单级旋片泵一般极限压力只能达到 1.3Pa(个别可达 0.1Pa)，为什么极限压力不能再低呢？ 主要由于 ：

　　(1)泵的结构上存在有害空间(见图 6)，该空间中的气体是无法排除的。当旋片转过排气口 后，这一 部分气 体又被 压缩，经过转 子与泵 腔间的 缝隙又 回到吸 气空间 ，所以 每次总 有些气 体排 不尽。

　　图 8 描述了上述的气镇过程。ab 表示蒸汽吸入过程，蒸气的吸入压力为 Pv。对于气镇泵， 吸气终了后，稍加压缩至 b点，开始向泵腔内掺气，并压缩至排气压力 PT2，由 bc表示。然后 泵等压排出混合气体，由 cf 表示，对于非气镇泵，蒸汽吸入后被压缩到泵温时的饱和压力 PST， 以 bc 表示。泵继续压缩，蒸汽逐渐液化，其过程由 cd 表示。泵对液体(液化的蒸气及泵油)继续 进行压缩，使压力突然上升到达排气压力 PT2，如 de 所示。最后液体被排至油箱中，与泵油相混， 如 ef 所示。在掺气过程中，可凝性气体的压缩达到 c 点时，空气与蒸气混合物的全压力就已达 到排气压力，而此时，蒸气的分压力只达到 PST。但因全压力已达到排气压力，排气阀被推开进 行排气， 未凝结 的蒸气 保持气 体状态 被一起 排至泵 外。这 就是 气镇泵 的工作 原理。

　　当前大量使用的机 械真空 泵，即 使设计 得最好 ，相向 运动的 零件间 配合精 度即使 很高。在泵 达到极限真空时，也难 以阻止气体由低真空端向入口端“突破”返流。另外，由于泵在设计制 造及装配中不可避免地存在有害空间，这也降低泵的极限真空度。油封机械真空泵就是用油将 相 向运动的零部件和排气阀零件间密封起来；将有害空间充填，使得高压气体反 “突破”的机会少 得多，密 封性能 也就好 得多， 从而使 泵能达 到较高 的真空 度。

　　油封式旋转机械真 空泵按 照结构 型式可 分为定 片式、旋片式、滑阀式 、余摆 线式四 种。目前 ， 油封机械真空泵是国 内真空获得技术中应用最广的一种泵，它可单独用作低真空设备的排气用 泵，也可用作高真空排气时的前级真空泵。因此，它已在国民经济的很多部门，例如电真 空、 电子、轻化工 、钢铁 、有色 冶炼等 工业部 门中发 挥着越 来越大 的作用 。由于这 类泵均 装有气 镇装 置，故也可以抽除潮湿气体。但现在还不适于抽除含氧过高、有 爆炸性、对黑色金属有腐蚀性， 对泵密封 油起化 学作用 、及含 有颗粒 灰尘的 气体。

　　当转子在定子腔内 旋转时 周期性 地将进 气口方 面容积 逐渐 扩大而 吸入气 体，同时 逐渐缩 小排 气口一侧 的容积 将已吸 入的气 体压缩 并从排 气阀排 出。

　　排气阀浸在油里以 防止大 气流入 泵中。泵油通 过油孔 及排气 阀进入 泵腔，使泵腔 内所有 的运 动表面被 油覆盖 ，形成 了吸气 腔与排 气腔之 间的密 封。

　　用油来保持运动部 件的密 封、靠 泵腔容 积变化 而实现 抽气 的机械 真空泵 统称油 封机械 真空 泵。它们的工作原理都是 使泵腔工作室容积机械地增大和缩小而抽气。当泵腔内工作室容积变 得最小时 ，与泵 的入口 管道连 通，于 是气体 进入泵 吸入腔 ，一直 到吸入 腔容积 最大并 重新与 进气 口分开时 为止。 当容积 减少时 ，气体 被压缩 ，直到 气体的 压力 大于一 个大气 压，排 气阀被 打开， 将气体排 出。

　　由于大气中都含有 一定量 的水蒸 气，所 以泵工 作时所 抽除的 气体多 是某些 可凝性 气体和 永久 性气体的混合物。这种 混合气体在泵内被压缩排气的过程中，如果可凝性气体的分压力超过了 泵温下的饱和蒸气压，那么它们就会凝结并与泵油混合，随油一起循环。当它们返回到高真空 端 时又重新 蒸发变 成蒸汽 。随着泵 的运转 ，凝 结物不 断增加 ，使 泵的极 限真 空和抽 速降低 。当 抽除 的气体中湿度较大时，泵油的污染更加严重，使泵的密封、润滑和 冷却性能变差，以至于经常 更换新油 。

