真空泵的类型

真空是一种广泛应用于工业制造工艺的实用工具，包括包装、装瓶、干燥、脱气、拣选和地点处理等。工业真空泵用于这些工艺中的真空生成、改善和维持。工业真空技术种类繁多，本文将探讨这些技术。要了解哪种类型的吸尘器最适合您和您的应用，了解每种技术的特点、优势和工作原理至关重要。本文将回顾最常见的工业真空泵类型、它们的工作原理以及最适合哪些应用场景。

工业真空泵的基本工作原理

工业真空泵的基本工作原理无论技术类型如何都保持不变。

真空泵从真空腔（或串联的较高真空泵中，则是出口侧）中去除空气分子（及其他气体）。随着腔室压力降低，去除更多分子变得越来越困难。因此，工业真空系统（见图1）必须能够在极其宽大的压力范围内工作，通常在1到10-6托/1.3到13.3毫巴压力之间。在科研和科学应用中，这一比例可扩展至10-9托或更低。为此，标准真空系统中使用不同类型的泵，每种泵覆盖一定比例的压力范围，有时串联运行。

工业真空系统的压力范围

工业真空系统可分为以下压力范围：

• 粗/低真空：1000至1毫巴 / 760至0.75托
• 细真空/中真空：1至10-3毫巴尔 / 0.75至7.5-3托
• 高真空：10-3至10-7毫巴 / 7.5-3至7.5-7托
• 超高真空：10-7至10-11兆巴 / 7.5-7至7.5-11托
• 极高真空：< 10-11 mbar / < 7.5-11 Torr

气体转移泵

转移泵通过动量交换（动力学作用）或正位移来转移气体分子。从泵中释放的气体分子数量与进入泵时相同，气体排出时压力略高于大气压。压缩比是排气压力（出口）与最低压力（入口）的比值。

动能转移泵

动能转移泵使用高速叶片或引入的蒸汽将气体引导至出口，原理为动量转移。这类泵在低压下能实现高压缩比，但通常没有密封体积。

正排量

通过机械捕获气体并通过泵输送的泵被称为正排量泵。通常设计为单一传动轴上的多级，隔离体积在高压下被压缩为较小体积，最终将压缩气体排出至大气层或下一泵。为了提供更高的真空和流量，通常会串联使用两台转移泵。

如前所述，正排量真空泵用于产生低真空。这种类型的真空泵会膨胀一个腔体，使气体能够从密封环境或腔室中流出。之后，空腔被封闭，使其排气到大气中。容积真空泵的原理是通过扩大容器体积来制造真空。例如，在手动水泵中，机构会扩展一个小密封腔体，产生深真空。由于压力，部分流体从腔室被推入泵的小腔体。之后，泵腔被密封，打开大气，再挤回极小尺寸。另一个正排量真空泵的例子是膈肌扩张胸腔，导致肺部体积增加。这种膨胀导致部分真空形成，降低压力，压力随后被大气压推动的空气填充。容积真空泵的例子包括液环真空泵和根风机，这些设备在多个行业中被广泛用于在密闭空间内产生真空。

正排量

通过机械捕获气体并通过泵输送的泵被称为正排量泵。通常设计为单一传动轴上的多级，隔离体积在高压下被压缩为较小体积，最终将压缩气体排出至大气层或下一泵。为了提供更高的真空和流量，通常会串联使用两台转移泵。

如前所述，正排量真空泵用于产生低真空。这种类型的真空泵会膨胀一个腔体，使气体能够从密封环境或腔室中流出。之后，空腔被封闭，使其排气到大气中。容积真空泵的原理是通过扩大容器体积来制造真空。例如，在手动水泵中，机构会扩展一个小密封腔体，产生深真空。由于压力，部分流体从腔室被推入泵的小腔体。之后，泵腔被密封，打开大气，再挤回极小尺寸。另一个正排量真空泵的例子是膈肌扩张胸腔，导致肺部体积增加。这种膨胀导致部分真空形成，降低压力，压力随后被大气压推动的空气填充。容积真空泵的例子包括液环真空泵和根风机，这些设备在多个行业中被广泛用于在密闭空间内产生真空。

湿式或干式真空泵——概述

真空泵技术根据压缩过程中气体是否接触油或水，分为湿式（润滑型）或干式（无油或干式）。
湿式泵通过油或水润滑和/或密封;这种液体可能会污染被泵送（扫过）的气体。而干式真空泵则在泵送气体中没有液体，依靠泵旋转和静止部分之间的精确间隙、干式聚合物（PTFE）密封或隔膜来将泵送机构与气体分离，确保密封紧密。
然而，干式并非完全无油，因为泵齿轮和轴承中常使用油脂或润滑脂。这与真空压缩侧是分开的。干泵可以降低污染和油雾的风险。它们还具有环保上的好处，比如不需要像润滑泵那样处理油品。

离心泵

离心泵是一种液压作的机器，其特点是能够通过一系列离心力的作用将能量传递给流体（尤其是液体）。它们的主要作用是通过压力升高传递流体。离心泵的结构可以不同，但其工作原理和流体动力学特性始终相同。

旋转爪

旋转爪式真空泵高效且经济地产生无接触真空。这是因为旋转爪设计中内部压缩的原理。爪式真空泵基于静态压缩系统。与旋转叶不同，压缩是通过体积收缩在内部发生的。
爪泵由两个转子组成。它们在压缩机壳体内反向转动，且保持非常紧密的间隙。它们通过精密齿轮进行同步。当爪子经过吸力连接处和轴向吸力通道时，入口气体被吸入压缩室。气体在压缩室内被预压后排出。

旋转螺杆泵

螺旋真空泵由两个平行的螺旋形转子组成，一个右旋螺纹，另一个左旋螺纹。两颗螺丝在压缩机壳体内无摩擦地转动，且间隙非常紧。
它们通过精密齿轮进行同步。压缩壳体和螺丝的特殊形状构成了压缩室。由于两颗螺杆的旋转方向相反，连接吸口的腔室变大，气体被输送到压缩腔内。然后腔室从吸力侧轴向移动到压力侧（箭头）。
在可变螺距模型中，气体在每次螺距变化时被压缩，并在下一次螺距变化前冷却，从而提高效率。在压力侧，腔室贴合轴向壳体壁，体积逐渐减小，直到螺旋面打开压力通道，预压气体通过压力连接排出。冷却通过水冷的外腔室实现。对于某些泵尺寸，可以向泵中加入额外的冷却气体。