EPIC午餐和学习系列:真空泵

欧宝娱乐官网在线登录设计那制造和安装完整的模块化过程系统．很多时候，这些模块化的过程系统涉及真空泵的使用。EPIC模块化工艺组织了一次午餐，并学习了真空泵，以更新和扩展我们的工艺工程师对这一关键工艺设备的知识。

图希尔和Ipeg.在Kinny真空泵上享用午餐，了解ePIC的流程工程师，涵盖真空泵能力和品种。史诗与各种真空泵制造商和供应商一起工作，而不仅仅是Kinney泵。类似的信息可以从其他真空泵制造商和供应商中找到，包括Haggedorn和Gannon，Grainger，Dekker，Edwards，Venturi等。史诗通过这篇博客展示了真空泵的历史，现代类型和公共用途用于真空泵，以及由Tuthill提供的真空泵选择指南的概要。

真空泵的历史

• • 早期历史：真空泵的早期实验

  • 1850 – 1900：真空泵技术爆炸

  • 1900 - 1950年：工业的真空泵开发

  • 1950年至今：现代泵开发

早期历史

真空泵的历史始于17^th世纪。真空泵是17世纪其他几项著名发明之一^th包括摆钟、望远镜、温度计、气压计和显微镜。

真空泵的制造者是抽吸泵，据思想是由1206 A.D的阿拉伯工程师发明的。在雷根的RENERI中，在1631年提出了真空的初步实验。在1640年，第一个实际创造真空的实验是由Gasparo Berti与水道仪和后来的vincenzioViviani和/或Evangelista Toricelli（关于世卫组织设计并在玻璃管中设计和进行实验的辩论）。Blaise Pascal还进行了实验，以进一步证明在Toricelli实验中产生真空。

在1600年代，罗马教皇的实验被认为是令人厌恶的，并且在他的统治下的国家是非常危险的。这是在双罂粟期间，所以涉及真空的实验在改革的国家和法国进行，因为法国教皇对大多数由罗马教皇拒绝的东西是同情的。

第一台真空泵是由奥托·冯·盖里克在16世纪40年代末发明的。他的第一个实验是用一个填塞的木桶，他用它快速地把水抽出来。可以听到空气从木桶的孔隙中涌出，填满了空位。在他的第二个实验中，他将一个铜球连接到泵上，直接将水抽出来。在第一次尝试清空铜球的过程中，它在接近空球时崩溃，冯·盖里克将其归因于大气压力。在第二轮实验中，制作了一个更精确的球形容器，这次是成功的。

奥托·范·盖里克最著名的真空实验是1654年进行的马格德堡半球实验，在该实验中，他证明了如果从一个整体上移除空气（创造真空），那么任何力量都无法将整个的两半分开。Van Guericke证明了这一点，他向我们展示了马队无法将两个被抽真空的半球分开。

卡斯珀·肖特（Casper Schott）于1657年出版了一本书，详细介绍了冯·盖瑞克（von Guericke）的真空实验，并将这一想法传播到了整个欧洲。罗伯特·博伊尔（Robert Boyle）看到了冯·盖瑞克（von Guericke）的设计，并设计了一台改进型活塞真空泵，罗伯特·胡克（Robert Hooke）于1658年制造了该泵。博伊尔还开发了一种通过在海中放置水银压力led钟形罩，并用泵排空钟形罩。

活塞泵和压力计是近200年的唯一真空泵和仪表技术。对设计进行了改进，双重活塞泵成为标准设计。真空泵主要用于实验和娱乐，直到1850年，并受到它们可以达到的压力的限制。

1850 – 1900

在1850-1900个真空泵技术之间飙升，部分推动了白炽灯行业的需求。在这50年期间，压力减少了六十年，并建立了泵设备的工业最佳实践，避免摩擦管。1874年，MCLED开发了真空测量，基于汞柱压缩气体，以便可读的更高压力，可用于通过博伊尔法律找到原始压力。

水银活塞泵由海因里希·盖斯勒（Heinrich Geissler）于1855年开发，斯普伦格尔（Sprengel）于1865年对其进行了改进。该泵的开发是实现较低压力的主要因素，爱迪生达到了10^－3在1880年通过使用多个这些泵的系统进行托特。Geissler的发明最终导致了真空管的发展。

