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干式螺杆真空泵工作原理

干式真空泵技术——尤其是变螺距螺杆式化工干泵——在各类关键应用场景中具备显著且可量化的优势。经合理设计的干式螺杆真空泵,可通过安全、可靠且经济高效的解决方案,满足各类工艺处理需求。

干式螺杆真空泵在真空腔体内无需用水或用油进行密封与润滑。因此,此类干式真空系统可从根源上杜绝废液产生,避免污染问题,同时大幅降低相关处理成本。

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干式螺杆真空泵的运行方式

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干式螺杆真空泵的结构与运行机制

干式螺杆真空泵由两根平行且互不接触的螺旋形转子(1)和(2)构成(见图1),二者通过精密齿轮(3)实现高速同步旋转。两根转子以相反方向转动,在进气口(5)处捕获一定体积的气体,并将其输送至排气口(6),最终排入排气通道(7)。定子(9)的内壁与相互啮合的转子的特殊轮廓共同围合形成压缩腔(或称腔体)(4),气体的输送过程即在压缩腔内完成。

转子与定子之间、以及相互啮合的转子之间均存在微小间隙,这一设计可确保气体向进气口的回流泄漏量,远低于转子腔体输送产生的正向气体流量。

密封边界的长度(即螺旋的圈数与精密间隙)可有效阻止被抽气体发生回流。对于配备压缩板的真空泵而言,当出口阀或排气口初次开启时,少量气体会反向扩散至转子腔内,但随着转子的运转,被困气体的体积会逐渐被压缩至零,该部分气体随即被快速排出。

气体回流的控制主要依靠转子齿形顶端的密封带宽度。较宽的密封带与定子内壁紧密贴合,能够最大限度减少气体的反向泄漏。干式螺杆真空泵的极限真空度可低于0.01 Torr(0.01 mbar)。

变螺距机型中,螺距的变化会使气体在泵体排气前即被预先压缩,进而将热负荷更均匀地分布在转子的整个长度上。而在等螺距机型中,气体压缩过程更多集中在转子的最后半圈,通过压缩板或阀门完成,导致热量多集中在排气端。对于干式真空泵而言,其内部温度需控制在合理区间:既要足够高以避免全程出现冷凝现象,又要足够低以防止气体发生自燃与聚合反应。变螺距真空泵的排气端气体温度呈逐步升高的趋势,这一特性有助于大幅抑制被抽蒸气的冷凝。此外,变螺距螺杆真空泵的能源利用效率也高于等螺距机型。

真空泵的冷却通过外围夹套(8)实现,可配置为直接冷却或间接闭环冷却两种模式。间接闭环冷却具备多项优势:工厂冷却水不会与泵体材质直接接触,且夹套不会因冷却水水质较差而发生堵塞或腐蚀。

泵体配备气镇口(10)。在实际应用中,气镇功能可实现以下效果:加快冷泵的预热或湿泵的干燥速度;使易燃蒸气脱离爆炸极限范围;辅助清理泵体内的固体杂质,尤其适用于溶剂冲洗作业。

干式螺杆真空技术的优势

维护便捷,运行静音

干式螺杆真空泵在真空腔体内无需用水或用油进行密封与润滑。因此,此类干式真空系统可杜绝废液产生,避免污染问题,同时大幅降低相关处理成本。

运行区间宽泛

VSB系列干式螺杆真空泵可在极限真空至大气压之间的任意压力工况下运行。与高真空增压泵联用时,其抽气能力可实现近乎无上限的提升。

运行稳定可靠

VSB系列真空泵采用低转速设计,确保设备运行平稳且坚固耐用。相较立式结构机型,本系列产品经专业设计,具备更强的排气压力承受能力,可延长工艺作业时间。干式螺杆真空泵对蒸气与液体的耐受性更强,使用寿命更为长久。

干式螺杆真空泵-如何工作?

干式螺杆真空泵的热管理

热管理是化工用干式螺杆真空泵稳定运行的关键要素。

若真空泵在特定工艺工况下的运行温度过低,腐蚀性蒸气可能发生冷凝,进而引发泵体腐蚀、润滑剂稀释及密封件溶胀等问题。此类损坏危害较大,但只有当蒸气冷凝为液相时才会发生。

反之,若真空泵的运行温度在特定工艺工况下过高,则可能诱发聚合反应、自燃等不良现象,还会伴随轴承温度过高或热卡滞等故障。

上述问题虽可通过内部涂层得到轻微缓解,但该方式绝不可作为长期依赖的解决方案。涂层在设备初始存储及系统调试阶段,能起到良好的防护作用;然而在真空泵日常运行的温度与真空环境下,涂层的使用寿命十分有限。

热管理的核心目标,是确保工艺蒸气始终处于气相状态(见下图绿色区域)。实现这一目标的常用策略包括:对泵体冷却液进行温度与流量控制、采用氮气吹扫来改变工艺露点、在泵体上游设置入口冷凝器以去除蒸气。

针对工况复杂、挑战较多的应用场景,为进一步提升设备运行可靠性,可在真空系统中增设辅助功能模块。例如,配备溶剂冲洗系统,以保持泵体运转机构洁净无堵塞;当无法避免液体或粉体团块进入泵体时,可加装气液分离罐(KOP)与过滤器,对其进行拦截捕捉。

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适用于工业领域的无油真空解决方案

NASH 干式螺杆真空泵结构简洁,同时兼具精良工艺、稳定性能与高效运行的特点。泵体采用干式无接触运转模式,真空腔内无需任何润滑剂。这一设计带来多项核心优势:既不会造成工艺介质污染,也不会因泵体运行产生污染。凭借无油、无接触的螺杆式结构,NASH 干式真空泵可安全稳定地处理腐蚀性介质、有机介质、无机介质及各类溶剂。主要应用领域如下:

  • 蒸馏工艺(常规蒸馏、短程蒸馏及分子蒸馏)
  • 干燥作业(过滤干燥、冷冻干燥及变压器干燥)
  • 蒸发工艺
  • 过滤工艺
  • 中央真空系统(中央真空、通用/实验室真空系统、中试装置)
  • 反应釜配套真空
  • 溶剂回收(燃料蒸气)
  • 灭菌处理(环氧乙烷灭菌)
  • 特殊气体处理(易燃气体、低自燃点气体、腐蚀性气体及氢气)
  • 气力输送

其他应用领域包括

  • 结晶工艺
  • 脱臭处理
  • 脱气工艺
  • 解吸工艺
  • 流体输送
  • 浸渍工艺
  • 渗透汽化
  • 聚合反应