真空系統(tǒng)的組成課件

真空系統(tǒng)的組成12.1真空系統(tǒng)的形式真空系統(tǒng)是由真空容器和獲得真空、測量真空、控制真空等組件組成。一個較完善的真空系統(tǒng)由真空室、所需的真空泵或真空機組、真空測量裝置、連接導管、真空閥門、捕集器、其他真空元件及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。，經(jīng)過精心組裝而成的。真空系統(tǒng)的分類按工作壓力分：1、粗真空系統(tǒng)（工作壓力大于1330Pa）；2、低真空系統(tǒng)（工作壓力在1330~0.13Pa）；3、高真空系統(tǒng)（工作壓力在0.13~1.3×10-6Pa）；4、超高真空系統(tǒng)（工作壓力在1.3×10-6~1.3×10-10Pa）；5、極高真空系統(tǒng)（工作壓力低于1.3×10-10Pa）。按真空系統(tǒng)所要求的清潔程度分：1、有油真空系統(tǒng)（真空室有油蒸汽污染）；2、無油真空系統(tǒng)（真空室無油蒸汽污染）12.2真空機組真空機組是將真空泵與相應的真空元件按其性能要求組合起來構(gòu)成的油氣裝置。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。真空抽氣機組可以分為低真空抽氣機組、中真空機組、高真空機組、超高真空機組、無油真空機組等。真空機組的名稱以主泵命名。（1）低真空抽氣機組低真空抽氣機組的主要特點是工作壓力高、排氣量大，但油速比高真空機組低。多用于真空室的粗抽以及放氣量很大、工作壓力又高的真空輸送、真空浸漬、真空過濾、真空干燥、真空脫氣（鋼水處理）等裝置中。地真空抽氣機組的主泵常用往復式真空泵、油封式機械泵、干式機械泵、水噴射泵、水蒸汽噴射泵、水環(huán)泵，分子篩吸附泵、濕式羅茨泵等直排大氣真空泵，使用低真空抽氣機組，還需要根據(jù)被抽氣體清潔程度、濕度或其他特殊要求，配置必要的除塵器、水氣分離器，油水分離器、干燥阱的部件。常用機組形式圖為有擋油阱的低真空機組。雙擊水環(huán)泵和大氣噴射泵串聯(lián)組成的機組極限壓力1300Pa。工作時，先開動水環(huán)泵，以獲得大氣噴射泵所需的預壓力，使大氣噴射泵的進氣口與出氣口之間有壓力差，大氣便通過噴射進入泵內(nèi)形成高速運動氣流，將被抽氣體吸入，經(jīng)擴壓器被水環(huán)泵排走。該機組適用于真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空浸漬、真空干燥、真空冷凍等工藝過程（2）中真空抽氣機組中真空抽氣機組常用的主泵有油增壓泵、羅茨泵（機械增壓泵）等機組適用于需要大抽速和獲得真空的各種真空系統(tǒng)中?？蓮V泛用于鍍膜機、真空冶煉、真空熱處理、化工、醫(yī)療、‘電工、焊接等行業(yè)。（b）羅茨泵+水環(huán)泵機組圖為羅茨泵+水環(huán)泵機組，他適合抽出含有大量水蒸氣的氣體，如真空濃縮、真空干燥，特備適宜于弱酸性氣體及含有少量細微粉塵氣體的抽除。（c）雙羅茨泵為主泵的中真空機組為了提高真空機組的抽氣性能，達到較低的極限壓力和改善在地入口壓力時的抽速特性及對大型真空機組配用較小規(guī)格的前級泵，可以組成由兩個羅茨泵串聯(lián)作為主泵的三級抽氣機組。如上兩圖所示右圖為雙級羅茨泵和一級水環(huán)泵（水環(huán)泵的極限壓力p0=6700Pa）級氣鎮(zhèn)式油封機械泵聯(lián)合機組，極限壓力可達10-2Pa。當需要大量抽除水蒸氣時，關(guān)閉閥門7，用水環(huán)泵做粗抽泵和前級泵，當水蒸氣分壓到300~1300Pa后，關(guān)閉閥5，打開閥7，用氣鎮(zhèn)式油封機械泵聯(lián)合機組做前級泵。（1）預抽泵。