19世纪70年代，威廉·克鲁克斯(William crokes)用磨砂玻璃接头取代了所有的橡胶管接头，并第一个在使用前对系统进行加热来去除气体。爱迪生使用了克鲁克斯的技术来改善白炽灯的真空，到19世纪70年代末，这些技术已经被工业所采用。

在1892年，速度开发并制造了一种具有油封活塞和机械阀的改进的固体活塞泵，称为Geryk泵。该泵广泛应用于灯行业以取代手动操作的水银活塞泵。1905年Gaede发明了旋转汞泵，该泵也可以由电动机驱动并更换Geryk泵。到1900次压力10^－6托特可以实现。

1900 - 1950年

真空技术的发展在20世纪20年代继续加速。这一时期的大多数进步归功于德国的盖德和美国的朗缪尔。

1905年Gaede发明的旋转水银泵代表了高真空泵设计的重大改进，并被广泛应用于灯具和真空管行业。1907年，盖德还开发了旋转油泵，用作水银泵的前泵。

GaEDE也归因于前一步的前一步，同时采用他的1913发明的分子阻燃泵，其特征在于一个泵送口，两个定子和三个转子。该泵在未来30年内改善，实现了更高的泵送速度。Holweck在1923年改善了设计，Seigbahn还贡献了1920年代，导致了10次压力^－7托尔通常是用分子阻力泵达到的。在现代，分子阻力泵最近与涡轮泵一起重新进入工业领域。

汞蒸汽扩散泵取代了分子阻力泵，由Gaede和Langmuir独立开发。Langmuir的版本有更高的泵送速度，并且可以实现10^－8它很快被工业界采用。伯奇在1928年引入了用油代替水银的方法。扩散泵是30年来最流行的高真空泵，1958年被溅射离子泵取代。

在此时间段内，在压力表面积中拍摄了大步迈出。探索了许多探索真空测量的方法，包括：Sutherlands规格依赖于气体粘度（发明1897，测量到10^－4Torr），Langmuir的量具，该量具使用石英纤维测量振荡幅度（1913年，10年）^－4Torr），Pirani的规格根据气体的电阻变化测量来自热丝的热损失（1906,10^－4用热电偶测量灯丝温度变化的热电偶计(1906,10^－4Torr)， Knudson的辐射计计(1910,10^－6托尔）和各种机械压力计，包括波登膜片压力计（1929年）。皮拉尼和热电偶压力表仍在使用，波登膜片压力表也是如此。

高真空范围内的压力很难测量。在1916年之前，该范围内唯一可用的压力表是Mcleod压力表和Dushman旋转圆盘压力表，这是旋转转子压力表的前置指针。这两种类型的压力表限制为10^－7托。

1916年巴克利发明了热阴极电离计，它有一个圆柱形离子收集器，围绕着圆柱形网格和轴向灯丝，有很大的表面积，测量的极限压力为10^－8托，X射线限制。热阴极电离计几乎是唯一用于测量高真空的规格直到1950年。

1937年，潘宁发明了磁场中的冷阴极电离计，被称为潘宁或菲利普斯电离计。这个指标没有突破10^－8虽然科学家们开始了解某些东西限制了衡量，但他们还没有知道这是X射线限制。

1950年至今

贝亚德-阿尔伯特压力计发明于1950年，可测量10^-11托尔，这导致超高真空和真空泵的现代时代。所有现代水泵都起源于1850年至1950年间开发的水泵。关于1950年至今现代水泵发展的一个很好的资源可以在Paul A.Redhead编辑的《真空科学与技术：20世纪的先驱》中找到。

现代真空泵

• • 容积式泵

  • 分子或动量转移泵

  • 诱捕泵

  • 泵性能考虑因素

  • 真空泵性能措施

泵的类型

今天有三类真空泵是：

容积式泵–低真空泵。泵内的一个机构反复膨胀气体流入的腔体，然后密封腔体并将气体排放到大气中。类型包括：

• • 增压泵
  • 隔膜泵
  • 外部叶片泵
  • 液环泵
  • 叶泵
  • 多级增压泵
  • 活塞泵
  • 旋转叶片泵
  • 螺杆泵
  • 滚动泵
  • Toepler Pump.
  • 转子活塞泵

分子或动量转移泵- 最常见的泵类型，通常与位移泵组合使用以实现高真空。致密流体的高速射流，如石油或汞或高速旋转叶片突出腔室中的气体分子。动量转移泵通常不能直接耗尽到大气压中，因此必须用机械正排量泵耗尽最多的较低级别的真空。类型包括：

