正宇真空設(shè)備
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給出的是一個在真空容器和分子泵之間設(shè)有閥門、冷阱的超高真空系 統(tǒng),其粗抽管道和前級管道與圖5-21所示擴散泵抽氣系統(tǒng)相同。分子泵配置的前 級泵和擴散泵不同。擴散泵的正常運轉(zhuǎn)要求前級泵具有足夠大的抽速,在最大排氣 量時確保擴散泵前級壓力低于擴散泵臨界前級壓力。渦輪分子泵則要求選擇具有足 夠抽氣流量的前級泵,使靠近前級管道的葉片在最大排氣量時處于分子流或正好處 于過渡流。大多數(shù)分子泵的最大穩(wěn)態(tài)進氣口壓力p人約為0.5~1Pa,最大前級壓 力前約為30Pa,所以分子泵在最大排氣量時的壓縮比(p前/p)或前級泵的抽 速與分子泵抽速之比(S前/S分)在60~30之間。對于要求前級管道氫分壓特別小 的系統(tǒng),配置的抽速比應(yīng)為20:1。 渦輪分子泵屬于較清潔的真空泵(又稱半無油泵),它對油脂一類大分子的壓 縮比較高,不需要液氮冷阱阻止軸承潤滑油或機械泵泵液的返流。圖5-22中裝在 真空室和分子泵之間的液氮阱的主要用途是提高系統(tǒng)對水蒸氣的抽速,這樣可以縮
短烘烤去氣時間、粗抽管道不需要配置冷阱,粗抽時采用10-1050Pn的切換壓
力,就能有效防止機械泵油通過粗抽管道遷移到真空室中去。小型渦輪分子泵抽氣機組可以取消粗抽管道,同時啟動渦輪分子泵和機械泵,通過渦輪分子泵對真空室進行粗抽。需要特別指出的是所配置的機械泵的抽速應(yīng)能在渦輪分子泵達到最大轉(zhuǎn)速以前把真空室抽到過渡壓力,否則,分子泵的驅(qū)動電機的過流保護電路就會把渦輪分子泵關(guān)掉。選配的機械泵應(yīng)該是在渦輪分子泵達到其額定轉(zhuǎn)速75%左右時就能把真空室抽到20~200Pa,在此壓力下,能防止機械泵油的返流。大多數(shù)渦輪分子泵達到額定轉(zhuǎn)速的啟動時間為5~10min,可根據(jù)分子泵的啟動時間和真空的容 積(包括管道和分子泵)計算配置機械泵有效抽速的大小
渦輪分于泵對氫的壓縮比和前極氫分壓是影響極限壓力的重要原因之一。真空泵維修降低 前級氫分壓,能夠提高渦輪分子泵的極限壓力。高壓縮比的渦輪分子泵,用兩級旋 片機械泵作前級,極限壓力約為5×10-9Pa,用擴散泵作前級時,可提高到1 10-Pa,在真空室與分子泵之間增加一個鈦吸附阱或液氮分子篩吸附阱,其極限 壓力可低于10-9Pa
用于抽除大流量的渦輪分子泵抽氣系統(tǒng),如離子刻蝕機等需要放入的大量工藝 用氣體,當(dāng)進口壓力過高時,氣流的摩擦阻力會使分子泵的轉(zhuǎn)速變慢,因而對氫的 壓比會迅速降低。圖5-23所示為 Hanlon給出的一臺35m3/h前級泵的巴爾采斯生 產(chǎn)的抽速400L/s分子泵入口壓力與抽速關(guān)系的實驗曲線。入口壓力增大到0.9Pa 時,曲線出現(xiàn)拐點,采用較大的前級泵,曲線A將向右移動(抽速平直段加寬), 反之將向左移動。避免抽速下降的方法是在泵入口處設(shè)置限流閥,根據(jù)抽氣流量不 變原理,讓真空室維持需要的工藝壓力的同時,使渦輪分子泵仍處于全速運轉(zhuǎn)的抽 速平直段的低壓狀態(tài)