真空泵的(dí)工作原(yuán)理是什麼

更新(xīn)時(shí)間：2025-12-09

瀏覽次(cì)數(shù)：917

真(zhēn)空泵的核(hé)心工作邏輯是(shì)通(tōng)過特定結構改變泵腔容(róng)積或(huò)利(lì)用氣體(tǐ)分子運動(dòng)規律，實(shí)現(xiàn)氣(qì)體(tǐ)的吸入，壓(yā)縮與排出，從(cóng)而在(zài)目(mù)標(biāo)容(róng)器(qì)內形成真空(kōng)環境。不(bù)同(tóng)類型的(dí)真(zhēn)空(kōng)泵工(gōng)作原理差異較(jiào)大，可分為氣(qì)體(tǐ)傳(chuán)輸泵(bèng)和氣體捕集(jí)泵兩大類(lèi)，具(jù)體如(rú)下(xià)：

氣體(tǐ)傳(chuán)輸(shū)泵(bèng)（主(zhǔ)流(liú)類(lèi)型(xíng)，通過機械(xiè)動(dòng)作(zuò)輸(shū)送氣(qì)體(tǐ)）

旋片(piàn)式真空(kōng)泵(bèng)
泵腔內(nèi)部有一(yī)個(gè)偏心(xīn)安(ān)裝的轉子，轉子(zǐ)上(shàng)嵌有可(kě)伸(shēn)縮的旋片（通(tōng)常(cháng)由彈(dàn)簧或(huò)離心力(lì)驅(qū)動）。當轉子旋轉(zhuǎn)時，旋(xuán)片緊(jǐn)貼泵腔內壁，將泵腔分隔成多個可(kě)變容積的(dí)小腔(qiāng)室(shì)：
水(shuǐ)環式(shì)真(zhēn)空泵
泵殼(ké)內(nèi)注入(rù)一定(dìng)量的水(shuǐ)作為(wéi)工作液，葉(yè)輪偏心安裝在泵腔(qiāng)內(nèi)。當葉輪高速(sù)旋(xuán)轉時，水(shuǐ)在離心(xīn)力作(zuò)用(yòng)下被(bèi)甩向泵殼內(nèi)壁(bì)，形成(chéng)一個與泵殼同(tóng)心的(dí)水環，水(shuǐ)環與葉輪輪轂(gǔ)之間形(xíng)成月牙形的(dí)封閉(bì)腔(qiāng)室(shì)，且(qiě)該腔室被葉輪葉(yè)片分成(chéng)若幹(gān)個小腔(qiāng)：
羅茨(cí)真空(kōng)泵
泵腔(qiāng)內(nèi)有兩(liǎng)個 8 字形(xíng)的轉子，由同(tóng)步(bù)齒輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現反(fǎn)向(xiàng)同步旋(xuán)轉，且(qiě)轉(zhuǎn)子(zǐ)與(yǔ)泵(bèng)腔(qiāng)，轉子之間(jiān)保(bǎo)持微(wēi)小間(jiān)隙（無接(jiē)觸）：
幹式螺杆(gān)真空泵
泵(bèng)腔(qiāng)內有兩根相互齧(niè)合(hé)，反向旋(xuán)轉(zhuǎn)的(dí)螺杆（陰陽(yáng)螺杆）。螺杆旋轉(zhuǎn)時，進氣(qì)端的氣(qì)體(tǐ)被截留在螺(luó)杆的螺槽內，隨著螺杆轉動，螺(luó)槽(cáo)容積逐(zhú)漸縮(suō)小，氣體被壓縮並向排氣端(duān)推送，最終(zhōng)從排氣口排出(chū)。因(yīn)無(wú)需油或水等工作(zuò)液(yè)密封(fēng)，屬於(yú)無油真空(kōng)泵，適(shì)用(yòng)於潔(jié)淨，易燃易爆(bào)或(huò)腐蝕(shí)性(xìng)氣(qì)體的抽排(pái)。
渦(wō)輪(lún)分子泵(bèng)
基於氣(qì)體(tǐ)分(fēn)子(zǐ)動量傳(chuán)遞原(yuán)理(lǐ)工作，泵內有多(duō)層動(dòng)葉輪和靜(jìng)葉(yè)輪（定子(zǐ)），動葉(yè)輪由高速電(diàn)機(jī)驅動（轉(zhuǎn)速(sù)可達(dá)數(shù)萬(wàn)轉 / 分鐘）。當氣體分子進(jìn)入(rù)泵內，會被高速(sù)旋(xuán)轉的動(dòng)葉輪(lún)撞擊(jī)，獲得與葉(yè)輪相同(tóng)方(fāng)向的(dí)運(yùn)動速度，進而被推向靜(jìng)葉輪，經(jīng)過多層葉輪(lún)的逐級傳輸，氣體最終被(bèi)壓(yā)縮(suō)至(zhì)排氣口(kǒu)，由(yóu)前級泵抽(chōu)走。它能(néng)獲得超高真空，常用於(yú)半導體，科研(yán)等高(gāo)真空需(xū)求場景。

