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微型真空泵使用及原理

水泵原理 卧泉泵业 667浏览 0评论

微型真空泵,是指具备一进一出的抽气嘴、排气嘴各一个,并且在进口处能够持续形成真空或负压;排气嘴处形成微正压;工作介质主要为气体,体积小巧的一种仪器。

一、原理

微型真空泵的基本原理:电机的圆周运动,通过机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动,从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空(负压),在泵抽气口处与外界大气压产生压力差,在压力差的作用下,将气体压(吸)入泵腔,再从排气口排出。

将一个密闭容器(开始时,内部是常压100KPa),接上微型真空泵,对它进行持续抽气,最后密闭容器内的气体压力就会低于大气压,达到60KPa的绝对压力。不但如此,经过特殊的技术改进,除了单抽气的微型真空泵外,还可以形成抽气打气两用的微型真空泵(即排气端可以产生比较大的正压),用于增压、充气、克服系统阻力等等以及非常独特的水气两用微型真空泵,它可以用于需要长期空转、干转等等场合,不像一般的水泵空转,或者干转就会损坏泵。

正因为抽气口处或者抽排气口可以与外界大气形成压力差,同时不像大型真空泵需要润滑油和真空泵油,不会污染工作介质,而且具有体积小巧、噪音低、免维护,可以连续24小时运转等优点,所以微型真空泵被作为动力装置,广泛用于气体采样、气体循环、真空吸附、加速过滤、汽车真空助力等等场合,在医疗、卫生、科研、环保等领域得到了广泛的应用。

 

二、使用

随着仪器仪表工业的蓬勃发展,体积小巧、无油环保的微型真空泵、微型气泵得到越来越广泛的使用。如何才能在规格繁多的微型泵中选择最恰当的产品呢?

首先要明确微型泵的用途。我们分三大类逐一讨论。

输入压缩空气

(一)如果只是用微型气泵输出压缩空气。

简单地说,就是只用它来打气、充气,泵的抽气口基本不用。

抽水或抽气

(二)如果是以下几种情况,则应该选用PHW或WA系列。

1、用微型泵抽气或抽真空,但有时会有液态水进入泵腔。

2、要求微型泵既能抽气又能抽水。

3、主要用微型泵抽水,但不希望在抽水前靠人工加“引水”。(有些水泵在工作前需要人工加入一些“引水”,这样泵才能把低处的水抽上来,否则泵无法抽水甚至损坏。)PHW或WA系列产品的长处就在于,没有接触到水时,它就抽真空,形成真空后靠气压把水压上来,而后开始抽水。

4、用微型泵抽水,但有些时候可能泵没有水可抽,处于“干转”状态。某些传统水泵畏惧“干转”,甚至是致命的。而PHW或WA系列产品本质上是一种复合功能泵,它集成了真空泵和水泵的功能,有人把它叫作“真空水泵”。因此,在没有水的情况下,它会抽真空,有水的时候它就抽水。无论是抽气状态还是抽水状态,都属于正常工作范畴,也就无所谓“干转”损伤。

抽气

(三)如果是用微型泵抽气,情况稍微复杂些。

1、判断微型泵抽气端工况

用于抽气的微型泵分为两类:气体采样泵和微型真空泵。虽然通常总是不加区分地把它们简单统称为微型真空泵,但从技术角度二者是有区别的,选型时更要特别注意。

简而言之,气体采样泵只能带小负载(即:泵抽气端阻力不能太大),但价格便宜;严格意义上的微型真空泵可以带大负载(抽气端允许大阻力,甚至完全堵塞),但价格稍贵。二者具体区别可以详见文章《关于微型真空泵与气体采样泵的区别》,不再复述。

气体采样泵有:PM系列(具体型号如:PM950.2、PM850.5、PM8001、PM7002、PM6503);微型真空泵有: VM系列、VAA系列、PK系列、PC系列、VCA系列、VCC系列、VCH系列、PH系列、FM系列、FAA系列、PCF系列,这些系列下的所有规格都是真正的微型真空泵,如VM7002、VAA6005、PC3025等。

