1液環(huán)式真空泵1.1工作原理液環(huán)式真空泵屬于容積泵其工作介質(zhì)為液體，如果該液體用的是水則稱為水環(huán)式真空泵。其工作原理如圄1所示，葉輪（轉(zhuǎn)子）偏心安裝于柱殼體a內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，使泵殼中的水甩向四周形成等厚度水環(huán)b冰環(huán)與葉輪相切形成月牙形空間d，此空間腔被分割成幾個(gè)小室，并隨葉輪轉(zhuǎn)動而逐漸變化。當(dāng)此空間由小變大時(shí)形成吸氣腔e泵吸入氣體當(dāng)月牙形空間由大變小時(shí)形成排氣腔f泵排出氣體從而實(shí)現(xiàn)了泵的抽氣作用。

　　1.2使用方法采用液環(huán)泵不可能得到低于工作液體蒸汽壓力的入口壓力如果液體蒸汽壓力接近入口壓力則會產(chǎn)生氣蝕對泵造成損害。例如冰在15C時(shí)的蒸汽壓力為103Pa，為避免氣蝕，允許水環(huán)泵的最低入口壓力為3.3X103Pa.如果需要入口壓力低于該值l應(yīng)連具有更低蒸汽壓力的介質(zhì)如煤油、苯乙烯、乙二醇等極限壓力為6.7X從泵出口側(cè)流出的氣體和液體混合物流入分離器在分離器內(nèi)氣液分離，非出的氣體含有相當(dāng)于液體同溫度下蒸汽壓力的蒸汽含量。從工作液的價(jià)格和環(huán)境保護(hù)兩方面考慮液環(huán)泵運(yùn)行方式如所示。該運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是新液體的使用量大量減少，大部分液體從分離器返回泵內(nèi)在泵入口前加入冷液體，使泵的入口溫度基本保持恒定。

　　液環(huán)泵運(yùn)行原理圖如果液環(huán)泵抽除有毒有害氣體，或因工作需要必須使用高價(jià)格的工作液體，在分離器中分離出來的氣體不能放空應(yīng)回收處理，而分離出來的液體則必須經(jīng)換熱器冷卻至泵液正常工作溫度后，全部返回泵中。

　　目前國產(chǎn)水環(huán)泵的主要型號有SZ型、SZB型、SZH型、SZZ型、SZL型、SK型和ZBE1型。其中，Z型水環(huán)泵可用于抽除無腐蝕性、不溶于水、或不含有固體顆粒的氣體和空氣；ZB型為懸臂式，使用特性與SZ型基本相同；SZH型水環(huán)式真空泵主要用于抽除空氣，亦可以用于真空過濾裝置：SZZ型和SZL型為直聯(lián)泵，用途同ZS型泵；SK型水環(huán)式真空泵是一種效率較高的雙作用型水環(huán)真空泵工作氣體溫度在-10~+40°C廣泛用于真空干燥、真空脫水、真空過濾等有大量水蒸汽溢出裝置ZBZ1型水環(huán)泵是引進(jìn)德國技術(shù)開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品用途同SK型水環(huán)式真空泵。

　　1.3運(yùn)轉(zhuǎn)特性通常水環(huán)式真空泵的運(yùn)行條件是泵吸入的氣體溫度為20CI相對濕度為70%的空氣入口氣體壓力為101.325kPa泵工作液為15C的水。工作液體的溫度及其蒸汽壓力嚴(yán)重影響抽速。抽氣室與葉輪室中工作液體分壓力隨溫度升高而增大，結(jié)果使輸運(yùn)氣體容積變小泵抽速下降。圄3給出被抽除氣體為20C干空氣，泵工作液為水時(shí)，在不同溫度下的抽速SU2.與15C下的抽速入a壓力p，單級泵工作液體溫度對抽速的影響被抽氣體對泵性能也有影響。如果被抽氣體是由空氣與蒸汽混合物組成，則被抽蒸汽與冷的工作液相接觸時(shí)可發(fā)生冷凝，這時(shí)抽速有所增大。圄4為采用15C水為工作液時(shí)，抽除不同溫度下一定量的空氣與水蒸汽混合物的抽速3（35.5與20C干燥空氣的抽速Su，20之比。當(dāng)然空氣與水蒸汽的比例不同對抽速的影響也是不一樣的。

