摘要:真空泵是一種真空獲得設備,可利用物理、化學或者機械等方法對容器進行抽氣來獲得與改善真空環境。真空泵的類型衆多,在我國多個工業領域得到了應用,本文重點介紹真空泵的分類和幾種常見真空泵的性能、優缺點等,分析我國真空泵産品的發展趨勢。
真空的含義17世紀,意大利物理學家托裡拆利揭示了“真空”的存在。真空是指在給定空間内,氣體壓強低于一個大氣壓的氣體狀态,完全沒有任何氣體的狀态叫絕對真空,一般我們所說的真空是指相對真空,即能達到的最低壓強下,每立方米氣體中仍然有少數氣體分子存在。
在真空技術中,一般用“真空度”和“壓強”來表示真空程度,某空間的壓強越低則說明真空度越高,壓強越高表示真空度越低。根據各壓強範圍内不同的物理特點,把真空一般劃分為粗真空、低真空、高真空和超高真空幾個區域。
表1 真空區域的劃分
(資料來源:公開資料整理)
真空泵的分類20世紀初以後真空技術不斷發展,真空設備種類越來越多,應用領域也逐漸擴大。按照真空泵的工作原理,可以将其分為氣體傳輸泵和氣體捕集泵兩種基本類型。氣體傳輸泵主要是通過不斷的吸入和排除氣體達到抽氣目的,氣體捕集泵通過使氣體分子被吸附或者凝結在泵的内表面上,從而減小了容器内的氣體分子數目而達到抽氣目的。
表2 真空泵的分類
(資料來源:公開資料整理)
工業領域常見的幾種真空泵及其發展趨勢水環式真空泵是一種變容積泵,可以抽除易燃、易爆及腐蝕性氣體,還可以抽除含有灰塵和水分的氣體。該種真空泵具有結構簡單、易維修、磨損小、安全性高、不會污染被輸送氣體等優點,缺點是效率不高,且獲得真空度不高(粗真空)。水環泵的主要原料為鑄件,容易加工,屬于勞動密集型産品,因此國産産品相比進口泵有價格優勢,目前應用範圍較廣。目前國産液環泵生産企業應主要在減輕重量、縮小體積、降低能耗和提高效率等方面對産品進行改進。
旋片真空泵是最基本的真空獲得設備之一,它是一種油封式機械真空泵,适用于密閉系統的氣體抽取,如真空包裝、真空成形、真空吸引等,但是不可用于抽除含氧量高、對金屬有腐蝕性、可與泵油起化學反應、含有顆粒塵埃的氣體,也不能抽除水或其他液體。旋片泵具有體積小、重量小、噪音低等優點,能夠獲得較高的真空度。國産旋片泵在技術上已經達标,且價格遠低于進口泵,具有一定競争優勢。旋片泵目前待解決問題主要是旋片材料、軸封漏油等,還有能夠抽除水蒸氣的旋片泵的研制。
滑閥真空泵屬于一種油封式變容真空泵,可以用來抽取一般性氣體或者含有少量氣凝性氣體,相比旋片泵,具有可以在高壓強下工作(104Pa)、抽氣量大、可以在較惡劣的工況下使用和經久耐用等優點,主要應用在真空冶煉、真空幹燥、真空浸漬、真空蒸餾等方面。滑閥泵的鑄件重,加工工作量大,因此很多國外生産企業希望與國産真空泵企業合作,為了加快替代進口,國産滑閥泵需要在降低振動噪聲、防止噴油和漏油方面進行産品的優化。
羅茨真空泵具有啟動快、功耗小、抽速大等優點,能夠抽除含有水蒸氣和灰塵的氣體,能敏捷抽除忽然放出的氣體,使用羅茨泵可以減少抽氣時間,提升生産效率。目前國産羅茨泵與進口産品相比市場份額較小,為了達到搶占國内市場以及進入國際市場的目的,國産企業需在降低振動噪聲、解決軸封漏油、提升泵内的光潔度和清潔度方面對國産産品進行改進。
幹式螺杆真空泵,是一種相對較新的真空獲得設備,具有可靠性高、使用壽命長、動力平衡性能好、适應強、能夠多相混合輸送等特點,可以抽除有腐蝕性的、有毒、含有粉塵的氣體以及可凝性蒸汽等多種氣體。幹泵的應用範圍非常廣泛,代表行業包括半導體行業、化工行業、薄膜工業等,來自這三個行業的需求是幹泵市場的主要驅動力。歐美的半導體行業中,大約有一半左右企業使用幹式真空泵代替油封式機械泵。而目前國産幹式真空泵的應用較少,市場份額不到1%,我國的半導體行業以使用進口幹式泵為主,因此應加大對國産幹式泵的研發力度,讓幹式真空泵成為我國真空行業的新的經濟增長點。
結語真空泵經過長時間的發展,種類和應用領域較多,每種真空泵具有不同的優特點和性能,使用企業需根據各自的使用工況、真空度要求等方面因素考慮如何選取真空泵。目前我國真空行業應重視對國産真空泵的産品升級,搶占更多國内市場并進入國際市場。
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