• • 扩散泵 - 使用致密流体的喷气机将气体分子推出腔室
  • 涡轮分子泵 - 利用高速旋转刀片清除气体分子室

诱捕泵- 在短时间内进行超高真空需求。这种类型的泵捕获固体或吸收状态的气体。这些可以添加到泵送系统中以实现超高真空，但它们需要定期维护限制它们的使用。类型包括：

• • 低温泵
  • 离子泵
  • 非蒸发吸气剂
  • 吸附泵

泵可以用于单个应用，也可以串联或并联，形成泵系统。容积泵可以通过机械方式产生部分真空，可用于许多低真空情况。

对于更高的真空要求，最常见的系统是由两个或多个泵组成的系列，其中正排量泵支持分子泵。正排量泵用于快速清除气室中的气体，一台或多台托尔限值较低的泵可串联或并联使用，以将压力降至系统要求。

泵的性能注意事项

由于其复杂性，高真空系统通常必须为所需应用定制。高真空系统面临若干挑战。必须考虑结构材料，以便垫圈、密封件和其他泵部件在暴露于真空时不会损坏。油、润滑脂、橡胶和塑料材料可能不适用于高真空系统。高真空系统通常采用金属腔和金属垫片密封，而不是许多容积式泵中的橡胶垫片。

许多高真空系统都是在高温下烘烤，以便在真空形成之前排出所吸收的气体。在作业过程中，泵部件的气体排出会导致效率低下，并可能导致泵故障。被抽到真空中的气体分子大小也会产生问题。更小的分子更容易泄漏或被吸收。

超高真空系统提供了进一步的挑战。应对建设和夸张问题的材料进行详细关注。这些系统通常由不锈钢制成，与金属垫圈凸缘，并且整个系统通常在真空下烘烤，以尽可能地减少除气。这些系统中的一些也通过液氮冷却，以进一步减少除气和低温泵的系统。

必须进一步考虑超高真空系统中的泄漏路径。必须仔细检查硬金属（包括不锈钢）的吸收率、腔室壁的孔隙率和金属法兰的晶粒方向，并正确构造。

总之，在选择真空泵或真空泵系统时应仔细考虑以下内容：

• • 吸收率
  • 允许与不允许油蒸气进入
  • 化学耐受性
  • 防尘性
  • 流
  • 耐液体性
  • 材料的建筑
  • 除了潜在的潜力
  • 各种分子尺寸的性能
  • 室壁孔隙率
  • 压力
  • 可靠性
  • 密封材料
  • 服务时间间隔
  • 振动宽容

真空泵性能指标:

泵速- 泵在入口处的体积流量（体积/单位）。平均体积流量可以根据化学成分气体而变化

吞吐量-[泵送速度X入口气体压力=吞吐量]，以压力体积单位/时间单位测量。恒定温度下的吞吐量=泵的质量流量。

吞吐量(泄漏或回流)- 指[体积泄漏率X压力（泄漏的真空侧）=泄漏或后射吞吐量]。

泄漏、蒸发、升华和回流流量始终恒定。正排量泵和分子泵具有恒定的泵送速度，但随着压力的下降，体积所含质量减少，吞吐量和质量流量呈指数下降。

如何选择真空泵

从Tuthill Kinney真空泵选择导向器

以下是Tuthill公司的真空泵选择器指南示例。EPIC与各种真空泵制造商和供应商合作，而不仅仅是Kinney泵。我们认为本指南很有帮助，但其他真空泵制造商和供应商也提供了类似信息，包括哈格多恩和甘农、格兰杰、德克尔、爱德华兹、文丘里等。

联系Tuthill.或Ipeg.有关以下指南的更多信息。

1.Determine以英寸的汞，托，或mbar *的所需真空水平，并在垂直尺度上定位它

2.根据系统容积、停泵时间、气体负荷和泄漏量，以每分钟立方英尺或每小时立方米为单位计算所需容量，并在水平刻度上进行计算

3.从VERICLE和水平尺度的点投影的线路的盒子相交显示了所选择的压力和容量的可能泵

4.请参阅“其他因素”以进一步缩小您的选择范围

*注 - 1 Torr = 1mm汞绝对压力。将英寸的汞真空转换为Torr：

托尔=（30英寸真空）x25.4（海平面）

示例：20英寸汞柱=（30–20）x25.4=254

如何计算泵容量立方英尺/分钟（CFM）或立方米/小时（m^3./小时)

