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第3讲真空获得⑴

张振厚李云奇

3.1概述

3.1.1真空的获得方法

人们通常把能够从密闭容器中排出气体或使容器中的气体

分子数目不断减少的设备称为真空获得设备或真空泵。目前在真

空技术中，采用各种不同的方法，已经能够获得和测量从大气压

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力10Pa到10Pa，宽达18个数量级的压力范围。显然，只用

一种真空泵，获得这样宽的低压空间的气体状态，是十分困难的。

在真空获得技术中，目前用以获得真空的技术方法有两种，

一种是通过某此机构的运动把气体直接从密闭容器中排出；另一

种是通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表面

上。利用这两种方法所制造的各种真空泵种类较多，分类方法各

异，但是，最常用的方法还是按泵的工作原理或其结构特点加以

分类。这一点，我们将在下一节中介绍。

3.1.2真空泵的分类

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，因此选用不同类型真空泵组成的真空抽气机组进行抽气

的情况较多。为了方便起见，将这些泵按其工作原理或其结构特

点进行一些具体的详细的分类是必要的。现分述如下：

3.1.2.1气体传输泵

气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽

气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：

1）变容真空泵

变容真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排

气过程的一种真空泵。气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式

及旋转式两种：

⑴往复真空泵：是利用泵腔内活塞做往复运动，将气体吸入、

压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

⑵旋转真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入，

压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种型式：

①油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间

隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇

装置，故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种型式。

a)旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳

内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，

当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接

触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b）滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋

转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆

动的滑阀导轨中滑动，而把泵腔分成两个可变容积。

c）定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏

心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转

子旋转时，滑片能上、下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d）余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线

的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

e）多室旋片式真空泵：在一个泵壳内并联装有由同一个电

动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。

②干式真空泵：它是一种不用油类（或液体）密封的变容真

空泵。

③液环式真空泵：带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当它

旋转时，把液体（通常为水或油）抛向泵壳形成泵壳同心的液环，

液环同转子叶片形成了容积周期变化的几个小容积，故亦称旋转

变容真空泵。

④罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或

多叶形的转子，转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。

它属于旋转变真空泵。机械增压泵即为这种型式的真空泵。

2）动量传输泵

这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气

体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体

可分为下述几种类型。

⑴分子真空泵：它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体

分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种型式：

①牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动

量，被送到出口，因此，是一种动量传输泵。

②涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在

定子圆盘（或定片）间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通

常在分子流状态下工作。