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真空泵的工作原理

2014-07-12 08:21

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真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为:利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展,真空泵的种类已发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽,大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求,由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽,因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围,只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求,使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要,有时将各种真空泵按其性能要求组合起来,以机组型式应用。 各种真空泵的工作原理 水环式真空泵/液环真空泵工作原理 水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。 水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。 在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。 综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。 罗茨泵的工作原理 罗茨泵在泵腔内,有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上,由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙,可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外,还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度,可将罗茨泵串联使用。 罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内,再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态,所以,在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘,v0空间与排气侧相通时,由于排气侧气体压强较高,则有一部分气体返冲到空间v0中去,使气体压强突然增高。当转子继续转动时,气体排出泵外。 旋片式真空泵工作原理 旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。 旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体,若附有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的,对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。 旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级,就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得较高的真空度。 旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1(Pa)下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。
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20L旋转蒸发器具有操作控制简便的自动上下升降装置,手触上升键主机上升,手触下降键主机下降,手离键即停,操作控制方便。另备有应急手轮,当升降马达发生故障时,将手轮转动,主机也能上升或下降。它的温度由数字显示,控制由金属探头传感器来实现,当传感器插入加热槽内,水温达到预温度时会自动切断加热器电源,当水温低于预选温度时会自动接通加热电源,如此交替来控制水温,恒温、温控表拨位开关百位数必须置O位。 20L旋转蒸发器的减压蒸馏实验: 1、必须用胶管与冷凝水龙头连接,用真空胶管与真空泵相连。先将水注入加热槽。这里要注意,最好是用纯水,自来水要放置1-2天才能用。 2、调正主机角度:只要松开主机和立柱连结螺钉。主机即可在0-45度之间任意倾斜。 3、接通冷凝水,接通电源220V/50Hz,与主机连接上蒸发瓶,打开真空泵使之达一定真空度松开手。 4、调正主机高度:按压下位于加热槽底部的压杆,左右调节弧度使之达到合适位置后手离压杆即可达到所需高度。 5、打开调速开关,绿灯亮,调节其左侧旁的转速旋钮,蒸发瓶开始转动。打开调温开关,绿灯亮,调节其左侧旁的调温旋钮,加热槽开始自动温控加热,仪器进入试运行。温度与真空度一到所要求的范围,即能蒸发溶剂到接受瓶。 6、20L旋转蒸发器待蒸发完毕,首先关闭调速开关及调温开关,按压下压杆使主机上升,然后关闭真空泵,并打开冷凝器上方的放空阀,使之与大气相通,取下蒸发瓶,蒸发过程结束。