　　如果輸送干燥空氣，由于干燥空氣的熱容量小，它單級泵輸送的蒸汽飽和氣體的溫度對抽速的影響很快被冷卻至工作液溫度，被抽氣體與工作液之間較大的溫度差使氣體的體積減小，結(jié)果會使液環(huán)泵抽速增大。如果被抽氣體溶解于工作液中當(dāng)它隨著工作液進(jìn)入泵入口側(cè)時(shí)會釋放出來結(jié)果會使抽速減小。液環(huán)真空泵所需功率受工作液粘度、密度、流量以及出口壓力影響運(yùn)行時(shí)要予以關(guān)注。

　　2水噴射式真空泵2.1工作原理水噴射泵工作原理如圄5所示，具有一定壓力的工作介質(zhì)水通過噴嘴向吸入室高速噴出；將水的壓力能變?yōu)閯幽苄纬筛咚偕淞魑胧抑械臍怏w被高速射流強(qiáng)制攜帶與之混合，形成氣液混合流，進(jìn)入擴(kuò)壓器，從而使吸入室壓力降低，形成真空，在擴(kuò)壓器的擴(kuò)張段內(nèi)，混合射流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，速度降低壓力升高，氣體被進(jìn)一步壓縮與水一起排出泵外，在水箱中氣水分離，氣體釋放入大氣冰由水泵循環(huán)再利用，周而復(fù)始達(dá)到抽真空的目的。單級水噴射泵的噴嘴可以是由一個(gè)漸縮噴嘴構(gòu)成的單噴嘴結(jié)構(gòu)，也可以是在一個(gè)孔板上開設(shè)多個(gè)孔口的多噴嘴結(jié)構(gòu)。

　　ZSW型水嘖射抽氣特性曲線2.2運(yùn)轉(zhuǎn)特性水噴射泵工作系統(tǒng)由水泵、水噴射泵、管路、閥門、水汽分離器及測試儀表等組成，常用系統(tǒng)有立式和臥式兩種安裝方式所示的是一種立式安裝方式。

　　國產(chǎn)水噴射泵的抽氣量在5800m3/h之間，單級泵的極限真空度可達(dá)300023托）左右。圄7所示的是上海滬岡真空設(shè)備有限公司生產(chǎn)的ZSW型水噴射泵單級旋片泵如圄8所示這種泵只有一個(gè)工作室，泵主要由定子、旋片、轉(zhuǎn)子組成。在定子腔內(nèi)偏心地裝有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子槽中裝有兩塊旋片由于彈簧彈力和旋片離心力的作用而緊貼于腔壁。定子上的進(jìn)、排氣口及月牙形泵腔被轉(zhuǎn)子和旋片分成吸氣腔和排氣腔兩部分。

　　當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，周期性地使進(jìn)氣口容積逐漸擴(kuò)大而吸入氣體，同時(shí)逐漸縮小排氣口容積將已吸入氣體壓縮從排氣閥排出。排氣閥浸在油里以防止大氣流入泵中。油通過泵體上的縫隙、油孔及排氣閥進(jìn)入泵腔使泵腔內(nèi)所有的運(yùn)動表面被油覆蓋形成了吸氣腔與排氣腔之間的密封。同時(shí)，油還充滿了泵腔內(nèi)的一切有害空腔，以消除它們對極限真空或稱殘余壓強(qiáng)）的影響。（圖注縱坐標(biāo)真空度mmHg為非法定單位應(yīng)換算成Pa，為提高真空度可采用汽水串聯(lián)方式運(yùn)行如果采用一級水噴射泵與三級蒸汽噴射泵搭配組成4級汽水串聯(lián)噴射泵機(jī)組極限壓力可達(dá)到20（0.15mmHg）。為防止被抽介質(zhì)腐蝕真空泵可連用防腐型噴射泵。離心水泵可用增強(qiáng)聚丙烯RPP）不銹鋼、氟合金、玻璃鋼制造；噴射泵可連用不銹鋼、鑄鐵內(nèi)滾為性聚乙烯（PE）或聚三氟氯乙烯鋼襯陶瓷，噴嘴為聚四氟乙烯或陶瓷等。