CFM中的泵容量必须足以达到泵降速度和处理气体负载和/或泄漏。泵的选择应根据两个数字的较高。

泵下

1.以英尺为单位确定系统或过程的体积^3.（或m^3.）

2.从图中确定泵向下因子

3.将系统的体积除以英尺^3.（或m^3.)乘以设计的停泵时间(分钟或小时)，再乘以停泵系数

公式：系统体积英尺^3.（或m^3.）X泵向下=泵容量
期望停机时间最小(或小时)&bbsp;(见图)CFM(或m^3./小时)

气体荷载

如果你知道气体的体积在标准条件下（760托，70华氏度）（1013毫巴，0摄氏度），使用此公式：

英文单位：

体积X.760X温度（华氏度）+460= CFM中的泵容量
Torr 530的压力

对于公制单位：

体积X.1013X温度(摄氏度)+ 273=泵容量，单位为m^3./h
（单位：m）^3./h)压力在mbar 273

如果你知道质量流气体的单位为磅/小时(或公斤/小时)，使用以下公式:

英语单元：

气体流量（磅/小时X材料系数）（见下文）= CFM中的泵容量
托尔压力

对于公制单位：

气体流量(kg/hr) X物料系数(见下文)=泵容量，单位为m^3./h
曼巴里的压力

材料因素：英制单位公制单位

空运169842
水资源2721354

其他因素

真空泵与工艺连接的真空管道的设计可能会影响真空泵的选择。管道过长或直径过小都会降低抽速。对于小容积的快速泵降，应将管道的容积作为要抽真空的一部分。

在考虑为某一应用选择替代泵时，要考虑以下因素:

1. 1. 是泵送干燥还是有蒸汽载荷的气体？
   2. 煤气干净吗？它被灰尘或化学物质污染了吗？
   3. 比较备选方案的功耗。
   4. 如果需要，可以提供冷却水吗？空气冷却一个选择吗？

图表中的特定泵类型

KT单级旋转活塞泵

典型应用:真空包装、真空炉、真空镀膜

KT泵是安静运行的真空泵，在低压和高压下都具有高泵送能力。三缸活塞设计动态平衡，几乎无振动。泵活塞和气缸之间没有金属对金属的接触；间隙充满油。所有型号都包括一个整体正压润滑器在系统上。KT泵为水冷式，但在某些型号上提供可选的空气冷却系统。可调节的气体压载阀作为处理水和其他蒸汽负载的标准设备。LP系列KT泵还包括一个整体式油雾消除器和一个紧凑的低剖面。

KC，KTC

典型应用:真空制冷系统、液化气储存、制动器加注系统、低压化学气相沉积、硅晶体生长、泄漏检测

KC和KTC旋转活塞泵可从机械泵获得尽可能低的压力，建议用于工作压力低于0.1托（0.13毫巴）的应用场合。在充满油的间隙中没有金属对金属的接触。KC和KTC泵为风冷式，KTC-112除外，KTC-112为水冷式。可调气体压载阀是处理水和其他蒸汽负载的标准设备。三缸活塞的设计是动态平衡，几乎无振动。

KD和KDH单级双工旋转活塞泵

典型应用：干燥室，脱气剂，填充机械，疏散处理室

KD和KDH真空泵是皮带传动的低速旋转活塞泵。这些泵坚固可靠;有些已经在系统中运行了70多年。这种可靠性是由于没有金属对金属接触，因为间隙充满了油。气体镇流器和大的油容量使KD和KDH型号能够处理中等的水和其他蒸汽负荷。KD模型为风冷型，KDH模型为水冷型。

KLRC液环真空泵

典型应用：化工和制药加工、蒸汽回收、除氧、挤出机、结晶器、中央真空系统

KLRC液环泵适用于泵送湿混合物和均匀的液体段塞。它们是标准的，所有的铁结构(没有黄色金属)和316不锈钢。液环泵通常需要水冷却，但也有风冷系统。完整的工程系统解决方案，包括仪表、控制、管道和阀门;也可提供独立的液体回收和再循环。KLRC液环泵的压力可低至4 Torr (5.3 mbar a)。低压力性能受密封液体的蒸汽压力的限制，密封液体可以是水，油或工艺液体。

