蒸气流泵蒸气流泵是一种用蒸气流体作为抽气介质来获得真空的装置。它包括蒸气喷射泵、蒸气增压泵和蒸气扩散泵等。其抽气机理都是基于高速运动的蒸气流与被抽气体混合进行能量交换而实现抽气的。
在蒸气流泵内,蒸气由喷嘴喷射出来后的流动状态,可以是湍流的,也可以是粘滞流(层流)的,它取决于蒸气流的压力和流过喷嘴的蒸气流量。
如果喷射出的流体为湍流,依靠蒸气流表面大量的旋涡与被抽气体相互摻和而卷带气体(还有微弱的粘滞力携带气体和扩散携带气体的作用),使被抽气体分子在射流的方向上获得了由蒸气分子给予的冲量,根据这种机理设计的泵称为蒸气流喷射泵。单级蒸气流喷射泵的工作压力在1×10·Pa以上,随着级数的不同,其工作压力范围为105~10-2Pa。
如果由喷嘴喷射出来的工作流体为粘滞流,依靠工作流体的边界层和被抽气体层之间的粘性摩擦而携带气体(还有一定的扩散携带气体作用),则根据此原理制成的泵称为蒸气流增压泵。这类泵的工作压力范围为10~10~2Pa。当被抽气体的压强很低时,由喷嘴喷射出的工作流体的密度进一步降低(速度较大),被抽气体分子扩散进入蒸气中而被抽走,
由此而设计的泵称为扩散泵,其工作范围由10-2~10-6Pa。
图4-7所示为油扩散泵的结构示意图。泵油在真空中加热至沸腾(约200℃)时,将会产生大量的油蒸气,油蒸气经各级喷嘴喷出,形成一高速定向密集的稳定蒸气流。由于扩散泵进气口上方被抽气体的分压强高于蒸气流中该气体的分压强,这样,在分子流状态下,被抽气体分子将源源不断地扩散到蒸气流中,与具有较高能量的超音速的蒸气流分子相碰撞并进行能量交换,驱使被抽气体分子沿蒸气流方向高速运动,经过逐级压缩排至前级泵的入口,再由前级泵排至大气。