　　3旋片式真空泵3.1結(jié)構(gòu)及工作原理旋片式真空泵，分單級和雙級兩種結(jié)構(gòu)。

　　雙級旋片泵的工作原理如圄9所示，雙級旋片式真空泵由兩個(gè)工作室組成，兩室前后串聯(lián)，同向等速旋轉(zhuǎn)。I室是室的前級，室是低真空級，室是較高真空級。被抽氣體由進(jìn)氣口首先進(jìn)入室當(dāng)進(jìn)入氣體壓強(qiáng)較高時(shí)，氣體經(jīng)室壓縮后壓強(qiáng)急增，被壓縮的氣體除經(jīng)級間通道2進(jìn)入I室外，還能推開中間排氣閥1從中排出從而實(shí)現(xiàn)泵的排氣作用。當(dāng)進(jìn)入室的氣體壓強(qiáng)較低時(shí)，雖經(jīng)室的壓縮，也推不開排氣閥1，氣體全部經(jīng)級間通道2進(jìn)入I室經(jīng)I室的繼續(xù)壓縮，由排氣閥3排出。因而雙級旋片式真空泵比單級旋片式真空泵的極限真空高。

　　3.2高速直聯(lián)泵直聯(lián)高速旋片式真空泵簡稱直聯(lián)泵。電動機(jī)不用1一中間排氣閥2―通道3―排氣閥皮帶，直接帶動機(jī)械泵具有振動小、音低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，并附有氣鎮(zhèn)裝置，當(dāng)抽可凝性氣體時(shí)，旋開氣鎮(zhèn)閥，摻入少量空氣，可使可凝性氣體排出而不致凝結(jié)在泵中影響極限真空。直聯(lián)泵的結(jié)構(gòu)如0所示。

　　3.3氣鎮(zhèn)裝置難以大量抽除水蒸汽一直是旋片式機(jī)械泵應(yīng)用的難題。原因是當(dāng)被抽除氣體含有較多水蒸汽時(shí)，氣體在泵內(nèi)被壓縮至達(dá)到排氣壓強(qiáng)前，其中水蒸汽的分壓力就已經(jīng)達(dá)到了對應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，于是水蒸汽凝結(jié)成液態(tài)水留存在泵腔內(nèi)與泵油混合并使其乳化；當(dāng)水分隨泵油循環(huán)至吸氣腔時(shí)，又因壓力降低而重新蒸發(fā)為水蒸汽，導(dǎo)致水蒸汽在泵腔內(nèi)反復(fù)循環(huán)無法排出，也大大降低了泵的性能指標(biāo)和抽氣能力。

　　氣鎮(zhèn)裝置就是為減少和防止水蒸汽在機(jī)械泵內(nèi)凝結(jié)而專門設(shè)計(jì)的一個(gè)向泵腔內(nèi)充氣的單向逆止微調(diào)閥。氣鎮(zhèn)閥接在旋片泵低真空級的排氣口處與排氣腔相通。氣鎮(zhèn)閥芫全關(guān)閉時(shí)對泵的工作不產(chǎn)生影響。如果被抽氣體中水蒸汽含量大，可以旋轉(zhuǎn)氣鎮(zhèn)閥的閥蓋壓帽；將其打開。每當(dāng)泵內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動旋片芫成一次壓縮排氣，另一側(cè)旋片所封閉隔離的氣體與排氣口相通時(shí)，該排氣腔內(nèi)的氣體壓力還遠(yuǎn)小于外界大氣壓，外界空氣推開氣鎮(zhèn)閥內(nèi)的單向閥流入泵的排氣腔內(nèi)。由于外界氣體的引入和排氣腔容積的不斷減小，腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速升高，當(dāng)排氣腔內(nèi)壓力等于外界大氣壓時(shí)，氣鎮(zhèn)閥內(nèi)的單向閥關(guān)閉，停止向泵內(nèi)充氣，也防止泵內(nèi)氣體通過氣鎮(zhèn)閥排出。外界空氣的引入使排氣腔內(nèi)氣體中的永久氣體成分增多冰蒸汽含量相對下降，在混合氣體被壓縮至排氣壓強(qiáng)從排氣口排出的過程中，水蒸汽的分壓力可以被控制在其飽和蒸汽壓以下，從而防止在泵腔內(nèi)發(fā)生凝結(jié)達(dá)到排除水蒸汽的目的。

　　旋片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周，兩個(gè)旋片分別芫成一次壓縮排氣過程，氣鎮(zhèn)閥也就向泵內(nèi)芫成兩次充氣。由于充入排氣腔的空氣會通過泵內(nèi)間隙漏入吸氣腔所以打開氣鎮(zhèn)閥時(shí)，旋片泵的入口極限真空度會降低約一個(gè)數(shù)量級。調(diào)節(jié)氣鎮(zhèn)閥閥蓋壓帽的旋開程度，可以調(diào)節(jié)向泵腔內(nèi)的充氣量以適應(yīng)不同的水蒸汽抽除量。打開氣鎮(zhèn)閥時(shí)旋片泵排氣量增大會出現(xiàn)排氣聲增加的現(xiàn)象，有時(shí)還會導(dǎo)致泵排氣口噴油。氣鎮(zhèn)閥的另一種使用方式是在關(guān)閉泵入口閥門、不對真空系統(tǒng)抽氣的情況下，打開氣鎮(zhèn)閥啟動旋片泵空載運(yùn)行這樣可以有效排除已經(jīng)凝結(jié)在泵腔、泵油中的水分，適當(dāng)減輕泵油的乳化程度提高泵的工作性能。