　　由于气镇方法主要 是防止 泵在压 缩过程 中蒸气 的凝结 ，所以 对那些 从气相 状态就 能溶解 在泵 油中的蒸 气的抽 除效果 就比较 差。

　　加装了气镇装置的 机械真 空泵，还有自 净化泵 油的作 用：当 泵油被 少量凝 结液污 染后，只要 将泵入口 封死， 然后打 开气镇 阀，经 一定时 间抽气 运转， 泵油 便能恢 复原来 的性能 。

　　(4—3) 式中：PL1 ——吸入气体中 永久性 气体的 分压力 ； PD——掺入气体中水 蒸气分 压力 其余同(4—1)式。 据(4 —3) 式分析可得出下 面几种 特例： A．掺入气体为永久性气体，PD =0，则有：(A) B．吸入气体全部为水蒸气，PL1 = 0，而 PD ≠ 0，则有：(B) C．若 PD = 0；PL1 = 0，则有(C) D．若 B = 0，即不掺入气体，则有(D) 说明在不掺气的情 况下， 泵本身 也有一 定抽除 可凝性 气体 的能力 。 从以上公式分析可 得出下 述结论 ； A．当泵吸入的水蒸气压力 P。增高时即水蒸气含量较多，此时所需掺入的气镇量应该相应 增加。但 气镇量 不宜过 大，过 大容易 产生串 气，影 响泵的 性能 。 B．当掺入的气镇量为定值时，为提高最大允许的吸入蒸气压力[Pυ ]，可用下面几种办法： a)减少被抽气体在泵腔内的压缩比，即降低排气压力 PT2。 b)适当提高泵的工作温度，即提高泵腔内水蒸气的饱和蒸气压力 PST。 c)尽量控制吸入气体的温度，提高泵入口处永久性气体压力 PL1。若吸入高温蒸气可先通过 前置冷凝 器使之 预先冷 却一部 分，然 后再进 入泵内 。 d)减低气镇气体中可凝性蒸气压力 PD，尽可能掺入干燥气体。 3）抽除水蒸气排出量 GD。 对于水蒸气的抽除量，取决于泵吸入口蒸气分压力 Pυ 和吸入口的抽气速率 S1。 当考虑泵入口状态 ，对尚 未凝结 的水蒸 气的抽 除量可 由气 体状态 方程导 出：(4 —4) 式中 R——气体普适常数，R = 8314.3 Pa·L/mol·K ； m——分子量，水为 18g/mol。 (3)气镇计算中主要参 数的选 择

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　　高速直联旋片真空 泵，简 称直联 泵。它 是旋片 泵的一 个新 型分支 产品。 老式的 旋片泵 出

　　现较早，是一种 结构 简单 ，应用 量大面 广的产 品。但是这 种老结 构的 旋片泵 转速低 ，大 都在 400r/min 左 右。采用皮带传动减速，因而体积大，重量重。欲使泵体小质轻，从泵的几何抽速 的计算理论中可知，当抽速一定时，其主要手段是提高泵的转速。欲提高真 空泵的 转速的主要 关键是必 须使直 接承受 高转速 负荷的 零件适 应这种 工况，即泵体 和旋片 的材质 及转子 的结构 应适 应转速提 高后的 工况。

　　为了提高泵的极限 真空度 ，除了提 高泵体 、转 子、旋片的 加工精 度 ，尽量 减少装 配间隙 和有 害空间以 外，最 有效的 办法是 将两只 单级泵 串接起 来，组 成双 级泵。

　　图 7 为双级泵的工作原理图。泵由两个工作室组成。两室前后串联，同向等速旋转，A 室是 B 室的前级，A 是低真 空级，B 是高真空级。被抽气体经高真空级(B 室) 进入前级，由排气阀排 出泵外。前级(A) 和单级泵 一样，随时有 油进入 泵腔，而高真 空级(B)仅在开始 工作时 存有少 量的 油，工作一段时间后，便没有油进入泵 腔了。当泵开始工作，且吸入气体的压力较高时(例如从 大气压力开始抽气)，气体经 B 室压缩，压力急增，则被压缩的气体的一部分直接从辅助排气阀 (1)排 出，另一部分则经由前级排出。

　　直联旋片泵采取由电动机直接驱动泵转子，把转速提高到 1400r/min 以上。这样可使泵的结 构紧凑； 体积显 著缩小 ；重量 减轻； 泵的抽 气性能 提高； 振动 和噪音 大大降 低。

　　为了从真空系统或 真空容 器中抽 除可凝 性气体 ，油封 式机 械泵普 遍设有 气镇装 置。

　　当气镇速率 B 为已知值时，相应地确定了一个最大允许的吸入水蒸气压力[Pυ ]

