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真空泵

真空泵

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲,真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。

按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。

真空泵是一种旋转式变容,真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速,对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。

折叠发展

真空泵包括水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵罗茨泵扩散泵等,目前这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。近年来,伴随着我国经济持续高速发展,真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头,同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下,我国真空泵行业实现了持续稳定地发展。

据《2013-2017年中国真空泵制造行业深度调研与投资预测分析报告》[1]数据显示,在我国真空泵市场上,外国企业的进入与成功已成为不可争辩的事实,日本真空各地布点,德国莱宝在中国扩建,美国泰悉尔集团、韩国优成等国际著名厂家也纷纷寻找伙伴在中国建制造基地。他们的胃口很大,势有鲸吞真空泵市场之势。近年来,国内虽然有一些企业逐渐崛起,在真空泵市场上占据了较为领先的地位,但是多数企业研发能力差,与国外同行相比,高端产品在技术上仍处于劣势。

真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等,这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。近 年来, 伴随着我国经济持续高速发展,真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头,同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下,我国真空泵行业实现了持续稳定地快速的发展。

真空干燥箱对于所烘的物料是有要求的,其一是不能含有大量的水,其二是不能含有有机化合物;二者在抽真空的同事会被泵抽进体内,从而产生一系列的不良反应,影响泵的使用寿命。如果物料含水或者是有机溶剂,得加液态水过滤器和冷凝器,起到一个过滤的作用。我们在使用真空干燥箱的同时, 也一定要加强对于真空泵的维护,及时给真空泵换油,延长它的使用寿命。《中国真空泵制造行业深度调研与投资预测分析报告前瞻》分析显示:干式真空泵目前在国内仍处于起步阶段,国产替代进口将会成为日后的趋势。干式真空泵对于制程的良率会产生较大的效果。干泵替代现有的水泵、油泵也是一个趋势。

折叠现状

真空泵是一个量大面广的产品,产量很大,产值不高,但它确实是一个直接影响到真空成套设备性能质量的必不可少的基础产品。真空泵的市场根据用户的需要而发生动态变化。市场增长的主要驱动力来自于半导体工业的迅速发展以及干泵和分子泵应用领域的日益扩大。

目前,全球真空泵市场的年销售额约20亿美元,年增长率在7%左右。

我国生产真空泵的厂家很多,全部真空泵的年销售额大约在1.5亿元左右,仅相当于美国一家公司真空泵的年销售额。通过对全球真空泵市场的分析我们可以看出,各类真空泵的市场及应用领域都在不断变化和发展。我国真空泵制造业有着悠久的历史和雄厚的基础,国产真空泵已经在各个不同领域得到应用并经过验证,有些泵还出口国外,得到国外用户的认可并受到好评,应该说我国真空泵制造业在国内外市场仍然有着巨大的发展空间。

前瞻产业研究院发布的《真空泵项目投资价值分析报告》从市场状况、发展现状等方面分析了真空泵在国内的现状及前景。

折叠特点

(1)在较宽的压力范围内有较大的抽速;

(2)转子具有良好的几何对称性,故振动小,运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙,不用润滑,摩擦损失小,可大大降低驱动功率,从而可实现较高转速;

(3)泵腔内无需用油密封和润滑,可减少油蒸气对真空系统的污染;

(4)泵腔内无压缩,无排气阀。结构简单、紧凑,对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感;

(5)压缩比较低,对氢气抽气效果差;

(6)转子表面为形状较为复杂的曲线柱面,加工和检查比较困难。

结构

(1) 泵总体结构型式

真空泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。

立式结构的进、排气口水平设置,装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高,在高速运转时稳定性差,故这种型式多用于小泵。

卧式泵的进气口在上,排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便,可将排气口从水平方向接出,即进、排气方向是相互垂直的。此时,排气口可以从左或右两个方向开口,除接排气管道一端外,另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低,高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。

泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制,转子装配方便,泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便,润滑机构也相对复杂。

(2) 泵的传动方式

真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上主要有以下两种:其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动,这样主动转子轴的扭转变形小,则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变,故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。这种传动方式的最大缺点是:a.主动轴上有三个轴承,增加了泵的加工和装配难度,齿轮的拆装及调整也不便;b.整体结构不匀称,泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。

折叠

详细描述

折叠液环泵

虽然液环泵属于粗真空泵,但在中国的石油、化工、电力、轻纺、造纸、医药等领域仍然有着很大的市场。液环泵工作原理在国外,液环泵的销售额占全部真空泵市场的14%,仅次于干泵,由于液环泵大部分是铸件,加工要求也不高,属劳动密集型产品,所以国产液环泵在价格上有竞争优势,关键是要改进设计,缩小体积,减轻重量,提高效率,降低能耗。