　　4滑閥式真空泵4.1結(jié)構(gòu)及工作原理滑閥式真空泵簡稱滑閥泵）是一種操作簡便、堅(jiān)固耐用而且安全可靠的真空泵，其應(yīng)用范圍大致與旋片泵相同，可單獨(dú)作高真空系統(tǒng)的前級泵，也可與羅茨泵串聯(lián)做大型系統(tǒng)的粗抽泵還可用于真空浸漬、真空蒸餾、真空干燥等作業(yè)。但對于含氧過高、有爆炸性和對黑色金屬有腐蝕性的氣體不適用。

　　滑閥泵的結(jié)構(gòu)如1所示，該泵由泵體、滑閥、電機(jī)及底座等部件組成。在泵體中裝有柱形的滑閥環(huán)3，滑閥環(huán)是由裝在軸4上的偏心輪5所帶動，可沿泵缸內(nèi)表面滾動，滑閥環(huán)上部裝有閥桿2，閥桿保持在兩個(gè)半形的滑枕6中，能自由上下滑動，因此泵缸被滑閥環(huán)及閥桿分成兩個(gè)室，電機(jī)帶動軸按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)若一室逐漸擴(kuò)大，氣體就被吸入，同時(shí)另一室逐漸縮小最后氣體由排氣閥排出，如此循環(huán)不息而實(shí)現(xiàn)了泵的抽氣作用。排氣閥11主要由彈簧和被彈簧壓緊的閥門片等零件所組成，當(dāng)泵內(nèi)的氣體和泵油由于被壓縮，頂開排氣閥門片時(shí)，再經(jīng)過底座進(jìn)行油氣分離最后氣體由排氣口排出。

　　這種泵的潤滑是自動進(jìn)行的，油是被大氣壓力自泵底座經(jīng)油管壓至軸承壓蓋，再經(jīng)軸承進(jìn)入滑閥部件和泵缸。這樣真空油既能潤滑、又能起密封作用，最后油被排出排氣閥和氣體一同回到底座?；y泵與旋片泵相同，也有單級與雙級之分。前者極限真空度只能達(dá)到7X10-1Pa左石，而后者可達(dá)7X10-2Pa. 5往復(fù)式真空泵5.1結(jié)構(gòu)和工作原理往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和工作原理如2所示，圖中a）為單作用泵（，b）為雙作用泵。圖中主要部件有氣缸1及在其中做往復(fù)直線運(yùn)動的活塞2，活塞的驅(qū)動是用曲柄連桿機(jī)構(gòu)3包括十字頭）來芫成的。除上述主要部件外還有排氣閥4和吸氣閥5等重要部件，以及機(jī)座、曲軸箱、動密封和靜密封等輔助部件。

　　運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在電動機(jī)的驅(qū)動下通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用，使氣缸內(nèi)的活塞做往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)從左端向石端運(yùn)動時(shí)，由于氣缸的左腔體積不斷增大，氣缸內(nèi)氣體的密度減小而形成抽氣過程，此時(shí)被抽容器中的氣體經(jīng)過吸氣閥5進(jìn)入泵體左腔。當(dāng)活塞達(dá)到最石位置時(shí)氣缸左腔內(nèi)就芫全充滿了氣體。接著活塞從石端向左端運(yùn)動（此時(shí)吸氣閥5關(guān)閉。氣缸內(nèi)的氣體隨著活塞從石向左運(yùn)動而逐漸被壓縮，當(dāng)氣缸內(nèi)氣體的壓力達(dá)到或稍大于一個(gè)大氣壓時(shí)，排氣閥4被打開（將氣體排到大氣中芫成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞再自左向石運(yùn)動時(shí)，又重復(fù)前一循環(huán)，如此反復(fù)下去，被抽容器內(nèi)最終達(dá)到某一穩(wěn)定的平衡壓力。