吸氣(qì)階段：轉子轉動(dòng)時(shí)，進氣側的(dí)空(kōng)間容積擴(kuò)大(dà)，氣(qì)體被(bèi)吸入轉子與(yǔ)泵腔(qiāng)形成(chéng)的封(fēng)閉腔(qiāng)室；
輸(shū)送階(jiē)段：轉子(zǐ)帶著(zhuó)封(fēng)閉(bì)腔(qiāng)室(shì)內的(dí)氣(qì)體向排(pái)氣側移(yí)動(dòng)，此(cǐ)過程(chéng)中(zhōng)氣(qì)體(tǐ)無(wú)壓(yā)縮(suō)；
排氣(qì)階段：當封(fēng)閉腔(qiāng)室與排(pái)氣口(kǒu)連通時(shí)，排(pái)氣側的高(gāo)壓氣體回流對腔(qiāng)內(nèi)氣體(tǐ)進行(háng)壓(yā)縮，隨(suí)後氣體被排出。
羅茨(cí)真(zhēn)空泵通常需(xū)搭配前級泵(bèng)（如旋片泵，水環(huán)泵）使用，不(bù)能(néng)單獨抽(chōu)大氣，主(zhǔ)要用於(yú)提(tí)升(shēng)真(zhēn)空係統的抽(chōu)氣速率和(hé)極限(xiàn)真空。
吸氣階段(duàn)：小腔容(róng)積從(cóng)最小逐(zhú)漸變大，壓力降低，通(tōng)過吸(xī)氣口(kǒu)吸入氣(qì)體；
壓縮(suō)階段(duàn)：葉(yè)輪(lún)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，小腔容(róng)積(jī)從zui大逐(zhú)漸縮小，氣體被壓縮；
排氣階(jiē)段(duàn)：當(dāng)小腔容積(jī)縮小到最(zuì)小，氣體壓力達到排(pái)氣壓(yā)力時，通(tōng)過(guò)排(pái)氣口排(pái)出。
其工作液也可根據工況換成(chéng)其他(tā)液體(tǐ)（如油，硫酸(suān)），對(duì)應稱為(wéi)液(yè)環(huán)真空泵。
吸(xī)氣(qì)階(jiē)段(duàn)：小腔室(shì)容積(jī)逐(zhú)漸(jiàn)增大，內(nèi)部壓力降(jiàng)低(dī)，被抽容器內的氣體隨之(zhī)流入；
壓(yā)縮階段(duàn)：轉(zhuǎn)子繼續轉(zhuǎn)動(dòng)，小腔室(shì)容積縮(suō)小(xiǎo)，氣(qì)體(tǐ)被壓(yā)縮(suō)，壓力(lì)升(shēng)高(gāo)；
排氣階(jiē)段：當氣(qì)體壓力(lì)超過排(pái)氣(qì)口(kǒu)的(dí)大(dà)氣壓和排氣(qì)閥(fá)彈簧(huáng)力時(shí)，排氣閥打(dǎ)開，氣(qì)體(tǐ)被(bèi)排(pái)出泵外。
泵腔內會(huì)填充真空油(yóu)，起到密(mì)封，潤滑和冷卻作用，因(yīn)此也叫油(yóu)潤滑(huá)旋(xuán)片泵。

氣體捕集泵（通(tōng)過物(wù)理 / 化學(xué)作(zuò)用吸附(fù)氣(qì)體，無氣(qì)體排(pái)出）

低(dī)溫(wēn)泵
利(lì)用低(dī)溫表(biǎo)麵(miàn)（通(tōng)常由(yóu)液(yè)氮或(huò)液(yè)氦冷卻至 10-20K 甚(shèn)至(zhì)更低）對(duì)氣體分子(zǐ)進(jìn)行冷凝或吸(xī)附：泵(bèng)內的低溫板(bǎn)會(huì)將氣體分(fēn)子(zǐ)冷卻(què)並凍結在(zài)其(qí)表(biǎo)麵，從而(ér)實(shí)現(xiàn)對(duì)被抽(chōu)容器(qì)的抽(chōu)氣。它能獲(huò)得ji高的(dí)極限真(zhēn)空(kōng)，且無油汙(wū)染，適用於(yú)對(duì)潔淨(jìng)度(dù)要求(qiú)ji高(gāo)的科(kē)研(yán)和半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)工藝。
濺射(shè)離子(zǐ)泵
泵內(nèi)充(chōng)有惰(duò)性氣體（如氬(yà)氣(qì)），通(tōng)過高壓電場(cháng)使(shǐ)氬氣電離(lí)，產(chǎn)生的氬離(lí)子轟(hōng)擊鈦陰(yīn)極(jí)，濺射出鈦(tài)原(yuán)子並沉積(jī)在(zài)泵壁和(hé)陽極上(shàng)。鈦(tài)是活(huó)性金(jīn)屬，能(néng)與被(bèi)抽氣(qì)體分子(zǐ)（如氧氣，氮(dàn)氣，氫氣）發生(shēng)化學(xué)吸附，同(tóng)時(shí)氣體分(fēn)子(zǐ)也會被(bèi)電(diàn)離後吸(xī)附到(dào)陽極上，從而實(shí)現抽(chōu)氣。其(qí)無(wú)油，無振(zhèn)動，常用於超高(gāo)真空的(dí)科研(yán)裝置和(hé)航天(tiān)設備(bèi)。

上一(yī)篇：什(shí)麼是相機光源(yuán)
下(xià)一(yī)篇：真(zhēn)空泵的應(yīng)用(yòng)領域有哪些