双层玻璃反应釜作为现代精细化工、生物制药和新材料合成的理想教学、实验、中试、生产设备,在国内市场中蕴含着巨大的潜力。是常用的生化仪器,广泛地被现代精细化工,生物制药,科研实验等行业所选用。其可在恒速,恒力,恒温的条件下做浓缩、蒸馏、回留、分离、提纯反应。内层放置反应溶媒可做搅拌反应,夹层通过冷热源(冷冻液、水、导热油)循环,可使内层实现恒温加热或冷却反应,可控制反应溶媒的蒸馏与回流。   工作原理:   通过双层反应釜夹层,注入恒温的(高温或低温)热溶媒体或冷却媒体,对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷,并且可以提供搅拌。物料在反应釜内进行反应,并能控制反应溶液的蒸发与回流,反应完毕,物料可从釜底的出料口放出,操作极为方便。是现代化学小样,中样实验、生物制药及新材料合成的理想设备。 仪器的安装说明:   1、打开包装后,按照装箱清单检查本机的主要配件是否齐全。   2、将不锈钢管与固定件按照附图所示组装框架。   3、将电气箱安装在右后立杆顶端并旋紧螺钉,插上五芯插头。真空表安装在左后端,拧紧螺钉即可。   4、根据使用高度,将釜圆形托架固定在立杆滑块上,釜放在托架上,半圆型抱箍用于固定釜颈部分别插入立杆滑块,合拢后拧紧固定螺丝,安装时注意反应釜主体垂直。   5、搅拌棒固定在电机主轴的齿环夹头上,搅拌棒穿过盖中间旋转轴承,拧紧专用连接器,然后调整电机的位置,注意垂直同心度。   6、立杆上的滑块是固定调节不同方向及高低的不锈钢多用夹子。   7、釜盖上左边40#标口为加料口连接恒压漏斗,右边50#球磨口插蛇型回流冷凝器,中前方24#标口为温度计套管口,帽子后方为34#标口为多功能备用口,底部设有放料阀门,釜身上下分别为循环液进出口。下口接循环液进口,上口接循环液回流口。   8、安装玻璃仪器时必须清洁,各接口处用凡士林涂抹,以防止玻璃抱死现象出现,然后涂上真空脂以防漏气。   9、按下万向轮固定装置,进行搅拌,如果搅拌稳定,说明调试已好。   养护方法:   1、电气部分切不可进水,严禁受潮;   2、停机后拧松各聚四氟开关,长期静止在工作状态会使聚四氟活塞变形;   3、每次使用完毕必须用软布擦净留在机器表面的各种油迹,污渍,溶剂剩留,保持清洁;   4、仪器损坏必须采购原厂正宗配件,随意使用其他配件对机器会造成致命的损害;   5、双层玻璃反应釜使用之前仔细检查仪器,玻璃瓶是否有破损,各接口是否吻合,注意轻拿轻放;   6、对仪器做任何修理或检查时,一定要先切断电源,水源。注明,本设备属于易碎产品,请使用者在使用时小心轻放;   7、定期对密封圈进行清洁,方法是:取下密封圈,检查轴上是否积有污垢,用软布擦干净,然后涂少许真空脂,重新装上即可,保持轴与密封圈滑润。

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玻璃反应釜分为单层玻璃反应釜、双层玻璃反应釜以及三层玻璃方应釜。玻璃反应釜的主要工作原理是反应物料在密闭的玻璃容器内,在特定的恒温条件下,反应物料在常压或者负压下进行的各类反应。 当下玻璃反应釜在化学仪器领域中被广泛宣传和使用,单层玻璃反应釜在这样的趋势下,也被大众所熟知,现在让我们具体了解下单层玻璃反应釜做实验是怎么进行的。 单层玻璃反应釜通过电热套、水浴锅对玻璃反应釜体进行加热,使反应釜内的反应物料在恒温条件下进行搅拌,发生反应。单层玻璃反应釜具有除了具有所有玻璃反应釜所需要的系统外,还包含了加热浴锅。在搅拌反应物料的同时,水浴锅对玻璃釜内进行加热,在负压的状态下可以提高蒸馏效率,此时就需要连接需要的循环水式多用真空泵,物料蒸汽通过玻璃蛇型冷凝盘管时冷却成液体,回流到玻璃釜内,如果反应已经完成也可以通过回流弯头下部的聚四氟乙烯阀门进行反应物回收。反应完成后,单层玻璃反应釜的釜盖,连同电器部分机械升降(升降模式分为手动升降、电动升降),玻璃釜体可以随意随意旋转,方便釜内的反应物倾斜倒出。 单层玻璃反应釜采用高硼硅玻璃,膨胀系数为3.3,同时玻璃材质性能稳定,不易与反应物料产生化学反应,避免了因为仪器材质问题导致反应物料变质、实验失败、实验结果变化等问题;搅拌系统中使用不锈钢和聚四氟乙烯材料,使用强度高,耐腐蚀强,搅拌平稳,搅拌杆采用陶瓷轴承,机械密封,防止搅拌杆掉屑;恒温浴锅锅底使用K型传感器和不锈钢探温棒,液晶显示屏,使用时温度控制精细,快速的,准确的传递温度;电子无极调速,可通过旋钮微调,使用方便。 单层玻璃反应釜使用过程中可以配置真空装置或者冷却装置加速反应,减少实验所需要的时间,节约时间。在实验过程单层玻璃反应釜可以满足实验的话,不建议另外考虑使用双层玻璃反应釜,可以适当的减少成本的投入。

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