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油扩散泵的原理是怎样的?

类别:工作原理      出处:维库仪器仪表网      发布于:2019-05-23 14:56:30 | 140 次阅读

    油扩散泵是利用低压、高速和定向流动的油蒸气射流抽气的真空泵


    这种泵的极限真空为10-4~10-5帕,工作压力范围为10-1~10-4帕,抽速范围为几十至十几万升/秒(1升=10-3米3)。


    油扩散泵是获得高真空的主要设备,广泛用于真空冶炼、真空镀膜、空间模拟试验和对油污染不敏感的一些真空系统中。

 

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    原理


    泵油的蒸气压直接影响泵的真空性能。但油扩散泵所使用的任何泵油,都是蒸气压不同的多组分的混合物。


    因此,要提高油扩散泵的抽气和真空性能,泵在工作中自身还要对泵油进行分馏和净化。


    分馏目的是使高蒸气压组分的油不进入高真空工作喷嘴(高真空端的喷嘴);净化目的是使高蒸气压组分的油在工作过程中不断为前级泵所抽除,使油逐渐趋于纯净.


    泵油分馏主要是利用泵油各组分的蒸发温度不同,使它们分别在不同的锅炉面积上蒸发。


    当工作后冷凝回流的泵油流到有保温罩部分的泵壁时,油即得到预加热,随即流到油锅周边,经锅底环形加热器加热,轻馏分的油达到蒸发温度便在外层蒸发而进入低真空工作喷嘴 (靠近前级泵的喷嘴);未能蒸发的某些轻馏分油也因比重较其他馏分油小而浮到油面上。


    由于外层蒸气导管的限制,这部分馏分蒸发后仍进入低真空工作喷嘴。


    重馏分的油在外层蒸气导管中因未达到蒸发温度而未蒸发,遂从外层由锅底间的缝隙流到油锅中心蒸发,进入高真空工作喷嘴。


    轻、重馏分的油蒸气这样分道供给低真空工作喷嘴和高真空工作喷嘴这一过程谓之分馏。


    从喷射喷嘴喷出的油蒸气在前级得不到充分的冷却,蒸气中的轻馏分即未能完全冷凝而被前级泵抽除。


    如此循环工作,泵油中的轻馏分便越来越少,重馏分的比例则越来越大,泵油便逐渐趋于纯净。这一过程谓之净化。泵油的分馏和净化,对提高泵的极限真空有重要作用。


    油扩散泵真空系统的污染物来源


    (1)扩散泵油蒸汽的返流。这是重大的污染源。


    (2)系统中的零部件,在装配时用有油的手拿。用有油污的手套拿,这样粘染的有机分子可以造成系统内的污染。


    (3)前级油封机械泵油的返流。这个问题也很严重,当入口压力较高时,在达到过渡区(1~10-1Pa)压力时,机械泵的油蒸汽即可直接进入扩散泵内,对系统直接进行污染。


    很多真空工艺过程的污染来自机械泵返油。


    当停机械泵时如不及时向泵内放大气,机械泵油可直接返到扩散泵油锅内。当扩散泵起动时对系统的污染更为严重。


    (4)抽气系统中密封材料的放气造成的污染。特别是人造橡胶密封圈,密封油脂,润滑油等,也同样造成严重的污染。


    (5)当停泵后放大气时,使真空零部件在空气中粘污上水蒸汽,油烟等,造成对真空系统的污染


    消除系统油蒸气返流的具体措施


    (1)加大扩散泵的启动功率来缩短机械泵与扩散泵切换时的压力过渡区。


    (2)通过改变系统操作工艺和用阀门来避开返流危险区(切换过渡区)。


    例如,可使一个按照预定速度开启的高真空阀,逐渐地开启它,保证进入扩散泵的气体流量低于它的排气量;


    并且又使机械泵抽速保证扩散泵前级压力,以使扩散泵能树立工作。这样就能避开过渡区的出现。


    (3)改善操作工艺,将扩散泵的加热功率调功率,避免出现泵油爆沸现象;


    一般扩散泵在加热开始和关闭过程中,返流将出现峰值,所以可用泵口处的高真空阀门来控制避免返流。


    (4)在扩散泵入口处加装液氢冷阱或吸附阱来捕集返流油蒸气。


    (5)选用优质的扩散泵工作液。

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