对于微型泵抽气端阻力的大小可以用仪器测定,把它与泵的技术参数“进气口允许最大阻力”Por值比较就可以知道选型是否合适。通常根据经验采用简便的方法确定,比如下述几种情况都属于负载较大(即泵的抽气端阻力较大),只能在微型真空泵范围内选型:

①在泵的抽气端要接很长的管道,或管道弯曲点多、弯曲厉害甚至会阻塞封闭,或管道内孔很小(比如小于φ2毫米);

②在管路上有节流阀、电磁阀、气路开关、过滤器等元件;

③泵抽气口与密闭容器连接,或该容器虽未密闭但进气量较小;

④泵抽气口与吸盘连接,用于吸附物体(如集成块、精密工件等);

⑤泵的抽气端与过滤容器相连,容器口放置滤网,用于加速液体过滤。

2、判断微型泵排气端工况

以上都是在讨论微型泵抽气端阻力的问题,根据这些判断条件已经缩小了选型的范围,但还必须考虑排气端阻力问题,这样才能最终确定可选范围。

在实际应用中,微型真空泵面临的排气状况是不一样的:一类是排气很顺畅,直通大气;另一类是排气阻力较大,比如在排气管路上有阀、细小弯管、大阻尼传感器、非专用的消音器、在液面以下排气、气体排往密闭或半密闭容器等。在现代设计制造中,把面对不同排气条件的微型真空泵区别对待。“排气口允许最大阻力Por值”这一参数就是标定泵的排气能力,让我们可以用严格的技术手段确定选型是否恰当。

简单地说,对于排气阻力大的系统,我们的选型范围是:FM系列、FAA系列、PCF系列;对于排气阻力小的系统,选型范围是:VM系列、VAA系列、PK系列、PC系列、VCA系列、VCC系列、VCH系列、PH系列。根据以上几个步骤,我们已经可以确定微型泵的选型范围了。在划定的几个可选系列中,再根据我们对流量和真空度的要求就可以确定具体的型号了。对于质量欠佳的产品未列入本文,尽量不要选用。注意参数选择要留有余量,特别是流量参数。泵接入气路系统后,由于管道、阀门等气路元件要造成压力损失,会衰减流量,因此得到的流量小于泵的标称流量。

三、注意问题

还有一些和选型相关的问题罗列如下,根据使用情况考虑。

1、带负载启动问题。

如果微型气泵在启动前它的抽气口就已经存在真空或排气口已经存在压力,则要考虑泵的另一技术参数:进气口最大启动负载Pis值,排气口最大启动负载Pos值。典型应用事例就是使用微型气泵维持容器内的真空或正压状态,当容器内的真空或正压低于设定值时,需要泵通电启动,高于设定值时停机。可以在自身能达到的极限真空度下启动的产品有:VM系列、VAA系列、PK系列、PC系列、VCA系列、VCC系列、VCH系列、PH系列;可以在自身能达到的最大输出压力下启动的产品有:FM系列、FAA系列、PCF系列。 该性能对制造商的技术水平要求较高。

2、微型泵的介质温度问题。

根据通过泵的介质气体的温度,选择要普通型的还是要高温型的。

3、微型泵的可靠性问题。

根据微型泵出故障后产生后果的严重性而定,完全根据自己的要求。优质品的平均无故障连续运行时间都大于1000小时,有的高到数千小时。特别注意,这项参数是在满负荷、不间断的运行状态下测定的,是最恶劣的工况,如果实际使用不是满载或连续运行,该数值会高一些,高多少视泵的工况而定。该性能完全是考验制造商的技术实力,从产品外观上可以看出一些,如采用特制电机而非普通低价电机、体积相当的情况下重量较重等。根据产品价格也可略知一二。

4、微型泵的电磁干扰问题。

如果有精密电路控制微型泵,视电路抗干扰能力而定,可能需要订购低电磁干扰的微型泵。

微型真空泵应用于科研,气体采样,仪器仪表,化工分析,医疗保健,医药卫生,生物工程,自动控制,环保,水处理等众多领域。

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