不同的真空系统需要不同的真空度,因此通常需要由一组真空单元来完成,即,在不同压力范围内工作的真空川源水泵是串联连接的。高真空侧的真空泵可以满足系统的真空要求,而低真空侧的真空泵则直接排放到大气中。显然,最简单的真空装置是直接排放大气的真空泵。但是,高真空系统通常需要三级单元,而中真空系统通常需要两级单元。
高真空泵和低真空泵难以形成有效的高真空单元。有几个原因。交通的连续性就是其中之一。高真空泵具有前级耐压性的局限性,也就是说,如果前级高于一定压力,则泵将无法正常工作。当当前级泵达到该临界压力时,泵速通常会降低,因此前级泵的排气流量可能小于主泵的排气流量。流量的这种不一致性破坏了流量连续性的要求,并不可避免地导致真空单元无法正常工作。但是,如果在高真空泵和低真空泵之间连接一个中间真空泵,则它可以起到连接作用,流量是连续的,并且每个泵都可以在最佳状态下工作。罗茨泵可以在中等真空范围内工作,是最合适的,所以又称罗茨增压泵,因为其压缩比不高,仅能连接几Pa至几百Pa的范围。当三级高真空装置进入更高的真空度时,主泵的排气流量明显减少。此时,只能通过较小的前泵才能保持泵送的连续性。这是实际应用中常用的方法,可以减少单元的能耗。
高真空单元经常需要第三单元的另一个原因是由于高真空泵的吸入压力的限制。所有泵都具有初始工作压力,而传统的高真空泵的压力在几Pa范围内。因此,必须将前级泵预抽至主压力泵才能开始工作。但是直接空气的第一级泵在此压力下抽气通常会花费很长时间,因为抽气速度会随着压力的降低而降低,特别是对于具有周期性抽气的真空机组而言,达到工作真空度的时间为需要。预抽气时间越长,进入工作真空度的时间越长,因此增加了真空度。台中真空泵与前级低真空泵配合使用,可在短时间内达到主泵的工作压力,使系统能尽快进入工作压力,确保设备效率。
罗茨泵和机油增压泵可用作中真空泵。分子增压泵具有很高的压缩比,这不仅使其能够获得清洁的真空,而且还具有出色的高真空性能。同时,它在中等真空范围内也具有超强的抽吸能力。这使得分子增压泵成为目前唯一具有中等和高真空性能的真空泵,因此它仅需与低真空泵配合即可形成性能可与三级单元媲美的高真空单元。具体地,由于分子增压泵的高耐压性,可以使前泵易于处于高流量状态,而分子增压泵的高吸入压力减轻了前泵的预泵负担。分子增压泵可以在100-50Pa下工作。从大气压到此压力,以前的泵基本上遵守每经过一段时间将压力降低一个数量级的规则。因此,该单元可以具有高的泵送效率。简化高真空装置并取消罗茨泵是分子增压泵的另一个优势。对于大型高真空应用设备,还可以适当增强前泵的预泵送能力,以进一步缩短泵送时间。由于预抽气时间与整个排气过程相比非常短,因此前泵的使用时间也非常短,因此可以用作多套设备的预抽气功能,这通常非常现实。这大大简化了真空单元的大规模应用。
在某些中真空应用中,有必要输入10-1Pa的范围,这对于罗茨泵的第二级装置很难实现,而与罗茨泵的第二级串联的第三级装置可以 将真空度提高一个数量级并输入10-1Pa,因此第三级单元也常用于中等真空应用。 由于分子增压泵可以在10-1Pa的压力下完全抽气,因此它也可以代替三级中压真空装置中的两级罗茨泵。 一般而言,在中真空的低端压力范围内可以长时间工作的罗茨泵可以完全替代分子增压泵。 在中等真空的高端压力范围内长时间工作的罗茨泵应该相对较少,因为在此压力范围内的前级川源水泵通常具有很强的抽速。
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