折叠滑阀泵

由于滑阀泵比较耐用、可靠,国内外各种真空炉、镀膜机以及干燥、浸渍等设备都是用滑阀泵作为前级泵,滑阀泵工作原理但是滑阀泵铸件重,加工工作量较大,所以国外各真空厂都在中国寻找合作伙伴。为了使国产滑阀泵能够进入国际市场,必须进一步降低泵的振动噪声,杜绝喷油和漏油,提高滑阀泵长期运行的可靠性。

折叠直联旋片泵

随着真空技术在各个应用领域的不断扩大,直联旋片泵的需求量越来越大。由于这种泵数量很多,加工装配工作量很大,价格又很低,所以有的国外真空厂商在中国建立专业厂。国产中小型直联旋片泵在技术上已经过关,价格又远比国外的泵便宜,所以国产泵仍然有竞争优势,关键是要解决轴封漏油以及旋片材料和真空泵油的性能质量问题,确保直联泵在高速、高温下性能稳定和运行可靠,同时还要进一步提高国产直联旋片泵抽除水蒸气的能力。

折叠罗茨泵

从国外罗茨泵生产情况来看,国外几家大公司,如Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC,他们各家罗茨泵的销售额占全球罗茨泵销售额的比例都没超过5%,这5家总计才20%,罗茨泵产量不大,但国外罗茨泵罗茨泵工作原理的价格远比国产泵要高得多。国内外几乎所有大型或小型的高真空和中真空系统,为了缩短抽气时间、提高生产效率都配有罗茨泵,所以国产罗茨泵一定要在占领国内市场基础上设法进入国际市场,这样就必须进一步降低国产罗茨泵的振动噪声,彻底解决轴封漏油问题,改进泵的外观质量,提高泵内的光洁度和清洁度。另外,还要考虑到有些国家和地区的电源频率为60Hz,更要确保罗茨泵在提高转速的情况下长期运行的可靠性。

国内气冷式直排大气罗茨泵进展很快,技术上已经成熟。由于这种泵在排气口的下面装有气体冷却器,其中一部分被冷却的气体通过管道返回泵腔以冷却转子,从而使压缩热得到平衡,所以这种泵可以直排大气。为了满足不同极限真空度的要求,这种泵可以串联使用,一般前面加一台气冷式直排大气罗茨泵,所达到的极限真空要比前级泵高一个数量级。这种泵由于在泵腔内没有工作介质,实际上也是属于干泵。这种气冷式直排大气罗茨泵及机组已经在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验,所以应该在国内大力推广和应用。

1、对工作蒸汽及其干度的研究:

蒸汽压力偏低及压力波动均对真空泵的能力有较大影响,因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力,但所用真空泵结构设计已定型,过多提高蒸汽压力并不会增加抽气量及真空度。另外,要确保锅炉供给的蒸汽压力稳定,最好用一台锅炉专门给蒸汽喷射泵提供工作蒸汽,这样蒸汽压力就不会出现波动,真空泵性能稳定。

2、对循环冷却水要求的研究:

冷却水供量不足,冷凝器会发热,气流声音变大,真空度迅速下降,甚至蒸汽会返入抽气管。冷凝水在多级真空泵中具有举足轻重的作用,冷凝水可以将蒸汽充沛冷凝,真空泵排出压力中的水蒸汽分压有必要高于其所对应的饱满蒸汽压,因此冷凝水的温度也要低于该压力下的饱满温度,才能保证泵体的正常作业。

3、对真空泵系统密封要求的研究:

真空泵处于极限状态时,第1级排出的水很少,有时甚至没有。因此,第1级泵有大量水排出,可以认为是系统有泄漏。通常的漏气原因有:垫片没装、装错或损坏,螺栓未拧紧,法兰面损坏,焊缝有沙眼,接头(压力表、真空表等)未装好。

4、对喷嘴要求的研究:

喷嘴是影响真空泵性能的重要部件,存在的问题有:喷嘴装错、装歪、堵塞、损坏、腐蚀和泄漏,不管采取何种预防措施,喷嘴的堵塞在所难免。一方面由于安装蒸汽管道时,管道中残存的铁屑及焊渣会堵塞喷嘴;另一方面,真空泵系统停用时,蒸汽管道易生锈,锈斑在使用时掉落堵塞喷嘴。

5、蒸汽的影响:

我们常用的真空泵为蒸汽喷发真空泵,是以过饱满水蒸汽为作业介质的,蒸汽的状况对泵的功能有决定性的影响。湿蒸汽不只影响泵的功能,还会腐蚀蒸汽喷嘴,添加泵的蒸汽用量,使泵的作业状况变得不稳定。

6、环境的影响:

环境的影响主要是指被抽气体对体系的污染,在钢液处置过程中,钢液会放出很多的气体,同时也会有一部分细微的氧化粉皮等小颗粒被吸入真空泵,这些小颗粒会堆积粘附在泵体上,减小了抽气管路流导,延长了抽气时间,下降了泵的抽气功能。

7、泵体布局的影响:

关于单级真空泵,简单磨损的部位是蒸汽的喷嘴,喷嘴被磨损后,不只会影响泵的功能,还会增加体系的运转本钱。[1]

 

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