目錄第三章真空泵 2真空泵的分類 真空泵的主要參數 真空系統的抽氣過程 3旋片機械真空泵（機械泵） 4旋片泵的工作原理 5旋片泵的性能 6其他形式的機械泵 6使用旋片機械泵注意事項 7旋片泵常見故障原因及處理辦法 8油擴散泵 基本結構和工作原理 9擴散泵的性能 9擴散泵的運用及維護 11擴散泵的常見故障及消除方法 12渦輪分子泵 .2分子泵的基本結構及工作原理 13渦輪分子泵的主要性能 13渦輪分子泵的實際應用 14第三章真空泵分子泵的結構，工作原理和使用維護等內容。真空泵的分類真空泵的種類較多，按其工作原理可分為兩大類：空泵。如旋轉機械泵、油擴散泵、渦輪分子泵。真空泵。如分子篩吸附泵、欽升華泵、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。真空泵的主要參數作為一種抽氣設備，表征其性能的主要參數有以下幾項：抽氣速率S單位時間（△t）內流入泵內的氣體體積數（△V)，即VVtPP1

（3-1）式中P為泵口的壓強。抽速的單位由體積單位和時間單位而定，常用升/秒、1米3/秒、升/分、米3/小時等。如單位時間內流入泵內的氣體量以Q表示，則有S=Q/P （3-2）P極限壓強P 也稱極限真空，是指當泵裝有標準容器作為負載，使其按u規定條件正常工作一段時間，真空度不再變化而趨于穩定時的最低壓強。Pm泵便不能正常工作，要么泵自動停止工作，要么毀壞泵的某些部件。工作壓強范圍—P）即泵能夠正常工作的壓強范圍（P—P）一般u m u m表示泵的工作范圍。表3-1給出幾種常用真空泵的工作壓強范圍。遇到時再作討論。3-1泵在系統中的作用，它可以分別承擔如下工作：10-3—10-4帕的真空度。作。工作時必須利用機械泵作為前級泵。前級泵也可做粗抽泵使用。(5)高真空泵能使系統的真空度達到高真空范圍的真空泵。(6)增壓泵裝入高真空泵和低真空泵之間，用來提高抽氣系統在中間壓強范圍的抽氣量或降低前級泵容量要求的真空泵。真空系統的抽氣過程真空泵的作用是將真空系統（容器）中的氣體抽除，氣體壓強逐漸下降，那么容器中氣體壓強如何隨時間變化呢？管道對抽速有什么影響呢？圖3-1示出了最簡單的真空系統，在泵沒有工作時，各處的壓強相等，都等并形成壓差（P＞P1 21．被抽容器壓強隨時間的變化關系設真空泵的抽速為常數S，容器的容積為V，通過計算推導得到:SPPeVt1Ptt=0P=P1

（3-3），抽氣開始時的壓強則表Pu。Pu。2．導管對抽速的影響以上討論沒有考慮導管的影響，實際上任何導管對氣體均存在流阻。設導管的流導為C,S1S分別表示導管入口的抽速，參23-1，（即氣體流量（2-32）可得QC(P1