A & T系列液环真空泵

典型应用-过滤，溶剂蒸馏/蒸汽回收，灭菌，高压灭菌器，脱气器，挤出机，脱气器，蒸发器

AF单级“A”系列和两级“T”系列真空泵设计简单，结构坚固，可在最恶劣的工业条件下运行。由于没有金属对金属的接触，这些泵可以连续运行数年，24/7不需要维护。这些“abuser-friendly”泵是无振动和环保的，没有用油用于润滑，没有油排放到大气中。也可提供完整、独立的系统，包括液体回收和再循环。

“A”系列单级泵可降至29”汞柱(25 Torr [33 mbar A]);“T”系列两级泵拉低至4 Torr (5.3 mbar a)。低压力性能受到密封液体的蒸汽压力的限制，密封液体可以是水，油或工艺液体

SDV干式螺杆泵

典型应用：化学和制药加工、溶剂回收、成型、结晶、干法蚀刻、溅射、蒸汽回收

SDV干燥螺杆真空泵在泵室中没有油或水，并且其直通设计，SDV可以在不留下残留物的情况下处理可粘稠的蒸汽和一些固体。泵室内没有金属到金属触点，因此磨损大大降低。Kinney SDV干燥螺杆泵是水冷的，但可提供自包含的风冷冷却剂再循环系统。

SDV泵是可变螺距的，以提高效率和降低温度。SDV泵也能够从大气压力到1 Torr (1.3 mbar a)的全泵速;然而，SDV可以达到极低的0.01 Torr (0.013 mbar a)的最终真空。完整的工程系统解决方案，包括仪表、控制、管道和阀门，以及自备冷却剂再循环，也可提供。

KSVB/KSV旋片真空泵

典型应用：真空包装、肉类包装、真空夹持、中央真空系统、医疗/牙科真空、电子组装、塑料热成型、食品加工

KSVB/KSV旋转真空泵非常适合在泵上安装吸入过滤器时用于清洁或中度污染的应用。KSVB/KSV泵包括直接驱动电机和一体式油雾消除器。气体压载阀是蒸汽处理的标准阀门。

KVAC旋转叶片真空泵

典型应用：冷冻干燥、过滤、管道排空、真空涂层和沉积、背衬扩散或涡轮分子泵

KVAC旋转叶片真空泵在实验室和工业上都是通用的。所有型号都包括气体压载阀和KF法兰。一系列配套的KF配件现货供应。

工程解决方案

增压器/旋转活塞真空泵系统

典型应用：变压器油干燥，真空炉，蒸气涂层，真空包装

Kinney增压器/旋转活塞真空系统在极低压力下泵送高容量。大容量干式旋转凸轮真空助力器与较小的旋转活塞真空泵相匹配。对于低于1托（1.3毫巴a）的连续运行，真空助力器可将真空泵的泵送速度提高10倍或更多，从而产生具有规模经济性的更高容量系统。对于在更高压力下运行和更快排空，增压器的容量可能约为活塞泵容量的两倍。可使用带有直接驱动或V带驱动助推器的传统系统和带有紧密耦合助推器的低剖面系统。

性能范围从200-2700 CFM（340-4590米^3./h)，极限真空度低至0.2微米。定制工程解决方案10,000 CFM (17000m^3./h)。

增压器/液环真空泵系统

典型应用:蒸汽回收，化学处理，干燥器和蒸发器

Kinney增压/液环系统是在低压泵送湿气体混合物的理想选择。可能的密封液体包括水、油和工艺液体。充油系统避免了腐蚀性污染物和密封胶液体蒸汽压力在较高温度下的问题。工艺液体填充系统防止工艺气体受到水或油的污染。

多种多样的两级和三级系统可供选择，包括仪表、冷凝器、部分或全部密封胶液体回收和再循环、管道和阀门。

增压/干螺杆真空泵系统

典型应用:化学和制药加工，半导体加工，溶剂回收，成型，结晶，干蚀刻，溅射，蒸汽回收

这些系统结合了高抽速和深真空水平，在没有油、水或其他密封液体的情况下运行。流量范围为10000立方英尺（17000米^3./ h）真空水平至10微米和下方。可提供完整的工程解决方案，可包括Kinney KDP或SDV真空泵，真空助推器，电动机，直接或V形带驱动，冷却剂再循环系统，仪表，控制，滑动管道和阀门组合。