　　1965 年德国雷暴一海拉斯公司在原有旋片泵的基础上，对泵的结构、材料和工艺都作了重 大改进，试制成功了 高速直联旋片真空泵，为旋片泵的小型化、仪器化开辟了新的途径。到七 十年代初期，英国、美国、瑞士等国家也都相继有了直联泵系列产品。国内的许多生产厂家 从 七十年代中期至今先后试制成功了不同型号的直联泵，目前已有抽速从 0.5L/s～15L/s 的系列产 品。

　　假定：a．泵腔内气体是 按等温 压缩过 程进行 的；b．在排气 瞬时，可凝性 气体的 分压力 刚好 达到泵温 下的饱 和蒸气 压 ；c．被 抽气体 全部是 可凝性 蒸气 ；d．掺入气 体为干 燥气体 蒸气分 压为 零。

　　气镇法是防止蒸汽 凝结从 而避免 油污染 的有效 方法。这种方 法是将 室温干 燥的空 气经气 镇孔 进入泵的压缩腔中与被 抽气体相混合。当把这种混合气体压缩到排气压力时，由于掺气作用使 得其中的 蒸汽分 压能保 持在泵 温状态 的饱和 蒸气压 以下， 因而 蒸汽不 会凝结 而与其 它气体 一起 被排至泵 外。被 抽气体 中蒸汽 的含量 越多， 掺入的 干燥气 体量 就需越 多。

　　采取气镇方法，虽 然达到 了排除 蒸气的 目的，但由于 掺气增 加了大 气突破 漏入到 吸气端 的可 能性，因此对泵的抽速 与极限真空都有影响。泵在掺气过程中，其极限线 个数量级。一般在使用时，先使用气镇阀掺气排除可凝性气体。等到蒸气基本抽除后， 即 可关闭气 镇阀， 继续抽 气，经 过一定 时间后 ，就可 达到不 掺气 时泵的 极限真 空了。

　　目前，国内的许多研 究单位 和生 产厂家 正在设 计和生 产出抽 除水蒸 气和耐 腐蚀的 油封真 空泵 系列。随着 新技术 、新材 料的发 展和应 用，性能 更好的、能满足 各种 工业需 要的、适 应能力 强的 各种油封 机械真 空泵必 将生产 出来。

　　定片式真空泵的典型结构及工作原理如图 4 所示。在圆柱泵腔(1)内有旋转的偏心转子(2)， 在泵缸体上装有 可以上下滑动的定片(3)，借助于弹簧(4)的作用压向转子，将泵腔分隔成 A、B 两个空间。随着转子旋转角度不同，两个空间体积交替增大或缩小，从而完成 吸气和排气作用。

　　当泵工作一段时间后，B 室吸入的气体压力较低时，虽经 B 室的压缩，压力也达不到一个大 气压以上，排不开辅助排气阀(1)，则吸入的气体全部进入前级 A 室，经 A 室的继续压缩，由排 气阀(3)排出。

　　泵工作一段时间后，由于高真空级进气时压力大大降低，其出口压力也很小，这样 B 室进出 气口的压力差也较小， 被压缩气体返回的数量也相应减少；同时，后级泵中易蒸发的油分子不 断被前级 A 室抽走，油蒸气的分压减少了，因而双级泵的油污染比单级小，极限真空度将大大 提 高。国前的双级旋片真空泵的极限Байду номын сангаас力可 10-2pa，国外有的泵可达到 10-3Pa。

　　(2)由于在泵工作时， 泵腔的 吸气空 间与排 气空间 存在 着一定 的压力 差。当 排气空 间的气 体 被压缩得 很小时 ，它的 压力很 高，会 通过各 种可能 的途径 突破 到吸气 空间去 ，使泵 线)泵油在泵体内循环 流动过 程中会 溶解进 大量气 体和 蒸气。 在吸气 侧，因 为压力 较低， 溶 解的气体 又会跑 出来， 使泵的 真空度 不易提 高。

　　在泵的工作过程中 ，滑片 作垂直 往复运 动，并 在转子 表面上 滑动。弹簧是 通过一 直角形 杠杆 (5)与滑片发生作用。泵内的一切运动表面都覆盖着油层，形成吸气腔和 排气腔之间的油封。此 外，油还 充满了 泵腔内 的一切 有害空 间，以 消除它 们对极 限线．特点

　　定片式真空泵抽速较小，有单级、双级之分，双级泵的极限线Pa。泵的结构简 单、使用 寿命较 长和检 修容易 ，但由 于其工 作性能 不如旋 片泵 ，所以 目前已 经很少 生产和 应用。

　　如图 5 所示，单级旋片泵只有一个工作室。泵主要由定子、旋片、转子组成。在泵腔内偏心 地装有转 子，转子 槽中装 有两块 旋片，由 于弹簧 弹力作 用而紧 贴于缸 壁(转动后 还有旋 片离心 力)。 转子和旋 片将定 子腔分 成吸气 和排气 两部分 。