P) (3-4)而2QPS而21 1

PS2 2故C(P故1

P)PS2 1

PS2

（3-5）（3-5）又可變為

111 P1S C PP1 1 2

(3-6)21 1 P2用式（3-6）減式（3-7）得

S C PP2 1 2

(3-7)1 11S1 S2 C (3-8)式中S1

可認為是容器口（導管入口）的有效抽速Se，S2

為泵的抽速Sp,C為導管總流導，即（3-8）可寫成:1 11Se Sp C (3-9)Se（導管的流導遠小于泵的抽速，Sp》C，Se=C,這說明由于導管的阻力影響泵對容器的有效抽速與泵的實際抽速無關，換句話說，即使選用較大抽速的泵，由于導管的影響，有效抽SeC抽速很大，結果對容器的有效抽速很小，造成不必要的浪費。旋片機械真空泵（機械泵）被抽容器內氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。中應用最多的便是旋片式機械泵（以下簡稱旋片泵。機械泵常被用來抽除干燥的空氣。一般不適用于含氧過高、有爆炸性、對金的氣體，也不宜應用。3.4.1旋片泵的工作原理的氣體，也不宜應用。3.4.1旋片泵的工作原理3-3用的部件有定子（泵殼、轉子（泵軸）（稱刮板3-4明旋片泵的抽氣過程。位置（I）工作室被分為兩個互不通位置（I）工作室被分為兩個互不通1吸氣還未開始。位置（Ⅱ）1于是氣體通過進氣口，吸進氣體。位置（Ⅲ）121吸氣剛剛結束。11位置（Ⅴ）排氣結束。緊接著又是下一個排氣循環開始。體不斷地排出泵外，實現了對容器抽氣的目的。隨著現代工業和科學事業的發展，對真空技術提出了一個新的要求，即建立旋片泵的性能速率。它是設計與選用泵時的主要依據。極限真空（Pu)極限真空是泵在一定條件下，經充分抽氣，泵進氣口所能達到的最低壓強。提高極限真空度的措施如下：(1）密封油的選用機械泵油對極限真空有著重要影響，對油的基本要求是：困難，造成泵體過熱。(23-5（定子困難，造成泵體過熱。(23-5（定子2X6.7×10-22．抽氣速率旋片泵按額定轉數運轉時，單位時間內所能排除氣體的體積稱為理論速度（也稱幾何抽速）Sth。3-4（Ⅲ）體積最大(Vs)，n，即有Sth=2nVs=2nfsL (3-10)轉一周有兩次排氣過程?？谔幍膶嶋H抽速（S）小于理論速度（Sth)，兩者的關系一般為S=Sth(l-Pu/P) (3-11)SPP→PuS→0，S-P優越性。其他形式的機械泵摻氣式機械泵重影響泵的極限真空。先以水蒸氣為例加以說明。水蒸氣在202327.560℃時，也不過1.995×104帕，遠低于一1.013×105直聯式機械泵如果將電動機的轉軸與旋片泵的轉軸直接連接，使機械泵旋片的轉速與電機的轉速相同，這種泵稱為直聯泵，它具有體積小、重量輕、振動小、噪聲低等優點。這種泵的轉速一般在1450轉/分以上，因此也稱為高速旋片機械泵。2“XZ（/秒）羅茨真空泵（又稱機械增壓泵）3-7所示。這種泵在100—1帕壓強范圍有較大抽速，它彌補了旋片機械泵在此范圍抽速小的缺陷。羅使用旋片機械泵注意事項除應首先閱讀說明書外，還應注意：2-3然后再加入真空泵油。導致真空度降低。干凈后，再按規定量加足泵油。根據使用情況應三個月至半年更換一次。后裝好皮帶，用手轉動皮帶輪數圈后即可通電起動。(6)75℃，密封不嚴。旋片泵常見故障原因及處理辦法參見表3-2。油擴散泵10-210-11/1010-1帕的高真空，通常用10-1帕—10-7帕，它是利用氣體的擴散現象來排氣的，具有結構簡單、操作方便、抽速大（最高可達105升／秒）3.5.13.5.1基本結構和工作原理3-8水冷套、噴嘴、導流管和加熱器組成。根據噴嘴的多少可分為多級泵和單級泵。擴散泵底部內貯有擴散泵油，上部為進氣口，右側旁下部為出氣口，在工作時出氣口由機械泵提供前置壓強，機械泵充當前置泵。當擴散泵油被電爐加熱時，產生的油蒸氣提供前置因噴嘴外面有機械泵提供的真空（1—10-1帕，故油蒸氣流可噴出一長段距離，向下飛去，由于射流具有高的流速（200，高的蒸氣密度，且擴散泵油具有高的分子量（300—500，故能有效地帶走氣體分子，因此在射流的界面擴散泵的性能機限真空10-4—10-5高極限真空度。1#,2#,3#274,275,276人工合成脂類，其分子直徑和分子量都較大。防止擴散泵返油是提高極限真空度的又一措施：由于擴散泵工作時，工作液的溫度較高，難免有一些油蒸氣分子由泵口進入被抽容器，這一現象稱為返油。由于返油，不僅會影響泵的極限真空度，更嚴重的是還會污染真空系統和被抽容一檔油帽以防止返油。用了分餾裝置。抽氣速率體積，單位常用升/秒。AAAD24

d24 （3-11）D環形面積上的分子都向下擴散進入蒸氣射流，而無一返回的話，則理論抽速為Sth3.638 T

升/

式中：T―絕對溫度（K)；μ―被抽氣體分子量（克式中：T―絕對溫度（K)；μ―被抽氣體分子量（克；A―環形面積（2。實際上氣體分子由于與蒸氣分子的碰撞而總有S何氏系數表示實際抽速與理論抽速的關系：HSthS（3-13）H0.4—0.6μ=29。Sth3.638 T

A11.7升/

（3-14）3-910-2—10-3帕時，擴散泵達到最大抽速。當壓強低于5×10-4帕后，抽速開始下降，此時反擴散變得更加嚴重，到泵的極限真空時，抽速趨近于零。當進出口壓強40強高于規定值，整個抽氣作用就會停止。擴散泵的運用及維護擴散泵的清洗NaOHNaOH）或有機溶劑（四氯化碳、苯等100—150℃溫度下烘干，且需緩慢地加熱與冷卻，否則會炸裂。密封性能的檢查裂痕。加擴散泵油3—5安裝擴散泵泵的安裝應特別注意泵底在水平位置，不得傾斜，即整個泵必須垂直使用，泵芯在泵體內一定要裝得穩，各處擰緊，不得歪斜，把冷卻水管接上。應當注意冷卻水必須充滿整個冷卻器。有些擴散泵采用風冷方式。擴散泵的啟動泵加熱。這個數值是不同的，故加熱功率要選擇適當。只新裝擴散泵油的泵需要連續工作（也稱老煉）30小時左右才進入正常工作階段。擴散泵的工作（10—20℃之間）擴散泵的停止在此之后，才能關閉預真空泵的電源。泵運轉到擴散泵的油溫降低到60—70℃或到室溫，才可以關閉預真空泵，最后關冷卻水。查；如突然停電，應關掉儀器和泵的電源，對機械泵放大氣，再關掉總開關。K-50、K-80K泵的抽速（升/秒。擴散泵的常見故障及消除方法渦輪分子泵分子泵的基本結構及工作原理3-103-103-11S1=S0HmaxA（升/秒） (3-15)S20℃N2,S0=4.6/秒·2，Hmax0AScSc流導，則實際抽速為ScScS11(3-16)渦輪分子泵的主要性能S∝gug葉輪幾何形態的常數。u3-12u(2）抽速與進口壓強的關系，如圖3-13所示，當進口壓強在10-1—10-7帕范圍，即在分子流狀態下，抽速幾乎不變，當壓強增高到不滿足分子流條件時，由于大部分氣體分子與葉輪不能直接碰撞，抽速因此而下降。由此可見在分子流狀態，抽速與壓強無關。(3）壓縮比與轉速及分子量的關系如下：K) (3—17)G，μ量大的氣體，壓縮比較大，因此渦輪分子泵對重的氣體抽速較大。（10-1—10-7帕）10-7—10-8帕，是一種近于無