預抽泵（初抽泵）主要用來抽出真空室內(nèi)的大量氣體，使真空室內(nèi)的氣體壓力由大氣壓力降到主泵能夠啟動工作時的真空度，因此，要求預抽泵所達到的壓力小于主泵的啟動工作壓力，機組所選用預抽泵的抽速大小由粗抽時間決定。為了提高真空機組的利用率，預抽泵可以兼做前級泵用，兩種不同抽氣功能直接靠真空閥門來分隔和切換。（2）維持泵。由于擴散泵和油增壓泵啟動時間長，在周期性操作的真空設備中，當真空室裝料和卸料的時候，往往為了縮短工作周期而不停止主泵，將高真空閥門和前幾級管道閥門關(guān)閉，使主泵仍處于工作狀態(tài)。由于閥門等總是有極少量的漏氣和表面放氣，經(jīng)過一定時間主泵腔內(nèi)的壓強增加，超過泵工作液的最大允許壓強而使泵油蒸汽氧化。為了解決這個問題，一個辦法是用前級泵繼續(xù)抽出主泵中的氣體，但此時主泵內(nèi)排除的氣體量很小，出現(xiàn)前級泵大馬拉小馬，浪費能量。為此可采用另一個辦法，停止前級泵工作，關(guān)閉前級泵管道閥門，在主泵出口處設置維持泵或貯氣罐，這樣就可以保證技能排除主泵內(nèi)的氣體，又可以節(jié)省能源消耗。貯氣罐不能做的很大，他只能用在以擴散泵為主泵的小型真空機組上。而維持泵可用在配置大型主泵的真空機組中（3）貯氣罐。小型擴散泵高真空抽氣機組通常配置有貯氣罐，設置在擴散泵和前級泵之間，貯存擴散泵排除的氣體，設置貯氣罐的原因有：1、系統(tǒng)防振的需要。2、為了縮短工作周期。3、為防止真空室內(nèi)瞬間時大量放氣影響擴散泵正常工作。4、用于穩(wěn)定擴散泵出口壓力。（4）超高真空抽氣機組超高真空抽氣機組工作在10-6~10-10Pa超高真空壓力范圍，除了要求真空室的材料出氣率很低、漏氣率很小、內(nèi)經(jīng)受200~450℃高溫烘烤外，對機組的要求還有：（1）主泵的極限真空要高，至少在10-6~10-8Pa以上；（2）在超高真空的工作壓力范圍內(nèi)主泵具有一定的抽速；（3）機組的主泵或主泵進氣口以上部分能承受200~450℃的高溫烘烤；（4）來自主泵的返流氣體（包括工作液蒸汽及解析的氣體）的分壓力要足夠低；（5）對被抽氣體選擇性強的主泵，要配備足夠大的輔助泵；（6）機組主泵進氣口以上的管道、閥門等部件，材料的選擇和蜜蜂要特別慎重。一般采用出氣率較低的不銹鋼和采用金屬密封材料，以耐高溫烘烤。2、低真空系統(tǒng)用低真空泵（如油封式機械泵）給真空室排氣，即可組成低真空系統(tǒng)。3、中真空系統(tǒng)中真空系統(tǒng)一般是有兩個以上的真空泵串聯(lián)組成的（1）油增壓泵串聯(lián)油封機械泵組成的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作壓力范圍為1.33~1.33×10-1Pa。其優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，抽氣能力大，振動小，工作穩(wěn)定可靠，維修方便。缺點是預抽時間比羅茨泵系統(tǒng)長。（2）羅茨泵串聯(lián)油封機械泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作電壓范圍為1.33~1333Pa.優(yōu)點是抽氣能力大，啟動快，預抽時間短。缺點是工作時噪聲較大。右圖為典型示意圖（3）羅茨泵串聯(lián)小型羅茨泵（中間泵），再串聯(lián)機械泵的真空系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力范圍為0.33~1333Pa.該系統(tǒng)不但具備了羅茨泵系統(tǒng)的特點，而且加寬了工作壓力范圍和最佳壓力縮比。（4）羅茨泵串聯(lián)水環(huán)泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合于排除灰塵較多的應用設備上。4、高真空系統(tǒng)工作壓力范圍在1.33×10-2~1.33×10-3Pa。（1）擴散泵串聯(lián)機械泵的真空系統(tǒng)。