真空泵的选择说明

选用真空泵时,需要注意下列事项: 
    1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如:真空镀膜要求1×10-5
mmHg的真空度,选用的真空泵的真空度**少要5×10-6
mmHg。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。 
    2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围,如:扩散泵为10-3~10-7
mmHg,在这样宽压强范围内,泵的抽速随压强而变化,其稳定的工作压强范围为5×10-4
~5×10-6
mmHg。因而,泵的工作点应该选在这个范围之内,而不能让它在10-8
mmHg下长期工作。又如钛升华泵可以在10-2
mmHg下工作,但其工作压强应小于1×10-5
mmHg为好。 
    3、真空泵在其工作压强下,应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。 
    4、正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气,因而,有时选用一种泵不能满足抽气要求,需要几种泵组合起来,互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速,但不能抽氦,而三极型溅射离子泵,(或二极型非对称阴极溅射离子泵)对氩有一定的抽速,两者组合起来,便会使真空装置得到较好的真空度。另外,有的真空泵不能在大气压下工作,需要预真空;有的真空泵出口压强低于大气压,需要前级泵,故都需要把泵组合起来使用。 
    5、真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时,应该选各种无油泵,如:水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格,可以选择有油泵,加上一些防油污染措施,如加冷阱、障板、挡油阱等,也能达到清洁真空要求。 
    6、了解被抽气体成分,气体中含不含可凝蒸气,有无颗粒灰尘,有无腐蚀性等。选择真空泵时,需要知道气体成分,针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体,应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备,如冷凝器、除尘器等。 
    7、真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。如果环境不允许有污染,可以选无油真空泵,或者把油蒸气排到室外。     8、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许,应选择无振动的泵或者采取防振动措施。 
    9、真空泵的价格、运转及维修费用。 
水环式真空泵的选择 
一、泵类型的确定 
  泵的类型主要由工作所需的气量、真空度或排气压力而定。   泵工作时,需要注意以下两个方面: 
 尽可能要求在高效区内,也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。  
 
应避免在**大真空度或**大排气压力附近运行。在此区域内运行,不仅效率极低,而且工作很不稳定,易产生振动和噪音。对于真空度较高的真空泵而言,在此区域之内运行,往往还会发生汽蚀现象,产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏,以致泵无法工作。根据以上原则,当泵所需的真空度或气体压力不高时,可优先在单级泵中选取。如果真空度或排气压力较高,单级泵往往不能满足,或者,要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量,即要求性能曲线在较高真空度时较平坦,可选用两级泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可选用水环-大气泵或水环-罗茨真空机组作为抽真空装置。 二、根据系统所需的气量选择真空泵 
  初步选定了泵的类型之后,对于真空泵,还要根据系统所需的气量来选用泵的型号。 关于真空泵的抽速选择及抽气时间计算可参照我公司网页 真空计算公式。   
  面对各种型式的水环式真空泵及压缩机,我们特将其各自特点收集如下,以利于用户选型

1、玻义尔定律 
体积V,压强P,P·V=常数 
一定质量的气体,当温度不变时,气体的压强与气体的体积成反比。 
即P1/P2=V2/V1 2、盖·吕萨克定律 
当压强P不变时,一定质量的气体,其体积V与**温度T成正比: 
V1/V2=T1/T2=常数 
当压强不变时,一定质量的气体,温度每升高(或P降低)1℃,则它的体积比原来增加(或缩小)1/273。 
3、查理定律 
当气体的体积V保持不变,一定质量的气体,压强P与其**温度T成正比,即: 
P1/P2=T1/T2  
在一定的体积下,一定质量的气体,温度每升高(或降低)1℃,它的压强比原来增加(或减少)1/273。 
4、平均自由程: 
λ=(5×10-3
)/P (cm) 
5、抽速: 
S=dv/dt (升/秒)或 S=Q/P 
Q=流量(托·升/秒) P=压强(托)  V=体积(升) t=时间(秒) 
6、通导: C=Q/(P2-P1) (升/秒) 
7、真空抽气时间: 
对于从大气压到1托抽气时间计算式: t=8V/S (经验公式) 
V为体积,S为抽气速率,通常t在5~10分钟内选择。  
8、维持泵选择:
S维=S前/10 
9、扩散泵抽速估算: 
S=3D2 (D=直径cm) 
10、罗茨泵的前级抽速: 
S=(0.1~0.2)S罗 (l/s) 
11、漏率: 
Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1) Q漏-系统漏率(mmHg·l/s) V-系统容积(l) 
P1-真空泵停止时系统中压强(mmHg) P2-真空室经过时间t后达到的压强(mmHg) t-压强从P1升到P2经过的时间(s) 
 
12、粗抽泵的抽速选择: 
S=Q1/P预 (l/s) S=2.3V·lg(Pa/P预)/t S-机械泵有效抽速 
Q1-真空系统漏气率(托·升/秒) P预-需要达到的预真空度(托) V-真空系统容积(升) t-达到P预时所需要的时间 Pa-大气压值(托) 
13、前级泵抽速选择: 
排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等,它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值,选用的前级泵必须能将主泵的**大气体量排走,根据管路中,各截面流量恒等的原则有: PnSg≥PgS 或 Sg≥Pgs/Pn 
Sg-前级泵的有效抽速(l/s) 
Pn-主泵临界前级压强(**大排气压强)(l/s) Pg-真空室**高工作压强(托) 
S-主泵工作时在Pg时的有效抽速。(l/s) 
14、扩散泵抽速计算公式:
S=Q/P=(K·n)/(P·t)(升/秒) 式中:S-被试泵的抽气速率(l/s) n-滴管内油柱上升格数(格) t-油柱上升n格所需要的时间(秒) P-在泵口附近测得的压强(托) K-滴管系数(托·升/秒) K=V0·(L/n)·(Υ0/Υm)+Pa△Vt 
其中V0-滴管和真空胶管的原始容积(升) L-滴管刻度部分的长度(mm) n-滴管刻度部分的格数(格) Υ0-油的比重(克/厘米3) Υm-汞的比重(克/厘米3) Pa-当地大气压强(托) 
△Vt-滴管的刻度上的一格的对应的容积(升/格) 
15、旋片真空泵的几何抽速计算公式: 
S=πZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s) 
式中:Z为旋片数,n为转速(转/分),L为泵腔长度,D为泵腔直径,d为转子直径(cm),Kv为容积利用系数(一般取95%)。 
16、O型橡胶槽深B=0.7D 
D为橡胶直径,槽宽C=1.6B 
17、方形橡胶槽深B=0.8A 
A为方形橡胶边长,槽宽C=1.67B