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扩散泵的原理以及常见种类

责任编辑:品雅真空设备人气:869 次发表时间:2017-08-30

当前级泵将扩散泵内抽至此10pa左右的预真空后,扩散泵在室温下具有低饱和蒸汽压的工作液,由加热器加热,扩散泵产生的油蒸汽沿蒸汽导管向上运动,经几级喷嘴定向,高速喷出,将扩散在油蒸汽中的气体带到前级端。由前级泵排除到大气中,油蒸汽喷射在泵壁后,遇到冷却后,又流回到泵底,由此重复工作,从而达到高真空目的。

扩散泵使用高速的蒸汽直接喷射泵在喉咙气体分子分解成的泵出排气底部。于1915年主办沃尔夫冈盖德和使用汞蒸气,它们是高真空的自由分子流中,把气体分子运动,能更好地为比传统的流体动力学扩散的理解,政权运作泵第一类。盖德使用的名称扩散泵的设计是因为他在发现气体不能扩散对汽流为基础,但将与它进行的废气。但是,工作原理可能更精确地气描述射流泵 ,由于扩散起到了重要作用,而且在其他高真空泵。在现代课本,扩散泵是归类为动量转移泵。扩散泵广泛应用于工业和研究应用。大多数现代扩散泵使用作为工作介质。塞西尔雷伯奇发现了1928年使用的可能性硅油硅油。

扩散泵用于高真空和超高真空抽除高真空系统中对工作液体无严重危害的气体,它不能直接对大气排气,需要配置前级泵。K型扩散泵应用于电子工业、化工、原子能工业、空间模拟试验。

油扩散泵
油扩散泵的运作是一个低蒸气压油。其目的是实现更高的真空(低压)由正排量泵仅比使用是可能的。 虽然它的使用主要是有关在高真空范围(下降到10-9毫巴),今天的扩散泵产生的压力接近10 -10毫巴适当的时候与现代流体及配件使用。使扩散泵高,超高真空有吸引力的是它的高抽所有气体和抽速每单位成本低,速度比其他类型的泵在同一真空范围内使用。扩散泵不能直接排放到大气中,所以前级机械泵通常用于维持约0.1毫巴出口压力。

油扩散泵及油扩散泵工作原理图
扩散泵原理图

高速喷射产生的沸腾液体和指导大会通过喷射蒸汽。喷嘴内,从层流的变化,以超音速和分子 。通常的战斗机中使用,以加强抽水行动。的扩散泵采用外冷却或空气流或水线。由于蒸汽喷射冷却的影响外的扩散泵壳,工作液浓缩,被回收,并指示回到锅炉。抽水气体继续流入的压力在增加,泵的基础,流经扩散泵出口在何处压缩辅助前级机械泵和枯竭的环境压力,进行。

与涡轮分子泵和低温泵,扩散泵没有移动部件,因此相当耐用,可靠。他们可以在压力的作用10-10〜10-2毫巴范围。他们只能通过驱动对流 ,从而对能源效率非常低。

扩散泵的一个主要缺点是进入真空室的趋势backstream石油。这油能污染的表面或内部的后室与热丝或放电接触可能会导致碳和硅的存款。由于回流,油扩散泵是不适合高度敏感分析设备或需要一个非常洁净的真空环境中的其他应用程序使用,但汞扩散泵可能是在超案件的高真空室用水银沉积。通常冷阱和挡板,以尽量减少用于回流,虽然在有些情况抽水能力的丧失这一结果。

一个油扩散泵操作常见的错误是在热油接触的气氛。如果发生这种情况,将燃烧的石油,并予以更换。一个系统应始终被冷却到室温接触之前的气氛。

蒸汽喷射泵
蒸汽喷射器是一种扩散真空蒸馏及冷冻泵流行的一种干燥 。一个蒸汽喷射泵认为,必须从蒸汽真空室中删除。蒸汽喷射器可以有一个或多个阶段,并没有各阶段之间的冷凝器英寸。

压缩空气喷射泵
其中扩散真空泵类是多级压缩驱动喷射空气。这是非常流行的应用中使用的对象是各地和真空吸盘线迁出。

扩散泵是高真空系统经常使用的泵种,采取某些技术措施,可以获得超高真空,其方法有:

1、选用性能好的扩散泵油
泵油对油扩散泵极限压力的影响很大。如使用3号扩散泵油,其极限压力只能达到10^-5Pa;而改用275硅油,其极限压力能达到10^-7Pa,极限压力提高2个数量级。其次被抽气体的分压力也随泵油的不同而变化,这就是泵油成分带来的影响。为此用油扩散泵获得超高真空,必须选择性能好的扩散泵油。对扩散泵油的要求是:泵油的相对分子量要大,常温下的蒸气压要低,热稳定性和抗氧化性要好,凝固点和低温粘度要低,要无毒,耐腐蚀,成本要低。

现在高真空油扩散泵普遍采用3号扩散泵油,超高真空采用硅油,要求不含碳氢化合物的超高真空系统,扩散泵采用氟油。
2、采用合理的烘烤技术

用油扩散泵获得超高真空系统都要进行高温烘烤,目的是减少材料的出气速率。材料在大气下都能吸收和吸附一些气体,当处于真空中时,便产生解吸,使气体缓慢地释放出来,为了加速解吸,采用烘烤。

材料不同,选择的烘烤温度也不同。原则是温度高一些好,可以加速出气,但还要考虑到材料是否能经受得住高温。烘烤温度要选择合适。通常金属材料,如不锈钢,烘烤温度为250℃—450C;非金属材料烘烤温度为80℃—100℃。烘烤时间4h—8h以上。极高真空的烘烤时间在24h以上。典型金属油扩散泵系统(烘烤后)的性能和金属油扩散泵超高真空系统中剩余气体组分。

3、增加冷阱装置,防止泵油返流和迁移
泵油通过泵的入口流到被抽容器的现象叫做返流。油分子沿着器壁移动进入被抽容器的现象,叫做反迁移。无论返流,还是反迁移,都影响真空系统的极限压力。冷阱广泛用于超高真空系统,它装在泵入口和真空室之间,不仅能有效地捕集扩散泵的返流蒸气及部分分裂解物,而且可抽除来自真空室的蒸气。装有各类阱的超高真空系统。经过彻底的高温烘烤去气后,可获得10^ – 8Pa~l0^-10Pa(或更高)的超高真空度。常用的冷阱是液氮冷阱,因为在液氮温度下,泵油的蒸气压力大大低于超高真空度的要求。设计液氮冷阱必须保证通过阱的分子都会碰到冷面上,同时结构要合理。装上液氮冷阱后,油扩散泵的抽速降低不高于40%。

4、减少被抽气体反扩散
被抽气体反扩散是限制扩散泵获得超高真空因素之一。气体反扩散和分子质量有关,质量愈小,愈易反扩散。扩散泵抽氢易反扩散,防止氢反扩散方法有两种:其一,降低扩散泵出口排气压力,采用两个扩散泵串联来实现;其二,是在扩散泵进气口管路上安装液氮冷却的钛升华阱来捕集反扩散的氢。

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