体被压缩而排出。如此，叶轮每旋转一周，叶片间的空间容积就改变一次，每个叶片间的水如活塞一样往复一次，泵就连续不断的抽吸气体。

图1-29　滑阀真空泵工作原理

1—滑阀导轨；2—排气阀；3—轴；4—偏心轮；5—滑阀；6—泵体

由于在工作中，水会发热，同时一部分水和气体一块排走，所以泵在工作中，必须不断地供给冷水，以冷却和补充泵内消耗的水。因此在泵排气一端接有气水分离器，废气和所夹带的水排入气水分离器后得以分离，气体由排气管排出，留下的水经回水管供泵内继续使用。随着工作时间的延长，工作水温度会不断地升高，这时需从气水分离器的供水处供给一定的冷水，以降低工作水的温度，保证泵的正常运行。

（三）滑阀真空泵

图1-30　滑阀真空泵结构

1—底盖；2—泵体；3—冷却水进水口；4—进气阀盖；5—冷却水出水口；6—排气阀；7—油箱；8—滤油器；9—支油管组件；10-滑阀；11—轴

滑阀真空泵如图1-29所示，在泵体6中装有滑阀5，它由阀环及阀杆两部分组成，滑阀上的阀环套在偏心轮4上，偏心轮固定在轴3上，轴与泵腔的几何中心相重合。滑阀上部的阀杆在圆柱形滑阀导轨1中能自由地上下滑动，并且随导轨左右摆动。阀环沿泵腔内表面滑动。轴按逆时针方向旋转时，A室容积逐渐扩大，室中气体压力亦随之不断降低，被抽气体经过滑阀杆内的空腔及侧面长方形孔进入A室。当滑阀转向泵腔的上死点时，吸气终了，A室达到最大吸气容积，此时，长方形孔被封闭。泵轴继续旋转，工作室的容积又开始逐渐缩小，气体被压缩，压力不断升高。最后当压力超过排气阀2的压力时，气体顶开排气阀而排出。滑阀将泵腔分隔成A、B两个工作室，当A室吸气时，B室排气，泵轴每转一转相当于完成一个吸气、排气过程。泵的结构见图1-30。