滑阀式真空泵(简称滑阀泵)和罗茨真空泵(简称罗茨泵)及其由该泵组成的真空机组随着真空冶金、真空热处理、真空冷冻干燥、真空镀膜等各种领域的发展需要而得到迅速发展,引起人们的高度重视。
滑阀泵是机械泵的一种。它是通过泵体的滑阀作旋转机械运动将真空容器中的气体吸入泵中。在运动过程中对气体进行压缩并在气体压力大于大气压力后将气体排出泵外。
该泵跟旋片式、定片式真空泵相比较,由于滑阀结构本身固有的特点,它的抽气速率范围较大(8~1
000L/s),而旋片泵的抽速最大为70L/s;极限真空高、性能可靠耐用、操作较为方便、维修较为容易。为此,该泵当之无愧成为真空冶金常用的泵类。

罗茨真空泵由于是利用两个呈8字形断面的转子以相反的旋转方向(用齿轮系统保证)在泵腔中进行吸气和排气的。
结构特点是转子与转子、转子与泵腔壁之间有一定的间隙(约0.2mm)因而不需要用油润滑。而且转子具有良好的几何对称性,因而可高速转动(1000~3000r/min)。在很宽的压力范围内(1×103~1Pa)具有很大的抽速(30~20000L/s)。能迅速排出突然放出的气体,弥补了扩散泵和油封机械泵在(1×103~1Pa)时抽速都很小的缺陷。
因而它最适合作为机械增压泵而用。它启动快,能在短时间内达到极限真空。功率小、运转维护费用低,使它成为国内外真空冶金工业中常采用的泵种之一。
实验表明,罗茨泵的最大抽速是在6.7Pa处。如用此类泵直接对大气压气体进行抽气,其抽速近于零,因而是不能工作的。因此,此种泵必须与前级真空串连使用。被抽气体通过前级真空泵排到大气中去。
由罗茨泵和滑阀泵串联而组成的真空机组,除保持了罗茨泵本身的特点,与水蒸气真空泵相比,它节能效果显著。与单独使用油封机械泵相比,油蒸气返流量低,并能实现在13.3~1×10-2Pa范围内具有大的排气量。
综合上述,滑阀泵、罗茨泵以及由这两种泵组合的真空机组正是具有一系列明显的特点,使它成为真空冶金工业中各种真空装置和设备上所配套系统的主泵。
真空冶金包括真空熔炼、真空烧结及真空脱气等冶炼方法。由于真空冶金是在真空环境下冶炼金属,有很多独特的优点:
能使金属和合金中的气体及杂物大大减少;
能获得高纯度材料,能提高材料质密性、均匀性、可靠性;
能消除钢锭的白点、偏断、裂纹等缺陷;
而且有些活泼金属,如钛、铅、钽、铀等,在大气下无法熔炼,只有在真空下才能有可能。
为此,真空冶炼在国民经济中的重要性是显然而知的。
在真空熔炼中,所需的真空度一般在133~1×10-2Pa。并且在冶炼过程中产生大量的气体,需要很快排除。罗茨泵十滑阀泵机组的大排气量正好满足真空冶炼需要。
以镁粉的冶炼来说,它就是在真空炉里,将需要提炼的含氧化镁矿物加上一定的还原剂,经过加热,使之熔化、提炼处理成氧化镁粉的。在熔炼过程中,真空度的保持和产生的大量气体的排除,就是通过罗茨泵+滑阀泵组成的真空机组来实现的。
其次,真空热处理技术,包括真空退火、真空淬火及回火;真空化学热处理包括真空渗碳、真空渗氮等在我国从60年代起至如今得到很大发展。
真空是一种良好的保护气氛。热处理后的零件不仅表面光亮,而且有节省能源、无公害、安全、热处理环境好等优点。很多真空热处理设备,都可以作多种热处理。如淬火、退火、渗碳,甚至钎焊、烧结、光亮淬火、消除应力,时效等,且机械化程度高、节省人力。
一种技术先进的热处理设备必须配置合理的真空系统。由于大多数金属是在500~1300℃,13.3~10-3Pa条件下加热,加热件表面光洁度跟加热温度、冷却方式、介质和真空度有关。
实践证明,在尽可能高的真空度下加热金属,并不一定能取得良好的技术经济效果。这是因为获得高真空需消耗较多的时间和动力,还因为合金钢的某些合金元素将在高真空下产生选择性蒸发,从而使工件光亮度下降,表面变得粗糙。
为此,一般真空炉的加热室都是以工作压力为1~1×10-1Pa的真空状态作为设计依据的。
此外为满足热处理工艺要求,真空系统必须符合如下条件:
既有足够高的排气速率,在热处理开始阶段可用很短时间将炉室抽空到工作压力(一般工作室容积小于0.84m3时,排气时间应小于20min;大于0.84m3的应小于30min)。
可有效地排除作业周期中工件、加热室材料等连续放出和由系统外漏入的气体以维持工作压力。
可以在不同工作压力工作并使压力波动范围保持在±5%之内。
真空系统设备、元件动作灵活、操作维护方便、结构简单并价格低廉。
综合这些要求,罗茨泵+滑阀泵机组都比别的真空机组有明显优势。为此该机组在真空热处理工业中得到广泛应用。
真空镀膜行业中,为了将真空室里开始存在的大量气体排出,缩短作业周期,都在预抽管路中配备罗茨泵。真空镀膜由于是在真空条件下将需要的材料加热并镀到被镀工件上,优点很多,故薄膜应用已遍及国民经济各个领域。真空镀膜技术的发展也推动了罗茨泵类的发展。
近年来,随着人民生活水平的提高,真空冷冻升华干燥技术提供了更多新型食品。由于冷冻干燥食品食用方便、营养成分不变、颜色不变、保存期长等优点,而引起人们的重视。它所要求的真空度多在十几帕范围,且需大抽速的泵进行工作。因此,都采用罗茨泵+机械泵机组。