　　雙作用泵在氣缸兩端均有吸排氣閥。當(dāng)活塞向下運(yùn)動時(shí)，上邊的吸氣閥吸氣，排氣閥關(guān)閉；下邊的排氣閥排氣吸氣閥關(guān)閉。當(dāng)活塞向上運(yùn)動時(shí)，下邊的吸氣閥吸氣（非氣閥關(guān)閉上邊的排氣閥排氣吸氣閥關(guān)閉。

　　活塞往復(fù)一次實(shí)現(xiàn)兩次吸排氣過程，在同樣泵腔容積的情況下<抽速比單作用泵提高一倍。

　　5.2使用往復(fù)泵如3所示在啟動時(shí)應(yīng)檢查其旋轉(zhuǎn)方向是否正確。往復(fù)泵的工作環(huán)境要保持清潔、干燥，溫度變化不大。冬天環(huán)境溫度如果低于5C，停車后應(yīng)將冷卻水套里的水放出以免溫度降低到零度時(shí)凍裂泵體。

　　往復(fù)泵只能抽清潔干燥的空氣運(yùn)轉(zhuǎn)1h后，須檢查活塞、活塞環(huán)、導(dǎo)軌、氣閥、軸承、十字頭及密封圈等摩擦部分的易損件，如有磨損應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。

　　6羅茨真空泵6.1工作原理羅茨真空泵是一種容積式真空泵，利用泵腔內(nèi)工作室的容積變化產(chǎn)生抽氣作用。泵腔容積變化是通過一對具有特殊型線的轉(zhuǎn)子，在泵腔內(nèi)以同步等角速度作方向相反的旋轉(zhuǎn)造成的如4所示。轉(zhuǎn)子從a）開始，向b）位置旋轉(zhuǎn)是泵的吸氣過程，被抽氣體從吸氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子、泵體、端蓋構(gòu)成的空間旋轉(zhuǎn)到c）位置時(shí)吸氣終了，吸入的氣體為陰影面積A.與泵腔長度之積形成的容積V.，旋轉(zhuǎn)到d）位置，V.容積與排氣口相通轉(zhuǎn)子再旋轉(zhuǎn)時(shí)將氣體排出泵外，這時(shí)轉(zhuǎn)子的另一面與進(jìn)氣口相通又開始吸氣重復(fù)上述過程。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周一個(gè)轉(zhuǎn)子抽走兩個(gè)V.容積的氣體。兩個(gè)轉(zhuǎn)子抽走4個(gè)V.容積的氣體。

　　6.2運(yùn)轉(zhuǎn)特性從羅茨泵的工作原理可知，泵腔內(nèi)不發(fā)生氣體壓縮，因此可抽出水蒸汽等可凝性氣體。除直排大氣羅茨泵外一般羅茨泵均不能直排大氣，需要配置前級泵才能正常工作。制藥裝備中常用羅茨水環(huán)泵機(jī)組，羅茨旋片泵機(jī)組和羅茨滑閥泵機(jī)組。運(yùn)行時(shí)其特點(diǎn)是：為盡量使機(jī)組的體積小一些，可設(shè)法使待抽的蒸汽在進(jìn)入泵機(jī)組之前冷凝，剩下不可凝性氣體和微量殘余蒸汽，氣體降溫后在相同壓力下體積也減小。冷凝后所需抽氣量小相應(yīng)地泵也可以連的小一點(diǎn)。

　　由于羅茨泵的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間轉(zhuǎn)子與泵之間存在著間隙因此有返流存在，而這種返流受進(jìn)口壓力和出口壓力的影響，即使同一臺羅茨泵，使用不同的前級泵時(shí)，抽速會不相同極限真空度也會不同，前極泵極限真空度高時(shí)，羅茨泵機(jī)組的極限真空度也會高。

　　7結(jié)語本文從制藥裝備中經(jīng)常使用的幾類真空泵的工作原理入手對其運(yùn)轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了闡述，目的使從事應(yīng)用這些真空設(shè)備的人員有更系統(tǒng)的認(rèn)識，以使較芫美的與有的放矢地應(yīng)用這些真空設(shè)備。

　　楊乃恒主編。真空獲得設(shè)音第2版。北京：冶金工業(yè)出版社，2001.6徐成海主編。真空干燥。Vtol.徐成海等。真空干燥?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2004.1 4羅茨真空泵工作原理圖PA一吸入壓力PV―出口壓力V2―泵腔容積委員會委員，化工學(xué)會干燥學(xué)組成員研究方向真空干燥理論。