如右圖，此系統(tǒng)可獲得1.33×10-2~1.33×10-5Pa的真空度，一般用在工作時放氣量比較小的應用設備上。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。缺點是系統(tǒng)啟動慢，預抽時間長。擴散泵的油蒸汽容易返流到真空室中去。（2）擴散泵串聯(lián)油增壓泵，在串聯(lián)油封機械泵的真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)的預抽時間短，但啟動較慢。（3）擴散泵串聯(lián)羅茨泵（機械增壓泵），在串聯(lián)機械泵的真空系統(tǒng)。他的啟動慢，但預抽氣時間短（2）渦輪分子泵串聯(lián)機械泵的真空系統(tǒng)。右圖為該系統(tǒng)。此系統(tǒng)不烘烤可獲得10-6Pa的真空度，烘烤后可達到10-8Pa。該系統(tǒng)的特點是比較清潔，可構(gòu)成無油超高真空系統(tǒng)。（3）濺射離子泵無油超高真空系統(tǒng)。右圖為該系統(tǒng)原理圖。以濺射離子泵為主泵，使用兩個分子篩做預抽泵，其中一個分子篩泵用來抽走真空室和濺射離子泵中的大氣壓下的氣體，另一個用來抽走烘烤機離子泵啟動時放出來的氣體（4）低溫泵超高真空系統(tǒng)。用低溫泵作為主泵，并聯(lián)或串聯(lián)分子篩吸附泵（做預抽真空泵）。該系統(tǒng)也可以用機械泵作為預抽真空泵，但必須在油封機械泵的入口管路上設置油蒸汽捕集器（4）組合超高真空系統(tǒng)。對于默寫有特殊要求的真空系統(tǒng)，如對于既要求得到超高真空或無油超高真空，有同時滿足粗抽需要及能應付工藝過程中放出來的大量氣體這樣的系統(tǒng)，可采用組合式系統(tǒng)來滿足要求。原理如右圖。主泵為濺射離子泵，為了提高真空度及排走蒸發(fā)材料時產(chǎn)生的大量氣體，配有鈦升華泵。極限真空度可達6.67×10-7Pa。用分子篩泵做主泵的預抽泵。此外，系統(tǒng)還配有媳婦經(jīng)-機械泵粗抽系統(tǒng)，在壓力大于1333Pa時，機械泵不易返油，用機械泵直接抽真空室，壓力低于以后，機械泵阱吸附阱從旁路抽真空室12.4真空系統(tǒng)的基本操作規(guī)則（1）啟動油封機械泵時，首先要保證轉(zhuǎn)自運動方向正確，而且油位合乎要求。（2）油封機械泵停止后，應立即將機械泵入口通大氣，防止因壓差使泵腔內(nèi)的泵油進入到系統(tǒng)中（3）不要用機械泵吧高真空室直接抽至低于13Pa的壓強，否則機械泵的油蒸汽會進入發(fā)哦高真空室內(nèi)。因為在壓強低于13Pa時會出現(xiàn)分子流流態(tài)，有蒸汽分子將返流到真空室內(nèi)而造成污染。如果在機械泵與真空室之間設有冷凝捕集阱，則允許機械泵抽到13Pa一下的壓強，此時補集阱可防止油蒸汽返流進入到真空室內(nèi)。（4）不要使油封機械泵在大氣壓強下或較高壓強下連續(xù)長時間工作，否則點機會過熱，而且泵會出現(xiàn)噴出油霧現(xiàn)象。（5）在擴散泵通大氣之前，應將泵油冷卻到油的安全溫度，防止高溫下泵油出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。（6）蒸汽流泵在加熱之前，應先供給冷卻水。該泵應該配備熱保護繼電器，當發(fā)生停水事件時，能立即使加熱器斷電，并關(guān)閉泵入口閥門防止泵液因溫度過高而惡化和返流污染真空室。（7）由于在泵開始工作和泵停止加熱階段，擴散泵油返流特別厲害，因此在開泵前和停泵前應將擴散泵入口閥門關(guān)閉，可以防止擴散泵油返流回真空室去。（8）不要在壓強高于10-2Pa時給阱加入液氮，這樣導致凝結(jié)很多水汽。在使用前要把液氮阱的貯液罐中的所有水凝也都清除掉，以避免水凍結(jié)想阱的下部。當達到高真空后，應給阱加注液氮達到較高液面，大量捕集氣體。（9）