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    旋片式真空油泵的结构和特点分析

    2026-01-21 17:06:10  来源:领德仪器
          实验室旋片式真空泵是一种油封式机械真空泵,基于变容原理工作的机械真空泵。它的核心结构由泵体、偏心转子、旋片、端盖和弹簧等部件组成。
           在泵的腔体内部,一个偏心安装的转子与定子内壁相切,二者之间保持很小的间隙(通常2-3微米)。转子槽内装有带弹簧的两个或多个旋片,当转子旋转时,旋片在离心力和弹簧张力的作用下与泵腔内壁保持接触。这种结构将泵腔分为多个可变容积的工作室,随着转子旋转,这些工作室的容积周期性变化,从而实现气体的吸入、压缩和排出。旋片式真空泵通常使用专门的真空泵油作为密封介质。这些油液在转子与定子间形成密封油膜,既保证运动部件的润滑,又有效防止高压气体返流。相较于刚性密封,这种油封方式可以将极限真空度提高1-2个数量级。根据结构不同,旋片泵可分为单级和双级两种,双级泵通过串联结构可实现更高的真空度。
           旋片式真空泵的工作过程可以分为三个阶段,构成一个完整的气体处理循环。当转子按顺时针方向旋转时,与吸气口相通的空间A容积逐渐增大,内部气体压力降低,外部气体在压力差作用下被吸入泵内。随着转子继续旋转,被吸入的气体被转至空间B的位置,此时容积开始逐渐缩小,气体被压缩。*后,当被压缩气体的压力超过排气压强时,排气阀被推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。如果是双级泵,排出的气体会进入第二级进一步压缩处理。这一连续运转过程使旋片泵能够实现连续抽气,为实验室提供稳定的真空环境。油液在这一过程中起着多重作用:密封各运动部件之间的间隙,减少有害空间;润滑旋转部件,减少摩擦;帮助冷却泵体,防止过热。
            实验室环境中常用的真空泵种类繁多,每种类型都有其独特优势和适用场景。旋片式真空泵与其他类型真空泵相比较,主要有如下特点:旋片泵结构紧凑、运行平稳;能够达到更高的极限真空;可以单独使用,不需要前级泵配合;技术更为成熟,价格相对较为经济。
           根据上述特点,旋片式真空泵在实验室中有着广泛而多样化的应用,几乎涵盖了所有需要真空环境的科研领域,主要包括下述主要应用:
           旋转蒸发仪——用于在减压条件下温和地蒸发溶剂、浓缩样品或回收溶剂,通过降低沸点,使热敏性物质能够在较低温度下分离纯化。旋片式真空油泵的高真空度(1mabr以内),能够满足大部分样品蒸馏所需要的真空度要求。在具体判断选择的油泵能否搭配时,还应当注意蒸馏瓶的容量。实验室*常见的一般是1-2L容量蒸馏瓶的旋转蒸发仪,亦或是容量5L以下的普通的台式机型,都使用抽气量T242型号的旋片泵,其抽气量为42升每分钟。如果是工业生产用或者容量更大的落地式旋转蒸发仪,那么应当选用抽气量更大的泵,否则也无法抽到需要的真空值。
            减压蒸馏——和旋转蒸发仪的基本原理相同,但是区别在于,一般是将蒸馏瓶连接真空泵后直接抽气,并不进行加热。缺少加热的辅助,需要真空泵能够达到更高的真空度才能实现蒸馏效果。这就需要使用采用两级抽气结构的T242高真空度实验室旋片式真空油泵。两级抽气结构是指真空泵内有两组气缸,每一组气缸内都有一组独立的倩文所述的旋片部件。两组气缸接力抽气,可以达到较高的0.066mbar的真空度。
            真空镀膜——在材料科学研究中,旋片泵为真空镀膜设备提供必要的真空环境,用于制备各种功能性薄膜材料。它也是电子扫描显微镜(SEM)和聚焦离子束系统的重要辅助设备,确保这些高分辨率仪器能够在高真空条件下工作。
            冻干机——冷冻干燥过程中,旋片泵创造的低压环境使冰直接从固态升华为气态,保留生物样品的结构和活性。在凝胶干燥、溶剂回收等操作中,旋片泵也发挥着不可替代的作用。
            真空干燥箱—— 通过干燥箱的加热功能使样品中的水分蒸发出来,搭配真空泵的抽气将水汽抽走,从而实现干燥的效果。相较于蒸馏应用,真空度高低会影响到蒸馏效果,真空度的抽气速率对于真空干燥箱在使用时的效果影响更大。抽气速度越快,那么干燥的时间和效果也会越好。在实际选择搭配的真空泵时,需要考虑到效费比,所以可以根据干燥箱的容量来选择合适容积的真空泵。如常见的20L以下干燥箱也可以使用抽泣速度为42升/分钟的T142搭配,50L左右的可以选择抽取速率70升/分钟的T170型,如果是100升左右的大容量真空干燥箱则需要使用抽速127升/分钟的T1127。在实际使用中,客户如果发现新购的干燥箱真空度迟迟抽不上去,除了进行常规的密封性检查外,应该查看干燥箱的容量和真空泵的抽速是否匹配,如不匹配,那么干燥箱上的真空表就无法显示到理想的真空度。
     
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    郑碧君
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